Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA

- NGUYỄN THỊ NHƯ ANH N QUY HOẠCH CÔNG NGHỆ VÔ TUYẾN 3G SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ WCDMA LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS: NGUYỄN VĂN KHANG HÀ NỘI - 2010 Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Mục lục Lời mở đầu Danh mục các từ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục hình vẽ Chương 1.
- Cơ sở lý thuyết WCDMA Tổng quan về mạng UMTS Cấu trúc mạng UMTS Đăc điểm hệ thống UMTS Khái niệm về mạng WCDMA Điều khiển công suất Chuyển giao mềm (Soft Handover Trải phổ, trộn tần và phân tách kênh Mã hóa kênh .
- Cấu trúc hệ thống mạng Chương 2.
- Mạng vô tuyến WCDMA Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC Node B (trạm gốc Cấu trúc và chức năng kênh vật lý Kênh logic Kênh truyền tải Kênh vật lý Tổng quát giao thức của giao diện mặt đất mạng truy nhập vô tuyến Các lớp ngang (Horizontal Layers Các mặt đứng (Vertical Planes Giao diện giữa mạng truy nhập vô tuyến UTRAN và mạng lõi CN Cấu trúc cho giao thức Iu CS Cấu trúc giao thức cho Iu PS Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Giao thức mặt phẳng người sử dụng Iu Các giao diện trong UTRAN Giao diện giữa RNC và RNC (Iur) và báo hiệu RNSAP Giao diện RNC- Node B và báo hiệu NBAP Giao diện vô tuyến (Uu Chương 3.
- Quy hoạch mạng vô tuyến Giới thiệu Tổng quan về quá trình triển khai mạng Quy hoạch mạng .
- Tối ưu bước đầu .
- Tổng quan về quá trình quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA Tính toán mạng vô tuyến (radio network dimensioning Tiền quy hoạch mạng vô tuyến - Bước đầu lựa chọn site Quy hoạch cell của mạng vô tuyến Tính toán quy hoạch vùng phủ (theo Release 99_WCDMA Tính toán quỹ đường truyền vô tuyến .
- Tính toán vùng phủ của cell Tính toán quy hoạch dung lượng mạng WCDMA Các kiểu dung lượng Tính toán dung lượng hướng lên .
- Tính toán CE (Channel Element Chương 4.
- Tính toán quy hoạch và tối ưu mạng 3G EVNTelecom .
- Quy hoạch mạng vô tuyến 3G của EVNTelecom .
- Thiết kế mạng truy nhập vô tuyến 3G (UTRAN), tính toán vùng phủ sóng Tối ưu mạng WCDMA EVNTelecom Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT .
- Quy hoạch và tối ưu mạng WCDMA sử dụng phần mềm mô phỏng Kết quả mô phỏng tối ưu mạng 3G của EVNTelecom Chương 5.
- Kết luận Danh mục tài liệu tham khảo Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Lời mở đầu Hiện nay Việt Nam các nhà khai thác mạng thông tin di động mặt đất được Bộ Thông tin và Truyền thông cấp giấy phép triển khai mạng 3G UMTS sử dụng công nghệ WCDMA đã triển khai và bước đầu khai thác các dịch vụ 3G mới.
- Thị trường mạng viễn thông tại Việt Nam đang phát triển rất nhanh, từng bước tiến tới khả năng cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng tốc độ cao.
- Điều này đòi hỏi việc quy hoạch và triển khai các hệ thống mạng sử dụng công nghệ WCDMA cần phải được quan tâm nghiên cứu.
- Đặc biệt việc quy hoạch và tối ưu mạng luôn được các nhà khai thác mạng quan tầm bởi làm tốt việc này sẽ giúp các nhà khai thác mạng tiết kiệm chi phí và đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như các yêu cầu kỹ thuật.
- Sau khi kết thúc các học phần trong khuôn khổ chương trình đào tạo Thạc sỹ ngành Kỹ thuật Điện tử của Đại học Bách Khoa Hà Nội, được sự hướng dẫn chu đáo, nhiệt tình của các thày, cô trong khoa Điện tử Viễn thông, Viện đào tạo sau đại học, đặc biệt là TS Nguyễn Văn Khang, tôi đã lựa chọn đề tài luận văn là “Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA”.
- Luận văn trình bày lý thuyết về tổng quan mạng thông tin di động 3G sử dụng công nghệ, lý thuyết mạng truy nhập vô tuyến WCDMA, tính toán quy hoạch mạng vô tuyến về mặt vùng phủ và dung lượng.
- Cuối cùng, luận văn đưa ra các kết quả quy hoạch mạng cụ thể của mạng EVNTelecom cùng một số kết quả mô phỏng dựa trên cơ sở lý thuyết đã được trình bày trong các chương trước, so sánh với kết quả đo đạc thực tế, qua đó đánh giá và hiệu chỉnh tối ưu phương án quy hoạch mạng.
