1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
SENG A THITH PHOMMAVANH
QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA
CHO THÀNH PHỐ VIÊNG CHĂN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã số: 60 . 52 . 70

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐINH VĂN DŨNG

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2011


phố Viêng Chăn. Chương cuối này giới thiệu về công tác quy hoạch thử nghiệm
mạng WCDMA cho khu vực thành phố Viêng Chăn nơi tôi đang công tác và sinh
sống.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đinh Văn Dũng cùng các thầy cô trong
Khoa Quốc tế và Đào tạo sau Đại học. Các thầy cô đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi
từ khi xây dựng đề cương nguyên cứu, viết chuyên đề đến khi hoành thành luận văn
này cũng như cung cấp cho tôi một lượng kiến thức bổ ích để hoàn thành luận văn
này.
3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA

Chương này sẽ trình bày tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ 3
WCDMA UMTS, lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động và hệ thống
WCDMA, các đặc tính cơ bản của hệ thống WCDMA, cấu trúc hệ thống và chức
năng của các phần tử trong mạng WCDMA. Đồng thời giới thiệu các kỹ thuật chính
sử dụng trong WCDMA cần lưu ý trong quá trình quy hoạch.
1.1. WCDMA và lộ trình phát triển thông tin di động
Từ khi ra đời vào năm 1980 hệ thống thông tin di động thế hệ 1 ( 1G ) sử
dụng kỹ thuật tương tự, đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA, AMPS, TACS,
NMT dịch vụ chủ yếu là thoại.
Năm 1991 hệ thống thông tin di động thế hệ 2 ra đời sử dụng kỹ thuật số
băng hẹp đã mở ra một thị trường di động số có tiềm năng to lớn là các hệ thống
GSM, IS-136-95 chủ yếu là tiếng thoại và dịch vụ bản tin ngắn, thị trường thông tin
di động bùng nổ yêu cầu cung cấp dịch vụ đa dạng, nhiều tiện ích, đa phương tiện,
phù hợp với nhu cầu khách hàng đòi hỏi các nhà kinh doanh dịch vụ viễn thông cần
phải đưa ra một thế hệ mạng mới có thể đáp ứng được yêu cầu mới, vì vậy mạng
thông tin di động thế hệ 3 ra đời, đây là mạng băng thông rộng có khả năng cung
cấp tốc độ bít cho người sử dụng tới 2 Mbps có khả năng sử dụng chồng lấn lên nền

5

1.2. Cấu trúc và chức năng của mạng 3G WCDMA
1.2.1. Cấu trúc hệ thống
Hệ thống WCDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức
năng có thể chia cấu trúc mạng WCDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN) và mạng
truy nhập vô tuyến (UTRAN), trong đó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần
cứng của mạng GPRS còn mạng truy nhập vô tuyến là phần nâng cấp của
WCDMA.

1.2.2. Chức năng của các phần tử trong hệ thống
UE là thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng
với hệ thống gồm hai phần : thiết bị di động và module nhận dạng thuê bao UMTS
(USIM).
Chức năng của mạng truy nhập vô tuyến UTRAN : khả năng hỗ trợ chuyển
giao mềm và thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến. Sử dụng một ngăn xếp giao
thức duy nhất ở giao diện vô tuyến để xử lý cả hai số liệu chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói.
UTRAN có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô
tuyến. UTRAN gồm hai phần tử :
- Nút B : Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu.

PLMN, PSTN
ISDN
Internet
Các mạng
ngoài
MSC/V
LR


U
USIM
USIM
C
U
UE
U
U

Hình 1.4. Các phần tử của mạng UMTS mặt đất.

6

Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến
- Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC có chức năng sở hữu và điều khiển các
tài nguyên vô tuyến ở trong vùng. RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch
vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.
Trung tâm chuyển mạch di động/bộ ghi định vị tạm trú (MSC/VLR): chức
năng của MSC là sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh, còn chức năng của
VLR là lưu giữ bản sao về lý lịch của người sử dụng khách cũng như vị trí chính
xác hơn của UE trong hệ thống đang phục vụ.
SGSN (Serving GPRS Support Node): điểm hỗ trợ GPRS đang phục vụ. Có
chức năng giống như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch
gói PS.
GGSN (Gateway GPRS Support Node): có chức năng giống GMSC nhưng
liên quan đến các dịch vụ PS. GGSN là điểm neo cho UE và có thể được coi như
một Router mặc định.
GMSC (Gateway MSC): là chuyển mạch tại điểm kết nối UMTS PLMH và
mạng CS ở bên ngoài. Trên thực tế GMSC thường được tích hợp vào cùng
MSC/VLR. Ngoài ra còn có các phần tử như : HLR, AUC, EIR…

giao này UE trước hết kết thúc kết nối với ô thứ nhất sau đó mới kết nối đến ô thứ
hai. Chuyển giao mềm có hai loại, đó là: chuyển giao mềm và chuyển giao mềm
hơn. 8

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA

Trong chương trước ta đã tổng quát chung về đặc điểm của hệ thống thông
tin di động thế hệ ba WCDMA - UMTS. Việc xem xét đó làm cơ sở để phân tích
quy hoạch hệ thống. Trong chương này ta sẽ nghiên cứu phương pháp quy hoạch và
thiết kế mạng vô tuyến WCDMA. Công việc này bao gồm định cỡ, quy hoạch chi
tiết vùng phủ, dung lượng, tối ưu hoá mạng.
- Triển khai RNC.
- Kết nối BTS-RNC.
- Triển khai mạng lõi.
- Triển khai đầu cuối – đầu cuối.
- Tối ưu hóa.
- Khai thác và đo hiệu năng.
9

2.1. Nguyên lý chung
Quy hoạch mạng được tiến hành dựa trên các yêu cầu đầu vào. Công việc
quy hoạch mạng có thể chia thành hai công việc chính: quy hoạch mạng vô tuyến và
quy hoạch mạng lõi. Công việc quy hoạch mạng vô tuyến là công việc phức tạp
nhất. Công việc này bao gồm: định kích cỡ, quy hoạch lưu lượng và vùng phủ, tối
ưu hoá mạng.
Cuối cùng cần phản hồi kết quả thống kê và đo đạc trong quá trình khai thác
mạng liên quan đến điều chỉnh quy hoạch, mở rộng vùng phủ, dung lượng và nhu
cầu dịch vụ trên cơ sở thực tế.
2.2. Dự báo lưu lượng
Dự báo lưu lượng là bước đầu tiên cần thực hiện trong quá trình quy hoạch
mạng, có thể thực hiện trên cơ sở xu thế phát triển lưu lượng của các mạng đã được
khai thác.
2.2.1. Dự báo số thuê bao
Dự báo thuê bao đối với thị trường cần phục vụ phải xác định được mỗi loại
hình dịch vụ mà khách hang có nhu cầu như: tiếng hoặc số liệu từng loại hình dịch
vụ đó, lưu lượng trong giờ cao điểm, giờ bình thường hoặc vùng địa lý.
2.2.2. Dự báo dung lượng thoại
Dữ báo liệu thoại là đánh giá khối lượng, lưu lượng tiếng do người sử dụng
dịch vụ tiếng trung bình tạo ra. Để việc dự báo được chính xác ta cần có dữ liệu
đánh giá lưu lượng cho từng tháng.
2.2.3. Dự báo lưu lượng số liệu

tuyến 3G.
 Mô hình Walfisch-Ikegami
Mô hình này là mô hình thực nghiệm được sử dụng để đánh giá tổn hao
đường truyền ở môi trường thành phố cho thông tin di động. Mô hình này là mô
hình thực nghiệm để đánh giá tổn hao đường truyền ở vùng thành phố trong dải tần
800 – 2000 MHz. Mô hình này có ba phần tử: tổn hao không gian tự do, nhiễu xạ
mái nhà - đường phố và tổn hao tán xạ.
11

 Mô hình IMT-2000 sẽ trở thành tiêu chuẩn toàn cầu nên các mô hình đuợc
đề xuất để đánh giá công nghệ truyền dẫn sẽ phải xem xét đến các đặc tính
của các môi trường như: thành phố lớn, nhỏ, vùng ngoại ô, vùng nông thôn,
vùng sa mạc…
2.3.3. Quỹ đường truyền
Quỹ đường truyền là cân đối toàn bộ công suất phát cũng như khuếch đại của
các phần tử trên đường truyền với tổn hao gây ra do các phần tử đường truyền cùng
với dự trữ phađinh đường truyền để nhận được công suất thu tại máy thu. Tổn hao
cực đại đáp ứng được yêu cầu này gọi là tổn hao cực đại cho phép.
Phân tích quỹ đường truyền cho phép ta thiết kế các đường truyền dẫn vô
tuyến đảm bảo chất lượng truyền dẫn đúng quy định. Thiết lập quỹ đường truyền là
nhiệm vụ quan trọng đối với mỗi nhà thiết kế mạng vô tuyến. Việc thiết kế quỹ
đường truyền chỉ được thực hiện sau khi đã quyết định lựa chọn công nghệ được sử
dụng.
Quỹ đường truyền chính là quỹ công suất, là một trong các phần quan trọng
của thiết kế hệ thống vô tuyến, trong đó bao gồm các vấn đề liên quan đến truyền
sóng. Trong quỹ đường truyền cần tính toán đến tất cả các độ lợi và suy hao khi
sóng vô tuyến truyền từ máy phát đến máy thu.
2.4. Quy hoạch dung lượng vô tuyến
Dựa trên quỹ đường truyền đường lên và sử dụng mô hình truyền sóng ta có
thể đưa ra quy hoạch phủ sóng bước đầu. Thông thường việc này được thực hiện
13

CHƯƠNG 3

QUY HOẠCH THỬ NGHIỆM MẠNG W-CDMA CHO KHU VỰC
THÀNH PHỐ VIÊNG CHĂN Chương 3 trình bày về mạng thông tin di động thế hệ 3, trong khuôn khổ
luận văn sẽ trình bày và phân tích, tính toán quy hoạch mạng WCDMA được triển
khai tại khu vực Thành phố Viêng Chăn dựa trên cơ sở lý thuyết đã được trình bày
trong chương 2.
3.1. Mô tả khu vực thử nghiệm
Khu vực nội thành Viêng Chăn gồm 4 quận nội thành là Quận Chănthabuly,
Quận Sikhottabong, Quận Xaysettha và Quận Sisattanak với tổng diện tích khoảng
10 km

3.1.3. Định cỡ mạng
3.1.3.1. Mục tiêu
Đối với phân tích vùng phủ, mục tiêu của định cỡ mạng là xác định kích
thước vùng phủ của mạng thủ nghiệm bằng cách sử dụng quỹ đường truyền và để
đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về vùng phủ như tỉ lệ vùng phủ, vùng phủ trong
nhà/ngoài trời, tải ô,…Quỹ đường truyền được xem xét cho cả đường xuống và
đường lên.
Phân tích dung lượng xem xét mạng nhắm đến có đáp ứng các yêu cầu về
dung lượng hay không: Tổng số thuê bao, tỉ lệ chặn dịch vụ…Tuỳ theo mô hình lưu
lượng và số kênh khả dụng trên một ô, số lượng thuê bao được mạng phục vụ sẽ
được tính toán.
3.1.3.2. Sắp xếp vùng quy hoạch
Mục tiêu của sắp xếp vùng quy hoạch là xác định rõ thiết kế và bố trí mạng,
các vùng khác nhau sẽ có môi trường địa lý, phân bố cây xanh, và mật độ các nhà
cao tầng khác nhau. Quy hoạch mạng được thực hiện theo các phân vùng có thể
phản ánh tốt hơn điều kiện thực tế trong vùng quy hoạch.
3.1.3.3. Phân tích vùng phủ
Mô hình truyền song
Công thức thực nghiệm Hata mô tả tổn hao đường truyền là một hàm của tần
số, khoảng cách thu-phát và các độ cao ăng-ten cho môi trường đô thị. Công thức
này đúng với môi trường đô thị, phẳng và độ cao ăng-ten của thiết bị di động là 1,5
mét.
Tổn hao đường truyền, Lu, được tính toán (dB) như sau:
Lu = A
1
+ A
2
log( f ) + A
2
log(h

1
,

B
2
và B
3
có thể xác định theo kinh nghiệm thực
tế. Nhưng các giá trị điển hình được đề xuất sử dụng như trong bảng sau:
Bảng. Mô hình truyền sóng
Thông số
Okumura-Hata
f≤ 1500MHz
COST-Hata
f> 1500MHz
A
1
69.55 49.30
A
2
26.16 33.90
A
3
-13.82 -13.82
B
1
44.90 44.90
B
2
- 6.55 - 6.55


để lựa chọn các tham số ban đầu, sau đó trong quá trình tính toán, mô phỏng sẽ điều
chỉnh để có thể đạt được một giải pháp tối ưu.
3.4. Kết quả mô phỏng quy hoạch thử nghiệm mạng WCDMA Hình 3.8. Cường độ công suất kênh hoa tiêu (Indoor)
19
Hình 3.9. Cường độ công suất kênh hoa tiêu (Outdoor)
Kết quả thống kê dịch vụ thông qua phần mềm mô phỏng ATOLL
Voice Service CS 64K Service PS 64K Service PS 128K Service PS 384K Service
Mean attempted 1664.46

26.54

30.92

18.78

12.58Mean Served 1643.55

99.25%

26.16


0.08

0.74%

Mean in Soft or
Softer Handoff 7.12

0.23%

0.31

0.62%

0.25

0.32%

0.31

0.92%

0.61

0.31

Mean in Softer
Handoff 2.01

0.14%

31.00%Downlink Eb/No
(Range) 55.21%

58.14%

67.35%

99.90%

98.88%Downlink Eb/No
(Capacity) 0.00%

0.00%

0.00%

0.00%

0.00%Uplink Eb/No
100
.


0.00%Excessive
Pathloss 0.00%

0.00%

0.00%

0.00%

0.00%
KẾT LUẬN

Luận văn này đã đi vào tìm hiểu công nghệ 3G, mô tả tổng quan mạng thông
tin di động 3G W-CDMA và thực hiện phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
quy hoạch mạng 3G. Quy trình quy hoạch mạng truy nhập 3G, phân tích những yêu
cầu và nguyên tắc thực hiện quy hoạch mạng ứng với đặc trưng, cấu trúc địa lý từng
vùng cụ thể. Các phương pháp tính toán các tham số của mạng truy nhập 3G bao
gồm dung lượng, vùng phủ, quỹ công suất đường truyền, các thông số và đánh giá
chất lượng phục vụ với hai mô hình thực nghiệm cụ thể là Hata-Cost231 và
Walfisch-Ikegami. Ứng dụng lý thuyết để quy hoạch thử nghiệm mạng WCDMA
cho khu vực nội thành Viêng Chăn.
Các nhà cung cấp dịch vụ di động phải chi ra hàng tỷ USD để tăng cường
mạng di động của họ nhằm cung cấp các dịch vụ video, hình ảnh, truy cập Internet