- BÙI ĐèNH HƯNG QUY HOẠCH MẠNG MẠNG THễNG TIN DI ĐỘNG WCDMA CHUYấN NGÀNH: CễNG NGHỆ THễNG TIN mã số: luận văn thạc sỹ khoa học Người hướng dẫn khoa học: TS. - NGUYỄN NAM QUÂN Hà Nội 2010 1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC Kí HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC HèNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THễNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 WCDMA UMTS Sơ lược quỏ trỡnh phỏt triển phỏt triển hệ thống thụng tin di động Hướng phỏt triển lờn 3G sử dụng cụng nghệ WCDMA Mụ hỡnh tham khảo mạng W-CDMA Kiến trỳc mạng 3G WCDMA phỏt hành 3GPP Release Kiến trỳc mạng 3G WCDMA phỏt hành 3GPP Release Kiến trỳc mạng đa phương tiện IP của 3GPP Cỏc loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ CHƯƠNG 2 CễNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP CỦA WCDMA Cỏc hệ thống thụng tin trải phổ Áp dụng DSSS cho CDMA Cỏc mó trải phổ sử dụng trong WCDMA Trải phổ và điều chế cỏc kờnh riờng đường lờn . - Trải phổ và điều chế kờnh chung đường lờn PRACH Trải phổ và điều chế đường xuống . - Sơ đồ trải phổ và điều chế đường xuống . - Cỏc mó trải phổ đường xuống . - Cỏc mó ngẫu nhiờn húa đường xuống Điều khiển cụng suất Chuyển giao trong hệ thống CDMA Mỏy thu phõn tập đa đường RAKE CHƯƠNG 3 CẤU TRÚC MẠNG WCDMA Cấu trỳc hệ thống của WCDMA Cấu trỳc hệ thống Cỏc phần tử của UTRAN Mạng lừi Mạng truy nhập vụ tuyến mặt đất UMTS, UTRAN Cỏc lớp ngang Cỏc mặt đứng Giao diện vụ tuyến Uu Cấu trỳc giao thức cho Iu-CS Cấu trỳc giao thức Iu-PS Cỏc giao diện trong UTRAN Giao diện Iur Giao diện Iub Cỏc loại kờnh của WCDMA Cỏc kờnh truyền tải . - Kờnh vật lý CHƯƠNG 4 QUY HOẠCH MẠNG WCDMA Mở đầu Dự bỏo lưu lượng Dự bỏo thuờ bao Dự bỏo sử dụng lưu lượng tiếng Dự bỏo sử dụng lưu lượng số liệu Dự phũng tương lai Phõn tớch vựng phủ vụ tuyến Mở đầu Quỹ đường truyền Phõn tớch dung lượng ụ Tải ụ đường lờn Tải ụ đường xuống Dung lượng mềm Dung lượng Erlang Quy hoạch mạng truy nhập vụ tuyến Định cỡ Iub Định cỡ BSC Định cỡ RNC Triển khai WCDMA chồng lấn lờn GSM Quy hoạch vựng phủ và dung lượng chi tiết Dự đoỏn vựng phủ và dung lượng lặp chi tiết Cụng cụ quy hoạch Sự lặp lại trờn đường lờn và đường xuống Mụ hỡnh húa cỏc chỉ tiờu liờn kết Minh họa Tối ưu mạng Khảo sỏt ảnh hưởng của tốc độ số liệu đến dung lượng mạng trong một mụ hỡnh cụ thể Giới thiệu Mụ hỡnh Okumura-Hata Mụ hỡnh Walfisch-Ikegami KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC LỜI CAM ĐOAN Tụi xin cam đoan rằng toàn bộ nội dung trong luõn văn của tụi dưới dõy khụng được sao chộp y nguyờn từ một bài luõn văn của một tỏc giả khỏc. - Nếu hội đồng phỏt hiện cú những điều khụng đỳng với những gỡ tụi đó cam đoan trờn thỡ tụi xin chịu hoàn toàn trỏch nhiờm Hà Nội, ngày thỏng năm 2010 Người thực hiện BÙI ĐèNH HƯNG 5 DANH MỤC CÁC Kí HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ACCH Associated Control Channels Kờnh điều khiển liờn kết. - AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiờn tiến. - AS Access Stratum Tầng truy nhập. - BCCH Broadcast Control Channel Kờnh quảng bỏ điều khiển. - BCH Broadcast Channel Kờnh quảng bỏ. - BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc. - BTS Base Tranceiver Station Trạm vụ tuyến thu phỏt gốc. - CCCH Common Control Channel Kờnh điều khiển chung. - CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập chia theo mó. - CCCH Common Control Chanel Kờnh điều khiển chung. - CCPCH Common Control Physical Chanel Kờnh vật lý điều khiển chung. - CPCC Common Power Control Chanel Kờnh điều khiển cụng suất chung. - CPICH Common Pilot Chanel Kờnh hoa tiờu chung. - DCCH Dedicated Control Channel Kờnh điều khiển dành riờng. - DPCCH Dedicated Physical Control Chanel Kờnh điều khiển vật lý riờng. - DPCH Dedicated Physical Chanel Kờnh điều khiển vật lý riờng. - DPDCH Dedicated Physical Data Chanel Kờnh số liệu vật lý riờng. - DTCH Dedicated Traffic Chanel Kờnh lưu lượng riờng. - DSCH Downlink Shared Chanel Kờnh dựng chung đường xuống. - Cỏc tốc độ số liệu tăng cường để phỏt triển GSM. - ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện Tiờu chuẩn viễn thụng chõu Âu FACCH Fast Associated Control Channel Kờnh điều khiển liờn kết nhanh. - FACH Forward Access Chanel Kờnh truy nhập đường xuống. - FAUSCH Fast Uplink Signalling Chanel Kờnh bỏo hiệu đường lờn nhanh. - FCCCH Forward Common Control Chanel Kờnh điều khiển chung đường xuống FCCH Frequency Correction Channel Kờnh hiệu chỉnh tần số. - FDD Frequency Division Duplex Ghộp kờnh song cụng phõn chia theo FDMA Frequence Division Multiple Access Đa truy cập phõn chia theo tần số FDCCH Forward Dedicated Control Chanel Kờnh điều khiển riờng đường xuống. - GSM Global System for Mobile Communication Thụng tin di động toàn cầu GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn cầu 7 GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vụ tuyến gúi chung. - Handover Chuyển giao HSCSD Hight Speed Circuit Switched Data Dữ liệu chuyển mạch tốc độ cao IMT-2000 International Mobile Telecommunication Tiờu chuẩn thụng tin di động toàn cầu. - IMSI International Mobile Subscriber Identity Số nhận dạng thuờ bao di động quốc tế. - IS-54 Interim Standard 54 Tiờu chuẩn thụng tin di động TDMA của Mỹ (do AT&T đề xuất). - IS-136 Interim Standard 136 Tiờu chuẩn thụng tin di động TDMA cải tiến của Mỹ (AT&T). - IS-95A Interim Standard 95A Tiờu chuẩn thụng tin di động TDMA cải tiến của Mỹ (Qualcomm) ISDN Integrated Servive Digital Network Mạng số đa dịch vụ. - ITU-R International Mobile Telecommunication Union Radio Sector Liờn minh viễn thụng quốc tế - bộ phận vụ tuyến. - IWF InterWorking Function Chức năng liờn mạng LAC Link Access