TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG _ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CÔNG NGHỆ LTE VÀ QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU SƠN Lớp 47K ĐTVT Niên khóa: 2006 - 2011 Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN THỊ QUỲNH HOA Nghệ An, - 2011 Mục lục Lời nói đầu Tóm tắt đồ án Danh mục sơ đồ hình vẽ Danh mục bảng biểu Thuật ngữ viết tắt Chương Tổng quan trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G 1.1 Mở đầu .2 1.2 Tổ chức 3GPP phiên phát hành 1.3 Quá trình tiêu chuẩn hóa HSPA 3GPP .3 1.3.1 Chuẩn hóa HSDPA 3GPP .3 1.3.2 Chuẩn hóa HSUPA 3GPP .5 1.4 Kế hoạch nghiên cứu phát triển LTE 1.5 IMT-ADVANCED lộ trình phát triển tới 4G 1.6 Tổng quan LTE 10 1.6.1 Tốc độ số liệu đỉnh 10 1.6.2 Trễ mặt phẳng điều khiển mặt phẳng người sử dụng 10 1.6.3 Thông lượng số liệu 11 1.6.4 Hiệu suất phổ tần 12 1.6.5 Hỗ trợ di động 13 1.6.6 Vùng phủ 14 1.6.7 MBMS tăng cường 14 1.6.8 Triển khai phổ tần 15 1.6.9 Đồng tồn tương tác với 3GPP RAT 15 1.6.10 Các vấn đề mức độ phức tạp .16 1.7 So sánh công nghệ mạng di động đường tới 4G 16 1.8 Kết luận chương 19 Chương Kiến trúc mạng 4G LTE 20 2.1 Tổng quan kiến trúc LTE 20 2.2 Lõi gói phát triển EPC 22 2.3 Đường xuống OFDM đường lên SC-FDMA 27 2.3.1 Đường xuống OFDM .27 2.3.2 Đường lên SC-FDMA 27 2.4 Sự hỗ trợ nhiều anten (Multiple antenna support) 28 2.5 Hỗ trợ multicast broadcast 29 2.6 Các vấn đề liên quan đến việc triển khai 30 2.7 Độ linh hoạt phổ việc triển khai 31 2.8 Kết luận chương 32 Chương Các kỹ thuật mạng 4G LTE 33 3.1 Các hạn chế truyền dẫn vô tuyến băng rộng giải pháp .33 3.1.1 Phân tích hạn chế sở công thức dung lượng Shannon 33 3.1.2 Phân tích hạn chế truyền dẫn vô tuyến băng rộng theo điều kiện truyền sóng 34 3.2 ARQ hỗn hợp với việc kết hợp mềm (Hybrid ARQ with soft combining) 34 3.3 Các giao thức kênh giao diện vô tuyến 4G LTE .35 3.3.1 Các giao thức giao diện vô tuyến 35 3.3.2 Các kênh giao diện vô tuyến 4G LTE 36 3.3.3 Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn 37 3.4 Tổ chức kênh tần số LTE 40 3.4.1 Băng thông kênh cấu hình băng thông truyền dẫn 40 3.4.2 Sắp xếp kênh tần số 41 3.5 Điều chế 4G LTE 42 3.5.1 Xử lý kênh truyền tải đường xuống 42 3.5.2 Xử lý kênh truyền tải đường lên .43 3.6 Báo hiệu điều khiển L1/L2 44 3.6.1 Báo hiệu điều khiển L1/L2 đường xuống 44 3.6.2 Báo hiệu điều khiển L1/L2 đường lên 46 3.7 Chuyển giao 4G LTE 48 3.7.1 Chuyển giao nội LTE .48 3.7.2 Báo hiệu cho chuyển giao 48 3.7.3 Đo chuyển giao 49 3.7.4 Chuyển giao hệ thống .50 3.8 Điều khiển công suất LTE .51 3.9 Kết luận chương 52 Chương Mô hình thiết kế tính quy hoạch mạng 4G LTE 53 4.1 Giới thiệu quy hoạch mạng vô tuyến .53 4.1.1 Nguyên lý chung 53 4.1.2 Một số đặc điểm cần lưu ý quy hoạch mạng 54 4.2 Quy hoạch định cỡ mạng .56 4.2.1 Tính toán vùng phủ sóng 57 4.2.2 Tiến trình định cỡ mạng LTE 60 4.3 Tính toán kích thước cell diện tích cell 62 4.4 Phân tích quỹ lượng đường truyền 67 4.4.1 Ba cách định nghĩa tỷ số tín hiệu nhiễu cộng tạp âm yêu cầu 68 4.4.2.Rút phương trình tính toán suy hao truyền sóng cực đại cho phép 70 4.4.3 SINR yêu cầu 76 4.4.4 Nhiễu 79 4.5 Quy hoạch dung lượng .81 4.5.1 Quy hoạch dung lượng LTE .81 4.5.2 Tính toán thông lượng cell trung bình 82 4.5.3 Ước tính lưu lượng yêu cầu yếu tố overbooking 84 4.5.4 Dung lượng dựa vào số site 85 4.6 Đầu định cỡ 86 4.7 Kết luận chương 88 Kết luận 89 Tài liệu tham khảo .90 Lời nói đầu Thông tin di động số ngày phát triển mạnh mẽ giới với ứng dụng rộng rãi lĩnh vực thông tin, dịch vụ sống ngày Các kĩ thuật không ngừng hoàn thiện đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Để đáp ứng nhu cầu băng thông lớn, tốc độ ngày cao người 3G phát triển lên 4G ngày trở lên vô cấp thiết Có nhiều định nghĩa khác 4G, có định nghĩa theo hướng công nghệ, có định nghĩa theo hướng dịch vụ 4G giải pháp để vượt lên giới hạn điểm yếu mạng 3G Thực tế, vào năm 2002, 4G khung nhận thức để thảo luận yêu cầu mạng băng rộng tốc độ siêu cao tương lai mà cho phép hội tụ với mạng hữu tuyến cố định 4G thể ý tưởng, hy vọng nhà nghiên cứu trường đại học, viện, công ty Motorola, Qualcomm, Nokia, Ericsson, Sun, HP, NTT DoCoMo nhiều công ty viễn thông khác với mong muốn đáp ứng dịch vụ đa phương tiện mà mạng 3G đáp ứng Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu công nghệ mạng 4G LTE em thực đồ án: “Công nghệ LTE quy hoạch mạng 4G LTE” Đồ án em trình bày chương: Chương 1: Tổng quan trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G Chương 2: Kiến trúc mạng 4G LTE Chương 3: Các kỹ thuật mạng 4G LTE Chương 4: Mô hình quy hoạch mạng 4G LTE Trong trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em mong dẫn thầy cô giáo góp ý bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn cô, TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa thầy cô giáo giúp em hoàn thành đồ án này! Vinh, ngày tháng năm 2011 Người thực Nguyễn Hữu Sơn Tóm tắt đồ án Chúng ta tìm hiệu tổng quan trình tiêu chuẩn hoá HSPA LTE, lộ trình tiến lên 4G, so sánh công nghệ tới 4G, mục tiêu công nghệ nhằm cải thiện thong số hiệu giảm giá thành so với công nghệ trước Tiếp theo tổng quan kiến trúc mạng 4G LTE, mục tiêu yêu cầu LTE nhằm cải thiện thông số hiệu giảm giá thành so với công nghệ trước Tiếp theo trình bầy vấn đề liên quan đến truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao băng thông rộng, giao diện vô tuyến liên quan đến ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến, tổ chức kênh giao diện vô tuyến, cấu trúc lưới tài nguyên tần số - thời gian, tổ chức kênh vô tuyến LTE Cuối cùng, trình quy hoạch mạng 4G LTE, chủ yếu tập trung vào quỹ đường truyền, ước tính dung lượng cell công cụ trường hợp nghiên cứu cho định cở mạng LTE We will learn an overview of the standardization process HSPA and LTE, 4G roadmap forward, compared to up to 4G technologies, the goal of this new technology to improve the performance parameters and cost reduction compared with previous technologies The next, an overview of LTE 4G network architecture, the objective requirements of LTE parameters to improve performance and lower cost than previous technologies The next, present the issues related to wireless transmission of high speed broadband, wireless interface associated protocol stack on the radio interface, channel organization on the radio interface, the structure frequency grid resourcestime, and organization and LTE wireless channel Finally, the 4G LTE network planning, fund primarily focused on transmission lines, cell capacity and estimates of the tools and case studies for the LTE network size Danh mục sơ đồ hình vẽ Hình 1.1 Tiến trình phát hành 3GPP Hình 1.2 Các kĩ thuật xem xét nghiên cứu cho HSUPA Hình 1.3 Các kĩ thuật lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA Hình 1.4 Kế hoạch nghiên cứu tiêu chuẩn E-UTRAN Hình 1.5 Quá trình phát triển công nghệ thông tin di động lên 4G Hình 1.6 Chuyển đổi trạng thái LTE Hình 1.7 Yêu cầu trễ mặt phẳng U LTE Hình 2.1 Kiến trúc mạng LTE Hình 2.2 Mạng lõi SAE (hình vẽ dạng đơn giản) Hình 2.3 Kiến trúc mô hình LTE tổng quát theo TR 23 822 Hình 2.4 Một ví dụ cách thức LTE thâm nhập bước vào phân bổ phổ hệ thống GSM triển khai Hình 3.1 Kiến trúc mạng 4G LTE Hình 3.2 Ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến LTE Hình 3.3 Các kênh logic, kênh truyền tải, kênh vật lý xếp kênh logic lên kênh truyền tải, kênh truyền tải lên kênh vật lý Hình 3.4 Lưới tài nguyên thời gian-tần số sở LTE (độ dài CP bình thường) Hình 3.5 Lưới tài nguyên truyền dẫn không gian thời gian LTE lớp cho trường hợp CP bình thường Hình 3.6 Cho thấy cấu trúc tài nguyên khe thời gian cho băng thông kênh 20MHz với tần số lấy mẫu fs=30,72MHz ∆f=15 KHz Hình 3.7 Định nghĩa băng thông kênh Bchannel cấu hình băng thông truyền dẫn Bconfig Hình 3.8 Xử lý khối truyền tải đường xuống Hình 3.9 Xử lý kênh truyền tải đường lên Hình 3.10 Chuỗi xử lý cho báo hiệu điều khiển đường xuống L1/L2 Hình 3.11 Ghép số liệu báo hiệu điều khiển đường lên L1/L2 trường hợp truyền dẫn đồng thời UL-SCH điều khiển L1/L2 Hình 3.12 Chuẩn bị chuyển giao Hình 3.13 Thực chuyển giao Hình 3.14 Hoàn thành chuyển giao Hình 3.15 Tổng quan chuyển giao từ LTE đến UTRAN/GERAN Hình 3.16 Công suất đường lên LTE với thay đổi tốc độ Hình 4.1 Quá trình quy hoạch triển khai mạng 4G LTE Hình 4.2 Định cỡ mạng LTE Hình 4.3 Các tham số mô hình Walfisch-Ikegami Hình 4.4 Ba loại site khác (Omni, sector, sector) Hình 4.5 Các yếu tố ảnh hưởng dung lượng LTE Hình 4.6 Hàm phổ công suất G Hình 4.7 Dự trữ nhiễu nhận hàm tải Thuật ngữ viết tắt Từ viết tắt Tiếng Anh 2G Second Generation 3G Third Generation 3GPP 3ird Generation Partnership Tiếng Việt Thế hệ thứ Thế hệ thứ Đề án đối tác hệ thứ 3GPP2 Project 3ird Generation Partnership ba Đề án đối tác hệ thứ ACK AM ARQ BCCH BCH BTS CDMA Project Acknowledgement Acknowledged Mode Automatic Repeat- reQuest Broadcast Control Channel Broadcast Channel Base Tranceiver Station Code Division Multiple Access ba Công nhận Chế độ công nhận Yêu cầu phát lại tự động Kênh điều khiển quảng bá Kênh quảng bá Trạm thu phát gốc Đa truy nhập phân chia CN CPC CQI CRC DCCH DCH DFT DFTS- Core Network Continuous Packet Connectivity Channel Quality Indicator Cyclic Redundancy Check Dedicated Control Channel Dedicated Channel Discrete Fourier Transform DFT-Spread OFDM theo mã Mạng lõi Kết nối gói liên tục Chỉ thị chất lượng kênh Kiểm tra vòng dư Kênh điều khiển riêng Kênh riêng Biến đổi Fourier rời rạc OFDM trải phổ DFT OFDM DL DRX EDGE Downlink Discontinuous Reception Enhanced Data for GSM Đường xuống Thu không liên tục Phát triển tăng cường số E-DCH eNodeB E-UTRA Evolution Enhanced Dedicate Channel E-UTRAN Node B Evolved UTRA liệu cho GSM Kênh riêng tăng cường Nút B E-UTRAN Truy nhập vô tuyến mặt đất Frequency Division Duplex UMTS phát triển Ghép song công phân chia Frequency Division Multiplex theo tần số Ghép kênh phân chia theo FDD FDM 10 - Bằng việc sử dụng bảng “thông lượng với SNR trung bình” Những bảng nhận nhờ đầu mô mức liên kết Cho mô hình kênh truyền sóng cấu hình anten khác nhau, bảng khác sử dụng Chú mô hình tạp âm tập âm AWGN; từ SNR sử dụng thay cho SINR - Sử dụng công thức Alpha- Shannon Công thức cung cấp xấp xỉ kết mức liên kết Trong trường hợp này, không mô thực cần thiết yếu tố công thức Alpha- Shannon dùng cho kịch khác Trong trường hợp biên cell định nghĩa thông lượng yêu cầu đầu vào, hiệu suất phổ đặt nguồn giả thiết sau: • Tiêu đề giao thức lớp (MAC RLC) nhỏ • Mô mức liên kết không tính đến tiêu đề L1 kênh điều khiển (kênh hoa tiêu vào bảng phân bổ) Đưa thông lượng cell yêu cầu, thông lượng L1 tính toán theo: L1\ T= Tcell x F (4.32) Trong đó: F=(Ký hiệu liệu khung con)/(Tổng ký hiệu khung con) (4.33) Giá trị OverheadFactor cho DL UL tương ứng 5/7 4/7, giả sử tiền tố vòng ngắn T: Thông lượng Tcell: Thông lượng biên cell F: Yếu tố mào đầu (overheadfactor) hay phần tải bổ sung Từ đó, hiệu suất phổ H là: H=(L1\T)/Bcell (4.34) Hiệu suất phổ sau sử dụng tìm SINR yêu cầu sử dụng công thức Alpha- Shannon Công thức dung lượng Shannon cho hiệu suất kênh lớn chức SNR viết lại : 83 H = α • log (1 + 10 SNR 10 ) (4.35) Dung lượng lớn nhận LTE số yếu tố • Độ dài khối mã hạn chế • Phadinh lựa chọn theo tần số qua băng thông phát • Tiêu đề hệ thống tránh • Dự trữ bổ sung (ước tính kênh, CQI) Từ đó, để phù hợp với công thức Shannon hai phần tử cho thực liên kết LTE đưa ra: • “Yếu tố hiệu suất băng thông” α • “Yếu tố hiệu suất SNR”, gọi ImpFactor Công thức Alpha- Shannon viết: SNR H = α • log (1 + 10 10 ) (4.36) Chú ý α phụ thuộc vào cấu hình anten Công thức giới hạn riêng biệt giá trị nhỏ lớn hiệu suât phổ Hình công thức Shannon- Alpha sử dụng xấp xỉ đường bao hiệu suất phổ với đường cong SNR trường hợp SISO (1 anten phát anten thu) AWGN Hai giá trị α ImpFactor xem xét: 84 Hình 4.5 Các yếu tố ảnh hưởng dung lượng LTE [7] Để ánh xạ kết tới thực mức hệ thống, cần xem xét phân bố yếu tố G, PDF (G), tất vùng cell Giả sử người dùng phân phối nhau, yếu tố G nhận cho dung lượng LTE vẽ hình 4.6 Sự phân bố nhận phân bố cell Maco cell Micro cell hình lục giác theo hàm phổ công suất G nhận từ hình 4.6 Giả sử người dùng sử dụng phiên thời gian Hình 4.6 Hàm phổ công suất G [7] 4.4.4 Nhiễu Để đánh giá nhiễu ô khác, mô hình mạng đơn giản với tải phân bố theo cell, hiệu suất nhiễu ước tính theo yếu tố: - Tính đến suy hao G dự trữ chuyển giao Phân phối yếu tố G định nghĩa tỉ số công suất cell trung bình công suất cell khác cộng với nhiễu Thực chất, trữ chuyển giao cần thiết để tránh hiệu ứng ping-pong - Một độ lợi điều chỉnh nhiễu thiết bị (ví dụ dùng lại tần số mềm, hay lập lịch gói miền tần số thông minh), gọi IntControlGain 85 Đường lên, vấn đề nhiễu giải sau Dự trữ nhiễu từ cell khác đường lên công thức suy hao đường lên lớn nghiên cứu phương tiện mô mức hệ thống, sử dụng kịch mạng với 19 site 3-sector, ví dụ 57 cell Các site đặt tọa độ hình lục giác thông thường Khoảng cách site 1732m với suy hao xâm nhập 20 dB công suất lớp UE 21 dBm Nhiễu phối hợp không sử dụng mô Mô thực với giá trị khác tải hệ thống Băng thông phân bổ người sử dụng 312.5 kHz • Điều khiển công suất chậm sử dụng mô • Kết cho điều khiển công suất thiết lập cách cung cấp thị trường tốt thông lượng biên cell thông lượng cell trung bình Dự trữ nhiễu tính toán sử dụng công thức: MI =SNR/ SINR (4.37) Trong M I dự trữ nhiễu (dB) Hình 4.4 dự trữ nhiễu nhận hàm tải Dự trữ nhiễu quan sát từ 5% điểm CDF Trong bảng giá trị dự trữ nhiễu nhận sử dụng phép nội suy đường thẳng Bảng 4.5 Dự trữ nhiễu theo phương pháp nội suy đường thẳng [7] Tải (%) Dự trữ nhiễu (dB) 35 40 1.3 50 1.8 60 2.4 70 2.9 80 3.3 90 3.7 86 100 4.2 Hình 4.7 Dự trữ nhiễu nhận hàm tải [7] Số site phân bố dễ dàng dựa vào tính toán vùng cell giá trị đầu vào phân phối vùng (DeploymentArea) Vùng phủ số site= Phân phối theo vùng/ vùng cell (4.38) 4.5 Quy hoạch dung lượng Mục đích phần mô tả quy hoạch dung lượng cho mạng LTE giải thích phương pháp sử dụng yếu tố tác động đến dung lượng tiến trình quy hoạch dung lượng Đầu tiên mô tả tính toán thông lượng cell, phần hai ước tính lưu lượng yêu cầu Phần cuối tập trung vào đánh giá số site dựa vào dung lượng 87 