TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRONG MẠNG DI ĐỘNG GSM Giảng viên hướng dẫn : TS ĐỖ XUÂN THU Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TUẤN DƯƠNG Lớp : 63CCDT01 Khóa : 63 Hà Nội, tháng năm 2015 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRONG MẠNG DI ĐỘNG GSM Giảng viên hướng dẫn : TS ĐỖ XUÂN THU Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TUẤN DƯƠNG Lớp : 63CCDT01 Khóa : 63 Hà Nội, tháng năm 2015 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu LỜI NÓI ĐẦU Trong sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng vai trò quan trọng thiếu Nó định nhiều mặt hoạt động xã hội, giúp người nắm bắt nhanh chóng thông tin có giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú Ngày với nhu cầu số lượng chất lượng khách hàng sử dụng dịch vụ viễn thông ngày cao, đòi hỏi phải có phương tiện thông tin đại nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng khách hàng "mọi lúc, nơi" mà họ cần Thông tin di động ngày trở thành dịch vụ kinh doanh thiếu tất nhà khai thác viễn thông giới Đối với khách hàng viễn thông, nhà doanh nghiệp thông tin di động trở thành phương tiện liên lạc quen thuộc thiếu Dịch vụ thông tin di động ngày không hạn chế cho khách hàng giàu có mà dần trở thành dịch vụ phổ cập cho đối tượng viễn thông Trong năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động nước có bước phát triển vượt bậc sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ Với hình thành nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tạo cạnh tranh để thu hút thị phần thuê bao nhà cung cấp dịch vụ Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa sách khuyến mại, giảm giá thuhút nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ Cùng với đó, mức sống chung toàn xã hội ngày nâng cao khiến cho số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến năm gần Các nhà cung cấp dịch vụ di động nước sử dụng hai công nghệ GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thốngthông tin di động toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo thời GVHD: TS Đỗ Xuân Thu gian) công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo mã) Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM Mobiphone, Vinaphone, Viettel nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA S-Fone, EVN, Hanoi Telecom Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiều tiện ích cho khách hàng, dần lớn mạnh Tuy nhiên nhu cầu sử dụng khách hàng nên thị phần di động nước phần lớn thuộc nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng thuê bao áp đảo Chính việc nâng cấp mở rộng mạng di động GSM việc làm cần thiết mang ý nghĩa thực tế cao Trên sở kiến thức tích luỹ năm học tập chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông trường đại học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải, em tìm hiểu, nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài "NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRONG MẠNG DI ĐỘNG GSM" Hà Nội , Ngày Tháng Năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Tuấn Dương GVHD: TS Đỗ Xuân Thu LỜI CẢM ƠN ………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… …………………………………… GVHD: TS Đỗ Xuân Thu NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… …………………………………… GVHD: TS Đỗ Xuân Thu NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… GVHD: TS Đỗ Xuân Thu ……………………………………………… ……………………………………… …………………………………… MỤC LỤC Mục lục DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH ………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… GVHD: TS Đỗ Xuân Thu ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… …………………………………… KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… GVHD: TS Đỗ Xuân Thu ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………… ……………………………………… …………………… Chương 1: Giới thiệu chung mạng GMS 1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM Những năm đầu 1980, hệ thống viễn thông tế bào giới phát triển mạnh mẽ đặc biệt Châu Âu mà không chuẩn hóa tiêu kỹ thuật Điều thúc giục Liên minh Châu Âu Bưu viễn thông CEPT (Conference of European Posts and Telecommunications) thành lập nhóm đặc trách di động GSM (Groupe Spécial Mobile) với nhiệm vụ phát triển chuẩn thống cho hệ thống thông tin di động để sử dụng toàn Châu Âu Ngày 27 tháng năm 1991, gọi sử dụng công nghệ GSM thực mạng Radiolinja Phần Lan (mạng di động GSM giới) Năm 1989, Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunications Standards Institute) quy định chuẩn GSM tiêu chuẩn chung cho mạng thông tin di động toàn Châu Âu, năm 1990 tiêu kỹ thuật GSM phase I (giai đoạn I) công bố Năm 1992, Telstra Australia mạng Châu Âu ký vào biên ghi nhớ GSM MoU (Memorandum of Understanding) Cũng năm này, thỏa GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 10 Hình 3.21: Phủ sóng không liên tục 3.5 Thiết kế tần số theo phương pháp MRP (Multiple Reus Patterns) Thiết kế hệ thống có dung lượng lớn với chi phí cho hạ tầng tối thiểu ngày trở nên quan trọng chạy đua nhà điều hành di động Phần trình bày việc áp dụng kỹ thuật nhảy tần kết hợpvới phương pháp thiết kế tần số tiên tiến, Multiple Reuse Patterns (MRP)_Đa mẫu sử dụng lại 3.5.1 Nhảy tần - Frequency Hopping Việc tăng dung lượng mạng cách giảm cự ly tái sử dụng lại tần số kéo theo vấn đề nhiễu tần số trở nên trầm trọng hơn, điều gây khó khăn cho việc thiết kế tần số với chất lượng tốt Một số kỹ thuật sử dụng nhằm giảm bớt ảnh hưởng nhiễu như: nhảy tần, điều khiển công suất, truyền phát gián đoạn DTX (Discontinuous Transmission) Trong phần ta quan tâm đến kỹ thuật nhảy tần _ Frequency Hopping Kỹ thuật nhảy tần đưa hai khái niệm phân tán tần số phân tán nhiễu Phân tán tần số: Tần số phân chia nhằm cân chất lượng tín hiệu 93 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 thuê bao cho dù thuê bao di chuyển nhanh hay chậm Điều có nghĩa độ dự trữ cho Fađinh nhanh (Rayleigh Fading) không cần thiết Chính nhờ hiệu phân tán tần số mà vùng phủ sóng tăng lên giảm độ trữ cho Fađinh nhanh Ngày nay, quy hoạch cell tiêu biểu dùng dB cho dự trữ Fađinh nhanh Phân tán nhiễu: Cường độ nhiễu chia sẻ cho thuê bao để quy mức nhiễu trung bình Nói chung, với mạng lưới sử dụng kỹ thuật nhảy tần ta giảm cự ly tái sử dụng tần số cải thiện dung lượng hệ thống so với mạng không sử dụng kỹ thuật nhảy tần • Hiệu kỹ thuật nhảy tần Phân tán nhiễu kỹ thuật nhảy tần nhìn nhận giảm tương quan tín hiệu nhiễu trải qua cụm (burst) liên tiếp Hình 4.20 mô tả suy giảm tương quan tín hiệu ba trường hợp, đường lên uplink kết nối cell A bị gây nhiễu trạm di độngtrong cell đồng kênh Cell A ấn định tần số 10 ba trường hợp Hình 3.22: Một ví dụ hiệu kỹ thuật nhảy tần phân tập nhiễu mạng lưới Kích thước mũi tên phản ánh nhiễu tương quan cell đồng kênh Trường hợp thứ nhất, mạng không sử dụng kỹ thuật nhảy tần MS kết nối 94 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 kênh tần số cell A Sau nhiễu I xuất từ thuê bao cell B đồng thời hoạt động kênh tần số Tương quan tín hiệu nhiễu cụm liên tiếp cao Như chất lượng kết nối xấu Tình hình cải thiện cell đồng kênh ngừng phát tín hiệu kênh tần số kết nối cell A thực chuyển giao Handover (bởi Intra-cell Handover, hay Inter-cell Handover) Trong trường hợp thứ hai trường hợp nhảy tần quy hoạch tần số truyền thống, nhóm tần số ấn định cho cell Kết nối cell A nhảy hai kênh tần số (1 10), cell B Do đó, nguồn nhiễu thay đổi hai thuê bao cell B, gây hai tín hiệu nhiễu I1 I2 Bởi cường độ hai tín hiệu nhiễu có khác rõ rệt, tương quan tín hiệu nhiễu thấp cho cụm liên tiếp Nói cách khác, phân tán nhiễu tăng lên so với trường hợp không dùng kỹ thuật nhảy tần Trường hợp cuối cùng, thiết kế tần số bất quy tắc kết hợp với kỹ thuật nhảy tần Điểm đặc biệt trường hợp ấn định tần số sử dụng cell cell đồng kênh Do đó, cell B cell đồng kênh phận cell A, chúng có tần số dùng chung Mặt khác, xếp tạo số cell đồng kênh phận lớn hơn, ví dụ cell C Trong trường hợp này, cụm khác kết nối cell A bị nhiễu thuê bao cell khác Do đó, cụm liên tiếp trải qua tín hiệu nhiễu I I2 , thông thường không tương quan Chính vậy, trường hợp phân tán nhiễu cao so với thiết kế tần số theo truyền thống Mà thuật ngữ gọi "Phân tán nhiễu tối đa" _ "Maximizing Interference Diversity" Ví dụ trình bày cách thức để đạt phân tán nhiễu tối đa, thiết kế tần số không sử dụng nhóm tần số cố định thích hợp Tuy nhiên, cách thiết kế tần số biểu hạn chế, bao gồm việc thiết kế lại phạm vi rộng cần thiết cho hệ thống tiến triển mở rộng không ngừng Áp dụng kỹ thuật đa mẫu sử dụng lại_MRP đạt phân tán nhiễu tối đa mà trì cấu trúc thiết kế tần số 95 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 3.5.2 Phương pháp đa mẫu sử dụng MRP - Multiple Reuse Patterns Phương pháp MRP phương pháp tổng quát để đạt dung lượng cao cách sử dụng lại tần số kết hợp với kỹ thuật nhảy tần Phương pháp MRP khai thác lợi kỹ thuật nhảy tần nhằm tăng dung lượng Cơ sở phương pháp MRP phân chia tần số thành mẫu lớp băng tần số khác biệt với mức độ sử dụng lại khác dùng kỹ thuật nhảy tần kết hợp chúng lại mức sử dụng lại trung bình Với mục đích triển khai nhiều tốt thu phát TRX cell để tối thiểu chi phí cho lắp đặt trạm Phần ta xét tới MRP sử dụng nhảy tần băng a) Phân chia băng tần: Bước phương pháp MRP phân chia phổ tần sẵn có thành băng tần khác Một băng tần băng tần BCCH, hay nhiều băng tần TCH theo nghĩa tần số dùng làm tần số BCCH cell không sử dụng làm tần số TCH cell khác ngược lại Băng tần BCCH dùng để thiết kế cho kênh điều khiển quảng bá BCCH Lý dùng tần số BCCH là: • Lưu lượng không phụ thuộc vào đặc tính giải mã BSIC: Khi MS cố gắng giải mã BSIC (Base Station Identity Code_Mã nhận dạng trạm gốc) kênh đồng SCH (Synchronisation Channel), đặc tính không bị ảnh hưởng tải lưu lượng Lý lưu lượng ấn định vào tần số TCH không làm nhiễu loạn tần số BCCH mà kênh đồng SCH ánh xạ vào Giải mã nhận dạng trạm gốc BSIC quan trọng hiệu suất chuyển giao (Handover) Hiệu suất handover không tốt làm tăng số lượng gọi bị rớt • Đơn giản hóa việc khai báo danh sách cell lân cận: Với băng tần BCCH riêng biệt, số lượng tần số cell lân cận giảm bớt Việc thiết kế đơn giản mà tất tần số ngoại trừ tần số BCCH 96 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 cell danh sách cell lân cận sử dụng Nếu sử dụng tất tần số sẵn có tần số BCCH dẫn tới kết danh sách cell lân cận dài ảnh hưởng xấu tới hiệu suất handover • Việc thiết kế lại tần số TCH không ảnh hưởng tới thiết kế tần số BCCH: Nếu TRX bổ sung thêm vào cell có sẵn, việc thiết kế tần số BCCH không bị ảnh hưởng Hạn chế cần tính đến nhiễu tần số kế bên Chính vậy, hợp lý giữ thiết kế tần số cho dù TRX bổ sung thêm vào hệ thống Nhà điều hành mạng biết thiết kế tần số BCCH tốt giữ nguyên tình trạng tốt, không phụ thuộc vào tần số TCH • Lợi ích việc điều khiển công suất phát gián đoạn DTX: Chỉ có tần số TCH sử dụng phát gián đoạn điều khiển công suất hướng xuống downlink Với băng tần BCCH riêng biệt, lợi ích đầy đủ từ việc điều khiển công suất phát gián đoạn DTX đạt hướng xuống downlink Bước phương pháp MRP, tần số lại (TCH) phân chia thành băng tần khác Như tồn băng tần BCCH vài băng tần TCH Ý tưởng vài băng tần TCH áp dụng mẫu sử dụng lại khác thu phát khác Bộ thu phát TCH thứ tất cell sử dụng tần số băng tần TCH thứ nhất, băng tần TCH thứ hai cho thu phát thứ hai, v.v… Lý cho việc phân chia tần số TCH thành băng khác là: • Kích cỡ sử dụng lại tần số trung bình phụ thuộc vào phân bố 97 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 TRX mạng lưới: Sự phân bố TRX định hệ số sử dụng lại tần số trung bình mà áp dụng mạng Hệ số sử dụng lại tần số trung bình điều chỉnh theo số TRX tối đa cần thiết cho cell số lượng cell cần số TRX Theo cách chất lượng hệ thống kiểm soát tốt nhờ điều chỉnh xử lý thiết kế tần số • Khi mở rộng thêm TRX, ảnh hưởng tới thiết kế tần số nhỏ hơn: Việc phân chia băng tần TCH giới hạn số lượng yêu cầu công tác thiết kế tần số có thêm TRX bổ sung Chỉ cell có số TRX nhiều bị ảnh hưởng có thêm TRX bổ sung Ví dụ, thêm TRX thứ tư vào cell cóba TRX có ảnh hưởng tới cell có bốn có nhiều số TRX • Một biện pháp cấu trúc cho thiết kế tần số: Với việc phân chia băng tần TCH thành băng khác nhau, cấu trúc trở nên hợp lý thiết kế quy hoạch tần số cho thu phát TCH thứ mà không làm thay đổi quy hoạch BCCH hay quy hoạch cho thu phát TCH khác Cấu trúc giúp đơn giản việc đưa thiết kế tần số việc phát thiết kế tần số không tốt b) Ấn định tần số tần số khác ấn định cho cấu hình MRP với tối đa bốn TRX cell Ví dụ xét thiết kế 12/10/8/6 Điều nghĩa có 12 tần số BCCH (tần số 1, 3, 5, …, 23), 10 tần số TCH cho nhóm (tần số 2, 4, 6, …, 20), tần số TCH nhóm (22, 24, 26, …, 36) tần số TCH cho nhóm (25, 27, …, 35) Hình vẽ ấn định tần số cho hai cell A B với số thu phát theo thứ tự hai bốn 98 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 Hình 3.23: Ví dụ thiết kế tần số với phương pháp MRP Cell A ấn định tần số BCCH thứ tần số TCH thứ Do cell A sử dụng nhảy tần băng hai tần số Trong cell B ấn định tần số BCCH thứ 23 tần số TCH thứ 20, 26, 35 Do đó, cell B sử dụng nhảy tần băng bốn tần số Chú ý rằng, tần số BCCH không cần xác định rõ vị trí, tần số dải tần có sẵn chọn làm tần số BCCH chia tách BCCH/ TCH thỏa mãn Không cần phải lúc tuân thủ chặt chẽ việc ấn định tần số theo phương pháp MRP Nếu cell tồn vấn đề chất lượng giải vấn đề thay đổi tần số cell sang tần số "trái luật", tần số mà ban đầu sử dụng nhóm thu phát khác Tuy nhiên, theo khuyến nghị việc tuân thủ cấu trúc MRP nên thực cách chặt chẽ c) Thiết kế tần số Phương pháp MRP phát triển nhằm xử lý đặc trưng tiêu biểu mạng lưới phân phối TRX không đồng Điều quan trọng mạng tế bào có khác đặc tính mạng kích cỡ cell, số phổ tần sẵn có địa hình Có nghĩa mạng lưới, số cell có nhiều TRX có cell với số 99 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 TRX Để tìm hiểu trạng thái sử dụng lại tần số khác cell khác với số TRX khác nhau, ta xem xét ví dụ sau: Cấu hình MRP 12/8/6/4 chọn cho tổng số 30 tần số sẵn có Trong đó, 12 tần số BCCH, ba nhóm tần số TCH gồm 8, 6, tần số Trong ví dụ ta giả thiết tỷ lệ cell có 2, 3, TRX 20%, 30%, 50% Hệ số sử dụng lại tần số trung bình cell = Tổng số tần số nhóm ấn định cho cell / Số TRX cell Do đó, cell khác có hệ số sử dụng lại tần số khác nhau: hệ số 10 với cell có TRX, 8,7 với cell có TRX, 7,5 với cell có TRX Số TRX/cell Tỷ lệ cell 20% 30% 40% MRP groups 12 / 12 / / 12 / / / Hệ số sử (12+8)/2=10 (12+8+6)/3=8,5 (12+8+6+4)/4=7, dụng lại tần số TB Sử dụng lại 10 9,0 8,5 tần số TB thực tế (giới hạn Độ phân tán Nhỏ Lớn Rất lớn Hệ số sử dụng lại tần số trung bình thực tế hiểu theo nghĩa "rải rác", tất cell trang bị đầy đủ thiết bị Ví dụ, TRX thứ sử dụng 80% tổng số cell, mà hệ số sử dụng lại thực tế TRX rải rác 6/0,8 = (làm tròn từ 7,5), tùy thuộc vào phân bố địa lý cell với TRX thứ Do đó, giới hạn hệ số sử dụng lại tần số thực tế cell có TRX là: (12+8+7)/3 = 9,0 Lợi ích nhảy tần tăng với số lượng tần số chuỗi nhảy tần Những cell có nhiều TRX tương ứng với hiệu sử dụng lại cao hơn, đồng nghĩa với mức nhiễu cao hơn, với phương pháp MRP điều cân với độ phân tán nhiễu lớn Ví dụ minh họa MRP điều chỉnh thiết kế tần số theo phân bố TRX hệ thống Tuy nhiên, phải ý MRP không cần thiết phải thực 100 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 toàn hệ thống, mà cần áp dụng cho vùng códung lượng cao Cũng sử dụng cấu hình MRP khác cho vùng địa lý khác mạng Mẫu MRP Hà Nội năm 2007 VMS_Center1 cấu hình 15/ 12/ 9/3: 3.6 Giải pháp nâng cao khả truyền dẫn Truyền dẫn sở quan trọng thiết kế mạng Truyền dẫn đường truyền vô tuyến có ảnh hưởng tới chất lượng gọi mạng Truyền dẫn Abí có ảnh hưởng cấu hình lưu lượng phục vụ mạng 3.6.1 Kĩ thuật truyền dẫn vô tuyến Đặc điểm phương thức thông tin di động truyền dẫn vô tuyến song vi ba nối BTS BSC Tuy nhiên điều lại hạn chế chất lượng thuê bao mạng a) dải tần số GSM sử dụng phương pháp điều chế tối thiểu Gause - GMSK cho điều chế tín hiệu số có tốc độ xấp xỉ 270 kbit/s Dải tần số điều chế có độ rộng khoảng 900 KHz việc lựa chọn kênh cell cell lân cận có tần số nhỏ gây nên tập hợp lớn dải tần phổ băng tần hẹp Điều khắc phục việc sử dụng lại tần số theo mẫu sử dụng lại tần số cách khoa học để tránh nhiễu tần số gây b) Suy hao đường truyền 101 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 Môi trường sóng có ảnh hưởng đến tín hiệu thu Tổn hao truyền sóng phụ thuộc nhiều vào ảnh hưởng địa hình điều kiện khí tượng thủy văn Mặt khác yếu tố thay đổi theo thời gian ( ví dụ : xây dựng thêm tòa nhà cao tầng mới, nhiệt độ môi trương thay đổi….) Trong trình truyền sóng tín hiệu thu giảm dần khoảng cách trạm phát thu ngày xa Suy hao tỷ lệ bình phương với khoảng cách trạm thu trạm phát, điều kiện thành phố tỷ lệ với mũ lần khoảng cách - tức với môi trường phức tạp nhiễu tăng lên Do hata đưa công thức mang tính chất thực nghiệm sau: • Vùng thành phố Lp(đô thị) = 69,55+26,16.lgfc -13,82.lghb - a(hm) + (44,9-6,55.lghb).lgd (dB) Trong đó: Lp(đô thị): Suy hao đường truyền đô thị đông dân (dB) fc: Tần số sóng mang (150 1500) MHz hb: Chiều cao anten trạm gốc (30 ÷200) m hm: chiều cao anten máy di động (1÷ 20) m d: Khoảng cách từ trạm gốc tới máy di động (1÷ 20) km Hệ số điều chỉnh anten a(hm): a(hm) = (1,1.lgfc - 0,7).hm -(1,56.lgfc -0,8) (dB) Cũng có công thức khác cho vùng đông dân: Lp(ngoại ô) = Lp(đô thị) - 2[log(fc/28)]2 - 5,4 (dB) Lp(nông thôn) = Lp(đô thị) - 4,78.(lgfc)2 +18,33(lgfc) - 40,49 (dB) Mô hình Hata sử dụng rộng rãi trường hợp đặc biệt nhà cao tần phải sử dụng Microcell với anten lắp đặt mái nhà cần thiết phải sử dụng mô hình khác • Quy định : C/R >9 dB Để hạn chế tượng này, ta phải ý đặt trạm cách xa vật cản anten 102 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 phải có hướng tính cao xa vật cản Hiện tượng phân cách thời gian sảy hiệu khoảng cách truyền tín hiệu truyền trực tiếp tín hiệu phản xạ lớn 4.5 km • Nhiễu giao thoa đồng kênh (C/I) > dB : Định nghĩa tỷ số mức sóng mang mong muốn sóng mang không mong muốn Nhiễu giao thoa đồng kênh nhiễu tín hiệu thu không mong muốn có tần số với tín hiệu thu mong muốn Nhiễu thường xảy sử dụng không tốt mẫu sử dụng lại tần số, cell dùng chung tần số cách không xa hoạc chúng có sông ao hồ Các cell cách không đủ bị nhiễu dùng chung tần số, môi trường điện ly nước tốt đất cell dùng chung tần số phân cách sông hồ bị nhiễu giao thoa đồng kênh • Nhiễu giao thoa kênh lân cận C/A: Các kênh có tần số gần với tín hiệu thu kênh lân cận mình, dải tần chúng chồng lên mức độ lớn Khi sử dụng mẫu sử dụng lại tần số không tốt gây tượng nhiễu giao thoa kênh lân cận nghĩa khoảng cách giải tần tần số sóng mang (kênh) cell, site bị nhiễu giao thoa • Quy định: C/A > -9dB Khi thiết kế mạng ta phải đo đạc thăm dò để xác định tỷ số C/I; C/A; C/R nhằm đưa cấu hình phân bố kênh tần số hợp lý 3.6.2 Truyền dẫn cho BTS Công việc cuối thiết kế mở rộng mạng lựa chọn phương pháp truyền dẫn tới trạm bổ sung Truyền dẫn từ BSC tới BTS môi trường cáp quang hay vi ba đường truyền PCM Đường truyền dẫn BTS BSC quy định cấu hình TRX BTS xác định lưu lượng mạng Phân phối thông số ô • Các thông số chung: 103 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 - Tên MSC: Nhận dạng MSC mà kênh nối tới - Nhận dạng BSC: Nhận dạng BSC nối tới ô - Nhận dạng địa điểm (site) - Tên địa điểm (site name) • Thông số mô tả ô: - Tên ô (cell) sử dụng anten site với nhận dạng ô (được dánh số A, B, C, 1, 2, 3, hướng bắc theo chiều kim đồng hồ) - Nhận dạng ô toàn cầu CGI - Nhận dạng trạm BTS (BSIC) - Công xuất phát máy phát BSWRB - Phân bố tần số vô truyến: + Tần số sóng mang BCCH + Tần số sóng mang SDCCH + Tần số sóng mang kết hợp BCCH SDCCH (CBCHNO) Các tần số sử dụng có hướng lên là: FL = 890,2 + 0,2 (n-1) (MHz) (3.7) 3.6.3 Phân bố khe thời gian đường truyền dẫn tới BTS Ta biết truyền dẫn từ BSC tới BTS (giao diện Abis) đường truyền dẫn số PCM Đường truyền dẫn PCM sử dụng 30 khe thời gian (TS) cho thông tin dùng TS0 TS1 cho báo hiệu việc phân bố khe thời gian 30 tần số thông tin cho đường PCM cho BTS sau: + Một TRX cần khe thời gian cho tín hiệu thoại, số liệu + Một TRX cần khe thời gian cho đường báo hiệu vô tuyến RSI (Radio Sgnaling Link) + Một BTS cần TS cho khai thác bảo dưỡng OML (Operation Maintenace Link) Như cấu trúc tần số đường truyền dẫn PCM cho BTS quy định cấu hình TRX BTS giới hạn cấu hình cực đại TRX cho site Ví dụ với cấu hình site Sector có BTS sau: TRX - TRX - 104 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 TRX theo tính toán ta tổng số TS là: 19 + 19 + = 40 TS, cấu hình cực đại BTS truyền dẫn sử dụng hết số TS PCM Chương 4: Số liệu KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp trình bày nét mạng thông tin di động GSM, với số giải pháp nâng cao mở rộng mạng GSM Nâng cấp mở rộng mạng công việc khó khăn đòi hỏi người thực phải nắm vững hệ thống, cần phải có kinh nghiệm thực tế trợ giúp nhiều phương tiện giám sát kiểm tra từ đưa giải pháp để nâng cấp mở rộng mạng Do thời gian thực tập có hạn hạn chế không tránh khỏi việc hiểu biết vấn đề dựa lý thuyết nên báo cáo tốt nghiệp em chắn không tránh khỏi thiếu sót Em mong có ý kiến đánh giá, góp ý thầy cô bạn để đồ án thêm hoàn thiện Qua thời gian thực tập em thấy việc nâng cấp mở rộng mạng mảng đề tài rộng cần thiết cho mạng viễn thông nói chung mạng thông tin di động nói riêng Khả ứng dụng đề tài giúp ích cho người làm công tác nâng cấp mở rộng mạng, sở lý thuyết để phân tích tiến hành, từ hoàn toàn tìm giải pháp tối ưu khoa học Về phần mình, em tin tưởng tương lai làm việc lĩnh vực này, em tiếp tục có nghiên cứu cách sâu sắc đề tài Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Đỗ Xuân Thu người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đồng thời em gửi lời cảm ơn tới toàn thể thầy cô, bạn gia đình người giúp đỡ ủng hộ em 105 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 suốt thời gian qua Hà Nội , Ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Tuấn Dương PHỤ LỤC BẢNG ERLANG B TCH 10 20 40 TCH 01010 15259 45549 86942 1.3608 02041 22347 60221 1.0923 1.6571 03093 28155 71513 1.2589 1.8752 05263 38132 89940 1.5246 2.2185 11111 59543 1.2708 2.0454 2.8811 25000 1.0000 1.9299 2.9452 4.0104 66667 2.0000 3.4798 5.0210 6.5955 10 1.9090 2.5009 3.1276 3.7825 4.4612 2.2759 2.9354 3.6271 4.3447 5.0840 2.5431 3.2497 3.9865 4.7479 5.5294 2.9603 3.7378 4.5430 5.3702 6.2157 3.7548 4.6662 5.5971 6.5464 7.5106 5.1086 6.2302 7.3692 8.5217 9.6850 8.1907 9.7998 11.419 13.045 14.677 10 11 12 13 14 15 5.1599 5.8760 6.6072 7.3517 8.1080 5.8415 6.6147 7.4015 8.2003 9.0096 6.3280 7.1410 7.9967 8.8035 9.6500 7.0764 7.9501 8.8349 9.7295 10.633 8.4871 9.4740 10.470 11.473 12.484 10.857 12.036 13.222 14.413 15.608 16.314 17.954 19.589 21.243 22.891 11 12 13 14 15 16 17 18 8.8750 9.6516 10.437 9.8284 10.656 11.491 10.505 11.368 12.238 11.544 12.461 13.385 13.500 14.522 15.548 16.807 18.010 19.216 24.541 26.192 27.844 16 17 18 106 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 19 20 11.230 12.031 12.333 13.182 13.115 13.997 14.315 15.249 16.579 17.613 20.424 21.635 29.498 31.152 19 20 21 22 23 24 25 12.838 13.651 14.470 15.295 16.125 14.036 14.896 15.761 16.631 17.505 14.885 15.778 16.675 17.577 18.483 16.189 17.132 18.080 19.031 19.985 18.651 19.692 20.737 21.784 22.833 22.848 24.046 25.281 26.499 27.720 32.808 34.464 36.121 37.779 39.437 21 22 23 24 25 107 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 79 [...]... vụ mạng - Mở rộng và tăng dung lượng mạng Chương 2:Các giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng Chất lượng dịch vụ của mạng là vấn đề sống còn, nó tạo niềm tin cho khách hàng khi sử dụng dịch vụ mạng, lôi kéo các khách hàng mới, khuyến khích sử dụng các dịch vụ nhất là các dịch vụ mới Chương này sẽ nêu một số giải pháp để nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ cho mạng GSM Đáp ứng với sự phát triển của mạng. .. về số lượng thuê bao trong những năm qua,cũng như nhu cầu được sử dụng các dịch vụ chất lượng cao của người tiêu dùng.Để đáp ứng được nhu cầu đó việc nâng cấp và mở rộng mạng trở thành một nhiệm vụ quan trọng với các nhà cung cấp dịch vụ di động nói chung và các nhà mạng cung cấp dịch vụ sử dụng công nghệ GSM nói riêng Việc nâng cấp mạng phải thực hiện đồng thời hai nhiệm vụ: - Nâng cấp chất lượng. .. người dùng 2.1 Giải pháp chống quá tải, chống tắc nghẽn mạng Để đưa ra các giải pháp chống quá tải và tắc nghẽn mạng thì ta phải đưa ra được tiêu chuẩn về chất lượng phục vụ đối với toàn hệ thống mạng Chất lượng phục vụ GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 25 được định nghĩa là khả năng thiết lập và kết nối các cuộc gọi cho thuê bao di động, nhằm giảm hiện tượng quá tải và tắc nghẽn mạng thì ta có các biện pháp như sau:... năm 2007 số thuê bao GSM sẽ đạt 2,5 tỉ (Nguồn: www.gsmworld.com; www.wikipedia.org ) Hình 1.1: Thị phần thông tin di động trên thế giới năm 2006 GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 11 1.2 Cấu hình hệ thống Hình 1.2: Mô hình hệ thống thông tin di động GSM Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN (Public Land MobileNetwork) theo chuẩn GSM được chia thành 4 phân hệ chính sau: 1.2.1 • Trạm di động MS (Mobile Station)... quốc gia 167 mạng hoạt động trên 94 quốc gia với số thuê bao đạt 50 triệu Năm 2000, GPRS được ứng dụng Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS)được đi vào hoạt động, số thuê bao GSM đã vượt quá 500 triệu Năm 2003, mạng EDGE đi vào hoạt động Cho đến năm 2006 số thuê bao di động GSM đã lên tới con số 2 tỉ với trên 700 nhà điều hành, chiếm gần 80% thị phần thông tin di động trên thế giới Theo dự đoán của GSM Association,... gia thành viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới Phân cấp tiếp theo là vùng phục vụ PLMN, đó có thể là một hay nhiều vùng trong một quốc gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ Kết nối các đường truyền giữa mạng di động GSM/ PLMN và các mạng khác (cố GVHD: TS Đỗ Xuân Thu 20 định hay di động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc... quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ số liên kết của thuê bao di động, sẽ có hai trường hợp xảy ra : • (1.a) - Nếu cuộc gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN thì tổng đài sau khi phân tích số thoại sẽ biết đây là cuộc gọi cho một thuê bao di động Cuộc gọi sẽ được định tuyến đến tổng đài cổng GMSC gần nhất • (1.b) - Nếu cuộc gọi khởi đầu từ trạm di động, MSC phụ trách ô mà trạm di động trực thuộc... khu vực xảy ra quá tải và tắc nghẽn mạng tạm thời trong thời gian ngắn Tất cả các biện pháp trên đều có khả năng chống quá tải và tắc nghẽn mạng cao Các biện pháp này sẽ được nói rõ và cụ thể hơn ở chương 3 2.2 Giải pháp nâng cấp chất lượng bằng tăng tốc độ truyền dẫn 2.2.1 Tăng tốc độ truyền dẫn bằng tăng thời gian truyền a) Công nghệ HSCSD Số liệu chuyển mạch tốc độ cao HSCSD (High Speed Circuit Swicthed... sự đang sử dụng dung lượng hay đang trong thời gian chờ GPRS là một dịch vụ chuyển mạch gói nỗ lực hỗ trợ tối đa, trái với chuyển mạch kênh, trong đó một mực chất lượng dịch vụ (Qos) được đảm bảo trong suốt quá trình kết nối đối với người sử dụng cố định - Các thế hệ di động 2G kết hợp với GPRS thường được gọi là thế hệ di động 2,5G, tức là một thế hệ trung gian giữa hai thế hệ di động thứ 2 là (2G)... trống, ví dụ như là hệ thống GSM Và sau này các nghiên cứu đã định hướng đây là một chuyển đổi để sử dụng chuẩn GSM - GPRS bao gồm nhiều dịch vụ mạng mới của GSM như là cung cấp khả năng truyền dẫn dạng gói bên trong PLMN với các mạng bên ngoài trong khi vẫn đồng thời khai thác các dịch vụ GSM tuyền thống, người sử dụng có thể mua bán ngay trên mạng, có thể dạo chơi trên mạng GPRS cho phép người dùng