B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO
TRƯỜNG ĐẠI HC BÁCH KHOA HÀ NI
.......................................
NGUYN VIT D
QUY HOCH MNG VÔ TUYN 3G WCDMA
NG DNG TI EVNTELECOM HÀ NI
LUN VĂN THC SĨ KHOA HC
NGƯỜI HƯỚNG DN KHOA HC : TS. TRN TH NGC LAN
HÀ NI – 2010
i
LI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan cam đoan đây lun văn do chính tôi nghiên cu và thc
hin. Nhng kết qu tính toán, thiết kế trong lun văn là trung thc và chính xác.
Hà Ni, ngày 26 tháng 10 năm 2010
Hc viên thc hin
Nguyn Viết D
ii
MC LC
LI CAM ĐOAN ........................................................................................................i
MC LC.................................................................................................................. ii
DANH MC T VIT TT......................................................................................v
DANH MC HÌNH V..............................................................................................x
DANH MC BNG BIU ..................................................................................... xii
M ĐẦU.....................................................................................................................1
Chương 1:
TNG QUAN MNG 3G WCDMA UMTS.......................................5
1.1
Sơ lược quá trình phát trin ca các h thng thông tin di động.................5
1.1.1
Thế h th nht..................................................................................5
1.1.2
Thế h th hai....................................................................................5
1.1.3
Thế h th ba.....................................................................................6
1.1.4
Thế h th tư .....................................................................................8
1.2
Quá trình chun hóa công ngh 3G WCDMA UMTS ...............................8
1.2.1
Kiến trúc mng 3G WCDMA UMTS R99 ......................................9
1.2.2
Kiến trúc mng 3G WCDMA UMTS R4 .......................................10
1.2.3
Kiến trúc mng 3G WCDMA UMTS R5 và R6.............................12
1.2.4
Kiến trúc chung ca h thng thông tin di động 3G UMTS...........14
1.2.5
Các thành phn mng ......................................................................15
1.2.6
Các giao din m cơ bn ca UMTS ..............................................17
1.2.7
Kiến trúc mng truy nhp vô tuyến UTRAN..................................17
1.2.7.1
B điu khin mng vô tuyến .....................................................18
1.2.7.2
Trm gc .....................................................................................20
1.2.8
Các kênh trong UTRAN..................................................................20
1.2.8.1
Các kênh lôgic.............................................................................20
1.2.8.2
Các kênh vt lý............................................................................21
1.2.8.3
Các kênh truyn ti .....................................................................22
1.3
Các dch vng dng trong mng UMTS............................................24
1.3.1
Gii thiu.........................................................................................24
iii
1.3.2
Các dch v chính trong mng 3G WCDMA..................................24
1.4
Kết lun......................................................................................................25
Chương 2:
TNG QUAN CÔNG NGH TRUY NHP WCDMA....................26
2.1
Đa truy nhp ..............................................................................................26
2.2
K thut tri ph........................................................................................27
2.3
Điu khin công sut, chuyn giao trong qun lý tài nguyên vô tuyến.....29
2.3.1
Gii thiu qun lý tài nguyên vô tuyến trong h thng WCDMA..29
2.3.2
Điu khin công sut.......................................................................30
2.3.2.1
Điu khin công sut vòng h ....................................................32
2.3.2.2
Điu khin công sut vòng kín ...................................................33
2.3.3
Điu khin chuyn giao...................................................................35
2.3.3.1
Chuyn giao cùng tn s.............................................................40
2.3.3.2
Chuyn giao gia các h thng WCDMA và GSM....................43
2.3.3.3
Chuyn giao gia các tn s trong WCDMA .............................44
2.4
Công ngh truy nhp vô tuyến WCDMA trong h thng UMTS .............45
2.5
Kết lun......................................................................................................46
Chương 3:
QUY HOCH MNG VÔ TUYN 3G WCDMA ...........................47
3.1
Gii thiu tng quan v quy hoch mng 3G WCDMA ...........................47
3.1.1
Đặc đim quy hoch mng vô tuyến 3G WCDMA ........................47
3.1.2
Chiến lược quy hoch vô tuyến cho mng 3G WCDMA ...............48
3.1.3
Quá trình quy hoch mng vô tuyến 3G WCDMA ........................49
3.1.4
Khi to quy hoch .........................................................................51
3.1.4.1
Tính toán vùng phng ............................................................53
3.1.4.2
Phân tích dung lượng ..................................................................62
3.1.4.3
Định c RNC ..............................................................................65
3.1.5
Quy hoch chi tiết ...........................................................................66
3.1.6
Vn hành và ti ưu mng ................................................................67
3.2
Kết lun......................................................................................................68
Chương 4:
QUY HOCH MNG 3G EVNTELECOM TI TP. Hà Ni ..........70
iv
4.1
Gii thiu bài toán quy hoch và do thuê bao ....................................70
4.1.1
Gii thiu tng quan v EVNTelecom............................................70
4.1.2
Gii thiu v thành ph Hà Ni ......................................................70
4.1.3
D báo thuê bao ..............................................................................72
4.2
Thiết kế quy hoch mng...........................................................................73
4.2.1
Yêu cu v loi hình dch v...........................................................73
4.2.2
Yêu cu v cht lượng dch v và vùng phng ..........................73
4.2.3
Quy hoch vùng ph sóng...............................................................74
4.2.3.1
Thiết kế vùng ph liên tc ..........................................................74
4.2.3.2
Tính toán qu năng lượng đường truyn ....................................77
4.2.3.3
Tính toán bán kính Cell và din tích vùng ph...........................80
4.2.3.4
S lượng node B ........................................................................80
4.2.4
Quy hoch dung lượng ....................................................................82
4.2.4.1
Dung lượng thuê bao/Node B .....................................................82
4.2.4.2
Tính toán dung lượng CE ca Node B........................................84
4.2.4.3
Định c RNC ..............................................................................90
4.2.5
V trí lp đặt Node B .......................................................................97
4.3
Kết lun......................................................................................................97
KT LUN VÀ KIN NGH...................................................................................99
TÀI LIU THAM KHO.......................................................................................100
PH LC................................................................................................................101
v
DANH MC T VIT TT
1xEV- DO
1/2/3/4G
3GPP
3GPP2
1x Evolution – Data Optimized
First/Second/Third/Fourth
Generation
Third Generation Global Partnership
Project
Third Generation Global Partnership
Project 2
Pha 1- Ti ưu d liu
Thế h 1/2/3/4
D án hi nhp toàn cu thế h 3
A
ADSL
AGC
AMPS
Asynmetric Digital Subscriber Line
Automatic Gain Control
Advanced Mobile Phone System
B điu khin tăng ích t động
Điu khin khuếch đại t động
H thng đin thoi di động tiên
tiến (M)
B
BER
BLER
BPSK
BSIC
BS/ BTS
Bit Error Rate
Block Error Rate
Binary Phase Shift Keying
Base station identity code
Base Station/ Base Tranceiver
Station
Tc độ li bit.
Tc độ li Block
Khoá dch pha nh phân.
Mã nhn dng trm gc
Trm gc
C
CCCH
CDMA
CN
CRC
CRNC
CPCH
CSCF
Comon Control Channel
Code Division Multiple Access
Core Network
Cylic Redundancy Check
Current Radio Network Control
Common Packet Channel
Connection State Control Function
Kênh điu khin chung
Truy nhp phân chia theo mã
Mng lõi
Mã vòng kim tra dư tha
B điu khin mng tuyến hin
ti
Kênh gói chung đường lên
Chc năng điu khin trng thái
vi
CS
CTCH
Circuit Switch
Common Traffic Channel
kết ni
Chuyn mch kênh
Kênh lưu lượng chung
D
DCCH
DL
DPCCH
DPDCH
DRNC
DS/SS
DTCH
Designated Common Channel
Downlink
Dedicated Physical Control Channel
Dedicated Physical Data Channel
Dynamic Radio Network Control
Direct Sequence Spread Spectrum
Designated Traffic Channel
Kênh điu khin dành riêng
Đường xung
Kênh điu khin vt chuyên
dng
Kênh truyn dn DCH
B RNC động
H thng tri ph chui trc tiếp
Kênh lưu lượng dành riêng
E
EDGE
EIRP
Enhanced Data Rates for Evolution
Equivalent Isotropic Radiated Power
Các tc độ d liu tăng cường
Công sut bc x đẳng hướng
tương đương
F
FACH
FDD
FDMA
FER
FFM
FH/SS
Forward Access Channel
Frequency Division Duplex
Frequency Division Multiple Access
Frame Error Rate
Fast Fading Margin
Frequence Hopping Spread Spectrum
Kênh truy cp đường xung
Phương thc song công phân
chia theo tn s
Đa truy nhp phân chia theo tn
s
T s li khung
Độ d tr fading nhanh
Tri ph nhy tn
G
GGSN
GMSC
Gateway GPRS Support Node
Gateway Mobile Switching Center
Nút h tr cng GPRS
Tng đài chuyn chuyn mch di
động cng
vii
GPRS
GPS
GSM
General Packet Radio Service
Global Positioning System
Global System for Mobile
Telecommunication
Dch v vô tuyến gói chung
H thng định v toàn cu
H thng vin thông di động toàn
cu
H.
HLR
HSDPA
HSUPA
HO
Home Location Register
High Speed Downlink Packet Access
High Speed Uplink Packet Access
Handover
B đăng ký thường trú
Truy nhp gói đường xung tc
độ cao
Truy nhp gói đường lên tc độ
cao
Chuyn giao
I
IM
IMT-2000
IP
ITU
Iub
Iur
IuCS/IuPS
Interference Margin
International Mobile
Telecommunication 2000
Internet Protocol
International Telecommunication
Union
Độ d tr nhiu
Thông tin di đng toàn cu 2000
Giao thc Internet
Liên hp vin thông quc tế.
Giao din gia RNC và nút B
Giao din gia 2 RNC.
Giao din chuyn mch kênh
chuyn mch gói gia RNC-MSC
K
KPI
Key performace Indicator
B ch th hiu năng chính.
M
ME
MMS
MGW
MSC
Mobile Equipment
Multimedia Messaging Service
Media Gateway
Mobile Service Switching Centre
Thiết b di đng
Dch v nhn tin đa phương tin
Nút cng ca Softswitch
Trung tâm chuyn mch dch v
viii
MSS
MSC server
di động.
Nút chuyn mch ca Softswitch
O
OFDM
OFDMA
Orthogonal frequency-division
multiplexing
Orthogonal frequency-division
multiplexing Access
Ghép kênh phân chia theo tn s
trc giao
Đa truy nhp phân chia theo tn
s trc giao
P
PCH
PCPCH
PN
PRACH
PS
PSTN
Paging Channel
Physical Common Packet Channel
Pseudo Noise
Physical Random Access Channel
Packet Switch
Public Switched Telecommunication
Network
Kênh tìm gi
Kênh mang thông tin ca kênh
giao vn CPCH
Gi tp âm
Kênh mang thông tin ca kênh
giao vn RACH
Chuyn mch gói
Mng vin thông công cng
Q
QPSK
Quardrature Phase Shift Keying
Khoá dch pha cu phương.
R
RACH
RANAP
RNC
RNS
RRM
Random Access Channel
Radio Access Network Application
Part
Radio Network Control
Radio Network subsystem
Radio Resouse Management
Kênh truy cp ngu nhiên
Phn ng dng mng vô tuyến
B điu khin mng vô tuyến.
Phân h mng vô tuyến
Thut toán qun tài nguyên
tuyến.
S
SFM
Slow Fading Margin
D tr nhiu fading chm
ix
SGSN
SHO
SIP
SIR
SMS
SNR
Serving GPRS Support Node.
Soft Handover
Session Initiation Protocol
Signal to Interference Ratio
Short Messaging Service
Signal to Noise Ratio
Nút h tr GPRS phc v
Chuyn giao mm.
Giao thc khi to phiên
T s tín hiu trên nhiu
Dch v nhn tin ngn.
T s tín hiu trên tp âm
T
TDD
TDMA
TPC
Time Division Duplex
Time Division Multiple Access
Transmission Power Control
Phương thc song công phân
chia theo thi gian
Đa truy nhp phân chia theo thi
gian
Điu khin công sut phát
U
UE
UL
UMTS
USIM
UTRAN
User Equipment
Uplink
Universal Mobile
Telecommunication System
UMTS Subscriber Identify Module
UMTS Terrestrial Radio Access
Network
Thiết b người s dng
Đường xung
H thng vin thông di động toàn
cu.
Modun nhn dng thuê bao
UMTS
Mng truy nhp tuyến mt đt
UMTS
V
VLR
Visitor Location Register
B đăng ký tm trú
W
WCDMA
Wideband Code Division Multiple
Access
Đa truy nhp phân chia theo mã
băng rng
x
DANH MC HÌNH V
Hình 1.1 Xu hướng đi lên 3G......................................................................................8
Hình 1.2 Cu trúc tham chiếu cơ bn ca 3GPP R99 ..............................................10
Hình 1.3 Kiến trúc mng phân b ca phát hành 3GPP R4......................................11
Hình 1.4 Kiến trúc mng 3GPP R5 và R6 ...............................................................13
Hình 1.5 Chuyn đổi dn t R4 sang R5 ..................................................................14
Hình 1.6 Kiến trúc h thng UMTS mc cao.......................................................15
Hình 1.7 Sơ đồ cu trúc ca mng WCDMA ..........................................................15
Hình 1.8 Kiến trúc UTRAN......................................................................................18
Hình 1.9 Các loi kênh trong UTRAN. ....................................................................21
Hình 1.10 Các kênh vt lý đường lên........................................................................21
Hình 1.11 Các kênh vt lý đường xung. ................................................................22
Hình 1.12 Kênh truyn ti đường lên và đường xung............................................24
Hình 2.1 Các công ngh đa truy nhp......................................................................27
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý h thng thông tin tri ph.............................................28
Hình 2.3 Sơ đồ tri ph/gii tri ph h thng DS/SS-BPSK..................................29
Hình 2.4 Các v trí đin hình ca các chc năng RRM trong mng WCDMA. ......29
Hình 2.5 Hiu ng gn-xa (điu khin công sut trên đường lên)............................30
Hình 2.6 Bù nhiu bên trong cell (điu khin công sut đưng xung)................31
Hình 2.7 Các cơ chế điu khin công sut ca WCDMA.........................................32
Hình 2.8 OLPC đưng lên ........................................................................................32
Hình 2.9 Nguyên lý điu khin công sut vòng kín đường lên.................................34
Hình 2.10 Nguyên lý điu khin công sut vòng kín đường xung .........................35
Hình 2.11 Các kiu chuyn giao và th tc chuyn giao.........................................37
Hình 2.12 Trình t thc hin chuyn giao ...............................................................38
Hình 2.13 Nguyên tc chung ca các thut toán chuyn giao. ................................39
Hình 2.14 Chuyn giao mm ...................................................................................42
Hình 2.15 Chuyn giao mm - mm hơn.................................................................42
Hình 2.16 Chuyn giao gia các h thng GSM và WCDMA.................................43
xi
Hình 2.17 Th tc chuyn giao gia các h thng...................................................43
Hình 2.18 Nhu cu chuyn giao gia các tn s sóng mang WCDMA...................44
Hình 2.19 Th tc chuyn giao gia các tn s ........................................................45
Hình 3.1 Quá trình quy hoch mng WCDMA ........................................................49
Hình 3.2 Quá trình quy hoch và phát trin mng....................................................51
Hình 3.3 Các tham s đầu vào và đầu ra trong quá trình định c mng WCDMA ..52
Hình 3.4 Vùng ph sóng ca Cell theo các dch v khác nhau ................................55
HÌnh 3.5 nh hưng ca SFM đến vùng ph sóng ..................................................59
xii
DANH MC BNG BIU
Bng 1.1 Phân loi các dch v 3GWDCMA UMTS ............................................25
Bng 2.1 Tóm tt các thông s chính ca WCDMA ................................................46
Bng 3.1 Các loi hình vùng ph sóng ph biến ......................................................54
Bng 3.2 Các loi dch v chính ca WCDMA........................................................54
Bng 3.3 Giá tr SFM các vùng ph..........................................................................59
Bng 3.4 Gi định các thông s truyn ca máy di động..........................................59
Bng 3.5 Gi định v qu đường truyn ca trm gc .............................................60
Bng 3.6 Độ cao an ten trm gc ..............................................................................60
Bng 3.7 Các giá tr K s dng cho tính toán vùng ph sóng. .................................61
Bng 3.8 Lưu lượng h thng ...................................................................................65
Bng 4.1 Danh sách các đơn vnh chính và dân cư Hà Ni 2010........................71
Bng 4.2 D báo thuê bao.........................................................................................72
Bng 4.3 Yêu cu vùng ph sóng..............................................................................74
Bng 4.4 Các loi kênh và dch v ch yếu trong h thng WCDMA.....................75
Bng 4.5 D kiến loi hình vùng phng 3G.........................................................76
Bng 4.6 Độ li x lý các dch v.............................................................................77
Bng 4.7 Qu năng lượng đường truyn...................................................................79
Bng 4.8 Din tích vùng ph ca 1 Node B..............................................................80
Bng 4.9 S lưng Node B .......................................................................................81
Bng 4.10 S thuê bao/Node B giai đon 1 ..............................................................82
Bng 4.11 S thuê bao/ Node B giai đon 2 .............................................................83
Bng 4.12 Gi thiết mô hình lưu lượng ....................................................................84
Bng 4.13 H s s dng tài nguyên CE vi mi dch v ........................................84
Bng 4.14 Cu hình Node B giai đon 1...................................................................87
Bng 4.15 Cu hình Node B giai đon 2...................................................................88
Bng 4.16 Cu hình Node B . ...................................................................................90
Bng 4.17 Các tham s truyn dn............................................................................91
xiii
Bng 4.18 Bng lưu lượng trung bình /1thuê bao.....................................................92
Bng 4.19 Dung lượng IuB và truyn dn yêu cu giai đon 1................................94
Bng 4.20 Dung lượng IuB và truyn dn yêu cu giai đon 2................................95
Bng 4.21 Cu hình RNC cn thiết...........................................................................97
1
M ĐẦU
I. LÝ DO CHN Đ TÀI
Để đáp ng nhu cu liên lc ngày càng cao ca hi, thông tin di động đã
được nghiên cu và phát trin t rt sm, bt đu vi các h thng thông tin di động
s dng công ngh analog, cho đến nay các mng di động s dng công ngh s
đang được ng dng rng rãi phát trin ng mnh m. Mt xu hưng nét
trong lĩnh vc thông tin di động hin nay là các nhà cung cp dch v ngoài vic m
rng dung lượng khai thác hin có thì vic áp dng nghiên cu cũng như xác định l
trình phát trin công ngh để tăng cường kh năng cung cp đa dch v tt hơn đến
khách hàng ngày càng được quan tâm nhiu hơn. Trong đó 3G - H thng thông tin
di động thế h 3 gii pháp công ngh tiên tiến đã đưc trin khai thu được
nhiu thành công trên thế gii như ti Nht Bn...
Ti Vit Nam, hin nay c nước đã 7 nhà khai thác dch v thông tin di
động s dng ng ngh GSM CDMA. Trong năm 2009, B Thông tin truyn
thông đã t chc thi tuyn và cp 04 giy phép trin khai kinh doanh mng 3G di
tn 1920 -1980 MHz/ 2110 - 2170 MHz cho các nhà mng: Viettel, Mobifone,
Vinaphone và liên danh EVNTelecom và Hà Ni Telecom. Là mt nhân viên
EVNTelecom, vic m hiu và nm bt mng 3G UMTS, nm bt quy hoch mng
rt cn thiết. Do đó tôi chn đề tài “Quy hoch mng tuyến 3G WCDMA
ng dng ti EVNTelecom Hà Ni” .
II. LCH S NGHIÊN CU
Mng 3G WCDMA UMTS đưc 3GPP y dng được chun hóa qua
nhiu phiên bn R99, R4, R5, R6, R7, R8, R9. Nhiu nhà khai thác mng di động
trên thế gii đã nghiên cu và trin khai mng 3G UMTS như Nht, Ytaly… Hin
nay các nhà khai thác mng di động ti Vit Nam như Viettel, Mobifone,
EVNTelecom đã trin khai 3G UMTS vi cu trúc như phiên bn R5, R6.
III. MC ĐÍCH NGHIÊN CU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHM VI NGHIÊN CU
1. Mc đích nghiên cu
- Tìm hiu công ngh, cu trúc mng 3G WCDMA.
2
- Nm bt và vn dng lý thuyết quy hoch mng 3G WCDMA.
2. Đi tượng nghiên cu
- Mng truy nhp vô tuyến EVNTelecom khu vc Thành ph Hà Ni.
- thuyết tng quan mng 3G WCDMA, công ngh truy nhp vô tuyến
WCDMA và các đặc đim liên quan: điu khin công sut và chuyn giao
trong qun lý tài nguyên vô tuyến…
- thuyết quy hoch mng 3G WCDMA: các k thut thiết kế ng ph
sóng, thiết kế lưu lượng, tính toán cu hình phn cng…
3. Phm vi nghiên cu
- Nghiên cu tng quan v mng 3G WCDMA, trong đó đi sâu v phn
tuyến, và quy hoch mng vô tuyến.
- T đó, áp dng trin khai quy hoch mng 3G WCDMA EVNTelecom
trên địa bàn thành ph Hà Ni.
IV. NHNG LUN ĐIM CƠ BN ĐÓNG GÓP CA Đ TÀI
Mng 3G WCDMA vi băng tn rng 5MHz h tr nhiu dch v khác nhau
như các dch v thoi thông thường, thoi thy hình, c dch v tc độ cao như
mobile TV, kết ni Internet tc độ cao. Tuy nhiên mng 3G vi nhng đc đim
khác vi GSM như băng thông rng, h tr đa dch v, h s tái s dng tn s
bng mt, công ngh đa truy nhp CDMA, mi liên h cht ch gia ng ph
dung lượng trong giao din vô tuyến WCDMA dn đến vic quy hoch mng 3G
nhiu đặc đim khác vi quy hoch mng 2G:
- Đặc đim băng rng WCDMA (5MHz) so vi GSM (200kHz) yêu cu
các tiêu chun mi trong mô hình môi trường truyn dn.
- Quy hoch mng GSM WCDMA khác nhau trong quy hoch vùng
ph sóng dung lượng. Trong GSM, vùng ph sóng được quy hoch
sau khi mng được định c, quy hoch dung lượng tn s được tiến
hành đồng thi. Trong WCDMA, vùng phng và dung lượng được quy
hoch đồng thi, các yêu cu dung lượng phân b lưu lượng nh