4.5.1 Quy hoạch dung lượng LTE Quy hoạch dung lượng đưa ước tính nguồn cần thiết cho hỗ trợ lưu lượng yêu cầu chuyên biệt với mức QoS (ví dụ thông lượng hay khẳ nghẽn) Dung lượng lý thuyết mạng bị hạn chế số eNodeB cài đặt mạng Dung lượng cell LTE cố định số yếu tố, bao gồm mức nhiễu, thực thi gói lập lịch điều chế luồng mã hóa Quỹ liên kết (quy hoạch vùng bao phủ) đưa giá trị lớn theo suy hao đường giá trị lớn xếp theo cell, ngược lại quy hoạch vùng bao phủ tính đến nhiễu để cung cấp mô hình thích hợp LTE đưa dung lượng mềm hệ thống 3G trước Từ tăng nhiễu tạp âm tăng số thuê bao giảm theo cell phủ sóng cho phép bán kính cell trở lên nhỏ hơn.Trong LTE, dung lượng thị phân bố SINR cell Vì đơn giản mạng truy nhập LTE giả sử bị giới hạn vùng phủ UL dung lượng DL Sự đánh giá dung lượng cần theo hai phần : • Phải ước lượng thông lượng cell tương ứng với thiết lập dùng bắt nguồn từ bán kính cell • Phân tích lưu lượng vào cung cấp hoạt động bắt nguồn từ lưu lượng yêu cầu, bao gồm số lượng thuê bao, lưu lượng trộn lẫn liệu trải địa lý thêu bao vùng phân phối 4.5.2 Tính toán thông lượng cell trung bình Cái đích quy hoạch dung lượng đưa ước tính số site dựa vào dung lượng yêu cầu Dung lượng yêu cầu thiết lập trước hoạt động mạng dựa vào lưu lượng dự đoán trước Thông lượng cell trung bình cần để tính toán dung lượng dựa vào số site.Đánh giá dung lượng cell xác dựa mô (thông lượng ràng buộc chắn) Dung lượng ước tính yêu cầu theo kết mô phỏng: • Bảng phân phối SINR trung bình (kết mức hệ thống), cung cấp xác suất SINR 88 • Thông lượng trung bình hay hiệu suất phổ với bảng SINR trung bình (kết mức liên kết) Giữa yếu tố khác, môi trường truyền dẫn khác (Mô hình truyền dẫn, khoảng cách site) cấu hình site có ảnh hưởng đến kết Từ đó, bảng nên khả dụng cho ví dụ thành phố, ngoại ô nông thôn Xác suất SINR nhận tính toán xác suất xuất giá trị SINR đưa biên cell.Mô mức hệ thống chạy với khoảng site thiết lập trước Trong phương pháp này, tốc độ bit cho MCS bắt nguồn từ thông số OFDM cho LTE Sau giá trị SINR hỗ trợ cho MCS bắt nguồn từ việc tra cứu bảng tạo mô mức liên kết Về sau, MCS hỗ trợ giá trị SINR lựa chọn giá trị nhỏ theo SINR từ kết mức liên kết Điều đưa tốc độ bit tương ứng hỗ trợ cho MCS Trong cách này, tốc độ liệu tương ứng với giá trị SINR nhận cho kịch riêng biệt Với mô hình kênh thành phố khoảng cách site cố định 1732m, thông lượng đường xuống cho LTE bảng 4.5 Bảng 4.6 Thông lượng đường xuống cho LTE [7] Thông lượng cell DL MCS SINR (min)(dB) QPSK 1/3 -0,75 4,00 QPSK 1/2 1,5 6,00 QPSK 2/3 3,50 8,00 16 QAM 1/2 7,00 12,00 16 QAM 2/3 9,50 16,01 16 QAM 4/5 11,50 19,20 (Mbps) 89 64 QAM 1/2 11,50 21,0 64 QAM 2/3 14,7 24,01 Xem xét ví dụ bảng 4.2 (Thành phố/khoảng cách site 1732m) Giá trị SINR dB, QPSK ½ chọn từ bảng trên, thông lượng luồng 6Mbps 2dB Với cách tương tự, giá trị SINR dB tương ứng luồng 6Mbps, dB cho 8Mbps 7dB cho 12 Mbps DL Tất giá trị tính toán sử dụng tra bảng, thông lượng cell bắt nguồn từ: Thông lượng cell = Tổng xác suất xuất SINR * Thông lượng SINR trung bình (4.39) Trong đó: Xác suất xuất SINR = Xác suất xuất giá trị SINR riêng biệt biên cell nhận sử dụng mô Thông lượng trung bình SINR= Thông lượng trung bình tương ứng với giá trị SINR 4.5.3 Ước tính lưu lượng yêu cầu yếu tố overbooking Băng thông đưa đưa vào số lượng kênh chắn, sau lưu lượng yêu cầu nhận dạng Phần phức tạp phân tích đỉnh điểm loại thuê bao khác thông tin lưu lượng Kết yêu cầu yếu tố overbooking miêu tả mức độ ghép kênh số người sử dụng chia sẻ kênh đưa hay dung lượng Đầu vào