Đang tải... (xem toàn văn)
Một phương pháp hiện đại hoá mạng thông tin di động lên thế hệ ba ở Việt Nam
M U Tính cp thit ca đ tài Trc s phát trin ca công ngh trên th gii và đòi hi thc t ca th trng trong nc, các nhà khai thác di đng đang tích cc chun b đ trin khai h thng di đng th h 3 WCDMA vi nhng lý do sau: - Th trng thông tin di đng phát trin nhanh chóng vi 10 triu thuê bao hin ti và s phát trin g p đôi trong vài nm ti. Nhu cu th trng đi vi các dch v 3G là rt ln; - Các nhà khai thác di đng sau mt thi gian cnh tranh v giá cng cn chuyn sang cnh tranh v công ngh và loi hình dch v. Nhìn chung, h tng công ngh ca các nhà khai thác đã sn sàng đ trin khai 3G; - Công ngh 3G đã đc trin khai rng rãi trên th gii và đã tìm đc ch đng trên c s phát trin các dch v phù hp. Các gii pháp công ngh và dch v đã hoàn thin, giá thành thit b gim. C ba nhà khai thác di đng đu công b s trin khai h thng WCDMA vào nm 2007 tuy nhiên hin nay cha có mt quy hoch c th nào. u th ca công ngh 3G là m rng đc bng thông và phát trin dch v mi, tuy nhiên u th v mt công ngh không phi y u t quyt đnh mà quan trng là gii quyt bài toán quy hoch đ tn dng đc nng lc h thng, khc phc các đim yu v k thut. Mc tiêu nghiên cu là phng pháp quy hoch tng th mng thông tin di đng 3G Vit nam vi các ràng buc đm bo cht lng, s dng tt tài nguyên và đáp ng đc nhu cu phát tri n. i tng và phm vi nghiên cu là Mô hình quy hoch mng Thông tin di đng 3G/WCDMA và Mng vin thông Vit nam trong phm vi mng ca Tp đoàn Bu chính Vin thông Vit nam (VNPT). Phng pháp nghiên cu là đi t cái chung đn cái riêng, t lý thuyt đn thc tin, kt hp phng pháp ri rc hoá thng kê và xây dng đng hi quy tuyn tính, s dng thut toán đ quy, thut toán "vét cn", bài toán v n ti, mô phng và so sánh kim chng thc t. 2 V mt lý thuyt, lun án góp phn gii quyt vn đ đm bo cht lng và s dng tài nguyên h thng trong bài toán quy hoch mng. V mt thc tin, kt qu ca lun án góp phn gii quyt mt s vng mc trong vic quy hoch và trin khai h thng 3G/WCDMA. Kt cu ni dung lun án Ngoài phn m đu, k t lun, danh mc tài liu tham kho, các công trình đã công b và 04 ph lc, ni dung chính ca lun án gm 125 trang A4 vi 40 hình nh và đ th, 12 bng biu đc sp xp theo 5 chng nh sau: Chng 1: Tng quan Trình bày các vn đ lý thuyt và thc tin có liên quan và đ xut gii quyt mt s ni dung bài toán quy hoch mng bao gm quy hoch truyn sóng, quy hoch mng truy nhp vô tuyn và m ng lõi. Chng 2: Xây dng phng án quy hoch đng thi vùng ph sóng Nhm đm bo vùng ph sóng đng thi cho c hai h thng, phng án đa ra là mô hình hoá vùng quy hoch thành các ô nh, tính toán sao cho trong mi ô cng đ trng phi ln hn đ nhy máy thu và xp chng kt qu cho các lp ng vi các di tn khác nhau. Chng 3: Xây dng phng án thit k theo gii hn nng l c h thng Nhm đm bo kt qu quy hoch nm trong gii hn nng lc ca thit b lun án đ xut đa các ch tiêu gii hn thc t (da trên các đo đc và tìm hiu thc t) vào bài toán quan h công sut, khong cách và dung lng đ đ xut quan h thit k theo góc đ điu khin công sut. (Gii hn trên). Chng 4: La chn phng án thit k theo hiu qu s dng tài nguyên Nhm đm bo s dng tt tài nguyên, lun án đ xut đánh giá chung hiu qu theo các khía cnh Dung lng (đng lên và đng xung), không gian, và lu lng mng. Kt qu là đa ra đc biu thc đánh giá hiu qu và đ xut quan h thit k theo dung lng. (Gii hn d i). 3 Chng 5: xut mô hình và quy hoch mng Mc đích cui cùng là đ xut mô hình và quy hoch mng. S dng các quan h đã xây dng trên đa vào bài toán quy hoch đ gii quyt yêu cu v đm bo cht lng và s dng tt tài nguyên. đm bo yêu cu phát trin, vic quy hoch phi da trên kt qu d báo. Kt qu ca bài toán đ a ra mô hình mng cho nm 2007 và phng án quy hoch cho nm 2010. Nhng đóng góp ch yu ca lun án - Phng án quy hoch đng thi vùng ph sóng s dng thut toán và chng trình x lý vn đ "cao đ" ca đa hình đ tính toán cng đ trng cho vùng ph sóng ngoài tri, nhm h tr vic xác đnh v trí trm gc và mô hình hoá và biu din tình trng ph sóng. - Ph ng án đm bo cht lng bng cách đa ra gii hn trên ca thit k là mt vùng quan h Ti, khong cách, thông lng và công sut theo tng hng và đa ra công thc gn đúng tính bán kính và tng thông lng vi tham s điu khin là công sut. - Phng án đm bo s dng tài nguyên h thng bng cách đa ra gii hn di ca thit k là tham s mt đ lu lng trên bng thông trên c s dung lng, không gian và lu lng mng và đa ra công thc gn đúng tính bán kính cell u tiên cho dch v đin thoi hình. - xut nâng cao hiu qu s dng Pin ca máy di đng bng cách thay đi cách ghép khung ATM cho các vùng nông thôn. - Phng án quy hoch tính toán tng hp da trên hàm d báo phát trin thuê bao di đng ti Vit nam, mô hình lu lng dng ma tr n 8 x 8 vi vect 64 giá tr lu lng, phân b lu lng theo h s phân b vùng min, điu chnh bt đi xng theo đc tính gi, quy hoch 5 vùng lu lng theo tiêu chí ti u v giá cho nm 2010. 4 Chng 1. TNG QUAN 1.1. M đu 1.2. Các mô hình truyn sóng ng dng trong thông tin di đng Tuy có nhiu mô hình thc nghim, bán thc nghim nhng mô hình nào cng ch đúng trong mt s điu kin nht đnh, khi áp dng cn phi đo đc điu chnh li cho sát môi trng thc t. 1.3. Cu trúc giao din và điu khin công sut cho mng WCDMA Mng thông tin di đng th h ba W-CDMA gm hai phn: Mng lõi và Mng truy nhp vô tuyn. Mng lõi gm các trung tâm chuyn mch kênh (MSC) và các nút h tr chuyn mch gói (SGSN), trung tâm chuyn mch di đng cng (GMSC) và nút chuyn mch gói cng (GGSN). Mng truy nhp vô tuyn gm B điu khin vô tuyn RNC, nút B , trm di đng MS và thit b đu cui TE. Giao din gia MSC và RNC là Iu-CS, giao din gia SGSN và RNC là Iu-PS, giao din gia các RNC vi nhau là Iur , giao din gia RNC và Nút B là Iub. 1.4. S cn thit phát trin mng thông tin di đng 3G Vit nam 1.5. Khái quát ni dung lun án Chng 2 XÂY DNG PHNG ÁN QUY HOCH NG THI VÙNG PH SÓNG 2.1. Mô hình hóa h thng có th xp chng các vùng ph sóng, ta chia vùng nghiên cu thành các ô nh, có kích thc ging nhau, coi nh là mt đn v đa hình. Gi s vùng nghiên cu là mt hình ch nht, đc chia làm các ô nh vi s ô chiu ngang là m, s ô chiu dc là n. Trên mi mt ô ta lu tr mt giá tr cao đ cc đi theo bn đ đa hình thc t h m,n coi nh "cao đ" ca ô. 2.2. Xây dng thut toán và chng trình Bài toán đt ra là gi nguyên to đ mt đt, kt hp cao đ đa hình ta phi tìm đc "cao đ" cng đ trng. 5 Hai thut toán chính là Xác đnh có đng truyn thng (LOS) hay không và Xác đnh s sn nhiu x: 1, 2 hay 3 sn nhiu x. Khi bit đc chính xác đc tính tuyn truyn sóng theo mô hình đim - đim có th s dng các công thc truyn sóng đ tính toán cng đ trng. u vào là d liu đi hình 3 chiu, ta xây dng chng trình trên Matlab