Đang tải... (xem toàn văn)
Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (LV thạc sĩ)
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng Các số liệu sử dụng phân tích luận văn có nguồn gốc rõ ràng, công bố theo quy định Các kết nghiên cứu luận văn tự tìm hiểu cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn tỉnh Attapeu Các kết chưa công bố nghiên cứu khác Học viên thực Ammaline KHAOSAOTH ii LỜI CẢM ƠN Trước hết với tình cảm chân thành lòng biết ơn sâu sắc Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới lãnh đạo Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông, thầy cô giáo Khoa Viễn thông 1; thầy giáo , cô giáo khoa Quốc tế Đào tạo Sau Đại học , bạn bè đồng nghiệp động viên hỗ trợ để hoàn thành luận văn Đặc biết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Thế Ngọc, môn thông tin vô tuyến, Khoa Viễn Thông , Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông, dành nhiều thời gian tâm huyết, trực tiếp hướng dẫn tận tình, bảo tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình thực nghiên cứu đề tài hoàn chình Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Viễn thông Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, người thân bên cạnh lúc khó khăn Đã động viên, khích lệ, sẻ chia, giúp đỡ đồng hành sống trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 18 tháng 08 năm 2017 Học viên thực Ammaline KHAOSAOTH iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH SÁCH HÌNH VẼ x LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Sự phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ (1G) 1.1.2 Hệ thống thông tin di động hệ (2G) 1.1.2.1 Hệ thống sử dụng đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA 1.1.2.2 Hệ thống sử dụng đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 1.1.2.3 Mạng thông tin di động 2.5G 1.1.3 Hệ thống thông tin di động hệ (3G) 1.1.4 Hệ thống thông tin di động hệ (4G) 10 1.2 Tổng quan mạng thông tin di động 4G LTE 11 1.3 Kết luận chương 13 CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 14 2.1 Kiến trúc mạng 4G LTE 14 2.1.1 Cấu hình kiến trúc hệ thống sở 14 2.1.1.1 Thiết bị người sử dụng, UE 16 2.1.1.2 eNodeB 16 2.1.1.3 Thực thể quản lý di động (MME) 17 2.1.1.4 Cổng phục vụ, S-GW 18 2.1.1.5 Cổng mạng số liệu gói, P-GW 18 2.1.1.6 Chức quy tắc sách tính cước , PCRF 19 2.1.1.7 Server thuê bao nhà, HSS 19 2.1.2 Các kiến trúc chuyển mạng tương tác mạng 20 2.1.2.1 Chuyển mạng mạng 4G LTE/SAE 20 2.1.2.2 Tương tác di động với mạng khác 22 iv 2.2 Các kỹ thuật truy nhập sử dụng LTE 26 Kỹ thuật đa truy nhập đường xuống OFDMA 26 2.2.1 2.2.1.1 OFDMA 26 2.2.1.2 Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn đường xuống 28 2.2.1.3 Truyền dẫn liệu hướng xuống 31 Kỹ thuật đa truy nhập đường lên LTE SC-FDMA 33 2.2.2 2.2.2.1 SC-FDMA 33 2.2.2.2 Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn đường lên 35 2.2.2.3 Truyền dẫn liệu hướng lên 36 2.2.3 2.3 So sánh OFDMA SC-FDMA 38 Kết luận chương 40 CHƯƠNG 3: QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE CHO TỈNH ATTAPEU 41 3.1 Tổng quan mạng Viễn thông Lào 41 3.1.1 Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Lào 41 3.1.2 Tình hình phát triển dịch vụ viễn thông Lào 42 3.1.3 Các dịch vụ viễn thông hoạt động triển khai Lào 42 3.2 Giới thiệu phát triển băng rộng 3G Lào 43 3.2.1 Về mạng lưới 43 3.2.2 Triển khai mạng 4G LTE Lào 43 3.2.3 Nội dung thử nghiệm kỹ thuật 4G LTE 44 3.2.3.1 Kết đo kiểm định tính 45 3.2.3.2 Kết đo kiểm định lượng 45 3.3 Giới thiệu tỉnh ATTAPEU 46 Khái quát tỉnh ATTAPEU 46 3.3.1 3.3.1.1 Về trí địa lý 46 3.3.1.2 Về xã hội 46 3.3.1.3 Về hệ thống giao thông tỉnh 46 3.3.1.4 Về kinh tế 46 3.3.2 3.4 Khái quát mạng viễn thông tỉnh Attapeu 47 Khái quát trình quy hoạch mạng LTE 48 3.4.1 Dự báo lưu lượng 48 3.4.2 Phân tích vùng phủ 50 v 3.5 Quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh ATTAPEU 50 3.5.1 Thu thập liệu ( diện tích, dân số, số thuê bao…) 50 3.5.2 Quy hoạch lựa chọn băng tần triển khai mạng 4G LTE 51 3.5.3 Quy hoạch vùng phủ 52 3.5.3.1 Tính quỹ đường lên cho LTE 53 3.5.3.2 Tính quỹ đường truyền xuống LTE 55 3.5.3.3 So sánh quỹ đường truyền hệ thống GSM, HSPA, LTE 56 3.5.4 3.6 Quy hoạch dung lượng 58 Kết luận chương 63 KẾT LUẬN 64 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 vi DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt AAA Tiếng Anh Tiếng Việt Authentication, Authorization and Account Nhận thực, trao quyền toán 3GPP 1G 3rd Generation Partnership Project One Generation Cellular 2G Second Generation Cellular 3G Third Generation Cellular 4G Four Generation Cellular ACK BCCH BCH BW CDMA Acknowledgement Broadcast Control Channel Broadcast Channel Band Width Code Division Multiple Access DLSCH DL EDGE Downlink Share Channel Dự án đối tác hệ thứ ba Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ hai Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ ba Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ tư Tín hiệu xác nhận Kênh điều khiển quảng bá Kênh quảng bá Băng thông Đa truy nhập phân chia theo mã Kênh chia sẻ đường xuống Downlink Enhance Data rates for GSM Evolution Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Evolved Packet Core Hướng xuống Tốc độ liệu tăng cường cho mạng GSM cải tiến Mạng truy nhập vô tuyến cải tiến Mạng lõi gói EUTRA N EPC EPDG eNodeB FDMA Evolved Packet Data Gateway Cổng số liệu gói phát triển Enhance NodeB Frequency Division Multiple Access FDD FrequencyDivision Duplexing FEC GSM GERA N GPRS Forward Error Correction Global System for Mobile GSM/EDGE Radio Access Network GI HSDPA Guard Interval High Speed Downlink Packet Access NodeB cải tiến Đa truy cập phân chia theo tần số Ghép kênh phân chia theo tần số Sửa lỗi hồi tiếp Hệ thống di động toàn cầu Mạng truy nhập vô tuyến GSM/EDGE Dịch vụ gói vô tuyến thông dụng Khoảng bảo vệ Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao General Packet Radio Service vii HDTV HSOPA High Definition Television High Speed OFDM Packet Access HO HSPA HSS ITU IP IMS Handover High Speed Packet Access Home Subscriber Server International Telecommunication Union Internet Protocol IP Multimedia Sub-system ISI IFFT LTE LTC Inter-Symbol Interference Inverse Fast Fourier Transform Long Term Evolution Lao Telecommunications company MS BTS MIMO MME MAC Mobile Station Base Station Multi Input Multi Output Mobility Management Entity Medium Access Control MUMIMO MoU MCS OPEX OFDM Multi User – MIMO OFDM A PAPR Minutes of Using Modulation Coding Scheme Operating Expense Orthogonal Frequency Division Multiple Orthogonal Frequency Division Multiple Access Peak-to-Average Power Ratio P2P PDSCH Point to Point Physical Downlink Shared Channel PUCCH Physical Uplink Control Channel PDCCH Physical Downlink Control Channel PBCH Physical Broadcast Channel Tivi có độ phân giải cao Truy cập gói OFDM tốc độ cao Chuyển giao Truy nhập gói tốc độ cao Quản lý thuê bao Đơn vị viễn thông quốc tế Giao thức internet Hệ thống đa phương tiện sử dụng IP Nhiễu liên ký tự Biến đổi Fourier ngược Phát triển dài hạn Nhà mạng viễn thông LTC vốn công ty 49%, nhà nước 51% Trạm di động Trạm gốc Đa ngõ vào đa ngõ Quản lý tính di động Điều khiển trung nhập trung bình Đa người dung – Đa ngõ vào đa ngõ Thời gian sử dụng Kỹ thuật mã hóa điều chế Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình Điểm đến điểm Kênh vật lý chia sẻ đường xuống Kênh vật lý điều khiển đường lên Kênh vật lý điều khiển đường xuống Kênh vật lý quảng bá viii PCCH PCH QoS RLC RRC Paging Control Channel Paging Channel Quality of Services Radio Link Control Radio Resource Control RB RE RSRP Resource Block Resource Element Reference Signal Receive Power RSRQ Reference Signal Receive Quality RS SDR SNR SCFDM A SMS SAE SGSN SUMIM O TDMA Reference Signal Software - Defined Radio Signal to Noise Ratio Single Carrier Frequency Division multiple Access Short Message Service System Architecture Enhance Serving GPRS Support Node Single User Multi Input Multi Output TTI TDD Time Transmit Interval Time Division Duplexing TPC UMB UL UTRAN Transmit Power Command Ultra Mobile Broadband Uplink UTMS Terrestrial Radio Access Networks Universal Telecommunication Mobile System User Equipment Star Telecom(Viettel Global) UTMS UE UNITE L VHE VoIP WCDM A WAP Time Division Multiple Access Virtual Home Environment Voice IP Wideband Code Division Multiple Access Wireless Applicaion protocol Kênh điều khiển tin nhắn Kênh tin nhắn Chất lượng dịch vụ Điều khiển kết nối vô tuyến Điều khiển tài nguyên vô tuyến Khối tài nguyên Thành phần tài nguyên Công suất thu tín hiệu tham khảo Chất lượng thu tín hiệu tham khảo Tín hiệu tham khảo Phần mềm nhận dạng vô tuyến Tỷ số tín hiệu nhiễu Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao đơn sóng mang Tin nhắn ngắn Cấu trúc hệ thống tăng cường Nút cung cấp dịch vụ GPRS Đơn user-Đa ngõ vào đa ngõ Đa truy nhập phân chia theo thời gian Khoảng thời gian phát Ghép kênh phân chia theo thời gia Lệnh công suất phát Di động băng rộng mở rộng Đường lên Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất Hệ thống thông tin di động Thiết bị người dùng (Di động) Nhà mạng Unitel(Viettel)nhà nước 51%, công ty Viettel 49% Môi trường nhà ảo Thoại sử dụng IP Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng Giao thức ứng dụng không dây ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Số lượng khối tài nguyên cho băng thông LTE khác (FDD&TD 30 Bảng 2.2 : Tham số cấu trúc khung đường xuống ( FDD & TDD 31 Bảng 2.3 : Các tham số cấu trúc khung đường lên (FDD&TDD) 36 Bảng 3.1: Các nhà cúng cấp dịch vụ mạng thông tin di động Lào 42 Bảng 3.2: Tổng số Node B doanh nghiệp vùng phủ sóng tổng số thuê bao 3G triển khai thời điểm năm (từ năm năm 2014 – 2016) 43 Bảng 3.3: Thông kê dịch vụ mạng viễn thông tỉnh Attapeu năm 2015 – 2016 47 Bảng 3.4 : Diện tích dân số quận/huyện tỉnh Attapeu 51 Bảng 3.5: Quỹ đường truyền lên LTE 54 Bảng 3.6: Quỹ đường xuống 55 Bảng 3.7: Só sánh quỹ đường lên cửa hệ thống 56 Bảng 3.8: Só sánh quỹ đường truyền xuống hệ thống 57 Bảng 3.9: Tốc độ bit đỉnh tương ứng với tốc độ mã hóa băng thông 59 Bảng 3.10: Giá trị băng thông cấu hình tương ứng với băng thông kênh truyền 61 Bảng 3.11: Tính dung lượng số site .63 x DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động tế bào 11 Hình 2.1: Kiến trúc mạng 4G LTE 15 Hình 2.2: Kiến trúc chuyển mạng với P-GW mạng nhà 21 Hình 2.3: Kiến trúc chuyển mạng với P-GW mạng khách 22 Hình 2.4: Kiến trúc hệ thống 4G LTE/SAE tương tác với mạng 3GPP khác 23 Hình 2.5: Kiến trúc hệ thống 4G LTE/SAE tương tác với mạng 3GPP khác 25 Hình 2.6: Biểu diễn tần số - thời gian tín hiệu OFDM 26 Hình 2.7: Sự tạo ký hiệu OFDM có ích sử dụng IFFT .27 HÌnh 2.8: Sự tạo chuỗi tín hiệu OFDM 27 Hình 2.9: Cấp phát sóng mang cho OFDM & OFDMA 28 Hình 2.10: Cấu trúc khung loại 29 Hình 2.11: Cấu trúc khung loại 29 Hình 2.12: Lưới tài nguyên đường xuống 30 Hình 2.13: Ghép kênh thời gian - tần số OFDMA 32 Hình 2.14: Phát thu OFDMA .32 Hình 2.15: Sơ đồ khối DFT-S-OFDM 34 Hình 2.16: Lưới tài nguyên đường lên .35 Hình 2.17: Phát & thu hướng lên LTE 37 Hình 2.18: So sánh OFDMA & SC-FDMA truyền chuỗi ký hiệu liệu QPSK 39 Hình 3.1: Sự kết nối mạng thông tin di động Lào nước 41 Hình 3.2: Mô hình mạng hỗn tạp 4G 46 Hình 3.3: Khái quát trình quy hoạch mạng LTE 48 Hình 3.4: kiểu site, a) Site vô hướng ngang, b) Site đoạn ô, c) Site đoạn ô b) Site đoạn ô 53 Hình 3.5: Quan hệ băng thông kênh truyền băng thông cấu hình .60 51 Diện tích tỉnh Attapeu 10.320 km2 với dân số 139.600 người, mật độ dân số 13 người/km2 theo thống kê năm 2016 Bảng 3.4: Diện tích dân số quận/huyện tỉnh Attapeu STT Quận/ huyện Diện tích Dân số (km2) (Người) Phouvong 2687 27,853 Sammakkhixai 2071 30,920 Sanamxai 1254 28601 Sanxai 2507 22,595 Saysetha 1801 29,631 3.5.2 Quy hoạch lựa chọn băng tần triển khai mạng 4G LTE Quy hoạch lựa chọn băng tần triển khai mạng 4G LTE phải tuân theo nguyên tắc sau: - Phù hợp với pháp luật Lào(tỉnh Attapeu) quy định ITU - Cập nhật với xu hướng phát triển mạng di động giới đồng thời tính đến trạng sử dụng tần số Attapeu(Lào) - Đảm bảo quản lý, khai thác sử dụng tần số vô tuyến điện hợp lý, hiệu quả, tiết kiệm mục đích Công nghệ 4G LTE phù hợp triển khai độ rộng băng tần phạm vi từ 1.25 MHz đến 20 MHz, hoạt động tất băng tần 3GPP theo phương thức TDD FDD Như vậy, mạng LTE triển khai băng tần sử dụng hệ thống 3GPP Bao gồm băng tần lõi IMT-2000 (1.9-2 GHz) băng mở rộng (2.5 GHz) 850-900MHz, 1800MHz, 1.7-2.1 GHz băng UHF cho dịch vụ di động số giới Ở Attapeu(Lào) băng tần 900 MHz, 1800 MHz quy hoạch cấp phép cho mạng GSM, 1900-2200 MHz quy hoạch cấp phép cho 3G WCDMA/HSPA; băng tần 700 MHz sử dụng việc phát sóng truyền hình 52 3.5.3 Quy hoạch vùng phủ Đối với mạng di động tế bào, ước lượng vùng phủ dùng để định vùng phủ trạm gốc, đưa vùng tối đa bao phủ trạm gốc Nhưng không cần thiết xác lập kết nối UE trạm gốc Tuy nhiên, trạm gốc phát UE vùng bao phủ Tính bán kính cell Trước tiên, dựa vào tham số quỹ đường truyền để xác định suy hao đường truyền tối đa cho phép Khi dễ dàng tính bán kính cell biết mô hình truyền sóng áp dụng với môi trường khảo sát (Lmax = Lp) - Rcell = 10 (Lp - L)/x (3.1) Lp = L’ + X lg R (3.2) Mô hình Hata - Okumura: L’= A+Blgfc – 13,821lghb - a(hm) + Lother (3.3) X =(44,9 – 6,551lghb ) - Mô hình Walfisch – Ikegami L’ = 32,4 + 20lgfc + Lbsh + ka + k flgfc – 9lgb + Lrts (3.4) X = (20 + kd) Sau tính kích thước cell, dễ dàng tính diện tích vùng phủ với ý diện tích vùng phủ phụ thuộc vào cấu hình phân đoạn trạm gốc Theo mô hình truyền sóng Hata, ta tính cự ly theo công thức: Lp – 69,55 – 2216 lg(f) + 13,82lg(hb ) + a(hm) + k (3.5) dhata = 10 44,9 – 6,55lg(hb ) Diện tích phủ sóng phụ thuộc vào cấu hình 3.5 cho thấy loại cấu hình site thường sử dụng: vô hướng ngang(Omnidirectional), 2đoạn ô, đoạn ô đoạn ô với giả thiết đoạn ô có hình lục giác đoạn ô có dạng tam giác cấu hình đầu hình thường áp dụng 53 Site vô hướng ngang b, site đoạn ô c, site đoạn ô d, site đoạn ô d=R CellRadius D=R D>>2R D = 2R D=R Hình 3.4: kiểu site, a) Site vô hướng ngang, b) Site đoạn ô, c) Site đoạn ô Site đoạn ô Vì diện tích hình lục giác bằng: (3.6) Nên diện tích vùng phủ sóng site tính theo cự ly phủ sóng d sau: - Site vô hướng ngang: Ssite = 2,6 d2 - Site đoạn ô: Ssite = 1,3 d - Site đoạn ô: Ssite = 1,95 d - Site đoạn ô: Ssite = 2,6 d Vậy số trạm cần triển khai tính từ diện tích cần quy hoạch(Splan )như sau: (3.7) 3.5.3.1 Tính quỹ đường lên cho LTE Quỹ đường truyền ước lượng suy hao tín hiệu cho phép cực đại (pathloss) di động trạm gốc Tổn hao lớn cho phép cho ta ước lượng vùng phủ cell lớn với mô hình kênh truyền phù hợp Với vùng bao phủ cell cho ta tính toán số trạm gốc sử dụng để bao phủ vùng địa lý mong muốn Tính toán quỹ đường truyền dùng để so sánh quan hệ vùng phủ hệ thống khác Mối quan hệ quỹ đường truyền hệ thống vô tuyến 54 LTE thực tốt triển khai trạm gốc tồn hệ thống GSM WCDMA Ví dụ: tính quỹ đường lên LTE cho 64kbps với máy thu trạm gốc hai anten Bảng 3.5: Quỹ đường truyền lên LTE S Thông số T Đơn Giá trị Kí Hiệu Ghi vị T Máy Phát ( trạm gốc) Công suất phát dBm 24 PT xm Khuếch đại anten dBi Gm -5 – 10 dBi Tổn hao Fi- dB Lfm Suy hao thể dB Lbody dBm 24 EIPRm = PT xm + Gm + Lfm - MS đường lên Công suất phát xạ đẳng hướng tương Lbody đương Máy Thu Hệ số tạp âm máy dB NF dBm -118.4 Ni = 30 + 10lgk + 10log290K 3- dB thu trạm gốc Công suất tạp âm nhiệt đầu vào máy + 10lgB thu k = 1.3824 x 10-23 J/K Băng thông MHz 20 BW Công suất tạp âm dBm -116.4 N =NF +N i máy thu Dự trữ nhiễu dB Mi Tỷ số SNR yêu cầu dB -7 Được lấy từ mô Khuếch đại anten dBi 18 Gb trạm gốc Khuếch đại MHA -10dB 15 -21 dBi dB GMHA 55 Độ nhạy máy thu dBm -122.4 Pmin = (N + Mi) (dBm) + SNRr(dB) 10 Tổn hao đường dB 164.4 truyền cực đại Lmax = EIRPm – Pmin + Gb - Lf + GMHA Tính quỹ đường truyền xuống LTE 3.5.3.2 Ví dụ: quỹ đường xuống LTE cho 1Mb/s với máy thu trạm gốc hai anten Bảng 3.6: Quỹ đường xuống ST Thông số T Đơn Giá trị Kí hiệu vị Máy Phát ( trạm gốc) Công suất phát dBm 46 PT xb Khuếch đại anten dBi 18 Gb Tổn hao phi + dB Lf dBm 62 EIRPm = PT xm + Gb - Lf nối Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương Máy Thu Hệ số tạp âm máy thu dB NF Công suất tạp âm dBm -104.5 Ni nhiệt đầu vào máy =30+10lgk+10lg290K+10lg(B)(t thu ùy băng tần sử dụng ) Công suất tạp âm dBm -97.5 N = Ni + NF máy thu Dự trữ nhiễu dB Mi Bổ sung nhiễu kênh dB Mcch dBm -92.5 (N + I) (dBm) = N + Mi + Mcch điều khiển Tổng tạp âm + giao thoa Ghi 56 Tỷ số SNR yêu cầu dB -9 SNRr , từ mô Độ nhạy máy thu dBm -101.5 Pmin = (N + I) (dBm) + SNRr Khuếch đại anten dBi Gb 10 Tổn hao phi + dB Lfm nối 11 Suy hao thể dB Lbody 12 Tổn hao đường dB 163.5 Lmax =EIRPb - Pmin + Gm - Lf - Lbody truyền cực đại 3.5.3.3 So sánh quỹ đường truyền hệ thống GSM, HSPA, LTE Bảng 3.7: So sánh quỹ đường lên hệ thống Quỹ đường truyền lên hệ thống Đường lên GSM Thoại HSPA LTE Tốc độ liệu 12,2 64 64 Máy phát(đầu cuối di động) Công suất phát (dB) 33 23 23 Khuyếch đại anten (dBi) 0 Suy hao thể MS đường lên (dBm) 0 Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương (dBm) 30 23 23 Máy thu (BS) Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc (dB) - 2 Công suất tạp âm nhiệt đầu vào máy thu (dBm) -119,7 -108,2 -118,4 Công suất tạp âm máy thu (dBm) - -106,2 -116,4 Dữ trữ nhiễu (dB) Tỷ số SNR yêu cầu (dB) - -17,3 -7 Độ nhạy may thu (dBm) -114 -123,4 -123,4 57 Khuyếch đại anten (dBm) 18 18 18 Tổn hao phi + Bộ nối trạm gốc 0 Độ lợi chuyển giao mềm (dB) Tổn hao đường truyền (dB) 162 161,1 163,4 Bảng 3.8: So sánh quỹ đường truyền xuống cửa hệ thống Quỹ đường truyền xuống hệ thống Đường xuống GSM Thoại HSPA LTE Tốc độ liệu 12,2 1024 1024 44,5 46 46 18 18 18 Tổn hao phi + nối 2 Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương (dBm) 60,5 62,5 62,5 Máy phát (trạm gốc) Công suất phát (dB) Khuyếch đại anten (dBi) Máy thu (đầu cuối di động) Hệ số tạp âm máy (dB) - 7 Công suất tạp âm nhiệt đầu vào máy thu (dBm) -119,7 -108,2 -104,5 Công suất tạp âm máy thu (dBm) - -101,2 -97,5 Dữ trữ nhiễu (dB) 4 Tỷ số SNR yêu cầu (dB) - -5,2 -9 Độ nhạy maý thu (dBm) -104 -106 -106,5 Khuyếch đại anten(dBi) 0 Overhead kênh điều khiển(%) 20 20 Suy hao thể (dB) 0 Tổn hao đường truyền cực đại 161,5 163,4 163,5 58 Theo so sánh quỹ đường truyền hệ thống bảng ta thấy LTE triển khai sử dụng trạm có sẵn hệ thống GSM HSPA 3.5.4 Quy hoạch dung lượng Dung lượng lý thuyết mạng bị giới hạn số eNodeB đặt mạng Dung lượng mạng bị ảnh hưởng yếu tố mức can nhiễu, thực thi lập biểu, kỹ thuật mã hóa điều chế cung cấp Sau công thức dùng để tính số eNodeB tính khía cạnh dung lượng: Toàn tốc độ liệu (overalldatarate) Số eNodeB = (3.8) Dung lượng site(site capacity) Site capacity bội số thông lượng cell (cell throughput), tùy thuộc vào cấu hình cell site Tính toán cell throughput Để tính toán cell throughput trước tiên ta xét tốc độ bit đỉnh (peak bit rate) Tương ứng với mức MCS (điều chế mã hóa) với có kết hợp MIMO hay không tạo tốc độ bit đỉnh khác Tốc độ bit đỉnh tính theo công thức sau: (3.9) Đối với loại điều chế khác mang số bit ký tự khác QPSK mang bit/ký tự, 16QAM mang 4bit/ký tự 64QAM mang 6bit/ký tự 2x2 MIMO gấp đôi tốc độ bit đỉnh QPSK ½ (tốc độ mã hóa ½) mang 1bps/Hz, với 64QAM không sử dụng tốc độ mã hóa với 2x2 MIMO mang 12bps/Hz Mỗi băng thông định có số sóng mang tương ứng cho băng thông: 72 sóng mang 1.4 MHz, 180 3MHz, băng thông 5MHz, 15MHz, 20MHz tương ứng 300, 600 1200 sóng mang Tốc độ đỉnh lý thuyết cao xấp xỉ 170 Mbps sử dụng 64QAM, 2x2 MIMO Nếu sử dụng 4x4 MIMO, tốc 59 độ đỉnh gấp đôi 340 Mbps Số ký tự subframe thường 14 ký tự tương ứng với slot ký tự Bảng 3.9: Tốc độ bit đỉnh tương ứng với tốc độ mã hóa băng thông Kỹ thuật anten sử dụng MCS Tốc độ bit đỉnh sóng mang / băng thông 72/1.4 MHz 180/3 300/5 MHz MHz 600/10 MHz 1200/20 MHz QPSK1/2 Dòng đơn 2 14 16QAM1/2 Dòng đơn 7 14 28 16QAM3/4 Dòng đơn 6 10 21 43 64QAM3/4 Dòng đơn 9 16 32 64 64QAM4/4 Dòng đơn 13 21 43 86 64QAM3/4 2x2 MIMO 19 32 64 129 64QAM4/4 2x2 MIMO 10 25 43 86 172 Tương ứng với MCS tốc độ bit đỉnh mức SINR, ta xét điều kiện kênh truyền AWGN nên SNR dùng thay cho SINR, tốc độ bit đỉnh xem dung lượng kênh Dựa vào công thức dung lượng kênh Shannon: C1 = BW1 log (1+SNR) (3.10) Ta suy SNR : SNR = C1/BW1 -1 (3.11) Trong BW1 băng thông hệ thống (chẳng hạn MHz, 3MHz…20MHz) Từ SNR tìm ta tính thông lượng cell (cell throughput) qua công thức sau: C = F BW log2(1+SNR) Trong BW băng thông cấu hình chiếm 90% băng thông kênh truyền băng thông kênh truyền từ 3-20 MHz Đối với băng thông kênh truyền MHz, băng thông truyền chiếm 77% băng thông kênh truyền Vì 60 triển khai kênh truyền 1.4 MHz, hiệu suất sử dụng phổ thấp so với băng thông 3MHz Băng thông cấu hình tính theo công thức sau: (3.12) Nsc số sóng mang khối tài nguyên (RB), Nsc = 12 Ns số ký tự OFDM subframe Thông thường 14 ký tự sử dụng CP thông thường Nrb số khối tài nguyên (RB) tương ứng với băng thông hệ thống (băng thông kênh truyền) Chẳng hạn băng thông kênh truyền MHz có RB phát Hình 3.5 : Quan hệ băng thông kênh truyền băng thông cấu hình[1] Tính toán overalldatarate Overalldatarate tính toán theo công thức sau: Overalldatarate = Số người sử dụng x Tốc độ bit đỉnh x Hệ số OBF Với hệ số OBF = 20 61 Bảng 3.10 Giá trị băng thông cấu hình tương ứng với băng thông kênh truyền Băng thông kênh truyền(MHz) 1,4 10 15 20 Số RB định cho băng thông kênh truyền 15 25 50 75 100 Băng thông cấu hình 08 13 18 F hệ số sửa lỗi, F tính toán theo công thức sau: (3.13) Trong đó: Tframe thời gian frame Có giá trị 10 ms Mỗi frame bao gồm 10 subframe subframe có giá trị 1ms Tcp tổng thời gian CP tất ký tự OFDM vòng frame Chiều dài khoảng bảo vệ cho ký tự OFDM 5.71 µs CP ngắn 16.67 µs CP dài Mỗi frame bao gồm 10 subframe, subframe lại bao gồm slot mà slot bao gồm ký tự OFDM Do Tcp có giá trị 14x10x5.71 = 779.4 µs hay 14x10x16.67 = 33ms Suy ra: Các thông số đầu vào tính toán dung lượng phần tử mạng(eNodeB): 62 Băng thông: dựa cầu hình sử dụng băng thông cung cấp ta tính chi phí tổn hao băng thông đưa băng khả dụng Hiệu suất sử dụng băng thông: với cầu hình MIMO định ta xác định hiệu suất băng thông tương ứng Các thông số đầu ra: - Từ dung lượng phần tử ta xác định số lượng đầu cuối đáp ứng đồng thời( dựa tốc độ số liệu yêu cầu Rsub trung bình LBH ) - Với ước lượng người dùng ta tính số site cần lắp đặt - Ta tính dung lượng tổng cần đáp ứng (số site dung lượng site eNodeB) (3.14) (3.15) Từ ta có: (3.16) LBH Tải trung bình RBH Tốc đọ số liệu yêu cầu Abh Tốc đọ số liệu cao điểm Ofactor Hệ số đăng ký vượt Nsector Đoạn ô site Ntotal Số người dùng cần phục vụ 63 Nsite Số site Nsub Số thuê bao quản lý Bảng 3.11 ta tính số site, số thuê bao dựa yêu cầu người dùng: Với dung lượng ô 35Mb/s, tốc độ dự liệu yêu cầu Rsub biến đổi(ví dụ = 3), tốc độ số liệu cao điểm Abh – người sử dụng = 50kb/s, hệ số đăng ký vượt 20 có đoạn ô site ta áp dụng vào bảng tính cho kết sau: Số thuê bao dùng đồng thời với tốc độ 3M là: 12 Số thuê bao dùng đồng thời cao điểm là: 350 Số site cần dùng để đáp ứng 21,610 người là: 62 Bảng 3.11: Tính dung lượng số site Băng thông (MHz) 20 Dung lương ô Ccap 35 Tải trung bình Lbh 0,5 Tốc độ số liệu yêu cầu Rsub (MB/s) Tốc độ số liệu cao điểm (kb/s)Abh_ người sử dụng 50 Hệ số đăng ký vượt Ofactor 20 Đoạn ô site Nsector Số thuê bao dùng đồng thời 11,667 Số thuê bao quản lý 350 Số thuê bao người dùng cần phục vụ Ntotal 21,610 Số site 61,742 3.6 Kết luận chương Chương trình bày mạng viễn thông Lào, tình hình phát triển dịch vụ nhà cung cấp mạng viễn thông, nội dung triển khai thử nghiệm kỹ thuật 4G LTE năm vừa qua Khái quát tỉnh ATTAPEU bao gồm trí địa lý, xã hội, hệ thống giao thông, kinh tế, thu thập liệu ( diện tích, dân số, số thuê bao…) tỉnh Nội dung chương trình bày khái quát trình quy hoạch mạng 4G LTE tính toán quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến(cụ thể tính số eNodeB) cho tỉnh ATTAPEU 64 KẾT LUẬN Luận văn tốt nghiệp với đề tài “Quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh ATTAPEU” thực nội dung: Chương I: Trình bày phát triển, nét đặc trưng ưu nhược điểm mạng thông tin di động hệ 1, 2, 4G Đồng thời giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin di động hệ 4G LTE, nêu tính bật mục tiêu hướng đến tương lai Chương II: Trình bày kiến trúc mạng 4G LTE cấu hình kiến trúc hệ thống sở bao gồm phần tử mạng giao diện chuẩn kiến trúc tổng quan mạng LTE Ngoài tìm hiểu kỹ thuật truy nhập sử dụng LTE Cho biết LTE phối hợp nhiều kỹ thuật, đó, sử dụng kỹ thuật OFDMA đường xuống sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đường lên Chương III: Trình bày mạng viễn thông Lào, tình hình phát triển dịch vụ nhà cung cấp mạng viễn thông, nội dung triển khai thử nghiệm kỹ thuật 4G LTE năm vừa qua Khái quát tỉnh ATTAPEU bao gồm trí địa lý, xã hội, hệ thống giao thông, kinh tế, thu thập liệu ( diện tích, dân số, số thuê bao…) tỉnh Nội dung chương trình bày khái quát trình quy hoạch mạng 4G LTE tính toán quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến(cụ thể tính số eNodeB) cho tỉnh ATTAPEU Học viên hy vọng luận văn tài liệu tham khảo tốt việc quy hoạch mạng 4G LTE cho Lào tỉnh ATTAPEU Mặc dù có nhiều cố gắng đồ án không tránh khỏi hạn chế định, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo để đồ án hoàn thiện 65 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng Giáo trình Lộ trình phát triển thông tin di động3G lên 4G, năm 2010 Nhà xuất Thông tin truyền thông Tiếng Lào: [2] ບົດສະຫລຸບປະຈຳສົກປີ 2015 – 2016 ແລະ ແຜນກຳນສົກປີ 2016 – 2017, ກຳນຂະຫຍຳຍ ຕົວ ທຳງດ້ຳນໂທລະຄົມຢູ່ ລຳວ (Tham khảo chương 3) Tiếng Anh: [3] FAROOQ KHAN Telecom R&D Center Samsung Telecommunications, America; LTE for 4G Mobile Broadband Air Interface Technologies and performance; Cambridge University Press [4] Broadband Access: Wireline and Wireless – Alternatives for Internet Services, First Edition Steven Gorshe, Arvind Raghavan, Thomas Starr, and Stefano Galli 2014 John Wiley & Sons, Ltd Published 2014 by John Wiley & Sons, Ltd [5] Stefania Sesia, Issam Toufik and Matthew Baker; LTE-The UMTS Long Term Evolution : From Theory to Practice; 2009 John Wiley & Sons, Ltd Các trang web [6] http://www.retire-asia.com/laos-3g-4g-internet-plans.shtml [7] http://www.mpt.gov.la/ [8] http://www.3gpp.org/LTE ... liên quan đến mạng 4G LTE lý thuyết quy hoạch mạng 4G LTE Mục đích cuối luận văn tiến hành quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh ATTAPEU 2 Nội dung luận văn bao gồm: Chương 1: Tổng quan mạng hệ thống... quát mạng viễn thông tỉnh Attapeu 47 Khái quát trình quy hoạch mạng LTE 48 3.4.1 Dự báo lưu lượng 48 3.4.2 Phân tích vùng phủ 50 v 3.5 Quy hoạch mạng 4G LTE cho. .. chương trình bày khái quát trình quy hoạch mạng 4G LTE tính toán quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến(cụ thể tính số eNodeB) cho tỉnh ATTAPEU 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG