Đang tải... (xem toàn văn)
Sự ra đời của hệ thống thông tin liên lạc đã đánh dấu bước nhảy vọt về ngành viễn thông và ngày nay thông tin liên lạc không ngừng lớn mạnh và phát triển. Đó cũng là nhu cầu tất yết trong cuộc sống hiện đại ngày nay. Các hệ thống thông tin di động ra đời đã tạo cho con người khả năng thông tin mọi lúc, mọi nơi. Các thế hệ thông tin di động ban đầu 1G, 2G đơn giản chỉ nhận và gửi các tin nhắn và cuộc gọi thoại đơn giản. Sự ra đời của thế hệ 3G đã đánh dấu sự bùng nổ như vũ bão về thông tin liên lạc cũng như sự đa dạng của dịch vụ 3G (Third – Generation ) đem đến. 3G là một bước đột phá, bước ngoặt của ngành thông tin di động, bởi vì nó cung cấp băng thông rộng hơn cho người sử dụng. Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như truyền thông hữu ích như điện thoại có hình (hai người đàm thoại với nhau có thể nhìn thấy nhau), định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao,…Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống. Thế giới đang có 2 hệ thống 3G được chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên công nghệ CDMA còn gọi là CDMA 2000, chuẩn còn lại do dự án 3rd Generation Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA UMTS Terrestrial Radio Access TS. Tiêu chuẩn này có 2 sơ đồ truy nhập vô tuyến. Một trong số đó được gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA). Việc quy hoạch mạng 3G có ý nghĩa quan trọng trong việc hoạch định các chính sách và khai thác sử dụng mạng có hiệu suất cao. Hiện nay, các mạng thông tinh di động 3G – UMTS đang được các nhà cung cấp VinaPhone, Viettel … đưa vào hoạt động tại Việt nam. Việc quy hoạch mạng WCDMA 3G có ý nghĩa vô cùng quan trọng cả về khoa học lẫn khai thác sử dụng, chính ý nghi muốn đi tìm hiểu về mạng 3G. Chính lí do đó đã thúc đẩã quan trọng đó em thực hiện luận văn: “Nghiên cứu quy hoạch mạng 3G” (WCDMA). Luận văn trình bày 4 chương Chương 1: Tổng quan về thông tin di động, Chương 2: Công nghệ di động thế hệ 3 WCDMA Chương 3: Quy hoạch mạng WCDMA, Chương 4: Quy hoạch vùng phủ sóng tỉnh Thái Bình
i MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 3 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3 1.1 Giới thiệu chung 3 1.2 Tổng quan về hệ thống thông tin di động 3 1.3 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 7 1.3.1. So sánh hệ thống CDMA với hệ thống sử dụng TDMA 8 1.3.1.1. Các phương pháp đa truy nhập 8 1.3.1.2. So sánh hệ thống CDMA và hệ thống sử dụng TDMA 9 1.4 Các yêu cầu cơ bản về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 10 1.4.1. Những mục tiêu chưa thực hiện được của hệ thống di động thế hệ 210 1.4.2. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3 10 1.5 Kết luận chương 11 CHƯƠNG 2: 12 CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA – UMTS 12 2.1 Giới thiệu chung 12 2.2 Cấu trúc hệ thống WCDMA 13 2.2.1. Mạng thâm nhập vô tuyến (UTRAN) 14 2.2.2 Mạng lõi(CN) 15 2.2.3. Thiết bị người sử dụng (UE) 16 2.3 Công nghệ đa truy nhập W – CDMA 17 17 2.3.1 Đa truy nhập phân chia theo mã 18 2.3.2 Trải phổ và các mã trải phổ 19 2.3.3 Điều khiển công suất 20 2.3.4 Chuyển giao trong hệ thống W-CDMA 23 2.3.5 Truy nhập gói trong W-CDMA 24 2.4 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 3: 27 QUY HOẠCH MẠNG 3G 27 3.1 Giới thiệu chung 27 3.2 Quá trình quy hoạch mạng 28 3.2.1 Xác định kích thước ô (Định cỡ mạng) 28 3.2.1.1 Phân tích vùng phủ 29 3.2.1.2 Phân tích dung lượng 33 3.2.2 Tính suy hao đường truyền cho phép 41 3.2.2.1 Suy hao đường truyền cực đại 41 3.2.2.2 Các mô hình truyền sóng 42 Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội ii 3.2.3 Tính dung lượng 47 3.2.3.1. Tính dung lượng cực 47 3.2.3.2 Tính dung lượng hệ thống 49 3.3 Tối ưu mạng 52 3.4 Kết luận chương 53 CHƯƠNG 4: 54 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 70 Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội iii CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt 1G First Generation Thế hệ 1 2G Second Generation Thế hệ 2 3G Third Generation Thế hệ 3 A AuC Authentication Centre Trung tâm nhận thực AMPS Advanced Mobile phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến AGC Auto Control Điều khiển bộ tăng ích tự động B BHCA Busy Hours Call Attemp Nỗ lực gọi trong giờ bận BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BS Basic Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station System Hệ thống trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập chia theo mã CDMT Code Divisiion Multiple Testbed Bộ thí nghiệm đa truy nhập theo mã C/I Carrier to Interference ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu CMTS Cellular Mobile Telephone System Hệ thống điện thoại tổ ong CSPND Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh CGI Cell Global Indentify Nhận dạng ô toàn cầu CN Core Network Mạng lõi CS Chuyển mạch kênh D DL Downlink Đường lên Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội iv DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp DS-CDMA Direct Spread –CDMA CDMA trải phổ dãy trực tiếp E EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIRP Effective Isotropically Radiated Power Công suất phát xạ đẳng hướng hiệu dụng F FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân chia tần số FRAMES Future Radio Multiple Access Scheme Kiểu đa truy nhập vô tuyến tương lai FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia tần số FER Frame Error Rate Tỉ lệ lỗi khung G GMSC Gateway MSC Cổng MSC GoS Grade of Service Cấp độ dịch vụ GSM Global System for Mobile Communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu GGSN Gateway GPRS Support Node Nút chuyển mạch cổng GPRS H HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú HO Hand over Chuyển giao HHO Hard Handover Chuyển giao cứng HSPA I IS-95A Interim Standard 95A Chuẩn Interim 95A (Qualcomm) ISDN Integrated Service Digital Net Mạng số đa dịch vụ I WF Inter-Working Function Chức năng tương tác mạng Iu-CS Giao diện giữa MSC & RNC L LA Location Area Khu vực định vị LAC Location Area Code Mã định vị LAI Location Area Identity Chỉ thị định vị Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội v M MAI Multiple Access Interference Nhiễu đa truy nhập ME Mobile Equipment Thiết bị di động MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MS Mobile Station Trạm di động MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động MSIM Module SIM Module nhận dạng thiết bị O O&M Operations and Maintenance Vận hành và bảo dưỡng OSS P PN Pseudo Noise Nhiễu giả ngẫu nhiên PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PS Paging System Nhắn tin PS Packet Scheduler Bộ lập biểu gói Q QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc R RLB Radio Link Budgets Quỹ liên kết vô tuyến RRC Radio Resource Control Bộ điều khiển tài nguyên vô tuyến RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RNC Radio Network Control Bộ điều khiển mạng vô tuyến S SNR Signal-to-Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SGSN Nút hỗ trợ chuyển mạch gói SHO Shoft Hand-Over Chuyển giao mềm SHO-HO Shofter Handover Chuyển giao mềm hơn T TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội vi TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian U UE User Equipment Thiết bị người sử dụng UL Uplink Đường lên UMTS Universal Mobile Telecommunication System Nhận dạng thiết bị UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network Mang truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu V VLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị thường trú VHE Virtual Home Environment Môi trường thanh ghi ảo W W-CDMA Wide-Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội vii Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội 1 LỜI MỞ ĐẦU Sự ra đời của hệ thống thông tin liên lạc đã đánh dấu bước nhảy vọt về ngành viễn thông và ngày nay thông tin liên lạc không ngừng lớn mạnh và phát triển. Đó cũng là nhu cầu tất yết trong cuộc sống hiện đại ngày nay. Các hệ thống thông tin di động ra đời đã tạo cho con người khả năng thông tin mọi lúc, mọi nơi. Các thế hệ thông tin di động ban đầu 1G, 2G đơn giản chỉ nhận và gửi các tin nhắn và cuộc gọi thoại đơn giản. Sự ra đời của thế hệ 3G đã đánh dấu sự bùng nổ như vũ bão về thông tin liên lạc cũng như sự đa dạng của dịch vụ 3G (Third – Generation ) đem đến. 3G là một bước đột phá, bước ngoặt của ngành thông tin di động, bởi vì nó cung cấp băng thông rộng hơn cho người sử dụng. Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như truyền thông hữu ích như điện thoại có hình (hai người đàm thoại với nhau có thể nhìn thấy nhau), định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao,…Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống. Thế giới đang có 2 hệ thống 3G được chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên công nghệ CDMA còn gọi là CDMA 2000, chuẩn còn lại do dự án 3rd Generation Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA - UMTS Terrestrial Radio Access TS. Tiêu chuẩn này có 2 sơ đồ truy nhập vô tuyến. Một trong số đó được gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA). Việc quy hoạch mạng 3G có ý nghĩa quan trọng trong việc hoạch định các chính sách và khai thác sử dụng mạng có hiệu suất cao. Hiện nay, các mạng thông tinh di động 3G – UMTS đang được các nhà cung cấp VinaPhone, Viettel … đưa vào hoạt động tại Việt nam. Việc quy hoạch mạng W-CDMA 3G có ý nghĩa vô cùng quan trọng cả về khoa học lẫn khai thác sử dụng, chính ý nghi muốn đi tìm hiểu về mạng 3G. Chính lí do đó đã thúc đẩã quan trọng đó em thực hiện luận văn: “Nghiên cứu quy hoạch mạng 3G” (WCDMA). Luận văn trình bày 4 chương Chương 1: Tổng quan về thông tin di động, Chương 2: Công nghệ di động thế hệ 3 WCDMA Chương 3: Quy hoạch mạng W-CDMA, Chương 4: Quy hoạch vùng phủ sóng tỉnh Thái Bình Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội 2 Trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em rất mong sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo và sự góp ý của các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Tuấn và các thầy cô giáo cùng bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành luận văn này !. Luận văn thạc sĩ này nằm trong khuôn khổ và đƣợc hỗ trợ bởi đề tài nghiên cứu khoa học số QG.10.44 cấp Đại học Quốc Gia Hà Nội Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2010. Người thực hiện Học viên: Trần Thị Hằng Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung Ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940, đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ. Thế hệ không dây thứ 1 là thế hệ thông tin tương tự sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia phân chia theo tần số (FDMA). Thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA). Thế hệ thứ 3 ra đời đánh giá sự nhảy vọt nhanh chóng về cả dung lượng và ứng dụng so với các thế hệ trước đó, và có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện gói là thế hệ đang được triển khai ở một số quốc gia trên thế giới. Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới được thể hiện sự phát triển của hệ thống điện thoại tổ ong (CMTS : Cellular Mobile Telephone System) và nhắn tin (PS : Paging System) tiến tới một hệ thống chung toàn cầu trong tương lai. 1.2 Tổng quan về hệ thống thông tin di động Toàn bộ vùng phục vụ của hệ thống điện thoại di động tổ ong được chia thành nhiều vùng phục vụ nhỏ, gọi là các ô (cell), mỗi ô có một trạm gốc quản lý và được điều khiển bởi tổng đài sao cho thuê bao có thể vẫn duy trì được cuộc gọi một cách liên tục khi di chuyển giữa các ô. Hình 1.1. Hệ thống thông tin di động tổ ong Trong hệ thống điện thoại di động tổ ong thì tần số mà các máy di động sử dụng là không cố định ở một kênh nào đó mà các kênh được xác định nhờ kênh báo hiệu và máy di động được đồng bộ về tần số một cách tự động. Vì vậy các ô kề nhau nên sử Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội [...]... hành quy hoạch mạng WCDMA Quy trình quy hoạch mạng WCDMA sẽ được trình bày ở chương tiếp theo Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 Nội ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà 27 CHƯƠNG 3: QUY HOẠCH MẠNG 3G 3. 1 Giới thiệu chung Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA đa dịch vụ là một quá trình hoàn thiện kết hợp dung lượng với chất lượng và vùng phủ Trong quá trình định nghĩa quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA giải thích... Phần mạng được thâm nhập qua SGSN thường được g i là vùng PS • Node hỗ trợ GPRS cổng (GGSN): GGSN được nối tới các mạng ngoài như mạng Internet, mạng X.25 Nhìn từ mạng ngoài thì GGSN đóng vai trò như bộ định tuyến cho các mạng ngoài tới được mạng W-CDMA GGSN tiếp nhận số liệu (có địa chỉ của một người sử dụng nhất định) thì nó sẽ kiểm tra, nếu địa chỉ này là tích cực thì GGSN g i số liệu đó tới SGSN... fading Dải tần số Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 Nội ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà 10 Điều khiển công suất Giảm công suất phát của MS và ảnh hưởng đến dung lượng Chất lượng thoại Tốt hơn Không làm thay đổi dung lượng của hệ thống Thấp hơn - Điều khiển dung lượng linh hoạt Bảo mật - Dung lượng hệ thống lớn - - Không có giới hạn rỏ ràng về số người sử dụng trong một cell Dung lượng - Điều khiển dung lượng... cho phép các mạng cung cấp khả năng chuyển vùng toàn cầu và để hỗ trợ nhiều dịch vụ thoại, dịch vụ đa phương tiện Các mạng WCDMA được xây dựng dựa trên cơ sở mạng GSM, tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của các nhà khai thác mạng GSM Các mục tiếp theo sẽ giới thiệu cấu trúc và nguyên lý mạng WCDMA WCDMA - truy cập đa phân mã băng rộng là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA băng hẹp có khả năng hỗ trợ các... nhiên PN 1 .3. 1.2 So sánh hệ thống CDMA và hệ thống sử dụng TDMA Từ cấu trúc, đặc tính CDMA và các phương pháp đa truy nhập ta rút ra bảng so sánh giữa hệ thống thông tin di động CDMA và hệ thống thông tin di động sử dụng phương pháp đa truy nhập TDMA Từ đó ta thấy những ưu điểm của hệ thống thông tin di động CDMA hơn các hệ thống khác Bảng 1.1 So sánh giữa mạng thông tin di động động CDMA và mạng GSM Đặc... việc g i nội dung video và multimedia đến các thiết bị cầm tay và điện thoại di động Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ 2. 5G sang thế hệ 3G Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và các dịch vụ thông tin di động, ngay từ đầu những năm đầu của thập kỷ 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba ITU-R đang tiến hành công tác... với các mạng ngoài thông qua các trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC) và nút chuyển mạch g i cổng (GGSN) Để kết nối trung tâm chuyển mạch kênh với các mạng ngoài như ISDN, PSTN thì cần có thêm phần tử làm chức năng tương tác mạng (IWF) Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và các nút hỗ trợ chuyển mạch g i, mạng lõi còn có các cơ sở dữ liệu cần thiết cho mạng thông tin di động như: HLR,... Trần Thị Hằng K15Đ2 Nội ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà 16 • Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC): làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài Do vậy GMSC được đặt tại điểm kết nối UMTS với mạng chuyển mạch kênh bên ngoài • IWF (chức năng tương tác): bao g m một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn IWF cho phép mạng W-CDMA kết nối với các mạng khác như: mạng số liệu công cộng chuyển... các vùng không được phép chuyển mạng và thông tin về các dịch vụ bổ xung như: trạng thái chuyển hướng cuộc g i, số lần chuyển hướng cuộc g i Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu trong HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao.HLR thường là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạng nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao • Trung tâm... dụng các kết nối đa mã và hệ số trải phổ khác nhau • WCDMA có tốc độ chip là 3. 84 Mcps dẫn đến băng thông của sóng mang xấp xỉ 5MHz, nên được g i là hệ thống băng rộng Băng thông rộng của sóng mang WCDMA hỗ trợ các tốc độ dữ liệu cao của người dùng và đem lại những lợi ích hiệu suất xác định, như là tăng khả năng phân tập đa đường Các nhà vận hành mạng có thể sử dụng nhiều sóng mang 5MHz để tăng dung . Hằng K15Đ2 ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội ii 3. 2 .3 Tính dung lượng 47 3. 2 .3. 1. Tính dung lượng cực 47 3. 2 .3. 2 Tính dung lượng hệ thống 49 3. 3 Tối ưu mạng 52 3. 4 Kết luận chương 53 CHƯƠNG. 23 2 .3. 5 Truy nhập g i trong W-CDMA 24 2.4 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 3: 27 QUY HOẠCH MẠNG 3G 27 3. 1 Giới thiệu chung 27 3. 2 Quá trình quy hoạch mạng 28 3. 2.1 Xác định kích thước ô (Định cỡ mạng) . 1 CHƯƠNG 1 3 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3 1.1 Giới thiệu chung 3 1.2 Tổng quan về hệ thống thông tin di động 3 1 .3 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 7 1 .3. 1.