Đề tài Tìm hiểu hệ thống phủ sóng di động trong tòa nhà

ạng BTS outdoormacro Đây là giải pháp đơn giản nhất để cung cấp vùng phủ cho các toà nhà với tín hiệu từ các trạm macro bên ngoài toà nhà. Giải pháp này được khuyến nghị nếu lưu lượng trong tòa nhà khôngcao, hoặc chủ tòa nhà không cho phép lắp đặt thiết bị và đi cáp trong tòa nhà hoặc việc triển khai giải pháp dành riêng cho nó không kinh tế. Khi đó vùng phủ được cung cấp bằng cách: Tín hiệu sẽ thâm nhập vào toà nhà từ bên ngoài. Điều này chỉ thực hiện được đối với các tòa nhà có khoảng hở lớn đối với bên ngoài hoặc ít tường, cửa sổ kim loại. Đặt BTS trên các tòa nhà xung quanh và hướng anten tới tòa nhà cần phủ. Khi đó không cần đến hệ thống phân phối tín hiệu nữa và phần tử bức xạ chính là anten của trạm BTS outdoor macro đó. Ưu điểm của giải pháp này là chi phí thấp, không mất nhiều thời gian trong triển khai, có thể phủ cả ngoài nhà (outdoor) và trong nhà (indoor). Nhược điểm của giải pháp này là vùng phủ hạn chế, tốc độ bit thấp đối với các dịch vụ dữ liệu, dung lượng thấp và chất lượng không thể chấp nhận được ở một số phần trong toà nhà. Suy hao tăng dần khi tần số càng cao, do vậy khó cung cấp vùng phủ cho toà nhà mức tín hiệu tốt. Suy hao có thể khắc phục bằng cách tăng công suất từ các trạm ngoài nhà nhưng nhiễu sẽ tăng. Việc thiết kế tần số gặp nhiều khó khăn do quỹ tần số hạn hẹp (nhất là đối với các nhà khai thác chia sẻ chung băng tần GSM). Nguồn tín hiệu dùng trạm lặp Repeater: Ngoài cách phủ sóng trong nhà bằng trạm outdoor có thể sử dụng trạm lặp (repeater) làm nguồn vô tuyến cung cấp cho hệ thống phân phối. Khi đó vùng phủ của trạm outdoor hiện có được mở rộng. Nhưng giải pháp này ít được sử dụng trong thực tế vì cường độ tín hiệu, chất lượng, sự ổn định, dung lượng phụ thuộc vào trạm BTS bên ngoài và việc thiết kế cho trạm lặp (quỹ đường truyền, mức độ cách ly 2 hướng) mặc dù giá thành thấp, triển khai nhanh, dễ dàng. Vì có nhiều nhược điểm nói trên nên trên thực tế rất ít nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng giải pháp này, trừ trường hợp bất khả kháng. Nguồn tín hiệu bằng trạm indoor dành riêng: Hình 2.5: Vùng phủ cho tòa nhà được cung cấp bởi trạm indoor dành riêng Giải pháp này có thể tăng thêm dung lượng cho những vùng trong nhà yêu cầu lưu lượng cao. Vấn đề chính ở đây là cung cấp dung lượng yêu cầu trong khi vẫn đảm bảo vùng phủ tốt của toà nhà mà không làm ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ của mạng BTS outdoor macro. Vì vậy giải pháp này được các nhà cung cấp dịch vụ di động trong khu vực sử dụng như SingTel, Digi... Ưu điểm của giải pháp này là nguồn tín hiệu từ bên ngoài ổn định, mức tín hiệu tốt, mở rộng dung lượng hệ thống dễ dàng. Nhược điểm của giải pháp là giá thành cao, yêu cầu phải có cách bố trí tần số/kênh cụ thể và xây dựng hệ thống truyền dẫn đảm bảo tính mỹ thuật. Hệ thống phân phối tín hiệu Hệ thống phân phối tín hiệu có nhiệm vụ phân phối tín hiệu từ nguồn cung cấp đi đến các anten hoặc phần tử bức xạ khác và được phân loại thành: Hệ thống thụ động: Hình 2.6: Giải pháp hệ thống anten phân phối cáp đồng thụ động Hệ thống thụ động là hệ thống anten được phân phối bằng cáp đồng trục và các phần tử thụ động. Đây là giải pháp phổ biến nhất cho các khu vực phủ sóng inbuilding không quá rộng, có đặc điểm: - Trạm gốc được dành riêng cho toà nhà: Tín hiệu vô tuyến từ trạm gốc được phân phối qua hệ thống đến các anten. Vùng phủ cho toà nhà được giới hạn đồng thời không làm ảnh hưởng đến chất lượng mạng BTS outdoor macro. Nhưng yêu cầu kỹ sư thiết kế phải tính toán quỹ đường truyền cẩn thận vì mức công suất ở mỗi anten phụ thuộc vào sự tổn hao mà các thiết bị thụ động được sử dụng, đặc biệt là chiều dài cáp. - Các thiết bị chính gồm: cáp đồng trục, bộ chia (splitter/tapper), bộ lọc (filter), bộ kết hợp (combiner), anten. Hệ thống chủ động: Hệ thống chủ động là hệ thống anten phân phối sử dụng cáp quang và các thành phần chủ động (bộ khuếch đại công suất). Việc sử dụng cáp quang từ BTS tới khối điều khiển từ xa có thể mở rộng tới từng vị trí anten riêng lẻ bằng cách: tín hiệu RF từ BTS được chuyển đổi thành tín hiệu quang rồi truyền đến và được biến đổi ngược lại thành tín hiệu RF tại khối điều khiển từ xa trước khi được phân phối tới một hệ thống cáp đồng nhỏ. Ngoài ra, hệ thống còn sử dụng các thiết bị khác trong việc phân phối tín hiệu: Hub quang chính, cáp quang, Hub mở rộng, khối anten từ xa. Hình 2.7: Sơ đồ một hệ thống anten phân phối chủ động cho khu trường sở Giải pháp này thường được sử dụng cho những khu vực phủ sóng inbuilding rất rộng, khi mà hệ thống thụ động không đáp ứng được chỉ tiêu kỹ thuật suy hao cho phép. Khi đó một BTS phục vụ được nhiều tòa nhà trong một vùng, thường là các khu trường sở. Các kết nối khoảng cách xa (hơn 1 km) sử dụng cáp quang, sự phân phối giữa một tầng và các phần trong toà nhà có thể dùng cáp xoắn đôi dây. Nhưng nhược điểm dễ nhận thấy là chi phí cao. Hình 2.8: Sơ đồ một hệ thống anten phân phối chủ động cho một toà nhà cao tầng Hệ thống lai ghép: Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống lai ghép Hệ thống này là sự kết hợp giữa hệ thống thụ động và chủ động. Giải pháp này dung hoà được cả ưu nhược điểm của hai hệ thống thụ động và chủ động. Vì nó vừa đảm bảo chất lượng tín hiệu cho những khu vực phủ sóng trong nhà có quy mô lớn lại vừa tiết kiệm chi phí. 2.2.3 Phần tử bức xạ Phần tử bức xạ có nhiệm vụ biến đổi năng lượng tín hiệu điện thành sóng điện từ phát ra ngoài không gian và ngược lại. Do hệ thống trong nhà được sử dụng ở những khu vực có vùng phủ sóng đặc biệt như nên đối với từng công trình cụ thể đòi hỏi phải có phần tử bức xạ thích hợp. Anten: sử dụng thích hợp với những vùng phủ có khuynh hướng hình tròn hoặc hình chữ nhật. Đó là vì anten cho vùng phủ sóng không đồng đều, việc tính quỹ đường truyền phụ thuộc nhiều vào cấu trúc của toà nhà. Phạm vi phủ sóng của anten ở dải GSM900 là 25m ÷ 30m; GSM1800 là 15m ÷ 18m. Có 2 loại anten thường được sử dụng là anten vô hướng (omni) và anten có hướng (yagi). Anten vô hướng có tính thẩm mỹ, nhỏ gọn dễ lắp đặt nên có thể kết hợp hài hoà với môi trường trong toà nhà, còn anten có hướng có độ tăng ích cao thích hợp khi phủ sóng trong thang máy. Hình 2.10: Hệ thống phân phối cáp rò Cáp rò: Đặc điểm của cáp rò (còn gọi là cáp tán xạ) là có cường độ tín hiệu đồng đều theo một trục chính nên thường được dùng cho các vùng phủ phục vụ kéo dài đặc biệt như: hành lang dài, xe điện ngầm, đường hầm... Phạm vi phủ sóng của cáp dò chỉ vào khoảng 6m nhưng lại có ưu điểm hơn hẳn so với anten là hỗ trợ được dải tần số rộng từ 1 MHz ÷ 2500 MHz. 2.3 Các thiết bị dùng trong hệ thống DAS 2.3.1 Các loại anten dùng cho hệ thống Anten Omni 3dBi, Omni Direction 2400 4.5dBi, Panel 14 dBi, hỗ trợ dải tần từ 800-2500 MHz. Hình 2.11: Anten Omni với sơ đồ bức xạ theo chiều ngang và dọc 2.3.2 Cáp feeder sử dụng cho hệ thống Hệ thống được thiết kế theo kiểu backbone nên cáp trục chính thƣờng dùng là feeder 7/8’’ và cáp nhánh cho các tầng là feeder 1/2’’. Bảng 3.5 Suy hao của các loại feeder của hãng Rosenberger (Đức): Loại feeder Tần số 1800MHz Tần số 2100MHz 1/2’’ 10,7dB/100m 11,5dB/100m 7/8’’ 6,11dB/100m 6,63dB/100m Hình 2.12: Các loại slipter dùng trong IBC Công thức tính suy hao trong Slipter: Công thức tính suy hao: Slipter loss= 10log (tổng số ngõ ra) + 0.1dB Ví dụ: Slipter 1:3 thì suy hao tại mỗi ngõ ra là: 10log(3)+0.1dB = 4.87dB Hình 2.13: Suy hao của Slipter 1:3 2.3.3 Bộ chia không đều (Coupler) Suy hao các bộ Coupler của hãng Telestone (Trung Quốc): Coupler type Coupling Value (dB) Insertion Loss (dB) Directional Coupler 5 dB 5 1,65 Directional Coupler 10 dB 10 0,46 Directional Coupler 15 dB 15 0,14 Directional Coupler 20 dB 20 0,04 Directional Coupler 30 dB 30 0 Hình 2.14: Coupler chia tín hiệu ra các anten có công suất 3.5 – 5dBm 2.3.4 Bộ POI (Point of Interface) Chức năng của POI trong hệ thống IBC là kết hợp các Operator từ BTS rồi phân phối ra hệ thống DAS thông qua feeder. Hình 2.15: Vị trí của POI trong hệ thống IBC Phần A là tín hiệu từ BTS outdoor của các nhà cung cấp dịch vụ được đưa vào BTS indoor của hệ thống IBC, hiện tại có 3 nhà cung cấp dịch vụ chính ở nước ta: Vietel, VMS Mobifone và Vinaphone đều dùng tần số GSM 900MHz và DCS 1800MHz. Phần B là bộ POI kết hợp tín hiệu của tất cả các nhà cung cấp dịch vụ được lấy từ Phần A thành một đường sau đó truyền đến hệ thống DAS ở phần C. Hình 2.16: Các tần số được kết hợp vào bộ POI Phần C là hệ thống DAS bao gồm các linh kiện thụ động như feeder, anten indoor, slipter…để phân phối công suất từ BTS đưa tới. Ở đây, người thực hiện sẽ dùng bộ Hybrid 2 ngõ vào và 4 ngõ ra có chức năng tương tự như bộ POI. 2.4 Kết luận Quá trình truyền sóng trong môi trường trong nhà rất phức tạp và khó dự đoán chính xác do cấu trúc, kết cấu, vật liệu xây dựng của các công trình khác nhau, mục đích sử dụng cũng khác nhau: sân bay, ga điện ngầm, văn phòng cao tầng, khu vực kinh doanh hàng hóa rộng lớn... Vì vậy phải cân nhắc khi chọn giải pháp thiết kế sao cho phù hợp nhất với từng công trình bằng cách kết hợp linh hoạt các lựa chọn trong ba khối thành phần chính của hệ thống trong nhà. Trong những năm gần đây, các giải pháp inbuilding ngày càng được triển khai nhiều và được các mạng di động quan tâm nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng “vùng phủ mọi nơi”. Đồng thời đây cũng là cơ hội để các nhà khai thác mở rộng vùng phủ, cải thiện dịch vụ, gia tăng lưu lượng mới cho những vùng mà trước đây gọi là “hố đen” do mạng macro không có khả năng phục vụ được. Với vùng phủ trong nhà chồng lên và cùng với vùng phủ mạng macro sẽ làm tăng tổng dung lượng và vùng phủ của toàn mạng di động. CHƯƠNG III: TIẾN HÀNH KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG TOÀ NHÀ 3.1 Các bước thiết kế hệ thống IBC cho tòa nhà Sau khi hoàn tất hợp đồng cung cấp giải pháp phủ sóng di động cho toàn nhà, thì kỹ sư sẽ xin bên chủ đầu tư bản vẽ kiến trúc của tòa nhà, bao gồm cả tầng hầm… Việc có bản vẽ kiến trúc trong tay sẽ rất thuận lợi cho việc thiết kế hệ thống IBS: vị trí lắp đặt các anten, hệ thống đi dây cáp… Hình 3.1: Thiết kế hệ thống IBS cho tòa nhà cao tầng Để có thể nắm rõ kiến trúc của toàn nhà thì bắt buộc người kỹ sư cần phải đi khảo sát thực tế, vì trên bản vẽ kiến trúc không thể hiện hết những gì trên thực tế. Bên cạnh đó, người kỹ sư cũng cần nắm rõ vị trí địa lý của tòa nhà (tòa nhà cao bao nhiêu tầng, một tầng rộng bao nhiêu mét vuông, vị trí đặt tòa nhà có gần trạm BTS không…), từ đó có phương hướng đề xuất ra những giải pháp có tính kinh tế nhất, thuận lợi cho công việc lắp đặt. Quan trọng nhất trong là việc khảo sát chất lượng mạng trong tòa nhà. Trong quá trình khảo sát, dựa trên việc xem xét cấu trúc xây dựng của toà nhà, một số tầng được lựa chọn khảo sát vùng phủ sóng và khả năng thâm nhập sóng từ các trạm bên ngoài vào các tầng này để đưa ra các số liệu cụ thể. Thiết bị phục vụ cho việc khảo sát bao gồm: Máy đo TEMS8 hỗ trợ trên máy điện thoại cầm tay Sony-Erricson K800i. Máy tính xách tay IBM T61 với phần mềm đo kiểm Tems 8. Máy định vị vệ tinh GPS. Máy ảnh kỹ thuật số. Chúng tôi tiến hành đo ba thông số bao gồm: Mức thu (RxLev). Chất lượng thu (RxQual). Tỉ số nhiễu đồng kênh C/I. Dựa trên kết quả đo và khảo sát hai thông số này, đánh giá chúng, đưa ra kết luận chất lượng phủ sóng trong toà nhà và từ đó đưa ra giải pháp kỹ thuật giải quyết vấn đề trên. Lập dự án một hệ thống phủ sóng tín hiệu di động bên trong tòa nhà (Inbuilding Coverage - IBC) là một quá trình gồm nhiều bước. Tất cả các bước phải được tiến hành một cách cẩn thận để thu được một hệ thống hoạt động tối ưu. Trong chương này, ngƣời thực hiện đồ án sẽ giải thích từng bước của quá trình thiết kế và thực hiện lắp đặt hệ thống phủ sóng tín hiệu trong tòa cao ốc. Hệ thống này được thiết kế dựa trên công nghệ thông tin di động GSM 1800 và mạng 3G với tần số 2100MHz. Quá trình lập dự án IBC được chia thành các bước chính sau đây. Khảo sát và nhận dạng địa hình tòa nhà cần phủ sóng. Khảo sát trạm thu phát gốc và tín hiệu bên trong tòa nhà. Lập kế hoạch vị trí. Thiết kế, lắp đặt và cấu hình thiết bị. Kiểm tra và hiệu chỉnh. 3.2 Mục tiêu khảo sát Khảo sát là một bước cơ bản và quan trọng trong quá trình lập dự án IBC. Các thông số quan trọng cần cho quá trình lập dự án phải được thu thập cẩn trọng và chính xác trong quá trình khảo sát từng khu vực cụ thể của tòa nhà. Quá trình khảo sát không có nghĩa là một ai đó đi vào tòa nhà và đi xung quanh khắp mọi nơi, ngoài ra cũng có thể thu thập các thông tin cần thiết thông qua nhà cung cấp dịch vụ và chủ tòa nhà. Tuy nhiên, một quá trình khảo sát tại thực địa sẽ dễ dàng thu thập được thông tin đầy đủ và chính xác. Những mục tiêu phải đạt được trong giai đoạn khảo sát: Phạm vi phủ sóng: toàn bộ tòa nhà hay một số khu vực nhất định. Khu vực đỗ xe có được mở rộng phủ sóng trong tương lai, các khu vực quan trọng đối với khách hang. Loại cáp: cáp đồng trục, feeder, cáp quang hay loại cáp khác. Liệu ống dẫn cáp cho phép đi loại cáp có kích thước tối đa là bao nhiêu, góc uốn cong cho phép của cáp trong ống dẫn cáp. Vị trí đi cáp: cách đi cáp từ trạm thu phát gốc BTS đến các anten, vị trí anten để đi cáp dễ nhất, khoảng cách kết nối. Vị trí đặt anten: Liệu trần giả có cho phép đặt anten hay không, từng loại anten cụ thể để lắp trên trần giả hoặc trên tường, loại anten cụ thể (có hướng, vô hướng, nhiều băng tần hoặc một băng tần…) được chỉ định bởi nhà khai thác (Operator). Số lượng anten cần thiết cho một tầng, loại tòa nhà (văn phòng, nhà máy, điểm đỗ xe, cửa hàng, trung tâm mua sắm…). Các tầng có cấu trúc giống hệt nhau hay không, các phép đo cần thiết. Việc lắp nhiều anten có tiết kiệm năng lượng hơn là việc lắp một anten ở trung tâm tầng nhà. Nguồn nuôi cho BTS và hệ thống, bằng ắc quy dự phòng hay nguồn điện xoay chiều trực tiếp. 3.3 Khảo sát tòa nhà và nhận dạng địa hình toà nhà cần phủ sóng Trong quá trình khảo sát, các đặc tính sau đây của tòa nhà cần được quan tâm và thu thập thông tin: - Hình dáng : cao và dẹt, rộng và thấp, số lượng tầng, mặt bằng. - Kích cỡ: Diện tích bao phủ (m2). - Toà nhà cũ hay mới sẽ quyết định việc lựa chọn phương thức truyền dẫn. Một số tòa nhà cũ không cho phép sử dụng các loại cáp có trọng lượng lớn, các loại cáp đồng trục lõi to đòi hỏi góc uốn cong lớn. Trong khi đó, các tòa nhà mới xây dựng, hiện đại thường có cấu trúc thẳng, ít uốn khúc, cho phép sử dụng các loại cáp có đường kính lớn. - Các tòa nhà có sẵn hệ thống dây cáp (VD: SMF và MMF). 3.3.1 Kiểu văn phòng cao ốc Hình 3.2: Tòa nhà cao tầng Mô tả chung: Nhiều tầng có cấu trúc giống nhau, hình tháp, mặt bằng hạn chế. Ảnh hưởng tới IBC: + Thiết kế tương đối gọn nhờ vào liên kết liên tầng, lượng ăng ten cần cho một sàn ít. + Dễ lắp đặt IBC nhờ vào cấu trúc các lát sàn tương tự nhau. + Mức sử dụng lưu lượng cao, cần đến nhiều tần số, có bản thiết kế chi tiết. + Nếu toà nhà lớn thể sử dụng active IBC. + Người thiết kế có thể lập kế hoạch phủ sóng (bao gồm vị trí đặt anten, công suất ra anten EiRP) cho một sàn, sau đó áp dụng tương tự cho các sàn khác. Lập kế hoạch cho từng sàn trước tiên, sau đó là đường trục backbone. 3.3.2 Kiểu công xưởng Mô tả chung: Ít tầng, trần cao, các công xưởng, kho bãi, bãi để xe... Ảnh hưởng tới IBC. + Diện tích bao phủ lớn, khoảng cách kết nối xa. + Giảm sự mất đường truyền trong không gian bởi tầm nhìn quang. + Việc lập kế hoạch phức tạp hơn cho các lát sàn không giống nhau. + Thuận lợi cho việc lắp đặt IBC do khoảng cách kết nối rộng. + Mức sử dụng đặc biệt thấp, số lượng thiết bị truyền tải ít. Hình 3.3: Tòa nhà công xưởng 3.3.3 Khu trường học Hình 3.4: Khu trường học Mô tả chung: Gồm nhiều toà nhà có thể nối liên kết với nhau, số lượng lát sàn hạn chế, diện tích mặt bằng hạn chế, giống mô hình kiểu văn phòng, kích cỡ nhỏ hơn. Ảnh hưởng tới IBC: + Liên kết giữa các toà nhà lớn hơn, liên kết trong mỗi toà nhà tương đối ít. + Mức sử dụng cao, nhiều thiết bị truyền tải. + Thuận lợi cho việc lắp đặt active IBC do khoảng cách kết nối rộng. + Có thể kết hợp mô hình hệ thống lai Coax/FO. FO để nối khoảng cách giữa các toà nhà và Coax để nối khoảng cách bên trong mỗi toà nhà. 3.3.4 Kiểu cấu trúc phức tạp (sân bay, ga tàu điện ngầm) Mô tả chung: Gồm nhiều toà nhà có cấu trúc phức tạp, kích cỡ và chiều cao lát sàn khác nhau, số lượng sàn hạn chế, mặt bằng rộng. Ảnh hưởng tới IBC: + Khoảng cách liên kết kết nối xa, có thể phân khu. + Kế hoạch chi tiết, phức tạp do môi trường và kích cỡ các phòng không đồng nhất. + Mức sử dụng cao với các trạm điều hành BTS được nối với một thiết bị IBC chung. + Số lượng thiết bị truyền tải lớn do mức sử dụng lớn. + Thuận lợi cho việc lắp đặt active IBC, cần thiết phải có nhiều dịch vụ băng thông. Hình 3.5: Cấu trúc nhà ga sân bay 3.4 Tiến hành đo các thông số cơ bản 3.4.1 Đo mức thu RxLevel (RF Signal Level) Sau khi kết thúc quá trình khảo sát toà nhà, người thực hiện báo cáo có thể nhận xét về mức thu RxLevel trong toà nhà là yếu. Kết quả thong thường của máy đo cho thấy, mức thu nằm trong khoảng từ –80 dBm đến –112dBm. Tại tầng hầm của toà nhà, hoàn toàn không có sóng di động. Tại các tầng từ tầng 1 đến tầng giữa của khách sạn, mức thu nằm trong khoảng – 80 dbm đến -96 dbm. Các phòng nằm sâu trong toà nhà mức thu RxLevel rất thấp, đặc biệt trong thang máy hoàn toàn không có sóng. Đối với các tầng trên cùng, hiện tượng điển hình của toà nhà cao tầng là floating xuất hiện. Điều này có ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình thực hiện cuộc gọi. Hình 3.6: Tín hiệu yếu tại các tầng thấp Hình 3.7: Ví dụ mức thu được khảo sát của một tòa nhà 3.4.2 Đo chất lượng thu QxLevel (RF Signal Quality) Đánh giá chất lượng thu dựa trên các yếu tố, đó là mức thu RxLevel, hệ số lỗi khung FER (frame error rate), interfere, handover...Sau khi khảo sát toà nhà, từ kết quả cho thấy tại các tầng cao, hiện tượng handover liên tục xảy ra. Trong toàn bộ cả toà nhà, lưu lượng cuộc gọi luôn ở mức cao. Kết hợp 2 yếu tố này dẫn đến tình trạng rớt cuộc gọi khi chuyển giao rất cao. Tỷ lệ cuộc gọi thành công rất thấp. Chúng ta thấy rõ hiện tượng handover xảy ra liên tục trong đồ thị bên dưới. Ngưỡng chỉ tiêu RxQual < 2 trong tổng số 90% mẫu tín hiệu đo. Hình 3.8: Chất lượng thu của tòa nhà Hình 3.9: Handover liên tục xảy ra tại các tầng cao của toà nhà 3.4.3 Đo tỉ số chất lượng thoại SQI (Speech Quality Index) SQI được tính toán trên cơ sở tỷ lệ lỗi bít (BER), tỷ lệ lỗi khung (FER), các sự kiện handover và việc sử dụng DTX trên mạng. Ngưỡng chỉ tiêu: SQI >20 trong tổng số 90% mẫu tín hiệu đo. Hình 3.10: Chỉ số SQI thấp 3.4.4 Đo tỉ số nhiễu đồng kênh C/I Theo khuyến nghị của GSM giá trị C/I bé nhất mà máy di động vẫn có thể làm việc tốt là 9 dB. Trong thực tế, người ta nhận thấy rằng giá trị này cần thiết phải lên đến 12 dB ngoại trừ nếu sử dụng nhảy tần thì mới có thể làm việc ở mức C/I là 9 dB. Ở mức thấp hơn C/I thì giá trị BER sẽ cao không chấp nhận được và mã hoá kênh cũng không thể sửa lỗi một cách chính xác được. Hình 3.11: Chỉ số C/I thấp khi xảy ra handover 3.5 Khảo sát trạm thu phát gốc và tín hiệu bên trong tòa nhà Phần này đưa đến cho người lập kế hoạch những tham số quan trọng của một trạm thu phát kết nối đến hệ thống IBC. Tất cả các dữ liệu phải được thu thập từ các nhà cung cấp dịch vụ cụ thể. Với sự hiểu biết sâu sắc về bản chất của trạm thu phát gốc, người lập kế hoạch sẽ cấu hình một cách chính xác và hiệu quả và không làm ảnh hưởng đến cấu trúc mạng BTS của các nhà khai thác mạng. Người lập kế hoạch cũng có thể thuyết phục nhà khai thác sử dụng loại BTS công suất thấp, giá rẻ, đầu tư nhiều hơn vào các thiết bị IBC. 3.5.1 Cấu trúc BTS dùng trong indoor Để có được một thiết kế IBC tối ưu, cần phải lựa chọn chính xác loại BTS được sử dụng, ghi chú các tham số quan trọng của BTS cũng như kết nối cấu trúc bên trong của nó, chủng loại bộ thu phát và vị trí đặt trạm. Các tham số sau đây cần được quan tâm cho quá trình lập kế hoạch: - Các loại hệ thống truyền thông di động (GMS 900/1800/1900, băng thông kép, TDMA, CDMA, IDEN, ...). - Số lượng sóng mang (tần số) cấp cho trạm, công suất phát của từng sóng mang tại cổng kết hợp, độ nhạy thu. - Vị trí BTS (tại tầng nào, khoảng cách đến đường cáp trục), cấu hình kết hợp của BTS (ghép TRX, sector, …), khả năng kết hợp nhiều Operators. - Khả năng mở rộng trong tương lai, số lượng sóng mang tối đa, mở rộng băng tần (băng tần đơn, băng tần kép). Người thiết kế sẽ khảo sát BTS công suất thấp với bộ ghép thụ động: Một BTS mini hay micro có công suất phát ra khoảng 43 dBm (18W) có 4 sóng mang ngõ ra kết hợp ở bộ LNA hướng lên điều này sẽ làm cân bằng công suất giữa BTS và MS. Một MS điển hình có công suất phát cho hướng lên là 30 dBm và độ nhạy thu của hướng xuống là -104 dBm cho hệ thống GSM, bên cạnh đó, độ nhạy thu của BTS là -113 dBm. Hiện nay các nhà khai thác di động ở Việt Nam thường dùng các loại BTS trong indoor. Bảng 3.1: Các loại BTS thường dùng trong Indoor Tên Tần số hoạt động (MHz) Công suất phát tối đa (dBm) Hãng sản xuất Horizon II mini Indoor 900 63 Motorola RBS 2206 900/1800 63 Ericson RBS 3216 2100 45 Ericson 3.5.2 Lưu lượng của hệ thống Việc tính toán liên quan đến dung lượng của BTS theo cách thông dụng sẽ do nhà khai thác thực hiện, cho nên người lập kế hoạch IBC không nhất thiết phải tính toán. Số lượng sóng mang thường do nhà khai thác đưa ra, và người lập kế hoạch IBC không phải tính toán. Tuy nhiên, phần này sẽ giúp người lập kế hoạch IBC hiểu sâu hơn yêu cầu về lưu lượng của nhà khai thác để từ đó tính toán được đối với mỗi toà nhà sẽ cần bao nhiêu tần số và đồng thời nắm được nhu cầu mở rộng hệ thống IBC trong tương lai. 3.5.2.1 Lưu lượng Lưu lượng được định nghĩa là tỉ số giữa cuộc gọi trung bình trên cường độ phục vụ trung bình. Khi đó lưu lượng của một thuê bao A được tính theo công thức sau: 𝐴 = 𝑛.𝑇. Trong đó: A: lưu lượng thuê bao A n: số cuộc gọi trung bình trong một giờ T: thời gian trung bình của một cuộc gọi tính bằng giây (s) Ví dụ: Tính lưu lượng của thuê bao A trong mạng GSM có trung bình 1 cuộc gọi 15 phút trong một giờ, khi đó lưu lượng của thuê bao A sẽ là: 𝐴 = 𝑛.𝑇. =0.25𝑒𝑟𝑙 Với n = 1 và T = 15.60 = 900 (s). Như vậy, để phục vụ cho 1000 thuê bao ta cần một lưu lượng là 25 Erlang. 3.5.2.2 Một số định nghĩa cho mô hình Erlang + Hệ thống tiêu hao: Đây là hệ thống mà các thuê bao sẽ bị từ chối thực hiện cuộc gọi khi hệ thống đầy tải + Hệ thống theo kiểu đợi: Đây là hệ thống mà các thuê bao sẽ được chờ thực hiện cuộc gọi khi hệ thống đầy tải. + Đơn vị lưu lượng: Erlang là đơn vị đo mật độ lưu lượng. Một Erl mô tả tổng lưu lượng trong một giờ. + Cấp độ phục vụ (GoS): là đại lượng thể hiện số % cuộc gọi không thành công đối với hệ thống tiêu hao. Còn trong hệ thống đợi thì GoS là số % cuộc gọi thực hiện chờ gọi lại, để mạng hoạt động với hiệu suất cao thì mạng cellular thường có GoS = 2 % nghĩa là tối đa 2% lưu lượng bị nghẽn, tối thiểu 98% lưu lượng được truyền. Mô hình ERLANG B Đây là mô hình hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu tiêu hao. Thuê bao không hề gọi lại khi cuộc gọi không thành. Đồng thời giả thiết rằng: Xác suất cuộc gọi phân bố theo luật ngẫu nhiên Poisson, số người dùng rất lớn so với số kênh dùng chung, không có kênh dự trữ dùng riêng, cuộc gọi bị nghẽn không được gọi lại ngay. Hình 3.12: Xác suất nghẽn GoS Mô hình Erlang B là mô hình thích hợp hơn cả cho mạng GSM. Từ các công thức toán học, người ta lập ra bảng Erlang B cho tiện dụng. Ví dụ: Số kênh dùng chung là 10, GoS là 2%. Tra bảng Erlang B ta có lưu lượng muốn truyền là A = 5,084 Erl. Vậy lưu lượng được truyền là: A.(1 - GoS) = 5,084*(1 – 0,02) = 4,9823 Erl 3.5.3 Khảo sát tín hiệu bên trong tòa nhà Đối với mạng GSM: -Đo mức thu RxLevel ( RF Signal Level ). -Đo chất lượng thu QxLevel ( RF Signal Quality ). -Đo tỉ số chất lượng thoại SQI ( Speech Quality Index). Đối với mạng WCDMA: - CPICH Ec/No : là tỉ số giữa mật độ công suất của tín hiệu CPICH trên mật độ công suất của toàn băng tần. Thông số này được sử dụng cho việc chọn cell và các thủ tục handover. Mức chỉ tiêu Ec/No ≥ -10 dBm trên 98% diện tích tòa nhà. - CPICH RSCP : là tín mức công suất của mã tín hiệu nhận được dựa trên các bit của kênh CPICH, đây là công suất của một chip chứ không phải công suất của bit dữ liệu. Ngoài việc phục vụ cho chọn cell handover, thông số này còn được sử dụng cho việc tính toán pathloss cũng như điều khiển công suất trong mạng. Mức chỉ tiêu RSCP ≥ -90dBm trên 95% diện tích tòa nhà. Khi UE đang hoạt động nó luôn đo kiểm và gởi báo cáo chất lượng tín hiệu về cho RNC thông qua kênh CPICH với hai thông số RSCP và Ec/No của tần số đang hoạt động để RNC có thể thực hiện thủ tục Handover cho UE. - PathLoss là độ chênh lệch giữa công suất phát và công suất thu của tín hiệu CPICH, phản ánh chất lượng đường truyền và được sử dụng để khởi tạo mức công suất cho PRACH và quá trình handover giữa hai tần số. 3.6 Các thông số cần thiết để lập kế hoạch vị trí 3.6.1 Các tham số về tòa nhà Kh