Control Điều khiển truy nhập liờn kết LAI Location Area Indentify Nhận dạng vựng vị trớ. - LLC Logical Link Control Điều khiển liờn kết logic. - ME Mobile Equipment Thiết bị di động. - MS Mobile Station Trạm di động. - MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động. - 8 Node B Là nỳt logic kết cuối giao diện IuB với RNC. - NSS Network and Switching Subsystem Hệ thống chuyển mạch OM Operation and Maintance Quản lý và hoạt động PAGCH Paging and Access Kờnh chấp nhận truy cập và nhắn tin. - PCCH Paging Contrlo Chanel Kờnh điều khiển tỡm gọi. - PCH Paging Channel Kờnh nhắn tin. - PCPCH Physical Common Packet Chanel Kờnh gúi chung vật lý. - PCS Personal Communication Services Dịch vụ thụng tin cỏ nhõn. - PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất cụng cộng. - RACH Random Access Channel Kờnh truy cập ngẫu nhiờn. - RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyờn vụ tuyến. - SCH Synchronization Channel Kờnh đồng bộ. - SDCCH Stand alone Dedicated C ontrol Channel Kờnh điều khiển dành riờng. - SDMA Space Division Multiple Access Đa truy cập phõn chia theo khụng gian TACH Traffic and Associated Channel Lờnh lưu lượng và liờn kết. - TCH Traffic Channel Kờnh lưu lượng. - TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phõn chia theo thời gian TDD Time Division Duplex Ghộp song cụng phõn chia thời gian. - UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vụ tuyến mặt đất toàn cầu. - UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thụng di động toàn 9 Telecommunnication System cầu VA Voice Activity factor Hệ số tớch cực tiếng. - WCDMA Wideband Code Division Multiplex Access Đa truy cập phõn chia theo mó băng rộng 10 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1. - Phõn loại cỏc dịch vụ ở 3G WDCMA UMTS 25 Bảng 2.1. - Thớ dụ nhõn hai mó khỏc nhau 30 Bảng 4.1 Phụ thuộc dự trữ nhiễu yờu cầu vào tải ụ 64 Bảng 4.2 Cỏc tham số được sử dụng trong mụ phỏng 82 Bảng 4.3 Phõn bố người sử dụng ở cỏc dịch vụ 83 Bảng 4.4 Thụng lượng của ụ, tải và bổ xung cho chuyển giao mềm 83 Bảng 4.5 Cỏc kết quả xỏc suất vựng phủ 85 Bảng 4.6 Yờu cầu đối với hiệu năng kờnh lõn cận 88 Bảng 4.7 Giả định quỹ đường truyền của mỏy di động 99 Bảng 4.8 Giả định về quỹ đường truyền của trạm gốc 100 Bảng 4.9 Tốc độ cỏc dịch vụ khỏc nhau 102 Bảng 4.10 Bỏn kinh phủ súng 102 Bảng 4.11 Diện tớch phủ súng ứng với cỏc dịch vụ khỏc nhau 102 Bảng 4.12 Số người sử dụng trong mụt ụ 103 Bảng 4.13. - Kết quả mụ phỏng với Eb/N0 = 5dB 104 Bảng 4.14. - Kết quả mụ phỏng với Eb/N0 = 4dB 106 Bảng 4.15. - Kết quả mụ phỏng với Eb/N0 = 3dB 107 11 DANH MỤC CÁC HèNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hỡnh 1.1 Quỏ trỡnh phỏt triển 3G theo nhỏnh sử dụng cụng nghệ WCDMA 16 Hỡnh 1.2 Kiến trỳc mạng ở 3GPP Release 1999 18 Hỡnh 1.3. - Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) 