liệt kê đây: • Trộn lưu lượng phân tích bận • Mật độ thuê bao • Dung lượng liệu người dùng • Tốc độ liệu đỉnh trung bình • Thông tin lưu lượng hàng ngày Như quy hoạch vùng phủ, quy hoạch dung lượng thực tách biệt cho vùng dịch vụ khác (thành phố, ngoại ô nông thôn) 90 Nếu dùng lưu lượng yêu cầu tương ứng đến đỉnh, sau dẫn tới tải Các nguồn trước lãng phí khác ngày giá mạng tăng đáng kể Vì lý định nghĩa yếu tố overbooking (OBF) vô quan trọng, OBF số người dùng trung bình chia sẻ đơn vị kênh đưa Đơn vị kênh sử dụng định cỡ tốc độ liệu đỉnh Nếu giả sử 100% kênh hoạt động, sau OBF tỉ số tốc độ đỉnh tốc độ trung bình (PAR).Tuy nhiên, không an toàn để định cỡ mạng với 100% tải Từ đó, yếu tố tiện ích giới thiệu Trong tất liệu mạng, yếu tố tiện ích nhỏ 85% để bảo vệ QoS Để nâng cao thông số này, thời gian chờ trung bình cho người sử dụng truy nhập kênh lâu Từ đó, yếu tố overbooking định nghĩa: Yếu tố overbooking = Tỉ số đỉnh trung bình*Yếu tố sử dụng (4.40) 4.5.4 Dung lượng dựa vào số site Với kiến thức lưu lượng yêu cầu ước đoán yếu tố bao quanh nó, toàn tốc độ liệu yêu cầu tính toán Dựa vào yếu tố overbooking mô tả trên, tốc độ liệu tổng cho tính toán dung lượng là: Tổng tốc độ = Số người sử * Tốc độ đỉnh * Yếu tố liệu dụng overbooking Số site cần thiết hỗ trợ cho tính toán tổng lưu lượng là: (4.41) Số lượng site (dung = Tốc độ liệu tổng * Dung lượng site (4.42) lượng) Trong dung lượng site cấp số nhân thông lượng cell, phụ thuộc vào số cell site (Không xem xét hạn chế phần cứng nào) 91 Bảng 4.7 Đánh giá dung lượng [7] Tốc độ bít cho MCS tương ứng với SINR Thôn g lượng tưng ứng với SINR Phân phối SINR 4.6 Đầu định cỡ Như hình dưới, cột tương ứng với năm, ý kết tính toán sở liệu năm dự đoán cung cấp người dùng Hàng cụm với nhóm khác 92 • Thống kê dân cư • Số thuê bao • Vùng bao phủ mạng • Trải địa lý thuê bao • Thông lượng cell • Dung lượng dựa vào số site • Số site cuối Bảng 4.8 Dự đoán đầu qua năm [7] Dự đoán Mô hình lưu lượng Thoại Dữ liệu mang cho loại lưu lượng Thống kê dân cư thu thập toàn dân cư số người toàn gia đình mong muốn sử dụng dịch vụ Số thuê bao tính theo ước tính thuê bao hộ gia đình Số hộ gia đình = Tổng dân cư / Số người hộ gia đình 93 Số lượng thuê bao thực tế sử dụng dịch vụ thấp tổng số hộ gia đình Mô hình lưu lượng dự đoán lưu lượng sử dụng để tính tổng lưu lượng mang mạng cho vùng Sự tính toán mang yếu tố người dùng tận dụng, yếu tố overbooking yêu cầu lưu lượng Dung lượng eNB đơn tính toán đánh giá dung lượng từ bảng đánh giá dung lượng” Bảng 4.9 Thống kê đầu sau quy hoạch [7] Thông lượng cell Bán kính Cell 4.7 Kết luận chương Quy hoạch mạng thông tin di động 4G LTE vấn đề quan trọng, ảnh hưởng đến khả cung cấp dịch vụ, hiệu kinh tế nhà khai thác Đây việc phức tạp kết hợp hài hòa nhiều yếu tố đặc biệt 4G LTE giai đoạn quy chuẩn thử nghiệm 94 Kết luận Nhận thấy tiềm to lớn công nghệ này, ngành công nghiệp di động đoàn kết xung quanh hệ thống LTE với hầu hết công ty viễn thông hàng đầu giới: Alcatel- Lucent, Ericsson, France Telecom/Orange, Nokia, Nokia Siemens Networks, AT&T, T-Mobile, Vodafone, China Mobile, Huawei, LG Electronics, NTT DoCoMo, Samsung, Signalion, Telecom Italia, ZTE Kế hoạch thử nghiệm triển khai công nghệ công ty hợp tác thúc đẩy Mạng NTT DoCoMo Nhật tiên phong đặt mục tiêu khai trương dịch vụ vào năm 2009 Các mạng Verizon Wireless, Vodafone, China Mobile tuyên bố hợp tác thử nghiệm LTE vào năm Việc triển khai sở hạng tầng cho LTE bắt đầu vào nửa sau năm 2009 kế hoạch cung cấp dịch vụ bắt đầu vào năm 2010 Tương lai cho công nghệ 4G LTE không xa việc tính toán quy hoạch mạng vô quan trọng Đề tài cung cấp đầy đủ mặt lý thuyết cho kiến trúc mạng toán quy hoạch bao gồm: - Tổng quan trình phát triển thong tin di động 3G lên 4G - Kiến trúc mạng 4G LTE - Các kỹ thuật mạng 4G LTE - Tính toán quy hoạch mạng 4G LTE Tuy nhiên thời gian kiến thức có hạn nên đề tài tồn nhiều vấn đề chưa giải tính số site dựa vào quỹ đường truyền, chưa mô toán lưu lượng…nên hướng phát triển đề tài hoàn thiện toán quy hoạch lưu lượng giao diện 95 Tài liệu tham khảo [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Lộ trình phát triển thông tinh di động từ 3G lên 4G”, Giáo trình học viện CNBCVT, 2008 [2] Dahlman, Parkvall, Skold and Beming, “3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband”, Academic Press, Oxford, UK, 2007 [3] Rysavy Research, “EDGE, HSPA and LTE broadband innovation”,3G Americas,2008 [4] Http://megavnn.vn/chitiet/lộ trình phát triển lên 4G IMT-Adver [5] 3rd GPP: Technical Specification Group Radio Access Network Requirements for Evolved UTRAN(E-UTRAN) Release [6] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Bài giảng môn thông tin di động”,học viện công nghệ bưu viễn thông,2008 [7] Abdul Basit, Syed, “Dimensioning of LTE Network Description of Models and Tools, Coverage and Capacity Estimation of 3GPP Long Term Evolution”, 20/2/2009 [8] “3GPP webpage for LTE Overview ,” rd GPP ,Viewed on 17.11.07, available at http:// www.3GPP/highlights/LTE/LTE.htm [9] Stefania Sesia and others, “LTE the UMTS Long term Evolution, From Theory to Practice,” 2009 [10] Harri Toma and Antti Toskala, “LTE for UMTS OFDM and SC- FDMA Based Radio Access”,2009 [11] Erick Dahlman and others, “3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband, Academic Press”, second edition 2008 [12] http://clear-cloud.com/lte_verizon_3g_to_4g.html 96 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên:…………… ………… Số hiệu sinh viên: …………… Ngành:……………………………… …… Khóa:………………………… Giảng viên hướng dẫn:……………………………………………………… Cán phản biện:…………………………………………………………… Nội dung thiết kế tốt nghiệp: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Nhận xét cán phản biện: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Ngày tháng năm 2011 Cán phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) 97 [...]... rằng LTE đang trên đà thắng thế 1.8 Kết luận chương Chương này đã xét tổng quan các quá trình tiêu chuẩn hóa HSPA (3G+) và LTE (E3G /4G) Các công nghệ truy nhập HSPA vẫn còn dựa trên 30 công nghệ truy nhập vô tuyến CDMA của WCDMA, trong đó các công nghệ truy nhập vô tuyến của LTE sử dụng đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) Có thể nói HSPA là hậu 3G và LTE là tiền 4G với công nghệ LTE. .. tiền gần đến 4G hơn Trong chương này chúng ta cũng đã xét lộ trình tiến lên 4G Công nghệ truy nhập vô tuyến cho 4G sẽ có thể gọi là IMT2000 -Adv Chương này cũng đã so sánh các công nghệ đi tới 4G cũng như tương lai các công nghệ này Nhìn chung mục tiêu của các công nghệ mới này đều nhằm cải thiện các thông số hiệu năng và giảm giá thành so với công nghệ trước đó Chương 2 Kiến trúc mạng 4G LTE 2.1 Tổng... (chế độ chờ và chế độ tích cực) nhưng vẫn đảm bảo các dịch vụ tiên tiến của LTE 1.7 So sánh các công nghệ mạng di động trên con đường đi tới 4G Về mặt kĩ thuật, hai công nghệ này có nhiều nét tương đồng và đều đạt những yêu cầu để tiến tới 4G, dưới đây là bảng so sánh về hai công nghệ này [1] 28 Bảng 1.4 So sánh LTE và Wimax Đặc điểm Song công Đa truy nhập Băng thông Tốc độ tối đa 3 GPP LTE 802.16e/Mobile... OFDMA 3G LTE ra đời muộn hơn WiMAX và nó cũng không thể nào không dùng MIMO và OFDMA Do vậy, nếu xét trình bình diện kỹ thuật truyền thông không dây (wireless communication) thì 3G LTE không có bất cứ một kỹ nghệ cơ bản nào vượt trội so với WiMAX di động Tuy nhiên, công nghệ mạnh nhất, vượt trội nhất đôi khi không phải là công nghệ giành chiến thắng mà một công nghệ thành công là một công nghệ phù... LTE đã có một công nghệ đi trước là 2G, 3G với số lượng thuê bao đã có sẵn Đây là một lợi thế lớn để triển khai 3G LTE Đặc biệt các thiết bị di động 3G LTE sẽ tương thích với các mạng thông tin di động thế hệ trước, do vậy người dùng sẽ có thể chuyển giao dễ dàng giữa mạng 3G LTE với các mạng 2G GSM/GPRS/EDGE và 3G UMTS đã tồn tại Điều này cho phép những nhà cung cấp mạng 3G LTE có thể triển khai mạng. .. của 4G Đây là thời kỳ tiếp sau của LTE Tốc độ số liệu đạt được từ 100 đến 1000 Mbps và băng thông 100MHz Ta có thể mô tả quá trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G như trên hình 1.5: Hình 1.5 Quá trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G 1.6 Tổng quan LTE Có thể tóm tắt các nhiệm vụ nghiên cứu LTE và SAE như sau: 21 1 Về phần vô tuyến (LTE)  Cải thiện hiệu suất phổ tần,... (all-IP network), và hỗ trợ cả 2 chế độ FDD và TDD Hình 2.1 cho thấy tổng quan về 32 mạng truy nhập vô tuyến LTE, các Node giao diện và sự khác biệt trong kiến trúc mạng giữa LTE và WCDMA/HSPA Trong LTE không có Node tương đương với RNC Do không có hỗ trợ phân tập vĩ mô đường lên và đường xuống cho lưu lượng riêng của người sử dụng và hơn nữa việc thiết kế giảm thiểu số lượng Node trong mạng giảm độ phức... khác nhau và khả năng của các công nghệ khác nhau Ngoài ra khả năng sử dụng máy đầu cuối trên toàn cầu cũng sẽ là một tiêu chí quan trọng LTE là một trong số các con đường tiến tới 4G LTE sẽ tồn tại trong giai đoạn đầu của 4G, tiếp theo nó sẽ là IMT-Adv LTE cho phép chuyển đổi dần từ 3G UMTS sang giai đoạn đầu của 4G sau đó sang IMT Adv Chuyển đổi dần từ LTE sang IMT-Adv là chìa khoá của thành công trên... dụng, trễ  Đơn giản hoá mạng vô tuyến  Hỗ trợ hiệu quả các dịch vụ gói như : MBMS, IMS 2 Về phần mạng (SAE)  Cải thiện trễ, dung lượng và thông lượng  Đơn giản mạng lõi  Tối ưu hoá lưu lượng IP và các dịch vụ  Đơn giản hoá việc hỗ trợ và chuyển giao đến các công nghệ không phải 3GPP Kết quả nghiên cứu của LTE là đưa ra được chuẩn mạng truy nhập vô tuyến với tên gọi là E-UTRAN (Mạng truy nhập vô tuyến... tại nút B và một máy thu, còn LTE sử dụng 2 anten tại nút B và một anten tại UE Hiệu suất phổ tần kênh đường lên trong E-UTRAN phải gấp ba đến bốn R6 HSUPA tính theo bit/s/Hz/trạm với giả thiết HSUPA sử dụng hai anten tại nút B và một anten tại UE còn LTE sử dụng hai anten tại nút B và hai anten tại UE Bảng 1.2 và 1.3 cho thấy so sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng băng tần giữa LTE và HSPA trên ... công ty viễn thông khác với mong muốn đáp ứng dịch vụ đa phương tiện mà mạng 3G đáp ứng Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu công nghệ mạng 4G LTE em thực đồ án: Công nghệ LTE quy hoạch mạng 4G. .. LTE kỹ nghệ vượt trội so với WiMAX di động Tuy nhiên, công nghệ mạnh nhất, vượt trội công nghệ giành chiến thắng mà công nghệ thành công công nghệ phù hợp nhất, hòa hợp So với WiMAX, LTE có công. .. công nghệ tới 4G tương lai công nghệ Nhìn chung mục tiêu công nghệ nhằm cải thiện thông số hiệu giảm giá thành so với công nghệ trước Chương Kiến trúc mạng 4G LTE 2.1 Tổng quan kiến trúc LTE 31 LTE