Luận văn Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM

Mục lục.

 

Chương I: Tổng quan hệ thống thông tin di động GSM

1.1 Vài nét về lịch sử và ứng dụng của thông tin di động 1

1.2 Các đặc tính của mạng thông tin di động GSM 3

1.3 Các dịch vụ được chuẩn hoá ở thông tin GSM 4

1.4 Cấu trúc Cellular 4

1.5 Cấu trúc mạng GSM 5

1.5.1 Mô hình hệ thống GSM 6

1.5.2 Các thành phần của mạng GSM 6

1.5.3 Cấu trúc địa lý của mạng 11

1.6 Cấu hình kênh trên giao tiếp vô tuyến 14

1.6.1 Khái niệm kênh 14

1.6.2 Các kênh lôgic 15

1.6.3 Ghép các kênh lôgic trên các kênh vật lý 16

1.7 Các số nhận dạng trong GSM 18

1.8 Các thủ tục thông tin tiêu biểu 21

1.9 Các trường hợp thông tin 23

1.10 Khái quát về dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS) 26

1.10.1 Thế nào là GPRS 26

1.10.2 Lý do tiến tới GPRS 26

1.10.3 Các giải pháp phát triển thông tin di động từ GSM 27

1.10.4 Động lực thúc đẩy GPRS 27

1.10.5 Các yêu cầu đối với GPRS 28

1.10.6 Thị trường và ứng dụng 29

Chương II: Phương pháp quy hoạch mạng thông tin

di động GSM

2.1 Giơí thiệu 31

2.2 Lưu đồ quy hoạch 32 2.3 Tính toán lưu lượng ô 34

2.3.1 Dự báo tải lưu lượng 34

2.3.2 Cấp bậc phục vụ , GoS 34

2.4 Chia ô 35

2.5 Kích thước ô 36

2.6 Mẫu tái sử dụng tần số 36

2.7 Phân bố tần số 42

2.8 Các mức công suất phát 43

2.9 Tỷ số sóng mang trên nhiễu 43

2.10 Tính toán kích cỡ kênh 44

3.11 Quy hoạch ô 48

3.12 Tính toán ảnh hưởng suy hao truyền sóng và thông số ô 49

3.13 Tính toán dung lượng truyền dẫn 53

 

Chương III: Quy hoạch và Nâng cấp mạng Vinaphone

tỉnh Thái Bình 2003-2005

3.1 Khái quát Kinh tế x• hội tỉnh Thái Bình 56

3.1.1 Giới thiệu chung 56

3.1.2 Một số đề án phát triển tỉnh Thái Bình 57

3.2 Nâng cấp và mở rộng mạng thông tin Vinaphone tỉnh

Thái Bình 2003-2005 58

3.2.1 Mục tiêu 58

3.2.2 Hiện trạng mạng viễn thông Thái Bình 58

3.2.3 Dự báo phát triển thuê bao Vinaphone Thái Bình 2003-2005 60

3.3 Giải pháp phát triển mạng Vinaphone Thái Bình 2003-2005 65

3.3.1 Đặt vấn đề 65

3.3.2 Mạng Vinaphone Thái Bình 2003 67

3.3.3 Phương án mở rộng 68

3.3.4 Quy trình thiết kế 69

3.3.5 Các vấn đề lưu lượng và dung lượng thue bao 70

3.4 Phương án thiết kế 71

3.4.1 Nâng cấp mạng cũ 71

3.4.2 Mở rộng vùng phủ sóng 72

3.4.3 Tính toán chất lượng sau khi nâng cấp 73

3.4.4 Chỉ định tần số cho các trạm 81

3.4.5 Phương án truyền dẫn cho các trạm 82

 

Kết luận.

 

doc95 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 16/12/2013 | Lượt xem: 1949 | Lượt tải: 23download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ênh . Mẫu 3/9 có tần số trong cùng 1 ô lớn , khoảng cách giữa các tần số nhỏ hơn so với việc sử dụng mẫu 4/12. Khả năng nhiễu đồng kênh và nhiễu lân cận cao . Mẫu này được áp dụng cho vùng mật độ thuê bao cao , kích thước ô nhỏ. Tần số sóng mang được sử dụng lại ở tất cả các ô . Tuy nhiên do nhiễu đồng kênh để sử dụng lại tần số mà vẫn đảm bảo tỷ lệ C/I đòi hỏi phải có một khoảng cách nhất định như (hình 2-4) Kích thước ô nhỏ có điểm thuận lợi là số sóng mang lớn tần số sóng mang được sử dụng lại nhiều do đó dụng lượng của hệ thống cao . Tuy nhiên tỷ lệ C/I thấp. Ngược lại kích thước ô lớn thì số sóng mang lại nhỏ , sử dụng lại tần số ít, dung lượng của hệ thống thấp nhưng tỷ lệ C/I cao. * Chỉ định kênh cho mẫu sử dụng lại tần số: Nguyên tắc chỉ định kênh cho các mẫu sử dụng lại tần số là các tần số sóng mang trong cùng 1 BTS phải cách nhau M sóng mang và các tần số trong cùng 1 trạm (site) hay cùng vị trí phải cách nhau N sóng mang. Do băng tần của GSM là hạn chế do đó các nguyên tắc trên dẫn đến số sóng mang trong 1 Cell là hạn chế làm giảm khả năng phục vụ của Cell. Dưới đây là bảng chỉ định cho mẫu 4/12. Nhóm các tần số A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 Các kênh 1 13 25 2 14 26 3 15 27 4 16 28 5 17 29 6 18 . 7 19 . 8 20 . 9 21 10 22 11 23 12 24 Bảng 2-2: Chỉ định tần số cho các kênh Nhận xét: Mẫu 4/12 dùng nhóm 12 tần số: A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3, D1, D2, D3. Trong đó được phép sử dụng lại 4 đài (Site): A, B, C, D. Ví dụ: Tần số 1 và 13 ở cell A1 cách nhau 12 sóng mang. Tần số 1 và 5 ở Site A cách nhau 4 sóng mang. * Khả năng áp dụng: - Mô hình 3/9: Số sóng mang trong cùng 1 Cell là tương đối lớn, tuy nhiên khoảng cách dải tần giữa các sóng mang là nhỏ do đó có nhiều khả năng gây nhiễu đồng kênh C/I và nhiễu kênh lân cận C/A. Khả năng áp dụng cho những vùng mật độ máy di động cao, kích thước Cell nhỏ nhưng vùng phủ sóng phải dễ dàng để tránh các nhiễu pha đinh. Mô hình này phù hợp phục vụ Indoor cho các khu nhà cao tầng. - Mô hình 4/12: Số kênh trong 1 Cell nhỏ hơn do đó sử dụng cho các vùng mật độ trung bình. Các vấn đề nhiễu đồng kênh ở đây không đáng ngại. Mô hình này có thể cho phép mở rộng kích thước cell phù hợp với mật độ trung bình và ít nhà cao tầng. Có thể phục vụ Indoor và Incar. 2-7 Phân bố tần số GSM. Trong thông tin di động GSM sự phân bố tần số được quy định nằm trong dải tần 890 đến 960 MHz với bố trí các kênh tần số như sau: fL = 890MHz + (0,2MHz).n n = 0,1,2,3,...,124 fU = fL + 45MHz Bao gồm 125 kênh đánh số từ 0 đến 124, kênh 0 dành cho khoảng bảo vệ nên không sử dụng. Trong đó fL là tần số ở bán băng tần thấp dành cho đường lên (từ trạm di động đến trạm BTS), fU là tần số ở bán băng tần cao dành cho đường xuống (từ BTS đến trạm di động ). Như vậy ta thấy dải tần số của mạng GSM là có hạn . Muốn tăng dung lượng trong mạng này hay nói cách khác là mở rộng dung lượng trong mạng ta phải có các giải pháp thích hợp và thực tế. Để đảm bảo sao cho phù hợp với tình thực tiễn , đảm bảo về mặt kỹ thuật , chất lượng thông tin ...đạt được hiệu quả sử dung cao nhất với băng tần được cấp phát . Điều này trở thành một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá thành dịch vụ . 2-8 Các mức công suất phát. Các mức công suất phát được cho ở bảng sau: Bảng 2.3: Các mức công suất ở hệ thống GSM Loại công suất Công suất phát cực đại của một trạm di động (dBm) Công suất phát cực đại của BTS (dBm) 1 20W(43) 320W(55) 2 8W(39) 160W(52) 3 5W(37) 80W(49) 4 2W(33) 40W(46) 5 0,8W(39) 20W(43) 6 10W(40) 7 5W(37) 8 2,5W(34) 2-9 Tỷ số sóng mang trên nhiễu C/I. C/I là tỷ số giữa công suất sóng mang của tín hiệu hữu ích và nhiễu đồng kênh (cùng kênh ). C/I = 10lg(Pc/PA) dB ở GSM để đảm bảo hoạt dộng bình thường của thiết bị vô tuyến tỷ số này thấp nhất phải bằng 9 dB nếu có các biện pháp nhảy tần và phát không liên tục , nếu không nó phải bằng 12 dB. Tỷ số này phụ thuộc vào khoảng cách tái sử dụng tần số mà ta đã xét ở trên . Như vậy một hệ thông GSM với các cụm có kích cỡ 3 hoặc 4 ô vẫn hoạt động nếu có thêm các kỹ thuật giản nhiễu như điều kiển công suất động , phát không liên tục và nhảy tần. Tỷ số sóng mang trên nhiễu kênh lân cận C/A. C/A là tỷ số sóng mang trên nhiễu lân cận : C/A = 10lg(Pc/PA) dB GSM đòi hỏi ngưỡng của tỷ số này phải bằng –9dB, tuy nhiên trong thực tế các nhà khai thác nên sử dụng tỷ số ngưỡng là 3dB Tỷ số sóng mang trên phản xạ C/R. Đây là tỷ số giữa sóng đi thẳng và sóng phản xạ: C/R = 10lg(Pc/Pr ). Đối với GSM khuyến nghị nên sử dụng ngưỡng là 9 dB tốt hơn. 2-10 Tính toán kích cỡ kênh. Tính toán kích cỡ kênh SDCCH. Vì ở kênh SDCCH dễ sảy ra ứ nghẽn dẫn đến máy di động không thể thâm nhập mạng trong quá trình thiết lập cuộc gọi , nên sác suất chặn đối với kênh này phải nhỏ hơn nhiều so với kênh lưu lượng hay nói một cách khác GoS phải tốt hơn. Chẳng hạn : * Đối với cấu hình SDCCH/8, GoS phải tốt hơn so với TCH từ 3 đến 5 lần. * Đối với cấu hình SDCCH/4, GoS phải tốt hơn so với TCH hai lần , thời gian chiếm giữ kênh SDCCH phụ thuộc vào hoạt động sảy ra ở kênh này. Trong thời gian điển hình được cho ở bảng dưới đây: Hoạt động Thiết lập cuộc gọi Cập nhập vị trí (tự động) Cập nhập vị trí (định kỳ) Nhập IMSI Rời bỏ IMSI Bản tin SMS Các dịch vụ bổ sung Thời gian giữ trung bình 2,5 3,5 3,5 3,5 3,0 6,5 2,5 Thí dụ : về tổng thời gian chiếm dụng kênh này trong giờ cao điểm được cho ở bảng dưới đây: Hoạt động của thuê bao Các thuê bao tích cực Số hoạt động trên một thuê bao Thời gian cho một hoạt động Tổng thời gian (s) Thiết lập cuộc gọi 80% 2 2,5 2x2,5x0,8 = 4 Cập nhật vị trí (tự động) 40% 1 3,5 1x3,5x0,4 = 1,4 Cập nhật vị trí (định kỳ) 60% 2 3,5 2x3,5x0,6 = 4,2 SMS 10% 1 6,5 1x6,5x0,1 = 0,65 Dịch vụ bổ sung 20% 1 2,5 1x2,5x0,2 = 0,5 Nhập IMSI 60% 1 3,5 1x3,5x0,6 = 2,1 Rời bỏ IMSI 30% 1 3,0 1x3,0x0,3 = 0,9 Tổng : 13,75 + 20% dự trữ = 16,5 s Vì vậy : Lưu lượng giờ cao điểm / thuê bao = 16,5/3600 = 4,58 mErl Ngoài các hoạt động nói trên , SDCCH còn được sử dụng để phát quảng bá tin tức trong một ô , hoạt động này có thể chiếm riêng một kênh SDCCH. Để minh hoạ ta xét thí dụ sau: Giả sử * Hoạt động ở giờ cao điểm là 30mErl/thuê bao/kênh TCH * 5mErl/ thuê bao/ SDCCH * GoS cho TCH là 3% * GoS cho SDCCH là 1% * Sử dụng 3 sóng mang * Sử dụng cấu hình SDCCH/8 với BCH ở TS0 và SDCCH/8 ở TS1 trên sóng mang thứ nhất. Từ cấu hình trên ta được số kênh TCH như sau: (3x8) – 2 = 22 kênh TCH/ô . Tra bảng Erlang B được : A cho TCH = 15,782 Erl tương ứng với số thuê bao có thể phục vụ là: 15,782/0,03 = 526 Số kênh SDCCH là 8 nên bảng Erlang B ta được : A cho SDCCH = 3,129 Erl tương ứng với số thuê bao là : 3,129/0,005 = 626. Vậy có thể dự trữ cho tương lai là (626 – 526) x 5mErl = 500mErl. Kênh CCCH (Kênh CCCH) bao gồm các kênh sau: * Đường xuống : PCH, AGCH. * Đường lên : RACCH. ở cấu hình không kết hợp khung (CCCH_ CONF 0 ) trong một đa khung có 9 khối CCCH với 4 cụm khối , còn ở cấu hình kết hợp đa khung (CCCH_CONF 1) có 3 khối khung CCCH với bốn cụm mỗi khối. Mỗi bản tin tìm gọi hay cho phép thâm nhập được truyền trên một khối bốn cụm . Trình tự ưu tiên các bản tin này như sau: Ưu tiên cao nhất: Các bản tin tìm gọi (PCH) Ưu tiên thứ hai : Các bản tin ấn định tức thì (AGCH) Ưu tiên thấp nhất: Các bản tin từ chối ấn định (AGCH) Ngoài ra cũng có thể dành riêng một số khối cho phép thâm nhập để tìm gọi không độc chiếm CCCH khi lưu lượng tìm gọi quá lớn . ở cấu hình không kết hợp có thể dành 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 khối , còn ở cấu hình kết hợp có thể dành 0,1,2,3 khối . Để tăng dung lượng CCCH có thể sử dụng thêm các khe 2,4,6 ở kênh tần số sóng mang BCCH. Tồn tại ba kiểu bản tin tìm gọi : * Kiểu 1: Có thể tìm hai MS bằng IMSI hoặc TMSI. * Kiểu 2: Có thể tìm 3 MS với một theo ISMI và hai theo TMSI * Kiểu 3 : Có thể tìm 4 MS chỉ bằng TMSI Các bản tin tìm gọi cho từng trạm di động được giử đến BSS để lưu giữ để được bản tin đầy đủ (kiểu 1,2,3) trong khoảng định thời có thể thay đổi bằng lập cấu hình . Sau đó được phát quảng bá trong LA. Thí dụ sau sẽ minh hoạ PCH. Giả sử: * Sử dụng cấu hình không kết hợp đa khung ( CCCH_CONF 0) với CCCH được truyền ở TS0. * Một khối CCCH được dành riêng cho phép thậm nhập * Bản tin tìm gọi kiểu 1. Ta tính dung lượng của PCH. Số bản tin tìm gọi cực đại trên một đa khung là : 9 – 1 = 8. Vậy số MS có thể tìm : 8 x 2 = 16. Một đa khung 51 khung có độ lâu là ≈ 235 ms , vậy dung lượng tìm gọi là: 16 x 1/0,235 = 68 MS/s. Tính toán kích cỡ kênh CCCH. Để tính toán cỡ kênh CCCH trước hết ta cần tính riêng cho PCH và AGCH sau đó kết hợp chung cả hai yêu cầu. Tính toán yêu cầu PCH Tính toán được thực hiện cho toàn bộ LA . Các thông số cần là: Dự báo lưu lượng giờ cao điểm , số tìm gọi /cuộc gọi , kiểu bản tin tìm gọi và dự trữ. Để minh hoạ ta xét thí dụ sau. Giả sử. * LA phục vụ cho 40.000 thuê bao (LA với tổng dung lượng 1000Erl và mỗi thuê bao sử dụng 25Erl ), số dự báo là 30% thuê bao nhận được một cuộc gọi trong một giờ. * Trung bình 2 bản tin tìm gọi trên một cuộc gọi . * Sử dụng bản tin tìm gọi 1. * Dự trữ 20% Từ dữ liệu trên ,tổng số bản tin tìm gọi trong một giờ cao điểm là: 40.000 x 0,3 x 2 = 12.000 bản tin/ giờ . Với 20% dự trữ thì cần phát : 1,2 x 12.000 = 14.400 bản tin/giờ, tương đương với 14.4000/3600 = 4 bản tin / s. Cấu hình 0 cho phép truyền 9 bản tin (chín khối) trong 235 ms (một đa khung) thừa đảm bảo cho trường hợp được xét. Tổng quát ta có công thức sau để xác định yêu cầu kênh tìm gọi: Yêu cầu kênh tìm gọi tính = (Số cuộc gọi x MT x PF x M ) theo số khối / đa khung (PMF x 3600 x 4,25 ) Số cuộc gọi : Số dự báo các cuộc gọi ở LA trong giờ cao điểm MT : Tỷ lệ các cuộc gọi kết cuối ở MS (30% chẳng hạn) PF : Thừa số xác định số bản tin trên cuộc gọi M : Dự trữ PMF : Thừa số bản tin tìm gọi xác định số MS được tìm gọi ở một bản tin, phụ thuộc vào kiểu bản tin (PNF = 2 cho kiểu 1) 4,25 : Số đa khung chứa CCCH trong một giây : 1/0,235 = 4,25 Tính toán yêu cầu AGCH. Tính toán chỉ giới cho hoạt động trong một ô. Các thông số cần thiết : dự báo lưu lượng trong giờ cao điểm cộng với hoạt động khác (chẳng hạn cập nhật vị trí, truyền SMS, nhập / rời bỏ IMSI và các dịch vụ bổ sung). Để minh hoạ ta xét thí dụ sau. Giả sử. * Ô có dung lượng là 25 Erl * Thời gian giữ trung bình là 90s * Tỷ lệ hoạt động khác so với gọi là : 2 đối với cập nhật vị trí, 0,1 đối với SMS, 0,2 đối với dịch vụ bổ sung , 0,2 đối với nhập IMSI và 0,1 đối với rời bỏ IMSI. Từ dữ liệu trên ta thấy. Lưu lượng cho một cuộc gọi là : 90/3600 = 0,025 Erl và mức độ tìm gọi cực đại trong giờ cao điểm là : 25/0,025 = 1000 cuộc gọi / giờ. Vì thế: Số cập nhật vị trí trong giờ cao điểm : 1000 x 2 = 2000 SMS trong giờ cao điểm : 1000 x 0,1 = 100 Các dịch vụ bổ sung trong giờ cao điểm: 1000 x 0,2 = 200 Nhập IMSI trong giờ cao điểm : 1000 x 0,2 = 200 Rời bỏ IMSI trong giờ cao điểm : 1000 x 0,1 = 100 Tổng : = 2600 Nếu cộng thêm với 1000 cuộc gọi và 20% dự trữ ta được : (2600+1000) x 1,2 = 4230 sự kiện đòi hỏi truyền dẫn các bản tin ấn định tức thì trên AGCH trong giờ cao điểm , tương ứng với 4320/ 3600 = 1,2 bản tin/ s . Một khối AGCH có thể truyền được hai bản tin ấn định tức thì nên yêu cầu sẽ là: 1,2/2 = 0,6 khối AGCH/s . Vì trong một giây có 4,25 đa khung dành cho CCCH nên ta cần 0,6/4,25 = 0,141 khối AGCH, nhưng trong thực tế một khối AGCH được dành riêng trên một đa khung, nên trường hợp xét hoàn toàn được đảm bảo. Tổng quát có thể viết: Các khối AGCH = (Số cuộc gọi + LU + SMS + IA + ID + SS) x M cần thiết/ đa khung 3600 x 2 x 4,25 Trong đó: Số cuộc gọi : Số các cuộc gọi dự báo trong giờ cao điểm. LU : Số các cập nhập vị trí trong giờ cao điểm. SMS : Số SMS dự báo trong giờ cao điểm. IA : Số nhập IMSI dự báo trong giờ cao điểm. ID : Số rời bỏ IMSI dự báo trong giờ cao điểm. SS : Số yêu cầu các dịch vụ bổ sung trong giờ cao điểm. M : Dự trữ (1,2 chẳng hạn) 2-11 Quy hoạch ô. Trong phần này ta hãy xét quy hoạch ô sử dụng các mẫu 3/9 (ba trạm với ba ô mỗi trạm), 4/12 (bốn trạm mỗi trạm có ba ô) và 7/21 (bảy trạm mỗi trạm có ba ô). Các mẫu này được cho ở hình 2-5, 2-6, 2-7. Cần lưu ý rằng đối với mẫu 3/9, hai ô cạnh nhau có thể sử dụng hai kênh tần số lân cận và khi này C/A = 0dB, mặc dù lớn hơn –9dB nhưng đây vẫn là mức nhiễu cao. Để giảm mức nhiễu này cần sử dụng các biện pháp như: điều khiển công suất động , nhảy tần , phát không liên tục. Rõ ràng mẫu 3/9 cho dung lượng cao nhất nhưng bị nhiễu nhiều nhất. Bằng các biện pháp chống nhiễu trên ta có thể giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu. Trong một số trường hợp người ta có thể sử dụng phương pháp vay kênh để sử dụng lưu lượng tối ưu. Khi này các ô có thể vay kênh của các ô có lưu lượng thấp . Khi này cần lưu ý rằng C/A có thể làm tăng nhiễu . Điều này được minh hoạ ở hình dưới đây. Hình 2.9 Thí dụ về vay kênh Từ hình trên ta thấy nếu D1 ở cụm A vay kênh 23 thì D3 lân cận sẽ chứa kênh lân cận 24 và C/A = 0dB sẽ làm nhiễu tăng thêm. Nếu D1 ở cụm A vay kênh 11 từ C3 thì khoảng cách tái sử dụng giảm 2 lần , C/A sẽ giảm. Sử dụng công thức suy hao trong không gian tự do ta thấy công suất nhiễu đồng kênh tăng 4 lần hay 6 dB và nếu lúc trước C/I = 12dB thì nay chỉ còn 6 dB thấp hơn 9 dB cho phép là 3 dB . Trong thực tế có thể còn tồi tệ hơn . Vì thế nếu vay kênh thì kênh được vay phải được phát với công suất thấp hơn , chẳng hạn –6dB . Vì thế vùng phủ sóng của kênh này sẽ hẹp hơn so với hai kênh kia. Ô Như vậy ở gần trạm sẽ có 3 kênh phủ , còn xa trạm chỉ còn 2 kênh . Ô như vậy được gọi là ô đồng tâm hay chồng lấn. Phân đoạn và chia ô ở giai đoạn đầu khi lưu lượng không lớn người ta sử dụng ô vô hướng ngang. Khi lưu lượng người ta sử dụng phân đoạn ô bằng cách sử dụng các BTS phát xạ hình quạt . Nếu lưu lượng tăng thêm người ta phải tách ô. Các vùng giáp ranh . Đây là các vùng giáp ranh giữa các ô lớn phục vụ cho nông thôn (lưu lượng thấp công suất lớn) và ô nhỏ phục vụ cho đô thị (công suất nhỏ lưu lượng lớn). Đặc biệt phải lưu ý đến các vùng này vì nhiễu đồng kênh có thể lớn . Người ta cũng có thể dành một số kênh đặc biệt chỉ để phục vụ cho các vùng này. 2-12 Tính toán ảnh hưởng suy hao truyền sóng và thông số ô Tính toán quỹ công suất và cân bằng hệ thống. Sơ đồ tổng quát của hệ thống truyền dẫn BTS- MS được cho ở hình sau: P01 G1 Lp G2 Pi2 Po2 Lc Lđ Lf 2 Lf1 Gdg Pi1 MS Duplexer Kết hợp BSTx Ghép chung BSRx Hình 2.10 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền dẫn BTS - MS Công thức xác định quỹ năng lượng cho đường xuống và lên trong trường hợp này như sau: Pi2 = P01- Lc- Lđ- Lf1- G1- Lp+ G2-Lf2 Pi1 = P02- Lf2+ G2- Lp+ G1- Lf1 - Lđ +Gđg Trong đó : P01, Pi1 là công suất phát và thu của BTS . Lc, Lđ, Lf1 là suy hao ở bộ kết hợp , Duplexer và phiđơ, G1, Gđglà hệ số khuyếch đại anten và độ lợi phân tập không gian của BTS . P02, Pi2 là công suất phát và thu ở MS. Lf2 là suy hao phiđơ . G2 là hệ số khuyếch đại anten của MS. Lp là suy hao đường truyền. Nếu suy hao đường truyền lên và đường xuống như nhau thì sau khi trừ hai phương trình trên ta được : Pi2 - Pi1 = P01- P02- Lc- Gđg Từ phương trình trên ta được công thức cân bằng hệ thống như sau: P01= P02+ Lc+ Gđg + (Pi2 - Pi1) Suy hao có tính theo công thức Okumura-Hata như sau: * Cho thành thị : Lp (thành thị) = 69,55+26,16lgf-13,82lgh1-a(h2)+(44,9-6,55lgh1)lgd Trong đó: f:là tần số trung tâm đo bằng MHz (150 – 1500MHz) h1:là độ cao của anten trạm BTS tính bằng m (30-200m) h2:là độ cao của anten BTS tính bằng m (1-10m) d: khoảng cách giữa BTS và MS (1-20km) a(h2): là thừa số hiệu chỉnh xác định như sau: a(h2) = (1,11lgf – 0,7)h2 – (1,56lgf – 0,8) * Cho vùng ngoại ô: Lp (ngoại ô) = Lp(thành phố) – 2[lg(f/28)]² - 5,4 * Cho vùng nông thôn: Lp (nông thôn) = Lp(thành phố) – 4,78(lgf)² + 18,33lgf – 40,94 Đối với PSN làm việc ở tần số 1500 – 2000 Lp sử dụng ô micro (tầm phủ sóng 0,5 – 1km) được tính theo mô hình COST231 Hata khi anten cao hơn nóc nhà như sau: Lp = 46,3 = 33,9lgf – 13,82lgh1 – a(h2) + (44,9 – 6,55lgh1)lgd + Cm Trong đó: F, h1, h2 , a(h2) và d giống như trên Cm = 0 cho thành thị trung bình và các trung tâm ngoại ô, 3dB cho các trung tâm thành phố. Công thức trên không áp dụng khi h1 ≤ h của nóc nhà . Quy định cho công suất máy phát và thu của BTS và MS được cho ở bảng dưới đây: Các loại MS. Bảng 2. 4 GSM 900 Loại Công suất phát cực đại Độ nhạy thu tham khảo 1 20 W (đã xoá khỏi tiêu chuẩn) - 104 dBm 2 8 W (39dBm) - 104 dBm 3 5 W (37dBm) - 104 dBm 4 2 W (33dBm) - 102 dBm 5 0,8 W (29dBm) - 102 dBm Bảng 2. 5 DCS1800 Loại Công suất phát cực đại Độ nhạy thu tham khảo 1 1 W (39dBm) - 100 dBm 2 0,25 W (24dBm) - 100 dBm 3 4 W (36dBm) - 102 dBm BTS Bảng 2. 6 GSM Loại Công suất phát cực đại Độ nhạy thu tham khảo 1 320W 55dBm - 104 dBm 2 160W 52dBm - 104 dBm 3 80W 49dBm - 104 dBm 4 40W 46dBm - 104 dBm 5 20W 43dBm - 104 dBm 6 10W 40dBm - 104 dBm 7 5W 37dBm - 104 dBm 8 2,5W 34dBm - 104 dBm Để minh hoạ quá trình tính toán ô ta xét các thí dụ sau đây: Giả sử: Một hệ thống GSM được sử dụng để phủ một vùng ở nơi trung tâm lớn với các thông số sau: GoS = 2%, mỗi thuê bao gọi một lần trong giờ cao điểm với thời gian giữ trung bình là 120s . Đây là vùng giáp ranh giữa vùng ngoại ô trung tâm với nông thôn. Mật độ thuê bao vùng ngoại ô là 55 TB/km² , còn ở vùng nông thôn (gồm cả đường ôtô) là 10TB/km² . Vào ngày hội vùng vui chơi nông thôn thu hút 500 thuê bao. Hãng khai thác được cho phép sử dụng 36 sóng mang với công suất cực đại 53dB . Mẫu sử dụng 4/12, mức tín hiệu ở biên ô không thấp hơn – 85dBm MS thuộc loại 4 với các thông số sau: Độ nhạy thực tế : -102dBm Công suất phát : 33dBm Hệ số khuyếch đại anten : 0dB Tổn hao phiđơ : 0dB Độ cao anten : 1,5m * BTS có các thông số sau: Độ nhạy thực tế : -107dBm Suy hao bộ kết hợp : 3,5dB Suy hao Duplexer : 1dB Suy hao phi đơ ; 2dB Độ lợi phân tập không gian : 3,5dB * Sử dung công thức Hata để tính suy hao đường truyền . Từ số liệu trên cho thấy : 36 sóng mang sử dụng cho mẫu lặp 4/12 dẫn đến mỗi ô được sử dụng 3 sóng mang với số kênh TCH tương ứng như sau: (3x8) – 2 = 22 TCH. Tra bảng đối với GoS = 2% ta được A = 14,902 Erl mỗi ô. Lưu lượng trên một thuê bao giờ cao điểm : 1 x 120/3600 = 33,3mErl. Vậy một ô có thể phục vụ 14,902/0,033 = 451,57 thuê bao trong giờ cao điểm Vùng nông thôn chỉ có 10 thuê bao /km² , nên : * Diện tích sử dụng cực đại của ô là: 451,57/10 = 45,147km² S S 45,1 * Bán kính cực đại của ô là: R = = = 6 x sin(60° )/2 2,6 2,6 = 4,16km. Vùng ngoại ô có 55 thuê bao/km² , nên : * Diện tích sử dụng cực đại của ô là: 451,57/55 = 8,21km² 8,21 * Bán kính cực đại của ô là: R = = 1,77 km 2,6 2-13 Tính toán dung lượng truyền dẫn. Căn cứ vào phần 2-3 tính toán lưu lượng ô ta sử dụng một số định nghĩa sau: - Đơn vị lưu lượng Erlang : Một Erlang là một mạch thông tin làm việc trong một giờ . - Hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu tiêu hao : Giả thiết về kiểu thuê bao không hề gọi lại khi cuộc gọi không thành . - Hệ thông thông tin hoạt động theo kiểu đợi : Giả thiết về kiểu thuê bao kiên trì gọi lại cho đến khi thành công. - Cấp phục vụ GoS (Grade of service) là một đại lượng biểu thị só % cuộc gọi thành công (GoS có ý nghĩa là mức bỏ rơi không phục vụ ) đối với hệ thống tiêu hao , GoS cùng là số % thuê bao thực hiện sự gọi lại đối với hệ thống đợi. - Lưu lượng của một thuê bao A là A = nt/3600 Với: n là số trung bình các cuộc gọi trong một giờ t là thời gian giữ trung bình một cuộc gọi (s) - Bảng erlang B là bảng tính sẵn cho quan hệ giữa GoS, số kênh và lưu lượng của thuê bao . - Hiệu suất sử dụng kênh Căn cứ vào bảng erlang, ta thấy hiệu suất sử dụng kênh tăng nhanh theo số kênh được dùng trong một ô . Đồ thị sau đây là suy ra từ bảng Erlang với giả thiết lưu lượng một thuê bao 0,03 Erlang. Lưu ý rằng đường truyền từ BTS đến BSC là đường PCM 2M . Về mặt sử dụng đường PCM 2M này , hiệu suất của nó có thể khác với hiệu suất sử dụng kênh trong một ô nói trên . Ví dụ : Giả sử tài nguyên vô tuyến có 40 kênh, mẫu sử dụng lại tần số là N=4 , có số nhóm tần só F=12, GoS=2% lưu lượng một thuê bao 0,033 Erlang. Khi đó các kênh tần số được phân bố như sau: A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 BTSA có A1= 4 kênh vô tuyến A2 = 3 kênh vô tuyến A3 = 3 kênh vô tuyến Tổng cộng : 10 kênh vô tuyến Nhóm A1 có 4 kênh vô tuyến , ở GSM mỗi kênh vô tuyến có 8 khe thời gian , Vậy A1 có 4 x 8 = 32 khe thời gian. ở GSM dùng 2 khe thời gian cho kênh điều khiển và 30 khe thời gian cho lưu lượng thoại (30 kênh TCH) , SDCCH cần cho một kênh thuê bao là: 4 x3 1 = 0,0033Erlang = Lưu lượng kênh TCH 3600 10 3,627 = 1099 thuê bao 0,0033 Giả thiết một kênh vật lý bao gồm 8 kênh SDCCH độc lập theo erlang B lưu lựơng 8 kênh này là 3,627 tương ứng GoS = 2% , có thể phục vụ một số thuê bao là : Để phục vụ 1099 thuê bao , mỗi thuê bao có lưu lượng thoại 0,033 Erlang thì dung lượng tổng cần thiết : 1099 x 0,033 = 36,271 Erlang. Theo bảng Erlang B thì lưu lượng này cần số kênh TCH là 45. Vậy tương quan ( tỷ lệ) cần thiết giữa các kênh SDCCH và TCH phục vụ thuê bao là: 8SDCCH – 45 TCH Hay 8 SDCCH phục vụ 5 kênh vô tuyến phục vụ thoại . (ở GSM một kênh vô tuyến có 8 khe thời gian) Dung lượng của ô và bài toán tăng dung lượng đáp ứng nhu cầu tăng trưởng số thuê bao . Số thuê bao trong ô được phục vụ là: Dung lượng ô lưu lượng trung bình một thuê bao Cb GoSt = x 100(%) Ca Thông thường các ô được thiết lập ban đầu là đẳng hướng với số sóng mang ( kênh vô tuyến) được chỉ định là n0 , chỉ tiêu GoS. Tuy nhiên với sự tăng trưởng thuê bao trong ô vượt mức , tình hình tắc nghẽn lưu lượng sảy ra, các thiết bị đo đếm xác định được cấp phục vụ ở tình trạng tắc nghẽn phải giải quyết là: Ca : là số lần nhấc máy mong muốn thiết bị cuộc gọi Cb :là số cuộc gọi không thành Từ GoSt ta tính được ô trong thực tế theo bảng Erlang. Với dung lương thực tế này muốn đạt cấp bậc phục vụ ban đầu GoS0 thì số kênh cần thiết có thể tính được , suy ra sóng mang cần thiết tương ứng là n . Vậy số sóng mang vô tuyến cần bổ sung để giải quyết tình trạng tắc nghẽn bằng các biện pháp. -Co hẹp ô xảy ra tắc nghẽn , chuyển một số thuê bao sang cho ô kế cận phục vụ. -Thay đổi quy hoạch tần số , tăng thêm kênh vô tuyến cho ô xét -Chuyển đổi các ô sử dụng anten đẳng hướng thành anten định hướng (sector) . Việc này tận dụng nhà xưởng sẵn có. -Lắp đặt các BTS mới theo thiết kế mạng mới sao cho vẫn tận dụng các BTS cũ. Chương III Quy hoạch và nâng cấp mạng vinaphone tỉnh thái bình giai đoạn 2003-2005 3.1 Khái khoát kinh tế xã hội tỉnh thái bình. 3.1.1 Giới thiệu chung : Vị tí địa lý: Thái Bình là một tỉnh nông nghiệp thuộc đồng bằng bắc bộ , Diện tích tự nhiên: 1580,9 km2, vị trí địa lý nằm ở các điểm: -Phía Bắc giáp tỉnh Hải Dương, Hải Phòng -Phía Nam giáp tỉnh Nam Định -Phía Đông giáp Biển đông -Phía Tây giáp Nam Hà Khí hậu : Thái Bình là vùng đồng bằng, có ba mặt giáp sông và một mặt giáp biển đông nên khí hậu rất ẩm thấp nên phân chia hai mùa rõ rệt : mùa khô từ tháng mười đến tháng đến tháng ba năm sau, mùa mưa bắt đầu từ tháng tư đến tháng chín, nhiệt độ trung bình từ 20oC đến 25oC , lượng mưa trung bình từ 300mm đến 500mm Dân số Dân số Thái Bình 1.815.000 người , mật độ dân số 1148 người /km2 , với mật độ dân số tương đối cao và tập trung nên rất thuận lợi cho việc đầu tư và phát triển cơ sở hạ tầng. Tổ chức hành chính : Thái Bình có : 8 đơn vị hành chính (1 thị xã và 7 huyện ). Các ngành kinh tế mũi nhọn : -Công nghiệp xây dựng -Sản xuất chế biến thuỷ hải sản -Công nghiệp nhẹ : sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ , cơ khí phục vụ trong nước và xuất khẩu -Kinh tế biển và du lịch Giao thông vận tải: *Đường bộ : -Quốc lộ chạy qua gồm 2 tuyến (10, 39 ) tổng chiều dài 115km. Trục giao thông chính là trục đường 10 từ Quảng Ninh đi Ninh Bình, trục đường 39 đi Hưng Yên đã xây dựng được một số cầu như cầu Tân Đệ và một số cầu khác không còn sự ngăn cách cản trở như trước. -Tỉnh lộ có 10 tuyến với gần 300km , gần 1000 km đường liên xã , liên thôn. Mạng lưới giao thông đường bộ phân bố tương đối phù hợp . Các đường 10, 39 chạy dọc theo hướng Đông – Tây -Các xã đều đã có đường nhựa ôtô đến tận trung tâm xã là 100% *Giao thông đường thuỷ rất thuận lợi vì tỉnh Thái Bình có ba mặt giáp sông và một mặt giáp biển nên đã tạo thành một hệ thông giao thông liên hoàn. Do sự phát triển về hệ thống giao thông nên trong thời gian qua việc giao lưu buôn bán giữa Thái bình với các tỉnh tăng nhanh chóng. Bưu chính viễn thông: Mạng bưu chính viễn thông với kỹ thuật số hiện đại có 29 trạm tổng đài điện tử số kết nối bằng vi ba số và cáp quang. Hệ thống thông tin di động đã phủ sóng tại thị xã Thái Bình , Tiền Hải, Đông Hưng, Thái Thuỵ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docttdidongquyhoachmang95.DOC