Tổ chức và quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

- LÊ MINH SƠN TỔ CHỨC VÀ QUY HOẠCH VÔ TUYẾN W-CDMA LUẬN VĂN THAC SỸ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.
- NGUYỄN VĂN KHANG HÀ NỘI - 2010 Lê Minh Sơn 1 ĐTVT 2008-2010 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan luận văn này không giống hoàn toàn bất kỳ luận văn hoặc các công trình đã có trước.
- Học viên Lê Minh Sơn Lê Minh Sơn 2 ĐTVT 2008-2010 LỜI NÓI ĐẦU Thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh và mang lại nhiều lợi nhuận nhất cho các nhà khai thác.
- Sự phát triển của thị trường viễn thông di động đã thúc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu và triển khai các hệ thống thông tin di động mới trong tương lai.
- Hệ thống di động thế hệ hai, với GSM và CDMA là những ví dụ điển hình đã phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia.
- Tuy nhiên, thị trường viễn thông rộng mở càng thể hiện rõ những hạn chế về dung lượng và băng thông của các hệ thống thông tin di động thế hệ hai.
- Sự ra đời của hệ thống di động thế hệ ba W-CDMA là một tất yếu, theo hướng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của người sử dụng.
- Luận văn “Tổ chức và quy hoạch mạng vô tuyến W-CDMA” trình bày những vấn đề căn bản nhất về công nghệ W-CDMA.
- Việc tổ chức và quy hoạch mạng vô tuyến W-CDMA đòi hỏi một kiến thức sâu rộng và sự đầu tư thoả đáng về thời gian.
- Nguyễn Văn Khang đã tạo mọi điều kiện và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.
- Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân - những người đã luôn giúp đỡ và động viên tôi trong thời gian qua.
- Hà Nội, tháng 10 năm 2010 Học viên Lê Minh Sơn Lê Minh Sơn 3 ĐTVT 2008-2010 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.
- 2 MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 10 1.1.
- Hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ nhất .
- Hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ .
- Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA .
- Đa truy cập phân chia theo mã CDMA .
- Hệ thống thông tin di động thế hệ ba .
- Kiến trúc mạng W-CDMA CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ BA W-CDMA.
- Giới thiệu công nghệ W-CDMA .
- Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN Đặc trưng của UTRAN .
- Bộ điều khiển mạng vô tuyến UTRAN .
- Giao diện vô tuyến .
- Kết luận Lê Minh Sơn 4 ĐTVT 2008-2010 CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRONG W-CDMA.
- Truy nhập gói trong W-CDMA .
- Tổng quan về truy nhập gói trong W-CDMA .
- Lưu lượng số liệu gói .
- Lập biểu phân chia theo thời gian Lê Minh Sơn 5 ĐTVT .
- Lập biểu phân chia theo mã .
- Dự báo sự sử dụng lưu lượng tiếng .
- Dự báo sự sử dụng lưu lượng số liệu .
- Quy hoạch vùng phủ vô tuyến .
- Quy hoạch dung lượng vô tuyến .
- Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến .
- Mở đầu Lê Minh Sơn 6 ĐTVT .
- Tối ưu hoá mạng CHƯƠNG 5: QUI HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN W-CDMA VINAPHONE KHU VỰC PHÍA NAM.
- Yêu cầu về hệ thống nguồn cung cấp .
- Qui hoạch mạng vô tuyến .
- Tính toán hệ thống nguồn cung cấp .
- 110 Lê Minh Sơn 7 ĐTVT 2008-2010 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM AAL2 ATM Adaptation Layer type 2 Lớp thích ứng ATM kiểu 2 AAL5 ATM Adaptation Layer type 5 Lớp thích ứng ATM kiểu 5 ACCH Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết ALCAP Access Link Control Application Protocol Giao thức điều khiển đoạn nối thâm nhập BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station System Hệ thống trạm gốc CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CCH Common Channel Kênh chung CCPCH Common Control Physical Channel Kênh vật lý điều khiển chung CCTrCH Coded Composite Transport Channel Kênh truyền tải hỗn hợp CRNC Controlling RNC RNC điều khiển DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated Channel Kênh riêng DPCH Dedicated Phycical Channel Kênh vật lý riêng DRNC Drift Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến trôi DRNS Drift RNS RNC trôi Eb Energy of bit Năng lượng bit EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution Tốc độ dữ liệu tăng cường để phát triển GSM FACH Forward Access Channel Kênh truy cập đường xuống FDD Frequency Division Duplex Chế độ truyền song công theo tần số GoS Grade of Service Cấp dịch vụ GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu Lê Minh Sơn 8 ĐTVT 2008-2010 IMSI International Mobile Subscriber Identity Nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMT-2000 International Mobile Telecommunication - 2000 Viễn thông di động quốc tế 2000 ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế Iub Giao diện giữa Node B với RNC Iur Giao diện giữa các RNC LAC Link Access Control Điều khiển truy cập LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp LOS Line of Sight Tầm nhìn thẳng MA Multiple Access Đa truy nhập MGW Media Gateway Cổng phương tiện MGC Media Gateway Controler Thiết bị điều khiển cổng phương tiện NBAP Node B Application Protocol Giao thức ứng dụng Node B NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau NGWN Next Generation Wireless Network Mạng di động thế hệ sau NMT Nordic Mobile Telephone Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu NRT Non-Real Time Không thời gian thực OAM Operation, Administration and Maintenance Vận hành, khai thác và bảo dưỡng OSI Open Systems Interconnection Liên kết các hệ thống mở OSS Operation and Support Subsystem Phân hệ hỗ trợ và vận hành PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh vật ký gói chung PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh vật lý chia sẻ đường xuống PG Processing Gain Độ lợi xử lý PHS Personal Handyphone System Hệ thống điện thoại cầm tay cá nhân QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế cầu phương (Điều chế Lê Minh Sơn 9 ĐTVT 2008-2010 biên độ vuông góc) QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc RAB Radio Access Bearer Vật mang truy nhập vô tuyến RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RANAP Radio Access Network Application Part Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network Subsystem Hệ thống con mạng vô tuyến RNSAP Radio Network Subsystem Application Part Phần ứng dụng hệ thống con mạng vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến SRNC Serving RNC RNC phục vụ SRNS Serving RNS RNS phục vụ SSC Secondary Synchronization Code Mã đồng bộ thứ cấp TACS Total Access Communication System Hệ thống truyền thông truy nhập toàn phần TCAP Transaction Capabilities Application Part Phần ứng dụng khả năng giao dịch TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng TCP Transmision Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TrCH Transport Channel Kênh truyền tải UE User Equipment Thiết bị người sử dụng UIM User Identity Module Môđun nhận dạng người sử dụng UL UpLink Đường lên UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa thâm nhập phân chia theo mã băng rộng Lê Minh Sơn 10 ĐTVT 2008-2010 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1.
- Giới thiệu Lộ trình phát triển các thế hệ thông tin di động được trình bày tóm tắt trong hình vẽ: Hình 1.1.
- Lộ trình phát triển các thế hệ thông tin di động 1.2.
- Hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ nhất Phương pháp đơn giản nhất về truy nhập kênh là đa truy nhập phân chia tần số.
- Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) và chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người sử dụng.Với FDMA , khách hàng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số.
- Sơ đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS bật nguồn để hoạt động thì nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho nó.
- Nhờ kênh này, MS nhận được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người Lê Minh Sơn 11 ĐTVT 2008-2010 dùng.
- Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều hơn so với các kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lại không được truy cập.
- Đa truy nhập phân chia theo tần số nghĩa là nhiều khách hàng có thể sử dụng được dãi tần đã gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc chia phổ tần ra thành nhiều đoạn .Phổ tần số quy định cho liên lạc di dộng được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, và được cách nhau bằng một dải tần phòng vệ.
- Đặc điểm : -Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến .
- -Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể .
- Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến (Advanced Mobile phone System - AMPS).
- Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản.
- Tuy nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cả dung lượng và tốc độ.
- Vì các khuyết điểm trên mà nguời ta đưa ra hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 ưu điểm hơn thế hệ 1 về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp.
- Hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ 2 Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lượng và chất lượng, hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số .
- Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số .Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập.
- Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access –TDMA).
- Lê Minh Sơn 12 ĐTVT Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access CDMA).
- Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA.
- Với phương pháp truy cập TDMA thì nhiều người sử dụng một sóng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho nhiều người sử dụng sao cho không có sự chồng chéo.
- Phổ quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian trong chu kỳ một khung.
- Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời gian trong cấu trúc khung .
- Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy di động và một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc.
- Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobile Communications - GSM).
- Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA.
- Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong 01 giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106 lệnh trên giây.
- Đa truy cập phân chia theo mã CDMA.
- Với phương pháp đa truy cập CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi Lê Minh Sơn 13 ĐTVT 2008-2010 mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau.
- Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai.
- Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN).
- Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.
- Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.
- Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA.
- Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng cell rất linh hoạt.
- Hệ thống thông tin di động thế hệ ba Công nghệ thông tin di động số thế hệ ba.
- Khi số lượng thiết bị cầm tay được thiết kế để truy cập Internet gia tăng, yêu cầu đặt ra là phải có được công nghệ truyền thông không dây nhanh hơn và chất lượng hơn.
- Công nghệ này sẽ nâng cao chất lượng thoại, và dịch vụ dữ liệu sẽ hỗ trợ việc gửi nội dung video và multimedia đến các thiết bị cầm tay và điện thoại di động.
- Các hệ thống thông tin di động số ở giai đoạn chuyển từ thế hệ 2.5G sang thế hệ 3 (3 - Generation).
- 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 tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000.
- Hệ thống mới này sẽ làm việc ở dải tần Lê Minh Sơn 14 ĐTVT GHz.
- Nó sẽ cung cấp nhiều loại hình dịch vụ bao gồm các dịch vụ thoại và số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh.
- Tốc độ cực đại của người sử dụng có thể lên đến 2Mbps.
- Người ta cũng đang tiến hành nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế hệ thứ tư có tốc độ lên đến 32Mbps.
- Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được xây dựng trên cơ sở IMT – 2000 với các tiêu chí sau.
- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz với đường lên có dải tần 1885-2025MHz và đường xuống có dải tần 2110-2200MHz.
- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến, tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến, đồng thời tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông.
- Hệ thống thông tin di động 3G sử dụng các môi trường khai thác khác nhau.
- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như : Môi trường thông tin nhà ảo (VHE – Vitual Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạch toàn cầu.
- Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.
- Kiến trúc mạng W-CDMA Mạng thông tin di động 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng.
- Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM.
- Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói.
- Hình dưới đây là một kiến trúc tổng quát của hệ thống thông tin di động 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi.
- Lê Minh Sơn 15 ĐTVT 2008-2010 Hình 1.2.
- Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS Các miền chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) được thể hiện bằng một nhóm các đơn vị chức năng lôgic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này được đặt vào các thiết bị và các nút vật lý.
- Chẳng hạn có thể thực hiện chức năng chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn.
- 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di động toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN.
- Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS).
- Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM).

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