- Luận văn được chia làm năm chương lớn theo các ý chính trên.
- Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Danh mục các từ viết tắt 2G 2nd Generation 2.5G 2.5th Generation 3G 3rd Generation 3GPP 3rd Generation Partnership Project 8-PSK 8 Phase Shift Keying BTS Base Transceiver Station BCCH Broadcast Control Channel BCH Broadcast Channel BCS Binary Coded Signalling BER Bit Error Rate BLER Block Error Rate BM Business Management BPSK Binary Phase Shift Keying BSC Base Station Controller BSS Base Station Subsystem C/I Carrier-to-Interference ratio CBR Call Block Ratio CCCH Common Control CHannel CCH Control Channel CCPCH Common Control Physical Channel CDMA Code Division Multiple Access CN Core Network CPCH Common Packet Channel CPICH Common PIlot Channel CRC Cyclic Redundancy Check CS Circuit Switched DCCH Dedicated Control Channel DCH Dedicated Channel DPCCH Dedicated Physical Control Channel DPCH Dedicated Physical Channel DPDCH Dedicated Physical Data Channel DSCH Downlink Shared Channel EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution FACH Forward Access Channel Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT FAUSCH FAst Uplink Signalling Channel FDD Frequency Division Duplex FDMA Frequency Division Multiple Access FER Frame Erasure Rate GGSN Gateway GPRS Support Node GSM Global System for Mobile communication GSM1900 GSM at 1900 MHz band HO HandOver HSDPA High-speed Downlink Packet Access HS-DPCCH High-speed Dedicated Physical Control Channel (UL) HS-DSCH High-speed DSCH HS-PDSCH High-speed Physical DSCH HS-SCCH High-speed Shared Control Channel (DL) HSUPA High-speed Uplink Packet Access HTML Hyper Text Markup Language HTTP Hyper Text Transfer Protocol IEEE The Institute of Electrical and Electronics Engineers IP Internet Protocol IS-95 North American Version of the CDMA Standard ISDN Integrated Services Digital Network IS-HO Inter-system HO ISO International Organisation for Standardisation ITU-T International Telecommunication Union, Telecommunication Iub Interface between an RNC and a Node B Iur Logical interface between two RNCs Kbps Kilo bits per second KPI Key Performance Indicator KQI Key Quality Indicator LAN Local Area Network MAC Medium Access Control Mbps Mega bits per second Mcps Mega chips per second MIMO Multiple Input Multiple Output MPLS Multi-Protocol Label Switching MS Mobile Station MSC Mobile Switching Centre MT Mobile Terminal N/A Not Available.
- Not Applicable Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT NE Network Element Node B WCDMA BS NSS Networking Sub-System OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OMC Operations and Maintenance Centre OS Operations System OSI Open Systems Interconnection OSS Operations Support System PACCH Packet Associate Control Channel PAGCH Packet Access Grant Channel PARC Per-Antenna Rate Control PBCCH Packet Broadcast Control Channel PC Power Control PCCCH Packet Common Control Channel PCCH Paging Control Channel P-CCPCH Primary CCPCH PCH Paging Channel PCMCIA PC Modular Computer Interface Adapter card PCPCH Physical CPCH P-CPICH Primary CPICH PDCH Packet Data Channel PDCP Packet Data Convergence Protocol PDP Packet Data Protocol PDSCH Physical DSCH PI Paging Indicator.
- Performance Indicator PICH Paging Indicator Channel PLMN Public Land Mobile Network RAN Radio Access Network RNC Radio Network Controler RNSAP Radio Network Subsystem Application Part RSSI Received Signal Strength Indicator Rx Receive RxD Receive Diversity S-CCPCH Secondary CCPCH SCH Synchronisation Channel S-CPICH Secondary CPICH SCTP Stream Control Transmission Protocol SDCCH Standalone Dedicated Control Channel Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT SGSN Serving GPRS Support Node SHO Soft HO SIGTRAN SIGnalling TRANsport SIM Subscriber Identity Module SINR Signal-to-Interference and Noise Ratio SIP Session Initiation Protocol SIR Signal to Interference Ratio SMS Short Message Services SMTP Simple Message Transfer Protocol SNDCP Subnetwork Dependent Convergence Protocol SNR Signal-to-Noise Ratio SRNC Serving RNC SRNS Serving RNS S-SCH Secondary SCH TCP Transmission Control Protocol TDD Time Division Duplex TDM Time Division Multiplex TDMA Time Division Multiple Access TE Terminal Equipment TRX Transmit and Receive Unit.
- Transceiver TSL Time SLot Tx Transmit UDP User Datagram Protocol UE User Equipment UL UpLink UMTS Universal Mobile Telecommunications System U-plane User plane USIM UMTS User Indentity Module UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network Uu Radio interface between UTRAN and UE VLR Visitor Location Register VoIP Voice over IP WAP Wireless Application Protocol WCDMA Wideband Code Division Multiple Access WiMAX Worldwide interoperability for Microwave Access WLAN Wireless Local Area Network Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Danh mục các bảng Bảng 1.1.3GPP Releases Bảng 3.1.
- Các hằng số A và B trong mô hình Okumura – Hata Bảng 3.8.So sánh tính toán dung lượng ở GSM và WCDMA Bảng 3.9.Phân loại các kiểu dung lượng theo QoS Bảng 3.10.
- CE theo R Bảng 3.11.
- CE theo HSPDA Bảng 4.1.Yêu cầu đối với dịch vụ dữ liệu liệu gói tốc độ cao HSDPA Bảng 4.2.Các yêu cầu và giả thiết Bảng 4.3.Độ lệch chuẩn fading chậm Bảng 4.4.
- Bảng 4.5.CE với mỗi dịch vụ Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Danh mục hình vẽ Hình 1.1.Cấu trúc mạng UMTS Hình 1.2.
- Giao diện vô tuyến cảu WCDMA Hình 1.4.
- Các phần tử của mạng UMTS Hình 2.1: Cấu trúc UTRAN Hình 2.2: Chức năng logic của RNC đối với một kết nối UTRAN của UE Hình 2.3.
- Sắp xếp giữa các kênh logic và các kênh truyền tải Hình 2.4: Mô hình giao thức tổng quát cho các giao diện mặt đất UTRAN Hình 2.5.
- Giao diện của UTRAN Hình 2.6.
- Cấu trúc giao thức Iu CS Hình 2.7.
- Cấu trúc giao thức Iu PS Hình 2.8.
- Ngăn xếp giao thức cho giao diện Iur Hình 2.9.
- Ngăn xếp giao thức của giao diện Iub Hình 2.10.
- Kênh logic của Node B cho FDD Hình 2.11.
- Cấu trúc phân lớp của giao diện vô tuyến Hình 3.1.Tổng quan quá trình quy hoạch mạng Hình 3.2.
- Tổng quan quá trình tối ưu Hình 3.3.
- Vùng phủ, dung lượng và chất lượng mạng Hình 3.4.Các bước quy hoạch mạng Hình 3.5.
- Quá trình tính toán vùng ph ủ Hình 3.6.
- Quỹ đường truyền vô tuyến trong WCDMA Hình 3.7.
- Tăng ích xử lý đối với cách dịch vụ khác nhau Hình 3.8.
- Minh họa cách tính dự trữ fading chậm (SFM Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Hình 3.10.
- Mô hình Walfisch/Ikegami Hình 3.11.
- Traffic model Hình 3.12.PS Traffic Model Hình 3.13.
- Các thông số traffic model Hình 3.14.
- Các tham số theo người dùng Hình 3.15.Mối quan hệ giữa số lượng thuê bao và sự tăng tạp âm Hình 3.16.
- Mô hình chuyển giao mềm với hai ô Hình 3.17.
- Mối quan hệ giữa công suất phát và số lượng người dùng cho phép....90 Hình 3.18.
- Lưu đồ tính toán CE Hình 4.1.
- Sơ đồ phân bố RNC mạng EVNTelecom Hình 4.2.Bản đồ phân bố Node B của EVNTelecom Hình 4.3.
- Các bước thực hiện mô phỏng quy hoạch mạng bằng phần mềm mô phỏng Hình 4.4.
- Kết quả kiểm tra thực tế Quỳ Hợp Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Chương 1.
- Cơ sở lý thuyết WCDMA Mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) đã được triển khai ở nhiều nước trên thế giới.
- Tại Việt Nam, Bộ Thông tin và Truyền thông đã tổ chức thi tuyển để cấp phép triển khai mạng 3G trong băng tần 1900-2200 MHz .
- Các mạng 3G đi vào hoạt động sẽ là một động lực to lớn cho sự phát triển công nghệ thông tin và truyền thông ở nước ta, đồng thời thúc đẩy hơn nữa tốc độ tăng trưởng chung của nền kinh tế.
- 1.1.Tổng quan về mạng UMTS Ngày nay, hệ thống thông tin di động ngày càng trở nên phức tạp và phổ biến.
- Tuy nhiên, là hệ thống thông tin di động chiếm ưu thế ở thập kỷ 1990, những hệ thống di động 2G như là IS-95 và GSM (Global System for Mobile) chưa đáp ứng được những nhu cầu ngày càng cao về dung lượng mang.
- Cùng thời gian đó, nhờ Internet, người dùng có thể sử dụng dữ liệu dung lượng lớn và nhanh hơn, kỹ thuật 2G chưa hỗ trợ được.
- Hệ thống thông tin di động thứ 3 (3G) phát triển các dịch vụ mới như: truy cập Internet, e-mail, truyền dữ liệu tốc độ cao, điện thoại video, đa phương tiện, video và audio.
- Các dịch vụ dữ liệu này có các tiêu chuẩn chất lượng (QoS: Quality of Service), đặc điểm dung lượng và nhu cầu băng thông khác nhau.
- Quan trọng hơn nữa là dung lượng cho các dịch vụ dữ liệu kiểu này vượt xa dung lượng cho thoại, đánh dấu việc chuyển từ kiểu thoại sang dữ liệu.
- Các kỹ thuật cellular hiện tại cần thiết kế lại để tăng phổ cho dung lượng cả thoại và dữ liệu.
- Một thách thức khác là kết nối và roaming các hệ thống di động khác nhau trong môi trường di động đa dạng hiện nay.
- Dựa trên băng tần 2GHz, hệ thống thông tin di động cellular 3G mới cần có sự tương thích với hệ thống 2G trong khi vẫn phát triển dung lượng hệ thống và hỗ trợ cả dịch vụ thoại và dữ liệu.
- Hệ thống này cũng hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu chuyển Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT mạch kênh CS (circuit switch) và chuyển mạch gói PS (packet switch).
- Với phần PS, tốc độ dữ liệu với các môi trường khác nhau.
- Trong nhà: 2Mbps • Ngoài đường 384 kbps • Đang di chuyển trên xe 144 kbps Do các điều kiện ban đầu khác nhau, có hai kỹ thuật quan trọng sử dụng đa truy nhập code CDMA (Code Division Multiple Access): CDMA 2000 1X và Universal Mobile Telecommunication (UMTS.
- CDMA 2000 1X được xây dựng như là phần mở rộng của cdmaOne (IS-95), với sự nâng cấp để đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn và hỗ trợ các dịch vụ 3G khác nhau.
- CDMA 2000 1X phát triển hơn nữa để hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn với phiên bản: CDMA 2000 1xEV-DO.
- UMTS dựa vào mạng lõi GSM đang tồn tại nhưng chọn một kỹ thuật truy nhập mạng vô tuyến hoàn toàn mới ở dạng băng rộng của CDMA (WCDMA: Wideband CDMA).
- Kỹ thuật đa truy nhập theo mã băng rộng WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) xuất hiện hai kiểu hoạt động: ghép kênh theo tần số FDD (Frequency Division Duplex), khi kênh lên UL (Uplink) và kênh xuống Downlink (DL) được mang bởi các kênh vô tuyến khác nhau.
- và ghép kênh theo th ời gian TDD (Time Division Duplex) khi cùng một kênh vô tuyến dùng cho cả UL và DL nhưng khác thời gian.
- Để hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn, một kỹ thuật được giời thiệu là truy nhập gói kênh xuống tốc độc cao HSPDA (High Speed Downlink Packet Access).
- 1.1.1.Cấu trúc mạng UMTS UMTS dựa trên mạng GSM và do đó dùng chung hầu hết các node của phân hệ NSS, GPRS-CN.
- Phân hệ BSS hay là GERAN vận hành ở mạng UMTS là một thành phần được gọi tên là mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN (Universal Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Terrestrial Radio Access Network), gồm các phân hệ vô tuyến RNS (Radio Network System) như minh họa ở Hình 2-2 Hình 1.1.Cấu trúc mạng UMTS So sánh với mạng GSM, điểm khác duy nhất là việc đưa ra khái niệm RNS (Radio Network Controller) và Node Bs trong RNS.
- Điểm khác nhau chính là giao diện Iu-BS đến PS-CN bây giờ được hoàn toàn tích hợp trong RNC.
- Cùng với việc thêm các node mới, một số giao diện mới được định nghĩa: Iub tương đương với Abis, Iu-CS tương đương với A, và Iu-PS tương đương với Gb.
- Thêm vào nữa, giao diện Iur (không có trên hình minh họa) được tạo ra để hỗ trợ soft handover (HO) giữa các RNCs với nhau trong cùng một UTRAN.
- Quy hoạch mạng vô tuyến trong hệ thống 3G sử dụng công nghệ WCDMA Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Như Anh ĐTVT Sự phát triển đầu tiên của mạng WCDMA tuân theo tiêu chuẩn Release 99.
- Ở mức độ cao hơn, từ Release 99 đến Release 4, 5 và sau đó 6 không thay đổi cấu trúc của mạng.
- Ví dụ, giao diện của lớp truyền dẫn từ ATM ở Release 99 thành IP (Internet Protocol) ở Release 5, để hỗ trợ HSDPA và Node B.
- Các chuẩn của 3GPP được cấu trúc thành các release.
- Bảng 1.1.3GPP Releases

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt