Đồ án Mô hình hóa mạng Wimax cố định

anten hoặc card chuyên dụng). ► Dịch vụ phong phú Mạng WiMAX cho phép cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cho các tổ chức, doanh nghiệp, hộ gia đình và cá nhân. Tất cả các dịch vụ đều được đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS. + Dịch vụ thoại truyền thống hoặc thoại qua internet (VoIP) + Truy cập internet tốc độ cao + Hội nghị truyền hình + Mạng riêng ảo + Truyền hình di động + Giải trí trực tuyến và nhiều dịch vụ gia tăng khác Các dich vụ phong phú và chất lượng dịch vụ cao với mức cước không quá lớn là điểm hấp dẫn của công nghệ WiMAX. Tổng kết chương 1 Qua sự tìm hiểu, phân tích các khái niệm và đặc điểm của công nghệ WiMAX chúng ta đã thấy được WiMAX là một công nghệ tiên tiến, là bước đột phá trong công nghệ truy nhập vô tuyến băng thông rộng hiện nay. Việc tìm hiểu các công nghệ và khả năng ứng dụng của mạng WiMAX cố đinh là cơ sở để tiến hành việc xây dựng thiết kế một mạng WiMAX cố đinh & di trú trong thực tế. Thêm vào đó nhu cầu sử dụng các dịch vụ số liệu không dây ngày càng tăng, cho phép tin tưởng vào sự thành công của WiMAX. CHƯƠNG 2. BÀI TOÁN THIẾT KẾ MẠNG WIMAX CỐ ĐỊNH & DI TRÚ CHO THÀNH PHỐ HÀ NỘI _________________________________________________________________________ Chương 2 sẽ trình bày quá trình thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú thông qua việc giải quyết bài toán thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú. Việc thiết kế một mạng WiMAX cố đinh & di trú cụ thể cho thành phố Hà Nội sẽ dựa trên các bước thiết kế được đưa ra trong mục 2.2 với các tham số và các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội trong mục 2.3. 2.1 Mục đích thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú Bài toán thiết kế mạng WiMAX cố đinh nhằm thực hiện các mục đích chính ► Đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu không dây tốc độ cao (truy nhập vô tuyến băng thông rộng) ngày càng tăng ► Cung cấp một dải rộng các ứng dụng đa dịch vụ, tốc độ cao với chất lượng đảm bảo, đặc biệt là các ứng dụng đòi hỏi thời gian thực. ► Thỏa mãn tính đa dạng trong công nghệ truy nhập vô tuyến và hỗ trợ các mạng truy nhập vô tuyến hiện tại như mạng di động, các hotspot của Wifi ► Theo xu hướng phát triển và ứng dụng công nghệ mới ► Thành phố Hà Nội luôn là nơi được triển khai sớm các công nghệ mới, gần đây nhất là truyền hình di động, dịch vụ điện thoại cố đinh & di trú không dây 2.2 Bài toán thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú 2.2.1 Các tham số hệ thống của mạng WiMAX cố đinh & di trú Trước khi thực hiện bài toán thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú chúng ta phải biết các tham số hệ thống cho một mạng WiMAX cố đinh & di trú. Các tham số hệ thống này được xác định theo yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú và phụ thuộc vào chính sách của từng quốc gia. Ví dụ băng tần hoạt động có thể là 2.3 GHz, 2.5 GHz hoặc 3.5 GHz. Các tham số hệ thống theo yêu cầu là cơ sở cho phép lựa chọn các thông số thiết bị cần thiết. Với mỗi yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú khác nhau ta sẽ có một bộ tham số hệ thống mạng WiMAX cố đinh & di trú khác nhau. Tham số quan trọng nhất chính là băng tần hoạt động vì nó có quan tới tất cả các quá trình tính toán thiết kế mạng cũng như việc lựa chọn mô hình dự đoán suy hao thích hợp. Hiện nay WiMAX cố đinh & di trú đang được xem xét để được cấp băng tần hoạt động 3.5 GHz và các băng thấp hơn. Tại Việt Nam băng tần 3.5 GHz cũng đang được đề nghị cấp cho WiMAX cố đinh & di trú và nhiều khả năng WiMAX cố đinh & di trú tại Việt Nam sẽ được cấp phép hoạt động ở băng tần 3.5 GHz. Chính vì vậy đồ án “thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú & di trú cho thành phố Hà Nội” sẽ lựa chọn sử dụng băng tần 3.5 GHz cho mạng WiMAX cố đinh & di trú. Chúng ta có thể tham khảo bảng tham số hệ thống cho WiMAX cố đinh & di trú được cho bởi WiMAX Forum sử dụng băng tần 3.5 GHz trong bảng 2.1 Tham số Giá trị Tần số hoạt động 3500 MHz Song công TDD, FDD Đa truy nhập TDMA Băng thông kênh 10MHz Khoảng cách BS-BS 4 km Khoảng cách tối thiểu từ SS tới BS 36 m Độ cao trạm gốc 50 m – 100 m Độ cao thiết bị cố đinh & di trú 2 m – 40 m Tăng ích anten BS 17 dBi Tăng ích anten SS Cố đinh & di trú (trên nóc nhà) 15 dBi Di trú (gắn trên thiết bị) 8 dBi Công suất phát của BS trên 1 anten 50 dBm Công suất phát của SS trên 1 anten 30 dBm Số lượng anten phát/thu của BS Phát: 2 hoặc 4, thu: 2 hoặc 4 Số lượng anten phát/thu của SS Phát: 1, thu: 2 Mẫu anten 70o (- 3dB) Tạp âm trạm gốc 4 dB Tạp âm trạm cố đinh & di trú 7 dB Bảng 2.1 Bảng các tham số hệ thống tham khảo cho WiMAX cố đinh & di trú (nguồn WiMAX Forum) Giải thích các tham số hệ thống chính của WiMAX cố đinh & di trú ► Tham số tần số hoạt động cho biết băng tần hoạt động của mạng WiMAX cố đinh & di trú. Tham số này được sử dụng trong quá trình tính toán suy hao. ► Tham số băng thông kênh là giá trị độ rộng băng thông của kênh tần số được cấp. Băng thông của kênh càng lớn thì tốc độ dữ liệu tối đa cho phép càng cao. Tham số này được sử dụng trong quá trình tính toán lưu lượng. ► Tham số độ cao trạm gốc cho biết dải độ cao cho phép của trạm gốc. Tham số này được sử dụng trong quá trình tính toán suy hao. ► Tham số độ cao thiết bị cố đinh & di trú cho biết dải độ cao cho phép của trạm cố đinh & di trú. Tham số này được sử dụng trong quá trình tính toán suy hao. ► Tham số tăng ích anten BS/SS cho biết khả năng khuếch đại tín hiệu của anten BS/SS. Tham số này được sử dụng trong quá trình tính toán suy hao. ► Tham số công suất của BS/SS phát trên một anten cho biết công suất phát tối đa trên 1 anten phát từ đó tính EIRP (công suất bức xạ đẳng hướng hiệu quả). Tham số này được sử dụng trong quá trình tính toán suy hao. ► Tham số khoảng cách BS-BS được xác định ước lượng sao cho ảnh hưởng của nhiễu từ các trạm lân cận ở trong giới hạn chp phép, kết quả của quá trình tính toán sẽ cho ra khoảng cách BS-BS cụ thể. ► Tham số khoảng cách tối thiểu từ SS tới BS phụ thuộc góc phát của anten trạm gốc BS. ► Tham số số lượng anten phát/thu tùy thuộc từng thiết bị, số lượng anten thu phát càng lớn thì hiệu suất sử dụng phổ càng tăng dẫn đến tốc độ dữ liệu tối đa tăng. ► Tham số tạp âm trạm gốc, trạm cố đinh & di trú được tính vào trong độ nhạy thu của trạm gốc và trạm cố đinh & di trú. 2.2.2 Các tham số dịch vụ cho WiMAX cố đinh & di trú Để phục vụ cho quá trình định cỡ mạng cần phải biết được tổng nhu cầu sử dụng. Tổng nhu cầu sử dụng sẽ được xác định thông qua các tham số dịch vụ và số lượng thuê bao trên từng dịch vụ. Các tham số dịch vụ theo các mức tiêu chuẩn dịch vụ của từng nhà cung cấp. Bảng 2.2 đưa ra các tham số dịch vụ tham khảo cho WiMAX cố đinh & di trú (nguồn WiMAX Forum). STT Ứng dụng Tốc độ dữ liệu Độ trễ Độ trễ pha 1 Trò chơi tương tác trực tuyến 50 kbps ~ 85 kbps < 25 SS N/A N/A (Not applicable): không được áp dụng. Tùy thuộc vào loại hình dịch vụ mà sẽ không áp dụng một vài tham số dịch vụ, ví dụ như tham số độ trễ chỉ có ở các ứng dụng yêu cầu thời gian thực như VoIP còn các ứng dụng không yêu cầu thời gian thực như tải dữ liệu thì không cần tham số trễ. 2 VoIP 4 kbps ~ 64 kbps <160 SS < 50 SS 3 Hội nghị truyền hình 32 kbps ~ 384 kbps <160 SS < 50 SS 4 Nhạc, lời (speech) 5 kbps ~ 128 kbps N/A < 100 SS 5 Đoạn phim ngắn độ phân giải thấp (Video Clip) 20 kbps ~ 384 kbps N/A < 100 SS 6 Luồng phim độ phân giải cao phục vụ xem trực tuyến Cho phép > 2 Mbps N/A < 100 SS 7 Duyệt WEB, nhắn tin, thư điện tử có đính kèm file 5 kbps ~ >500 kbps N/A N/A 8 Tải dữ liệu (download) Cho phép > 1 Mbps N/A N/A Bảng 2.2 Bảng các tham số dịch vụ tham khảo cho WiMAX cố đinh & di trú (nguồn WiMAX Forum) Bảng các tham số dịch vụ cho WiMAX cố đinh & di trú đưa ra một số dịch vụ cơ bản với 3 tham số dịch vụ là tốc độ dữ liệu, độ trễ (delay) và độ trễ pha (jitter). Chúng ta chỉ sử dụng tham số tốc độ dữ liệu cho quá trình tính toán định cỡ mạng, các tham số về độ trễ được sử dụng trong kỹ thuật QoS nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ. 2.2.3 Phương pháp tính toán lưu lượng Các tham số đầu vào cho tính toán lưu lượng bao gồm loại hình dịch vụ (tốc độ dữ liệu, các tham số tính toán cho từng loại hình dịch vụ) và số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ đó. Từ các tham số đầu vào này sử dụng phương pháp tính toán lưu lượng để xác định lưu lượng dữ liệu yêu cầu. Khi tính toán lưu lượng dịch vụ dữ liệu phải sử dụng tham số tỉ số tranh chấp băng thông (contention ratio – CR). Tỉ số tranh chấp băng thông xác định số lượng thuê bao sử dụng chung trên một băng thông kênh truyền. Tỉ số tranh chấp băng thông được định nghĩa CR = 1:N với N là số thuê bao sử dụng chung băng thông một kênh. Ví dụ CR = 1:10 nghĩa là có 10 thuê bao sử dụng chung một kênh. Lưu lượng dịch vụ số liệu được tính toán dựa trên tỉ số tranh chấp băng thông CR như sau C = Σ [M . (D + L)] . CR (2.1) + Lưu lượng dịch vụ C (kbps) + Số lượng thuê bao trên từng loại dịch vụ M + Tốc độ từng loại dịch vụ D/L (kbps) + Tỉ số tranh chấp băng thông CR = 1:N Với dịch vụ yêu cầu thời gian thực như VoIP sử dụng tỉ số tranh chấp băng thông thấp CR = 1:4, với dịch vụ không yêu cầu thời gian thực sử dụng tỉ số tranh chấp băng thông cao CR = 1:10 ~ 1:20. Ví dụ tính toán lưu lượng dịch vụ dữ liệu Ø 20 thuê bao sử dụng dịch vụ VoIP có tốc độ dữ liệu DL/UP 64/64 kbps + Tỉ số tranh chấp băng thông CR = 1:4 Ø 60 thuê bao dịch vụ dữ liệu + 50 thuê bao sử dụng dịch vụ có tốc độ dữ liệu DL/UP 512/128 kbps + 10 thuê bao sử dụng dịch vụ có tốc độ dữ liệu DL/UP 1536/384 kbps + Tỉ số tranh chấp băng thông CR = 1:10 Ø Tổng lưu lượng cần đáp ứng cho nhu cầu sử dụng C = (64 + 64).20. 1/4 + [(512 + 128).50 + (1536 + 384).10] . 1/10 = 5760 (kbps). c. Tổng lưu lượng và thông lượng (mật độ lưu lượng) ► Tổng lưu lượng dịch vụ C Mbps ► Thông lượng hay mật độ lưu lượng là lưu lượng dịch vụ xét trên một đơn vị diện tích (thường dùng km2) với điều kiện thuê bao phân bố đều trên diện tích phủ sóng. Thông lượng dữ liệu được sử dụng để tính toán lưu lượng và định cỡ mạng. + Lưu lượng dịch vụ C Mbps + Diện tích phủ sóng S (km2) + Thông lượng dịch vụ T = C / S (Mbps/km2) (2.2) 2.2.4 Đánh giá khả năng triển khai mạng WiMAX cố đinh & di trú Hiện nay mạng WiMAX cố đinh & di trú đang được triển khai thử nghiệm trên một số quốc gia do các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu trên thế giới tiến hành. Tại Việt Nam WiMAX cố đinh & di trú đang được sự hỗ trợ của tập đoàn Alvarion, Alvarion hiện đã hỗ trợ thiết BreezeMAX cho thử nghiệm mạng WiMAX cố đinh & di trú tại Việt Nam và sẵn sàng giúp đỡ Việt Nam xây dựng mạng WiMAX cố đinh & di trú (nguồn Vnmedia). Nhu cầu sử dụng các dịch vụ số liệu không dây và VoIP đang tăng mạnh, ngoài ra các mạng cố đinh & di trú hiện tại chưa đáp ứng đủ nhu cầu. Ngoài ra các phiên bản thiết bị WiMAX cố đinh & di trú ngày càng phổ biến cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có nhiều sự chọn lựa hơn. Tất cả các yếu tố trên cho phép khả năng mạng WiMAX cố đinh & di trú trở thành hiện thực tại Việt Nam. 2.2.5 Các bước thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú Hình 2.1 Sơ đồ các bước thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú Trước khi thiết kế một mạng WiMAX cố đinh & di trú cần xem xét các yêu cầu thiết kế mạng cụ thể để lựa chọn các bước tính toán tính toán hợp lý. Các yêu cầu thiết kế mạng là đầu vào cho các quá trình tính toán thiết kế mạng. Các bước thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú gồm các quá trình tính toán suy hao, tính toán quỹ đường truyền và định cỡ mạng. ► Trước hết phải xem xét các tham số yêu cầu thực tế cho mạng WiMAX cố đinh & di trú. Trong đó quan trọng nhất là băng tần được phép sử dụng, các yếu tố địa hình có liên quan tới việc tính toán suy hao và bản đồ vùng địa lý để xây dựng mô hình mạng, các tham số dịch vụ để tính toán dung lượng mạng. Các tham số đầu vào còn là cơ sở để lựa chọn sơ bộ thông số thiết bị yêu cầu. Sau quá trình tính toán nếu thiết bị đã lựa chọn không đáp ứng được các yêu cầu thì phải lựa chọn các thông số thiết bị khác, tất nhiên khi đó quá trình tính toán sẽ phải thực hiện lại cho đến khi thỏa mãn mọi yêu cầu thiết kế mạng.. ► Quá trình tính toán suy hao và tính toán quỹ đường truyền nhằm mục đích xác định phạm vi phủ sóng và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đường truyền, đó là các vấn đề quan trọng trong mạng thông tin vô tuyến. Kết quả tính toán sẽ cho ta biết phạm vi phủ sóng tối đa (bán kính cell lớn nhất) từ đó tính được diện tích phủ sóng lớn nhất của một cell. ► Quá trình định cỡ mạng nhằm xác định số cell cần thiết để đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Trước hết phải tính toán thông lượng mạng yêu cầu thông qua việc xác định số lượng thuê bao, loại hình dịch vụ, tỉ số tranh chấp băng thông cho dịch vụ số liệu. Kết quả ta tính toán thông lượng dịch vụ số liệu T (Mbps/km2). Sau đó dựa vào kết quả tính toán diện tích phủ sóng lớn nhất của một cell và lưu lượng trung bình của một cell (tính theo các tham số thiết bị và băng thông sử dụng) sẽ tính được thông lượng dữ liệu trung bình của một cell T’2 Mbps/km2. Nếu T’2 ≥ T2 tức là thông lượng dữ liệu trung bình của một cell đã đáp ứng đủ thông lượng mạng yêu cầu, khi đó thiết bị đã lựa chọn thỏa mãn. Nếu T’2 < T2 tức là thông lượng trung bình của một cell thấp hơn thông lượng mạng yêu cầu khi đó phải tăng số cell hoặc thay đổi thiết bị khác có dung lượng lớn hơn và thực hiện quá trình định cỡ lại. ► Các kết quả đạt được sau khi tính toán là số cell (số trạm gốc), bán kính cell, khoảng cách các trạm gốc và vị trí đặt trạm gốc trên bản đồ địa lý. Mô hình mạng sẽ được thể hiện trên bản đồ địa lý dưới dạng ô lưới lục giác với trung tâm ô lục giác là một trạm gốc BS. Vị trí đặt trạm cụ thể sẽ dao động xung quanh vị trí trạm trên bản đồ địa lý, tùy theo điều kiện cụ thể. Để xác định vị trí đặt trạm phải sử dụng bản đồ kiến trúc hạ tầng hay bản đồ chụp từ vệ tinh. 2.3 Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội 2.3.1 Chỉ tiêu chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú Mỗi hệ thống mạng đều có những chỉ tiêu chất lượng được quy định nhằm đưa ra mức chất lượng dịch vụ cho các nhà cung cấp. Các yêu cầu thiết kế mạng phải thỏa mãn các mức chỉ tiêu chất lượng mạng tiêu chuẩn do đó quá trình thiết kế mạng phải đảm bảo được các chỉ tiêu chất lượng theo mức tiêu chuẩn. Ngoài ra chỉ tiêu chất lượng còn là cơ sở kiểm định chất lượng mạng trong quá trình vận hành. Đối với mạng WiMAX cố đinh & di trú do là mạng cung cấp các dịch vụ dữ liệu nên các chỉ tiêu chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú sẽ bao gồm các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ số liệu tương tự mạng Internet truyền thống (mạng dữ liệu có dây). Hình 2.2 Chỉ tiêu chất lượng cho mạng Internet (nguồn fpt.com.vn) Hình 2.2 bao gồm bảng tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ Internet theo tiêu chuẩn ngành TCN 68-218-2003 và đăng ký chỉ tiêu chất lượng dịch vụ truy nhập Internet gián tiếp qua mạng điện thoại công cộng của công ty cổ phần phát triển đầu tư công nghệ FPT (nguồn fpt.com.vn). Các chỉ tiêu của mạng Internet được sử dụng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú bao gồm các chỉ tiêu về tỷ lệ truy nhập mạng thành công, tỷ lệ kết nối không gián đoạn, thời gian thiết lập kết nối trung bình, tốc độ tải dữ liệu trung bình, thời gian trung bình truy nhập trang WEB, lưu lượng sử dụng trung bình. Ngoài các chỉ tiêu kỹ thuật đặc trưng cho từng loại mạng, WiMAX cũng có các chỉ tiêu kỹ thuật chung cho mọi loại mạng bao gồm + Độ khả dụng của mạng + Các vấn đề về khiếu nại và giải quyết khiếu nại + Dịch vụ hỗ trợ khách hàng STT Tên chỉ tiêu Mức tiêu chuẩn 1 Độ khả dụng của mạng ≥ 99,5 % 2 Tỷ lệ truy nhập mạng thành công ≥ 95 % 3 Tỷ lệ kết nối không gián đoạn ≥ 97 % 4 Thời gian thiết lập kết nối trung bình ≤ 35 s 5 Tốc độ tải dữ liệu trung bình > 8 KB/s 6 Thời gian trung bình truy nhập trang WEB ≤ 35 s 7 Lưu lượng sử dụng trung bình ≤ 70 % 8 Chỉ số thỏa mãn của khách hàng về chất lượng dịch vụ QoS ≥ 90 % 9 Khiếu nại và giải quyết khiếu nại + Tỉ lệ khiếu nại + Khiếu nại về cước + Tiếp nhận và hồi âm (trong 48 giờ) ≤ 0,5 % ≤ 0,25 % 100 % 10 Dịch vụ hỗ trợ khách hàng 24/24 giờ Bảng 2.3 Bảng tiêu chuẩn chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú Bảng 2.3 là bảng tiêu chuẩn chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú với tất cả các tiêu chuẩn chất lượng cho dịch vụ số liệu và thoại. Do chưa có một bộ tiêu chuẩn chất lượng chính thức cho WiMAX cố đinh & di trú nên trong đồ án này không đưa ra các mức đăng ký chỉ tiêu mà sử dụng các mức tiêu chuẩn cho việc tính toán thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội. Các chỉ tiêu chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú có liên quan tới quá trình thiết kế mạng bao gồm: + Lưu lượng sử dụng trung bình A % xác định lưu lượng sử dụng dịch vụ trung bình. Sau khi tính được lưu lượng sử dụng dịch vụ yêu cầu C Mbps, lưu lượng cần đáp ứng được tính C’ = C * A / 100. + Các chỉ tiêu khác được đảm bảo bởi các kỹ thuật và công nghệ sử dụng trong WiMAX cố đinh & di trú, đặc biệt là kỹ thuật QoS đảm bảo chất lượng dịch vụ, công nghệ anten thông minh đảm bảo chất lượng kết nối và độ khả dụng của mạng (mạng WiMAX cố đinh & di trú có độ khả dụng lên tới > 99,9 %). 2.3.2 Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội là cơ sở để tiến hành các bước tính toán thiết kế mạng, qua trình tính toán thiết kế mạng sẽ phải sử dụng các thông số yêu cầu thiết kế mạng. Một vấn đề nữa là trong điều kiện Việt Nam hiện nay, WiMAX cố đinh & di trú sẽ được triển khai trước ở các trung tâm đô thị lớn. Vì lý do này nên đồ án “thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú & di trú cho thành phố Hà Nội” sẽ thực hiện việc thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho khu vực trung tâm Hà Nội nơi có mật độ dân đông nhất, bao gồm các quận Ba Đình, Hoàn Kiếm, Đống Đa, Hai Bà Trưng và một phần các quận Thanh Xuân, Hoàng Mai, Cầu Giấy. Các yêu cầu thiết kế mạng bao gồm tần số được phép sử dụng, độ rộng băng thông kênh tối đa, các điều kiện địa hình, kiến trúc đô thị, lưu lượng sử dụng (phụ thuộc dịch vụ) và mật độ thuê bao. a. Quỹ tần số có thể cấp phát Tại Việt Nam băng tần có thể cấp phát cho WiMAX là băng 3,5 GHz với phổ tổng cộng khoảng 200 MHz. Phổ dành cho một kênh có thể là 3.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 20 MHz. Một trạm gốc có thể được cấp tổng cộng 20 MHz, với mẫu tái sử dụng tần số (1, 1, 3). b. Thông tin vùng phủ sóng Hình 2.3 là bản đồ chụp từ vệ tinh nhằm xác định khu vực cần phủ sóng. Vùng cần phủ sóng là khu vực có mật độ nhà ở lớn nhất nằm trong giới hạn vùng phủ sóng được chỉ ra trên hình. Tổng diện tích khu vực cần phủ sóng là 42 km2, yêu cầu xác suất phủ sóng 95 % trên toàn bộ diện tích cell và 75 % tại lề cell (xét với macro cell, bán kính trên 1 km). Hình 2.3 Khu vực cần phủ sóng chụp từ vệ tinh (Nguồn Google Earth) Xem xét ảnh chụp từ vệ tinh có thể thấy khu vực trung tâm Hà Nội có mật độ nhà dày đặc, cao hơn hẳn tất cả các khu vực xung quanh và đây cũng là khu vực có mật độ dân cư cao nhất do đó sẽ có mật độ thuê bao WiMAX cố đinh & di trú lớn nhất. Vì lý do trên nên mạng WiMAX cố đinh & di trú bước đầu sẽ được triển khai tại khu vực này. Hình 2.4 thể hiện khu vực cần phủ sóng trên bản đồ địa lý để tiện cho việc quy hoạch vùng phủ sóng Hình 2.4 Khu vực cần phủ sóng trên bản đồ địa lý (Nguồn Google Earth) c. Điều kiện và môi trường truyền sóng Xem xét bản đồ kiến trúc Hà Nội chụp từ vệ tinh (nguồn Google Earth Google Earth là một sản phẩm của Google nhằm cung cấp hình ảnh các hình ảnh về bề mặt trái đất chụp từ vệ tinh. Các hình ảnh cung cấp bởi Google Earth cho phép xem xét điều kiện địa hình, kiến trúc các thành phố lớn trên thế giới ), Hình 2.5 để xác định điều kiện và môi trường truyền sóng. Các phân tích về điều kiện và môi trường truyền sóng quyết định đến việc lựa chọn mô hình tính toán suy hao và quá trình tính toán quỹ đường truyền. Hình 2.5a là bản đồ khu vực nội thành Hà Nội chụp từ vệ tinh và chi tiết một số khu vực như quận Hoàn Kiếm (Hình 2.5b) và phường Bách Khoa (Hình 2.5c). Qua bản đồ chụp từ vệ tinh có thể đưa ra các nhận định sau về kiến trúc đô thị khu vực nội thành Hà Nội như sau: Ø Địa hình tương đối bằng phẳng, không có núi đồi, nền địa hình thấp Ø Mật độ nhà ở dày đặc và tạo thành từng khối, chiều cao nhà trung bình 15 m, khoảng cách giữa các khối nhà khoảng 15m, các công trình cao tầng phân bố thưa và số lượng ít. Ø Các đường phố chính có độ rộng trung bình 20 m, ngoài ra có rất nhiều các con phố nhỏ với độ rộng từ 5~12 m. Ø Có nhiều hồ và sông nhỏ trong khu vực nội thành d. Các vị trí có thể đặt trạm gốc Qua các nhận định về kiến trúc khu vực nội thành Hà Nội có thể đưa ra các yêu cầu thiết kế về các vị trí có thể đặt trạm gốc + Do các trong khu vực trung tâm thành phố mật độ thuê bao cao, mặt khác nhà ở có độ cao thấp nên sử dụng các anten có độ cao từ 30 ~ 40 m. Các cột anten phải đặt trên đỉnh các công trình cao tầng có độ cao khoảng 25 m trở lên hoặc sử dụng cột anten cao 40 m. Các mạng thông tin cố đinh & di trú hiện nay đặt tại trung tâm thành phố Hà Nội (khu vực đông thuê bao) sử dụng các cột anten BTS có độ cao tính từ mặt đất lên anten trong khoảng 30 ~ 40 m. + Vị trí các trạm gốc không được rơi vào các sông hồ, đường phố, bệnh viện và các khu vực dành cho quốc phòng. Trong trường hợp vị trí trạm gốc (tâm cell) rơi vào các khu vực này cần dịch vị trí trạm gốc. + Vị trí các trạm gốc phải thỏa mãn sao cho tổng diện tích phủ sóng của các cell đủ che phủ toàn bộ diện tích cần phủ sóng hoặc ít nhất > 98 % diện tích vùng cần phủ sóng. + Các vị trí trạm gốc sẽ được chỉnh thô trên bản đồ kiến trúc toàn bô khu vực trung tâm Hà Nội chụp từ vệ tinh (Hình 2.5a), các vị trí cụ thể sẽ được xác định trên bản đồ chi tiết từng cell. Trong đồ án này bản đồ chi tiết khu vực quận Hoàn Kiếm sẽ được sử dụng để minh họa cho quá trình xác định vị trí trạm gốc trên bản đồ. (2.5a Khu vực nội thành Hà Nội) (Sử dụng thước tỉ lệ 1km) (2.5b Khu vực quận Hoàn Kiếm) (2.5c Khu vực phường Bách Khoa) Hình 2.5 Bản đồ kiến trúc Hà Nội chụp từ vệ tinh e. Các dịch vụ có thể triển khai Xét với nhu cầu sử dụng và điều kiện kinh tế hiện nay của người dân Hà Nội thì các ứng dụng WiMAX cố đinh & di trú có thể triển khai trong giai đoạn đầu là ứng dụng thoại VoIP cố đinh & di trú và truy nhập Internet tốc độ cao (dịch vụ Best Effort), các dịch vụ giải trí thời gian thực khác như truyền hình online, multimedia sẽ được cung cấp sau do giá dịch vụ thời gian thực còn tương đối cao và nhu cầu không quá lớn. Trong các mạng cố đinh & di trú hiện tại lưu lượng lớn nhất vẫn là voice, trong mạng Internet tốc độ cao ADSL cũng chỉ cung cấp dịch vụ Best Effort do giá rẻ. Ngoài ra dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao được cung cấp bởi WiMAX cố đinh & di trú còn được hỗ trợ chất lượng dịch vụ bởi kỹ thuật QoS do đó vẫn có thể đáp ứng tốt các nhu cầu của người sử dụng với giá cước hợp lý. Các dịch vụ WiMAX sẽ được triển khai trong giai đoạn đầu bao gồm Ø Thoại VoIP + Tốc độ dữ liệu UL/DL 64/64 kbps + Tỉ số tranh chấp băng thông CR = 1:4 + Lưu lượng sử dụng trung bình A % = 70 % Ø Dịch vụ dữ liệu Best Effort + Tốc độ DL/UL: 256/64 kbps, 512/128 kbps, 1024/256 kbps, 2048/512 kbps + Tỉ số tranh chấp băng thông CR = 1:10 (dịch vụ ADSL sử dụng CR = 1:20) + Lưu lượng sử dụng trung bình A % = 70 % f. Dự đoán thuê bao Số lượng và mật độ thuê bao phụ thuộc tổng số dân và phân bố dân cư trên vùng phủ sóng. Trong điều kiện phân bố dân cư không đều nhau sẽ phải tính toán chi tiết cho từng khu vực để xác định lưu lượng yêu cầu. Xem xét trên bản đồ chụp từ vệ tinh Hình 2.5 a có thể thấy trong khu vực trung tâm mật độ nhà ở tương đương trên toàn diện tích phủ sóng do đó mật độ dân cư gần như là đều nhau. Vậy có thể coi các thuê bao phân bố đều trên toàn bộ diện tích phủ sóng. Theo các số liệu thống kê năm 2005 dân số khu vực trung tâm Hà Nội xét trong phạm vi vùng phủ sóng khoảng 1 triệu dân. Tổng diện tích vùng cần phủ sóng 42 km2, mật độ dân cư 1.106/42 = 23800 (người/km2). Tỉ lệ thuê bao của mạng WiMAX cố đinh & di trú trên tổng số dân (xét trong vùng phủ sóng) trong giai đoạn đầu khoảng 2 % tức là 20000 thuê bao. Các dịch vụ cơ bản được triển khai là thoại VoIP và Internet tốc độ cao với các yêu cầu dịch vụ như trong mục 2.2.2 e. Tỉ lệ phần trãm thuê bao trên từng ứng dụng được cho trong bảng 2.4 STT Dịch vụ (DL/UL) Tỉ lệ thuê bao Số lượng thuê bao 1 VoIP 20 % 4000 2 Dữ liệu 256/64 Kbps 60 % 12000 3 Dữ liệu 512/128 Kbps 18 % 3600 4 Dữ liệu 1024/256 Kbps 1,5 % 300 5 Dữ liệu 2048/512 Kbps 0,5 % 100 Tổng cộng 100 % 19200 Bảng 2.4 Tỉ lệ thuê bao trên từng ứng dụng g. Tính toán lưu lượng yêu cầu ► Lưu lượng dịch vụ Ø Tổng lưu lượng dịch vụ dữ liệu Tổng lưu lượng = tổng thuê bao*Σ(tốc độ dữ liệu*tỉ lệ thuê bao)*CR*A/100 (2.4) Tổng lưu lượng = 4000 * (64 + 64) * 1 / 4 * 70 / 100 + 20000 * [(256 + 64) * 60 + (512 + 128)*18 + (1024 + 256)*1,5 + (2048 + 512)*0,5]/100 * 1/10 * 70/100 = 564475 (Kbps) = 551,24 (Mbps) Ø Thông lượng dịch vụ dữ liệu trung bình 551,2