theo lu đ thut toán hình 2.3 đ d đoán vùng ph sóng. Mô phng và ki m chng kt qu vi công sut phát 10W, f DL =1947,3 Mhz. kim chng kt qu ta chia đa hình nghiên cu thành 9 x 9 = 81 ô, đo đc cng đ trng ti 81 đim gia và 100 đim "mt li", tính giá tr trung bình 5 đim cho mi ô. a hình nghiên cu và d báo ph sóng Hình 2.4. a hình nghiên cu và d báo ph sóngvi anten BS x=3; y=5 c ma trn đ cao c thông tin v anten phát c thông tin v anten thu Xây dng mô t v đa hình Tính toán tham s nhiu x Trng thái v đa hình LOS Tính toán cng đ tín hiu nh n đ c t i đim thu cn LOS Non - LOS Lu k t q u thành p hn Lp tt c m x n đim trên bn đ V bn đ đ cao V vùn g p h H ình 2.3. L u đ thut toán 6 ánh giá sai s và biu din vùng ph sóng lch trung bình quân phng 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 12345678910 S mu Sai s trung bình quân p h n g ( dBm ) Hàng dc Hàng ngang Hình 2.5. ánh giá sai s Hình 2.6. Mô t vùng ph vi Anten BS đt ti to đ (5,5) 2.3. Mô hình hoá vùng ph sóng 2.3.1. Biu din hình hc vùng ph sóng 2.3.2. Biu din vùng ph sóng theo xác sut thng kê Xác sut ph sóng ti mt v trí (x, y) bi mt cell c i là: ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = σ θ ),( ),,( cov yxP QcyxP ri i (2.20) Xác sut ph sóng ca tp hp cell C là: ()() ∏ = == −−= ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ −= ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ = N i i N i i N i i cyxPrPr 1 cov 11 cov ,,111P C) y, (x,P IU (2.24) Mô hình vùng ph sóng: ∑∑ == = m x n y dydxCyxP 11 cov .),,( (C)A (2.25) 2.4. Áp dng quy hoch đng thi vùng ph sóng 2.4.1. Tin trình đng quy hoch 2.4.2. Phng án xp chng vùng ph sóng Xây dng mô hình vùng ph sóng riêng bit và xp chng kt qu 7 Hình 2.8. Vùng ph lp 900 MHz Hình 2.9. Vùng ph lp 2100 MHz vi mt trm gc vi 4 trm gc Tóm tt: Mu cht ca phng án là thut toán và chng trình vit trên Matlab đ tính toán suy hao truyn sóng cho toàn b vùng nghiên cu. Thut toán đã x lý đc "cao đ" đa hình đ quyt đnh đc tính truyn sóng trên tuyn, tính toán suy hao và lp li cách làm cho mi tuyn. Vùng ph sóng có th biu din theo dng hình hc hoc theo quan đim xác sut nu kt hp vi tham s đ nhy máy thu ta s có đc b ng trng thái ph sóng (0,1). Kt qu ca bài toán là phng án xp chng kt qu cho các lp tn s khác nhau vi yêu cu đm bo cht lng ph sóng. Ý ngha lý thuyt ca phng án là gii quyt đc vn đ "cao đ" đa hình và có th áp dng tính toán cho nhiu lp tn s khác nhau.Ý ngha thc tin ca phng án là h tr các nhà khai thác tìm kim v trí l p đt trm gc, đánh giá đc cng đ đin trng ti mt đim bt k. 8 Chng 3 XÂY DNG PHNG ÁN THIT K THEO GII HN NNG LC H THNG Mc tiêu hng ti ca bài toán là xác đnh đc "gii hn trên" cho đm bo cht lng, hay nói cách khác là vùng gii hn nng lc đm bo cht lng ca h thng. 3.1. xut thit k hình hc cell trong h thng 3.2. Xây dng quan h Ti và Khong cách theo Công sut Quan h công sut và tham s ti: η − = 1 i ii N i L W Rp P P (3.23) Trong đó () UL i iii UL f W vR += ∑ 1 ρ η (3.24) () DLi i iii DL f W vR +−= ∑ α ρ η 1 (3.25) Vi p i là công sut phát yêu cu ; i: S ngi s dng P N : Công sut nhiu; f: Nhiu ngoài cell; R i : Tc đ bit; i : Mt đ công sut trên nhiu sau khi nén ph L i : Suy hao đng truyn; W: Tc đ bit; : là tham s ti; i : Tham s tích cc ca kênh; : Tham s trc giao Bin đi và cng dn các công sut thành phn theo ngi s dng: () ∑∑ ∑ = ≠= = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +−− = K i in im N mnn i iii im K i iii N L L W vR L W vR P P 1 , , ,1 , 1 11 α ρ ρ (3.29) 3.5. Kho sát xây dng quan h bán kính cell theo Công sut Rút tham s thông lng cell ra ngoài trong biu thc công sut: () [] f W vNEb RK L W vNEb PRK P avgo avgo N +−− = α 1. .)/( ).(1 . .)/( .) ( (3.32) 9 Hình 3.3 Quan h gia công sut phát và khong cách Thay s và kho sát quan h công sut và khong cách nh hình v và tìm đng hi quy tuyn tính cho quan h gia khong cách cc đi và công sut: - Trng hp "nng ti": R(km) = 0,13P (dBm) - 2,53 - Trng hp "nh ti": R(km) = 0,26P (dBm) - 5,25 xut công thc thit k : R(km) = 0,2 P (dBm) - 4 (3.36) 3.4. Kho sát xây dng quan h thông lng theo công sut Tng thông lng cc đi tính đc theo (3.32): () [] fvNE W RKT avgob Max +− == α 1 )/( . (3.37) Công thc gn đúng đ tính toán tng thông lng và công sut phát: Trng hp D liu 144 kbps: T(Kbps) = 84,6P (dBm) - 2085 Trng hp Thoi 12,2 kbps : T(Kbps) = 44,6P (dBm) - 976 xut công sut thit k tham kho cho dch v đin thoi hình 64 kbps: T(Kbps) = 50P (dBm) - 1200 (3.38) 10 Hình 3.4 Quan h gia tng công sut phát và thông lng 3.5. Phân b ti theo công sut: Trong hai trng hp tng thông lng đu là 864 Kbps nhng trng hp 1 đòi hi công sut 40,3dBm (10,7W), trng hp 2 ch cn 37,26 dBm (5,3W). S khác bit này là do s phân b khác nhau v khong cách và lu lng ca các UE. Nh vy, trong trng hp b nghn thì cn u tiên cho các nhóm thuê bao gn vì chúng đòi hi công sut phát thp hn. Hình 3.5. Hai trng h p phân b ti và công sut Tóm tt Mc dù có các quan h trao đi gia dung lng và vùng ph, nhng trên vùng thit k tác gi đã quy các yu t trên v tác dng điu khin công sut và đa ra công thc gn đúng tính bán kính và thông lng vi tham s điu khin là công sut. Nu phân tp đc không gian đ [...]... 5.1.2 D báo phát tri n thuê bao B ng th ng kê d li u quá kh và gi i h ph ng trình , ta tìm ph ng trình Bass th hi n s phát tri n c a các th h thông tin di Ft 1 1 e 0 , 47 t 93 e 0 , 47 t c ng: (5.8) K t qu d báo: n h t n m 2006, t ng s thuê bao hai m ng Mobifone và Vinaphone s v t 10 tri u trong ó ch y u là công ngh 2G n n m 2008 thì các thuê bao 2G s t m c bão hoà và b t u suy thoái n n m 2015 thì Công... bài toán là mô hình m ng Thông tin di ng 3G u tiên Vi t Nam V m t lý thuy t, có th rút ra m t s k t lu n sau: - V n quy ho ch ng th i vùng ph sóng cho c hai h th ng GSM và WCDMA có th gi i quy t trên c s x p ch ng các l p ph sóng cho t ng công ngh Vùng ph sóng c bi u di n trong không gian ba chi u mà giá tr cao là c ng tr ng ho c xác su t ph sóng Tình tr ng ph sóng có th bi u di n d i d ng b ng các... tri n thuê bao i n tho i di ng, t l gi a các vùng mi n mà quy mô l u l ng i n tho i di ng cho 64 t nh thành cho n m 2007 và quy ho ch cho n m 2010 Ý ngh a lý thuy t c a ch ng là mô hình quy ho ch theo ma tr n vùng mi n, ph ng án phân b l u l ng theo bài toán v n t i và i u ch nh l u l ng b t i x ng theo c tính g i c a thuê bao Ý ngh a th c ti n c a ch ng là hàm d báo phát tri n thuê bao di ng, mô hình... gian s d ng Pin cho máy c m tay V m t th c ti n, lu n án xây d ng m t cách ti p c n mang tính phát tri n trong vi c tri n khai h th ng Thông tin di ng th h 3 Vi t Nam, d ki n vào n m 2007 Có th rút ra m t s nh n nh sau: - Vi c chu n b tri n khai h th ng thông tin di ng th h 3 t i th i i m này là h p lý Mô hình kh i u nên theo phiên b n n m 2004 (R4) v i 3 trung tâm chính là Hà n i, H Chí Minh và à N... tính toán thông l ng và bán kính cell, c coi là gi i h n m b o ch t l ng c a h th ng (gi i h n trên) Ch ng 4 L A CH N PH NG ÁN THI T K THEO HI U QU S D NG TÀI NGUYÊN 4.1 tv n Hi u qu h th ng c ánh giá theo 3 thành ph n: b ng thông ( B ), không gian ( C) và hi u qu l u l ng m ng ( T) S N W G C SYS A C Tham s hi u qu là m t l ul B C T ng trên m t (4.2) n v di n tích, b ng t n 4.2 Hi u qu v b ng thông. .. báo s thuê bao di ng 5.2 Mô hình tính b ng thông theo m c ch t l ng cho tr c 5.2.1 Tính toán xác su t ngh n cho chuy n m ch kênh a d ch v Xác su t ngh n theo t ng d ch v : C Bk G (L k ) ) G ( G (c ) c C C bk 1 (5.13) G (c ) C 0 V i s tr giúp c a máy tính thì ta có th d dàng vi t c hàm ph n m m tính xác su t ngh n theo công th c trên Hàm này s cs d ng tính toán ng c tính toán s kênh hay b ng thông c n... khác v t l t n th t t bào CLP CLP nh h n m t sai s thì d ng CLP sai ch ng trình và a ra k t qu b ng thông yêu c u new old new k t qu C Hình 5.3 S thu t toán tính b ng thông a d ch v chuy n m ch gói 19 5.3 Xây d ng quy ho ch l u l 5.3.1 Mô hình hoá l u l ng cho m ng 3G n m 2007 ng S p x p 64 t nh t B c vào Nam th t t trên xu ng d i, t trái sang ph i, tham kh o thêm kinh v các t nh S th t hay v trí s p... trung bình c a thuê bao Có th xu t phân l p thuê bao thành 3 lo i: - Vùng c tính l u l ng c p 1: Hà n i, H Chí Minh - Vùng c tính l u l ng c p 2: Qu ng Ninh, H i phòng, H i D ng 20 à N ng, Th a Thiên Hu ; Bình D ng, ng Nai,V ng tàu, An Giang, C n Th - Vùng 5.3.4 L u l c tính l u l ng c p 3: Các t nh còn l i ng phát sinh cho n m 2007 Xu t phát t s thuê bao và c tính trung bình c a thuê bao ta tính c t... th i gian phát tri n s có 10% thuê bao m c l u l ng cao, 30% thuê bao m c l u l ng trung bình và 60% thuê bao m c l u l ng th p 5.6.2 Xây d ng bài toán quy ho ch cho n m 2010 Do l u l ng quá t p trung H Chí Minh (và Hà n i) nên r i ro cao vì v y c n bi n i t 3 vùng l u l ng sang 5 vùng l u l ng 22 Các b c th c hi n quy ho ch: - D báo l u l ng cho n m 2010; - T i u hoá cho t ng vùng l u l ng b ng quy... ul B C T ng trên m t (4.2) n v di n tích, b ng t n 4.2 Hi u qu v b ng thông 4.2.1 Dung l ng ng lên Hình 4.1 Dung l ng c c ng lên i Dung l ng c a h th ng WCDMA ng lên b h n ch b i nhi u D a vào tham s can nhi u t i a cho phép i v i h th ng ta tính c gi i h n v dung l ng d a trên gi i h n nhi u i v i ng lên : Noise rise _ W (Eb/ No )avg.R.v 1 1 UL 1 W (Eb/ No )avg.R.v.(1 f ).( N) (4.6) 12 Khi s ng i . cu là Mô hình quy hoch mng Thông tin di đng 3G/WCDMA và Mng vin thông Vit nam trong phm vi mng ca Tp đoàn Bu chính Vin thông Vit nam (VNPT). Phng pháp nghiên cu là đi t cái. Iu-CS, giao di n gia SGSN và RNC là Iu-PS, giao di n gia các RNC vi nhau là Iur , giao di n gia RNC và Nút B là Iub. 1.4. S cn thit phát trin mng thông tin di đng 3G Vit nam 1.5 khai thác di đng đang tích cc chun b đ trin khai h thng di đng th h 3 WCDMA vi nhng lý do sau: - Th trng thông tin di đng phát trin nhanh chóng vi 10 triu thuê bao hin