29 Hỡnh 2.2. - Quỏ trỡnh giải trải phổ và lọc tớn hiệu của người sử dụng k từ K tớn hiệu 31 Hỡnh 2.3. - Trải phổ và điều chế DPDCH và DPCCH đường lờn 34 Hỡnh 2.5. - Truyền dẫn kờnh điều khiển vật lý riờng đường lờn và kờnh số liệu vật lý riờng đường lờn khi cú/ khụng cú (DTX) số liệu của người sử dụng. - Trải phổ và điều chế phần bản tin PRACH 35 Hỡnh 2.8. - Sơ đồ trải phổ và điều chế cho tất cả cỏc kờnh vật lý đường xuống 37 Hỡnh 2.9. - Cỏc mó ngẫu nhiờn húa sơ cấp và thứ cấp 38 Hỡnh 2.10.Chuyển giao mềm (a) và mềm hơn (b) 40 Hỡnh 2.11. - Truyền súng đa đường và lý lịch trễ cụng suất 41 Hỡnh 2.12. - Mỏy thu RAKE 42 Hỡnh 3.1 Cấu trỳc hệ thống WCDMA UMTS 45 12 Hỡnh 3.2. - Mụ hỡnh giao thức tổng quỏt cho cỏc giao diện mặt đất UTRAN 49 Hỡnh 3.4. - Cấu trỳc phõn lớp của giao diện vụ tuyến WCDMA 51 Hỡnh 3.5. - Ngăn xếp giao thức cho giao diện Iur 54 Hỡnh 3.8. - Ngăn xếp giao thức cho giao diện Iub 55 Hỡnh 3.9. - Giao diện giữa cỏc lớp cao và lớp vật lý 56 Hỡnh 3.10. - Sắp xếp cỏc kờnh truyền tải lờn cỏc kờnh vật lý 57 Hỡnh 3.11. - Cỏc kờnh vật lý đường lờn 57 Hỡnh 3.12. - Cỏc kờnh vật lý đường xuống 58 Hỡnh 4.1 Quỏ trỡnh quy hoạch mạng WCDMA 59 Hỡnh 4.2 Cỏc vựng phủ của ụ cho cỏc dịch vụ khỏc nhau 63 Hỡnh 4.3 Sự phụ thuộc tải ụ đường lờn vào số người sử dụng dịch vụ tiếng 68 Hỡnh 4.4 Phụ thuộc dự trữ nhiễu vào số người sử dụng dịch vụ tiếng 68 Hỡnh 4.5 Phụ thuộc tổn hao đường truyền cực đại cho phộp vào số người sử dụng dịch vụ tiếng ở đường lờn 69 Hỡnh 4.6 Chia sẻ nhiễu gữa cỏc ụ ở WCDMA 71 Hỡnh 4.7 Quỏ trỡnh tớnh toỏn vựng phủ và dung lượng lặp 78 Hỡnh 4.8 Quỏ trỡnh tối ưu mạng 86 Hỡnh 4.9 Đo hiệu năng của mạng 87 Hỡnh 4.10 Nhiễu kờnh lõn cận ở đường xuống 89 Hỡnh 4.11 So sỏnh cụng thức tổn hao WIM và tổn hao tự do 93 Hỡnh 4.12 Cỏc thụng số của mụ hỡnh Walfisch-Ikegami NLOS 93 Hỡnh 4.13 Tổn hao theo hướng sử dụng trong mụ hỡnh Walfisch-Ikegami 95 Hỡnh 4.14. - Kết quả mụ phỏng với Eb/N0 = 5dB 106 Hỡnh 4.15. - Kết quả mụ phỏng với Eb/N0 = 4dB 107 Hỡnh 4.16. - Kết quả mụ phỏng với Eb/N0 = 3dB 109 13 MỞ ĐẦU Thụng tin di động đang ngày càng phỏt triển mạnh mẽ trờn thế giới với những ứng dụng rộng rói trong cỏc lĩnh vực thụng tin, dịch vụ và cuộc sống hằng ngày. - Cụng nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở, cần cú thờm nhiều dịch vụ mới được phỏt triển nhằm đỏp ứng cỏc yờu cầu của sử dụng. - Trước cỏc yờu cầu mới, hệ thống thụng tin di động thế hệ thứ ba đó ra đời, cung cấp băng thụng rộng hơn cho người sử dụng. - Điều đú cú nghĩa sẽ cú cỏc dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng cỏc ứng dụng dữ liệu như điện thoại truyền hỡnh, định vị và tỡm kiếm thụng tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao… Nhiều tiờu chuẩn cho hệ thống thụng tin di động thế hệ ba IMT-2000 đó được đề xuất, trong đú hai hệ thống WCDMA UMTS và cdma-2000 đó được ITU chấp thuận và đó được đưa vào hoạt động. - Cỏc hệ thống này đều sử dụng cụng nghệ CDMA điều này cho phộp thực hiện tiờu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vụ tuyến của hệ thống thụng tin động thế hệ ba. - Xuất phỏt từ ý tưởng muốn tỡm hiểu cụng nghệ W-CDMA và mạng W-CDMA em đó thực hiện luận văn: “Quy hoạch mạng thụng tin di động WCDMA”. - Luận văn này bao gồm 4 chương đú là: Chương 1: Tổng quan về hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 WCDMA UMTS Chương 2: Cụng nghệ đa truy nhập của WCDMA Chương 3: Cấu trỳc mạng WCDMA Chương 4: Quy hoạch mạng WCDMA 14 Trong quỏ trỡnh làm đồ ỏn khú trỏnh khỏi sai sút, em rất mong sự chỉ dẫn của cỏc thầy cụ giỏo và sự gúp ý của cỏc bạn để đồ ỏn được hoàn thiện hơn. - Hà Nội, ngày thỏng năm Người thực hiện Bựi Đỡnh Hưng 15 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THễNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 WCDMA UMTS 1.1 Sơ lược quỏ trỡnh phỏt triển phỏt triển hệ thống thụng tin di động Vào những năm 1980, hệ thống thụng tin di động tế bào điều tần song cụng sử dụng kỹ thuật đa phõn chia theo tần số xuất hiện, đõy là hệ thống tương tự hay cũn gọi là hệ thống thụng tin di động thế hệ thứ nhất (1G). - Cỏc hệ thống thụng tin di động tế bào nổi tiếng nhất là: hệ thống AMPS (Advanced Mobile Phone System – hệ thống điện thoại di động tiờn tiến), hệ thống AMPS băng hẹp, hệ thống TASC (Total Access Communication System – hệ thống thụng tin truy nhập toàn diện). - Hạn chế của cỏc hệ thụng này là: phõn bố tần số hạn chế, dung lượng thấp, khụng đỏp ứng được cỏc dịch vụ mới… Giải phỏp để loại bỏ cỏc hạn chế trờn là chuyển sang sử dụng kỹ thuật thụng tin số. - Cỏc hệ thống 2G là hệ thống GSM (Global System for Mobile Telecommucations – Hệ thống thụng tin di động toàn cầu) ở Chõu Âu, hệ thống D-AMPS (Mỹ) sử dụng cụng nghệ đa truy nhập TDMA, và IS-95 ở Mỹ và Hàn Quốc sử dụng cụng nghệ đa truy nhập phõn chia theo mó CDMA băng hẹp. - Mạng thụng tin thế hệ 2 (2G) đó thành cụng trong việc cung cấp dịch vụ mới tới người dựng trờn toàn thế giới, chất lượng thụng tin được cải tiến. - Mặc dự vậy, hệ thống thụng tin di động 2G vẫn gặp phải cỏc hạn chế sau: tốc độ thấp và tài nguyờn hạn hẹp. - Do đú, cần phải chuyển đổi lờn hệ thống thụng tin di động tiếp theo để cải thiện chất lượng dịch vụ, nõng cao tốc độ… Khỏc với hệ thống thụng tin di động thứ nhất và thứ hai, hệ thống thụng tin di động thế hệ thứ ba (3G) cú xu hướng chuẩn húa toàn cầu và cú khả năng cung cấp cỏc dịch vụ ở tốc độ cao ( cú thể truy nhập internet, truyền hỡnh và nhiều dịch vụ khỏc). - ITU đó đưa ra đề ỏn tiờu chuẩn hoỏ hệ thống thụng tin di động thế hệ ba với tờn gọi IMT-2000, cú nhiều tiờu chuẩn cho hệ thống thụng tin di động thế hệ
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt