Đồ án Thiết kế mạng di động không dây WiMAX

ãng ®èi víi mçi vïng. Th«ng th­êng, ta cÇn phñ sãng tr­íc hÕt ë c¸c khu vùc quan träng nh­: c¸c khu th­¬ng m¹i, khu c«ng nghiÖp, c¸c vïng cã mËt ®é d©n c­ cao vµ c¸c ®­êng cao tèc chÝnh. V× thÕ cÇn hiÓu biÕt râ vÒ vïng cÇn phñ sãng trªn c¬ së b¶n ®å mËt ®é d©n c­, ph©n biÖt ranh giíi gi÷a c¸c vïng: Thµnh phè, ngo¹i «, n«ng th«n, khu th­¬ng m¹i, nhµ ë, khu c«ng nghiÖp, b·i ®ç xe,.B¶n ®å còng cã thÓ cung cÊp th«ng tin h÷u Ých cho viÖc x¸c ®Þnh kiÓu m«i tr­êng, m« h×nh truyÒn sãng gióp lùa chän thõa sè hiÖu chØnh m«i tr­êng vµ tæn hao th©m nhËp toµ nhµ mét c¸ch chÝnh x¸c. C¸c møc phñ sãng kh¸c nhau cã thÓ ¸p dông cho tõng kiÓu m«i tr­êng riªng biÖt, ch¼ng h¹n lµ: ¸p dông møc phñ sãng trong nhµ cho vïng thµnh phè vµ ngo¹i «, møc phñ sãng trong xe « t« cho khu vùc ®­êng cao tèc trong khi ¸p dông phñ sãng ngoµi trêi cho khu vùc nh­ b·i ®ç xe. §èi víi c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ ba ngoµi c¸c tiªu chÝ trªn, ta còng cÇn ph¶i xÐt ®Õn: c¸c lo¹i dÞch vô cÇn cung cÊp ë vïng ®­îc xÐt. Ch¼ng h¹n thuª bao cÇn dÞch vô sè liÖu tèc ®é cao hay thÊp hay thuª bao chØ cÇn dÞch vô tiÕng hay sè liÖuTÊt c¶ c¸c vÊn ®Ò trªn ®Òu rÊt quan träng. V× thÕ ë h×nh7 thÓ hiÖn vïng phñ hiÖu dông cña « chÞu ¶nh h­ëng cña tèc ®é sè liÖu, ta thÊy ®­îc ngay lµ tèc ®é sè liÖu cµng cao th× vïng phñ sãng cµng nhá. H×nh 3.1. C¸c vÖt phñ cña cell cho c¸c dÞch vô kh¸c nhau. Sau khi ®· n¾m ®­îc yªu cÇu vÒ vïng phñ sãng, tiÕp theo ta cã thÓ tiÕn hµnh quy ho¹ch vïng phñ, trong viÖc quy ho¹ch vïng phñ v« tuyÕn nµy vÊn ®Ò cÇn xem xÐt chñ yÕu nh­ sau: Lùa chän m« h×nh truyÒn sãng TÝnh to¸n quü ®­êng truyÒn Quy ho¹ch vÞ trÝ cell Cô thÓ ta sÏ ®i tõng b­íc nh­ sau: 3.1.3.1 M« h×nh truyÒn sãng. Sù suy hao ®­êng truyÒn cña th«ng tin v« tuyÕn nãi chung rÊt Ýt cã thÓ h¹n chÕ ®­îc, nhÊt lµ ë th«ng tin v« tuyÕn ®iÓm - ®iÓm hoÆc ®iÓm - ®a ®iÓm, bëi v× anten thu ph¸t ®Æt cao nªn suy hao ®­êng truyÒn rÊt cao. ë hÖ thèng th«ng tin di ®éng, anten cña m¸y di ®éng th­êng ë gÇn mÆt ®Êt nªn suy hao truyÒn sãng tû lÖ víi lü thõa bËc n (n>2) cña kho¶ng c¸ch truyÒn sãng. §Ó cã thÓ tÝnh to¸n cô thÓ ®¹i l­îng nµy, ng­êi ta ®­a ra mét sè m« h×nh truyÒn sãng kh¸c nhau, mçi m« h×nh nµy ®Òu mang tÝnh thö nghiÖm v× lµ ®Æc ®iÓm truyÒn sãng kh«ng æn ®Þnh. Cã thÓ tæng kÕt mét sè m« h×nh phæ biÕn nh­ s¬ ®å sau: H×nh 3.2. C¸c m« h×nh truyÒn sãng Cã rÊt nhiÒu m« h×nh truyÒn sãng thùc hiÖn ®· ®­îc x©y dùng cho nghiªn cøu tæn hao truyÒn sãng ngoµi trêi nh­ c¸c m« h×nh: Hata, Costa231,Walfish/Ikegami, Quick, Carey, Longley-Rice, Lee,.. nh­ng phæ biÕn nhÊt lµ hai m« h×nh Hata (hay cßn gäi lµ Okumura-Hata) vµ Walfish/lkegami. Mçi m« h×nh cã nh÷ng ®é phøc t¹p kh¸c nhau vµ phï hîp víi nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau ë c¸c d¶i tÇn sè kh¸c nhau. §èi víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng WiMAX ®ang trong qu¸ tr×nh thö nghiÖm nªn ch­a cã mét m« h×nh ®Ó tÝnh to¸n v× vËy ta cã thÓ sö dông m« h×nh t­¬ng ®èi nhÊt lµ Cost231 víi d¶i tÇn 2 MHz, nh­ng cã thÓ ¸p dông cho d¶i tÇn WiMAX (v× ë bµi ch­¬ng nµy chñ yÕu nªu lªn viÖc sö dông mét m« h×nh ®Ó tÝnh) C¸c m« h×nh trong nhµ ph¶i tÝnh ®Õn tæn hao th©m nhËp toµ nhµ ®èi víi c¸c kiÓu toµ nhµ kh¸c nhau còng nh­ ®èi víi c¸c tÇng kh¸c nhau. Ngoµi ra, m¸y di ®éng sö dông trong nhµ sÏ bÞ fading nhiÒu tia ®èi víi c¸c ®­êng truyÒn bÞ ch­íng ng¹i vËt fading Rician ®èi víi c¸c tia thuéc tÇm nh×n th¼ng. Fading nhiÒu tia lµ fading ng¾n h¹n g©y ra do c¸c tÝn hiÖu h÷u Ých. Kh¸c víi fading Rician v× nã x¶y ra do sù kÕt hîp ®­êng truyÒn LOS (Line of sight) m¹nh víi ®­êng truyÒn mÆt ®Êt vµ nhiÔu ®­êng truyÒn ph¶n x¹ yÕu. §­êng truyÒn LOS ë tÇng cao cã thÓ t¹o ra tÝn hiÖu m¹nh h¬n tÝn hiÖu ë ngoµi t­êng nhµ. Ta xÐt mét sè m« h×nh thùc nghiÖm: a, M« h×nh Hata-Okumura. M« h×nh Hata lµ mét m« h×nh mang tÝnh thùc nghiÖm, m« h×nh nµy cho phÐp sö dông c¸c kÕt qu¶ vµo c¸c c«ng cô tÝnh to¸n. Trong bµi b¸o c¸o cña Okumura bao gåm rÊt nhiÒu c¸c l­u ®å c¸c bµi to¸n ®­îc sö dông ®Ó lËp m« h×nh th«ng tin v« tuyÕn. D­íi ®©y lµ mét sè c¸c biÓu thøc to¸n häc ®­îc sö dông trong m« h×nh Hata ®Ó x¸c ®Þnh tæn hao trung b×nh L nh­ sau: Vïng thµnh phè: Lp = 69,55 + 26,16lgfMHZ - 13,82lghb - a(hm) + (44,9 - 6,55lghb)lgR [dB] (3.1) Trong ®ã: fc: TÇn sè sãng mang (MHz). Lp: Tæn hao trung b×nh (dB). hb: §é cao anten cña tr¹m gèc (m). hm : §é cao anten cña m¸y ®i ®éng a(hm): HÖ sè ®iÒu chØnh cho ®é cao cña anten cña tr¹m di ®éng (dB). R: Kho¶ng c¸ch gi÷a anten cña tr¹m di ®éng MS vµ anten cña tr¹m gèc (Km). D¶i th«ng sè ¸p dông cho m« h×nh Hata nh­ sau: 150 fc < 2500 MHz 30 hb 200m 1 hm 10m 1 R 2 0Km Trong ®ã a(hm) ®­îc tÝnh nh­ sau: - §èi víi thµnh phè võa vµ nhá: a(hm) = (1,11gfc - 0,7)hm - (1,56lgfc - 0,8) [dB] (3.2) - §èi víi thµnh phè lín: a(hm) = 8,29(lg1,54hm)2 - 1,1[dB] fc 200MHz (3.3) hay a(hm) = 3,2(lg11,75hm)2 - 4,97[dB] fc 400MHz (3.4) Vïng ngo¹i «: Lp = Lp (thµnh phè) - 2 {lg(fc/28 )2 - 5,4} [dB] (3.5) Vïng n«ng th«n (th«ng tho¸ng): Lp = Lp(thµnh phè) - 4,78(lgfc)2 + 18,33lgfc - 40,49 [dB] (3.6) Trong m« h×nh Hata kh«ng xÐt ®Õn mäi hiÖu chØnh cho ®­êng truyÒn cô thÓ ®­îc sö dông trong m« h×nh Okumura. M« h×nh Okumura chØ tËp trung chñ yÕu ®èi víi vïng d©n c­ thµnh phè lín, ngoµi ra m« h×nh nµy cßn yªu cÇu viÖc thiÕt kÕ lµ chÝnh, ®Æc biÖt khi mµ lùa chän c¸c yÕu tè m«i tr­êng lµm sao cho phï hîp nhÊt. b, M« h×nh Cost231 Hata. M« h×nh nµy ®­îc x©y dùng cho d¶i tÇn sè 1900 MHz. ®Æc ®iÓm cña m« h×nh nµy t­¬ng tù víi m« h×nh Hata-Okumura song nã cã tÝnh ®Õn c¸c hÖ sè ®iÒu chØnh h×nh th¸i häc cña vïng phñ sãng. C«ng thøc cho m« h×nh nµy nh­ sau: L = 46,3 + 33,9 log(f) – 13,82 log(hb) + (44,9 – 6,55 log(hb))log(d) + c (3.7) Trong ®ã: c = 13 cho vïng thµnh phè lín c = 0 cho vïng thµnh phè c = - 12 cho vïng ngo¹i « c = - 27 cho vïng n«ng th«n 3.1.3.2 Quü ®­êng truyÒn. TÝnh quü ®­êng truyÒn lµ c©n ®èi toµn bé c«ng suÊt ph¸t còng nh­ khuyÕch ®¹i cña c¸c phÇn tö trªn ®­êng truyÒn víi tæn hao g©y ra do c¸c phÇn tö trªn ®­êng truyÒn cïng víi dù tr÷ fading ®­êng truyÒn ®Ó nhËn ®­îc c«ng suÊt thu t¹i m¸y thu. C«ng suÊt nµy ph¶i ®ñ lín ®Ó ®¶m b¶o tû sè tÝnh hiÖu trªn t¹p ©m yªu cÇu ë phÝa m¸y thu vµ ®Ó cã thÓ kh«i phôc l¹i th«ng tin víi chÊt l­îng yªu cÇu. Tæn hao cùc ®¹i ®¸p øng ®iÒu kiÖn nµy ®­îc gäi lµ tæn hao cùc ®¹i cho phÐp. Tæn hao cùc ®¹i cho phÐp x¸c ®Þnh ë c¸c ®­êng xuèng vµ ®­êng lªn. Gi¸ trÞ nhá h¬n trong hai kÕt qu¶ ®ã ®­îc gäi lµ giíi h¹n vïng phñ cña « vµ dÞch vô. Khi tÝnh to¸n quü ®­êng truyÒn ë hÖ thèng WiMAX cÇn l­u ý c¸c th«ng sè quan träng sau ®©y: Dù tr÷ nhiÔu (Interference Margin): V× hÖ sè t¶i kh¸c nhau sÏ t¸c ®éng kh¸c nhau lªn vïng phñ sãng: HÖ sè t¶i cµng lín th× nhiÔu ®ång kªnh cµng lín tøc lµ cµng cÇn cã dù tr÷ nhiÔu lín ë ®­êng lªn vµ cÇn thu hÑp vïng phñ. §èi víi tr­êng hîp bÞ giíi h¹n bëi vïng phñ cÇn ®Ò xuÊt dù tr÷ nhiÔu nhá, vµ ng­îc l¹i, dù tr÷ nhiÔu lín cho tr­êng hîp bÞ h¹n chÕ bëi dung l­îng. Dù tr÷ fading nhanh (fast fading margin): §Ó duy tr× ®iÒu kiÖn c«ng suÊt nhanh vßng kÝn cÇn mét l­îng dù tr÷ fading nhÊt ®Þnh ë c«ng suÊt ph¸t cña m¸y di ®éng. Dù tr÷ fading nhanh ®iÓn h×nh 2,0-5,0dB cho c¸c MS chuyÓn ®éng chËm. §é lîi chuyÓn giao mÒm (soft handover gain): ChuyÓn giao mÒm hay cøng ®¶m b¶o ®é lîi ®Ó chèng fading b»ng c¸ch gi¶m dù tr÷ fading chuÈn log (fading do che tèi). Lý do lµ, fading chËm th­êng kh«ng t­¬ng quan gi÷a c¸c tr¹m gèc nªn m¸y di ®éng cã thÓ chän ®­îc tr¹m gèc tèt h¬n nhê thùc hiÖn chuyÓn giao. ChuyÓn giao mÒm cung cÊp ®é lîi ph©n tËp vÜ m« bæ sung ®Ó chèng l¹i fading nhanh b»ng c¸ch gi¶m tû sè Eb/N0 liªn quan ®Õn mét ®­êng truyÒn ®¬n nhê viÖc kÕt hîp ph©n tËp vÜ m«. §é lîi chuyÓn giao mÒm ®­îc coi b»ng 2dB hoÆc 3dB. Dù tr÷ fading chuÈn log phô thuéc vµo møc ®é yªu cÇu ®é tin cËy vïng phñ cña « (x¸c suÊt phñ sãng). Do nh÷ng ®Æc ®iÓm kh¸c nhau, quü ®­êng truyÒn cÇn ®­îc tÝnh riªng cho c¶ ®­êng xuèng vµ ®­êng lªn còng nh­ cho c¸c tèc ®é kh¸c nhau ®Ó x¸c ®Þnh tæn hao cùc ®¹i cho phÐp mçi ®­êng, tõ ®ã c¨n cø vµo m« h×nh truyÒn sãng sÏ tÝnh ®­îc b¸n kÝnh phñ sãng t­¬ng øng ®èi víi mçi lo¹i h×nh dÞch vô. a, Quü ®­êng lªn. D­íi ®©y ta sÏ xÐt thÝ dô vÒ quü ®­êng truyÒn cho c¸c dÞch vô WiMAX: B¶ng 3. 1: TÝnh to¸n quü ®­êng lªn cho dÞch vô tiÕng 128kbps M¸y ph¸t (MS) Th«ng sè §¬n vÞ ®o Gi¸ trÞ Ký hiÖu/biÓu thøc C«ng suÊt m¸y ph¸t dBm 23 Ptxm HÖ sè khuyÕch ®¹i An ten dBi -1 Gm Tæn hao phi ®¬ vµ connector dB 0 Lfm (NÕu cã) Tæn hao c¬ thÓ dB 0 Lb C«ng suÊt ph¸t x¹ hiÖu dông t­¬ng ®­¬ng(EIRPm) dBm 22 EIRPm= Ptxm- Lfm+ Lb+ Gm M¸y thu (BS) Th«ng sè §¬n vÞ ®o Gi¸ trÞ Ký hiÖu/BiÓu thøc MËt ®é phæ t¹p ©m nhiÖt dBm/Hz -174 N0 HÖ sè t¹p ©m trªn m¸y thu dB 5,0 NF C«ng suÊt t¹p ©m nhiÖt m¸y thu ®Bm -103,16 NT= N0 + NF + 10log(3,84.106) Dù tr÷ nhiÔu giao thoa dB 3 MI (phô thuéc t¶i «) Tæng t¹p ©m vµ nhiÔu giao thoa ®Bm -100,16 NT + I = NT + MI §é lîi xö lý dB 14,77 Gp = 10log(3,84.106/128.103) TØ sè SNRreq ®B -6 (Eb/N0)req (phô thuéc dÞch vô) §é nh¹y m¸y thu hiÖu dông dBm -120,93 Pmin = NT + I - Gp + (Eb/N0)req KhuyÕch ®¹i Anten tr¹m gèc dBi 15 Gb Tæn hao phi ®¬ vµ connector tr¹m gèc ®B 0 Lf Dù tr÷ pha ®inh nhanh dB 4 Mf-F(®Ó ®¶m b¶o ®iÒu khiÓn c«ng suÊt nhanh vßng kÝn) Dù tr÷ pha ®inh chuÈn log ®B 5,56 ML – F (X¸c suÊt phñ = 90% ) Tæn hao th©m nhËp tßa nhµ dB 10 Lpenet §é lîi chuyÓn giao mÒm dB 2,0 GHO Tæn hao ®­êng truyÒn cùc ®¹i cho phÐp ®èi víi vïng phñ cña « dB 140,37 Lmax = EIRPm - Pmin + Gb - Lf - Lpenet - Mf-F - ML – F + GHO b, Quü ®­êng xuèng. Quü ®­êng xuèng ®­îc cho ë b¶ng d­íi ®©y: B¶ng 3. 2: TÝnh to¸n quü ®­êng xuèng cho dÞch vô sè liÖu 2048kbps M¸y ph¸t (BS) Th«ng sè §¬n vÞ ®o Gi¸ trÞ Ký hiÖu/biÓu thøc C«ng suÊt m¸y ph¸t dBm 43 Ptxb HÖ sè khuyÕch ®¹i An ten dBi 15 Gb Tæn hao phi ®¬ vµ connector dB 0 Lfb C«ng suÊt ph¸t x¹ hiÖu dông t­¬ng ®­¬ng dBm 58 EIRPb = Ptxb- Lfb+ Gb M¸y Thu (MS) Th«ng sè §¬n vÞ ®o Gi¸ trÞ Ký hiÖu/BiÓu thøc MËt ®é phæ t¹p ©m nhiÖt dBm/Hz -174 N0 HÖ sè t¹p ©m trªn m¸y thu dB 5,0 NF C«ng suÊt t¹p ©m nhiÖt m¸y thu ®Bm -103,16 NT = N0 + NF + 10log(3,84.106) Dù tr÷ nhiÔu giao thoa dB 2 MI (phô thuéc t¶i «) Tæng t¹p ©m vµ nhiÔu giao thoa ®Bm -101,16 NT + I = NT + MI §é lîi xö lý dB 2,73 Gp = 10log(3,84.106/2048.103) TØ sè SNRreq ®B -3,31 (Eb/N0)req (phô thuéc dÞch vô) §é nh¹y m¸y thu hiÖu dông dBm -100,58 Pmin = NT + I - Gp + (Eb/N0)req KhuyÕch ®¹i Anten m¸y di ®éng dBi -1,0 Gm Tæn hao phi ®¬ vµ connector m¸y di ®éng ®B 0 Lf (nÕu cã) Dù tr÷ pha ®inh nhanh dB 6,0 Mf-F(®Ó ®¶m b¶o ®iÒu khiÓn c«ng suÊt nhanh vßng kÝn) Dù tr÷ pha ®inh chuÈn log ®B 5,56 ML – F (X¸c suÊt phñ = % ) Tæn hao c¬ thÓ dB 0 Lb Tæn hao th©m nhËp tßa nhµ dB 10 Lpenet §é lîi chuyÓn giao mÒm dB 2,0 GHO Tæn hao ®­êng truyÒn cùc ®¹i cho phÐp ®èi vèi vïng phñ cña « dB 138,02 Lmax = EIRPm - Pmin + Gm - Lf - Lpenet - Mf-F - ML – F + GHO Quü ®­êng truyÒn ë b¶ng 3.2 ®­îc tÝnh to¸n cho dÞch vô sè liÖu 2048 kbps ®èi víi ng­êi ®i bé trong nhµ, bao gåm c¶ tæn hao trong nhµ lµ 10 dB. Gi¶ sö cÇn tÝnh b¸n kÝnh phñ sãng cña « cho thÝ dô b¶ng 3.1 trªn víi m« h×nh Okumura-Hata cho « macro víi ®é cao anten tr¹m gèc 30 m, ®é cao anten m¸y di ®éng 1,5 m vµ tÇn sè sãng mang trung t©m lµ 3401,95 MHz cho vïng ngo¹i « (coi thõa sè hiÖu chØnh vïng bæ sung b»ng 12 dB). Tr­íc hÕt, x¸c ®Þnh tæn hao truyÒn sãng theo m« h×nh truyÒn sang Cost 231 cho vïng thµnh phè, ®­îc biÓu thøc: LCity = 145,6 + 35,2.lg(R) V× vËy, ë vïng ngo¹i « cã: LSub = Lcity - 12 = 133,6 + 35,2.lg(R) Cuèi cïng tÝnh ®­îc b¸n kÝnh R = 1,6 (km) tõ biÓu thøc: 140,37 = 133,6 + 35,2.lg(R) C¸ch tÝnh quü ®­êng truyÒn cho ®­êng xuèng còng t­¬ng tù nh­ tÝnh to¸n cho ®­êng lªn. KÕt qu¶ c¸c tÝnh to¸n cho thÊy, tæn hao cùc ®¹i cho phÐp ë ®­êng xuèng cao h¬n so víi ë ®­êng lªn. Th«ng th­êng, do c«ng suÊt ph¸t cña m¸y di ®éng rÊt h¹n chÕ so víi c«ng suÊt ph¸t cña tr¹m gèc nªn vïng phñ bÞ giíi h¹n bëi ®­êng lªn. Tøc lµ, tr¹m gèc cã thÓ phñ sãng ë mét vïng réng lín (nhê ph¸t c«ng suÊt cao) nh­ng m¸y di ®éng l¹i ph¶i di chuyÓn trong mét ph¹m vi hÑp h¬n míi ®¶m b¶o møc tÝn hiÖu cho tr¹m gèc (do c«ng suÊt ph¸t h¹n chÕ). Tõ viÖc ph©n tÝch vµ tÝnh to¸n quü ®­êng truyÒn cho phÐp ta tÝnh to¸n ®­îc b¸n kÝnh phñ sãng (R) cña « trong mét m« h×nh truyÒn sãng cho tr­íc. Khi x¸c ®Þnh ®­îc R th× ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc diÖn tÝch phñ sãng cña «. §èi víi mét « diÖn tÝch vïng phñ ®­îc tÝnh nh­ biÓu thøc sau: B¶ng 3. 3: Quan hÖ gi÷a diÖn tÝch cell vµ b¸n kÝnh CÊu h×nh cell Omni 2 Sector 3 Sector 6 Sector DiÖn tÝch cell 2,6R2 1,3 R2 1,95 R2 2,6 R2 3.1.3.3 Quy ho¹ch vÞ trÝ Cell Quy ho¹ch vÞ trÝ Cell lµ mét b­íc quan träng trong viÖc quy ho¹ch hÖ thèng m¹ng WiMAX bëi v× nã ®¶m b¶o cho mçi ®µi tr¹m ®­îc x©y dùng ®¸p øng ®­îc nh÷ng tiªu chÝ chÊt l­îng ®· ®­îc ®Ò ra cña bé phËn kü thuËt v« tuyÕn, tr¸nh viÖc thiÕt kÕ ®µi tr¹m ë vÞ trÝ kh«ng ®¶m b¶o chÊt l­îng. Mét sè b­íc c¬ b¶n ®Ó quy ho¹ch vÞ trÝ Cell: T×m kiÕm vïng: T×m kiÕm vïng thùc hiÖn c¸c ngiªn cøu vïng vµ c¨n cø vµo môc tiªu thiÕt kÕ, c¸c yªu cÇu cña bé phËn kü thuËt v« tuyÕn ®Ó ®­a ra c¸c th«ng s« øng cö. KÕt qu¶ cña b­íc nµy lµ ®­a ra tµi liÖu m« t¶ c¸c th«ng sè cña c¸c vïng øng cö cho viÖc ®Æt ®µi tr¹m. KiÓm tra chÊt l­îng vÞ trÝ: V× chi phÝ cho viÖc x©y dùng tr¹m lµ rÊt cao cho nªn cÇn ph¶i ®­îc kiÓm tra thËn träng theo quy tr×nh nghiªm ngÆt c¸c vÞ trÝ x©y dùng nh»m ®¶m b¶o viÖc lùa chän vÞ trÝ lµ ®óng ®¾n vµ tr¹m khi ®­îc l¾p ®Æt sÏ ho¹t ®éng víi chÊt l­îng cao. ChÊp nhËn/ Lo¹i bá vÞ trÝ (SA): Cã hai tr­êng hîp x¶y ra cho viÖc x©y dùng tr¹m cña mçi vÞ trÝ øng cö. NÕu vÞ trÝ øng cö qua ®­îc b­íc kiÓm tra chÊt l­îng th× cÇn ®­îc kiÓm tra l¹i thiÕt kÕ theo c¸c môc tiªu ®· ®Þnh. Trong tr­êng hîp kh«ng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu ®· ®­îc ®Ò ra, cÇn ph¶i lËp mÉu lo¹i bá tr¹m ®Ó cã thÓ sö dông trong t­¬ng lai khi nã trë thµnh kh¶ dông, ®ång thêi ph¶i sö dông mét vÞ trÝ dù phßng kh¸c. KÝch ho¹t vÞ trÝ tr¹m: NÕu vÞ trÝ nµo ®­îc chÊp nhËn vÞ trÝ ®ã sÏ ®­îc sö dông ®Ó x©y dùng tr¹m, nh­ng cÇn ph¶i ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ viÖc thiÕt kÕ . 3.1.4 Quy ho¹ch m¹ng truy nhËp v« tuyÕn Sau khi chóng ta ®· lËp ®­îc quy ho¹ch m¹ng v« tuyÕn, ta cÇn tiÕn hµnh quy ho¹ch m¹ng truy nhËp v« tuyÕn: §Þnh cì c¸c phÇn tö m¹ng WiMAX. §Þnh cì c¸c phÇn tö m¹ng truy nhËp v« tuyÕn WiMAX gåm c¸c néi dung: §Þnh cì BS Môc ®Ých cña viÖc ®Þnh cì BS lµ cÇn ph¶i x¸c ®Þnh nh÷ng vÊn ®Ò sau: B¸n kÝnh «. Sè l­îng sãng mang trªn mçi Secter. Dung l­îng b¨ng gèc dïng chung yªu cÇu. Khi chóng ta tiÕn hµnh qu¸ tr×nh quy ho¹ch m¹ng, th× viÖc ®Þnh cì BS lµ rÊt quan träng. Tõ viÖc tÝnh to¸n vÒ dung l­îng vµ vïng phñ ë giao diÖn v« tuyÕn chóng ta cã thÓ biÕt ®­îc sè l­îng cña BS vµ c¸c cÊu h×nh cña nã. CÊu h×nh phÇn cøng cña BS sÏ nh­ thÕ nµo th× ph¶i tuú thuéc vµo nhµ khai th¸c, nh­ng chóng ta còng ph¶i kÓ ®Õn nh­ng th«ng sè quan träng khi xem xÐt ®Õn cÊu h×nh cña BS nh­ sau: Sè l­îng sãng mang trªn Secter. Sè l­îng sãng mang trªn BS. Sè l­îng ng­êi sö dông. L­u l­îng tho¹i vµ sè liÖu cÇn truyÒn t¶i. §Æc ®iÓm phÇn mÒm cña BS. TÝnh n¨ng tuú chän theo yªu cÇu cña BS. C¸c yªu cÇu cña c¸c hÖ thèng anten riªng biÖt. C¸c yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng truyÒn dÉn vµ c«ng suÊt. §Þnh cì m¹ng lâi vµ hÖ thèng qu¶n lý Th«ng th­êng c¸c phÇn tö m¹ng lâi ®Æc tr­ng bëi sù giíi h¹n cña sè dung l­îng ®­îc ®­a ra nh­ sau: Sè m¸y ph¸t (TRx) cùc ®¹i. Sè tr¹m c¬ së (BS) cùc ®¹i. Sè cuéc gäi cùc ®¹i. Sè l­îng giao diÖn vËt lý cùc ®¹i. Trong nhiÒu tr­êng hîp nhµ cung cÊp thiÕt bÞ m¹ng lâi cã thÓ cã dung l­îng cè ®Þnh dùa trªn sù kÕt hîp cña c¸c nguyªn nh©n giíi h¹n trªn. Khi x¸c ®Þnh phÇn tö m¹ng lâi, ta cÇn ph¶i ph©n tÝch quy ho¹ch v« tuyÕn cho m¹ng cÇn phôc vô vµ tÝnh to¸n sè l­îng phÇn tö m¹ng lâi ®Ó ®¶m b¶o giíi h¹n ®· ®­îc quy ®Þnh tr­íc. 3.1.5 Quy ho¹ch m¹ng truyÒn dÉn v« tuyÕn WiMAX Sau khi x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ sè l­îng c¸c BS vµ c¸c phÇn tö m¹ng lâi, cÇn tiÕn hµnh quy ho¹ch truyÒn dÉn. Quy ho¹ch truyÒn dÉn WiMAX lµm hai nhiÖm vô chÝnh: X¸c ®Þnh c¸c nhãm BS qu¶n lý bëi mçi Switch: Mçi Switch chØ cã kh¶ n¨ng qu¶n lý mét sè l­îng BS h÷u h¹n. V× vËy, c¨n cø vµo tæng sè BS cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc sè l­îng Switch cÇn thiÕt. TiÕp theo cÇn x¸c ®Þnh c¸c BS thuéc vÒ mçi Switch. Th«ng th­êng, c¸c BS ®­îc ph©n bè cho Switch theo vïng ®Þa lý. X¸c ®Þnh cÊu h×nh kÕt nèi gi÷a c¸c Switch vµ gi÷a Switch víi WAN Router vµ m¹ng lâi IP cung cÊp dÞch vô: V× vÞ trÝ Switch ®­îc chän dùa trªn vÞ trÝ ®Æt tr¹m chÝnh cña nhµ khai th¸c nªn chi phÝ truyÒn dÉn sÏ quyÕt ®Þnh cÊu h×nh WiMAX nµo kinh tÕ nhÊt. 3.1.6 Quy ho¹ch m¹ng lâi Quy ho¹ch m¹ng lâi lµ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®Ó ®Þnh cì trong c¸c phÇn tö m¹ng lâi (CN). Quy ho¹ch m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh vµ chuyÓn m¹ch gãi, kiÓu b¸o hiÖu ®­îc sö dông, vµ c¸c vÉn ®Ò n©ng cÊp nÕu cÇn thiÕt. §Þnh cì c¸c giao diÖn trong m¹ng lâi CN §Þnh cì c¸c giao diÖn trrong m¹ng lâi CN chñ yÕu lµ thùc hiÖn viÖc xÐt vµ ®Þnh cì giao diÖn gi÷a BS hoÆc CANOPY (nÕu cã) víi Switch L3 2960, gi÷a Switch líp 3 víi WAN Router, gi÷a WAN Router víi VoiIP Gateway vµ c¸c phÇn tö kh¸c cña m¹ng lâi. ViÖc ®Þnh cì giao diÖn nµy sÏ tÝnh to¸n th«ng l­îng ng­êi dïng ®Ønh cho c¸c dÞch vô. Nh­ vËy, sau khi ®· thªm th«ng sè bæ sung th× chóng ta sÏ x¸c ®Þnh ®­îc th«ng l­îng tæng cho c¸c dÞch vô cña m¹ng. Quy ho¹ch truyÒn dÉn trong m¹ng lâi CN. M¹ng truyÒn dÉn ®­êng trôc cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng WiMAX sÏ sö dông c¸c thiÕt bÞ truyÒn dÉn quang hiÖn ®¹i nh­ lµ PDH/SDH dùa trªn hai c«ng nghÖ chÝnh lµ ATM vµ IP víi xu h­íng lµ IP hoµn toµn ®Ó tiÕn tíi m¹ng lâi toµn IP tøc lµ All-IP. Tuy nhiªn, c¸c nhµ khai th¸c m¹ng hiÖn nay (m¹ng 2G) khi tiÕn hµnh chuyÓn sang hÖ thèng th«ng tin di ®éng WiMAX r©t khã kh¨n vµ phøc t¹p v× ph¶i ®èi mÆt víi nh÷ng vÊn ®Ò truyÒn dÉn trong m¹ng lâi cña hÖ thèng WiMAX . C¸c vÊn ®Ò n¶y sinh khi tiÕn hµnh quy ho¹ch m¹ng truyÒn dÉn ë hÖ thèng nµy bao gåm: Sù t¨ng dung l­îng truyÒn dÉn mét c¸ch nhanh chãng. VÊn ®Ò h¹n chÕ phæ tÇn. Sù h¹n chÕ vÒ thiÕt bÞ míi. Sô h¹n chÕ vÒ chi phÝ. C¸c yªu cÇu vÒ thiÕt kÕ (®¶m b¶o sù linh ho¹t vµ kh¶ n¨ng më réng). VÊn ®Ò vÒ c¸c c«ng nghÖ míi th©m nhËp. M«i tr­êng nhiÒu nhµ khai th¸c. Nguån nh©n lùc cã kü n¨ng chuyªn m«n. Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy. Quy ho¹ch m¹ng truyÒn dÉn trong hÖ thèng WiMAX phô thuéc vµo sù sö dông l­u l­îng cña ng­êi dïng vµ l­u l­îng ®­îc t¶i trªn m¹ng. H¬n n÷a, m¹ng ®­êng trôc cña hÖ thèng WiMAX nµy ph¶i cã b¨ng th«ng rÊt réng ®Ó cã thÓ tuyÒn t¶i l­u l­îng hçn hîp cña nhiÒu lo¹i dÞch vô. 3.1.7 TriÓn khai m¹ng WiMAX trªn m¹ng hiÖn t¹i Kh«ng gièng nh­ c¸c m¹ng di ®éng kh¸c lµ nã kÕ thõa tõ c¸c m¹ng di ®éng hiÖn cã. M¹ng WiMAX di ®éng lµ c«ng nghÖ míi t­¬ng thÝch víi nhiÒu thiÕt bÞ v« tuyÕn cña c¸c h·ng kh¸c nhau. Khi triÓn khai m¹ng truy nhËp m¹ng WiMAX di ®éng sÏ ®­îc kÕt nèi tíi m¹ng lâi cña m¹ng PSTN cña VNPT (nÕu vnpt triÓn khai) nh­ ®­îc m« t¶ ë h×nh sau: H×nh 3.3: TriÓn khai m¹ng truy cËp WiMAX 3.1.8 NhiÔu kªnh l©n cËn gi÷a c¸c nhµ khai th¸c. Trong phÇn nµy sÏ xÐt ¶nh h­ëng cña nhiÔu kªnh l©n cËn gi÷a c¸c nhµ khai th¸c ë c¸c tÇn sè l©n cËn. Trong m«i tr­êng cã nhiÒu m¹ng di ®éng ho¹t ®éng víi c¸c tÇn sè gÇn nhau, tÝn hiÖu cã thÓ g©y nhiÔu lÉn nhau lµm ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng, vïng phñ vµ dung l­îng cña mçi hÖ thèng. NhiÔu nµy gäi lµ nhiÔu kªnh l©n cËn, g©y ra do m¸y ph¸t kh«ng lý t­ëng vµ bé läc ë m¸y thu kh«ng hoµn h¶o. NhiÔu kªnh l©n cËn cã thÓ g©y ra chÆn ®­êng lªn ®èi víi BS hoÆc chÆn ®­êng lªn vµ ®­êng xuèng ®èi víi m¸y di ®éng. ChÆn ®­êng lªn: Gi¶ sö m¸y di ®éng MS cña nhµ khai th¸c 1 ph¸t c«ng suÊt cao víi tÇn sè l©n cËn víi mét « cña nhµ khai th¸c 2 trong khi ®ang ë gÇn « nµy. KÕt qu¶ lµ, nhiÔu kªnh l©n cËn ë m¸y thu tr¹m gèc cña nhµ khai th¸c 2 cã thÓ lín ®Õn møc chÆn c¸c tÝn hiÖu thu h÷u Ých cña tr¹m nµy. Nguån nhiÔu kªnh l©n cËn ë ®­êng lªn chÝnh lµ bé khuyÕch ®¹i phi tuyÕn ë MS g©y ra do sù dß c«ng suÊt kªnh l©n cËn. ChÆn ®­êng xuèng: Khi tr¹m gèc cña nhµ khai th¸c 2 ph¸t th× m¸y di ®éng cña nhµ khai th¸c 1 sÏ thu nhiÔu cña kªnh l©n cËn ®­êng xuèng, nhiÔu nµy cã thÓ ®ñ lín ®Ó lµm rít cuéc gäi tr­íc khi m¸y di ®éng cã thÓ ®Õn gÇn tr¹m gèc cña m×nh. Trong tr­êng hîp nµy, ®Ó tr¸nh nhiÔu ë kªnh l©n cËn, m¸y di ®éng cã thÓ chuyÓn giao sang mét tÇn sè míi c¸ch xa tÇn sè ph¸t cña tr¹m gèc thuéc nhµ khai th¸c 2. Nguyªn nh©n cña nhiÔu kªnh l©n cËn ®èi víi ®­êng xuèng lµ do ®é chän läc cña m¸y thu ë MS kh«ng hoµn h¶o khiÕn nã kh«ng chØ thu ®­îc tÝn hiÖu h÷u Ých mµ cßn thu c¶ nhiÔu.YÕu tè giíi h¹n ®èi víi nhiÔu kªnh l©n cËn ®­êng xuèng chÝnh lµ ®é nh¹y cña m¸y thu cña MS. H×nh 3.4: NhiÔu kªnh l©n cËn ®­êng lªn tõ MS « Macro ®Õn BS « Micro §Ó tr¸nh nhiÔu kªnh l©n cËn cã thÓ sö dông c¸c biÖn ph¸p sau: §Æt anten tr¹m gèc hîp lý: ViÖc nµy ®¶m b¶o tæn hao truyÒn sãng ®Ó tr¸nh nhiÔu kªnh l©n cËn ®ång thêi còng ph¶i ®Æt anten ®ñ cao ®Ó MS kh«ng thÓ qu¸ gÇn anten. Gi¶m ®é nh¹y cña m¸y thu tr¹m gèc: Tr¹m gèc sÏ Ýt bÞ ¶nh h­ëng cña nhiÔu kªnh l©n cËn, tuy nhiªn nã còng Ýt nh¹y c¶m h¬n ®èi víi tÝn hiÖu h÷u Ých vµ lµm gi¶m vïng phñ. §iÒu chØnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c sãng m¹ng: §iÒu chØnh nµy cã thÓ ®¶m b¶o mét kho¶ng b¶o vÖ 200KHz hoÆc lín h¬n gi÷a c¸c sãng mang ®Ó gi¶m nhiÔu kªnh l©n cËn. ChuyÓn giao gi÷a c¸c tÇn sè: §¶m b¶o hai tÇn sè sö dông cña MS vµ BS ®ang lµ l©n cËn nhau trë thµnh kh«ng gian l©n cËn, do ®ã tr¸nh ®­îc lo¹i nhiÔu nµy. 3.1.9 Tèi ­u ho¸ m¹ng Tèi ­u ho¸ m¹ng lµ mét qu¸ tr×nh rÊt quan träng ®­îc thùc hiÖn lËp ®i lÆp l¹i mét c¸ch th­êng xuyªn nh»m c¶i thiÖn chÊt l­îng m¹ng tæng thÓ vµ ®¶m b¶o c¸c tµi nguyªn cña m¹ng ®­îc sö dông mét c¸ch cã hiÖu qu¶. Tèi ­u ho¸ m¹ng kh«ng chØ quan träng trong qu¸ tr×nh quy ho¹ch vµ triÓn khai m¹ng mµ cßn cã ý nghÜa kinh tÕ kü thuËt kh«ng nhá trong qu¸ tr×nh khai th¸c vµ më réng m¹ng. Ngoµi nh÷ng tiªu chÝ chung mµ nhµ khai th¸c b¾t buéc ph¶i tu©n theo th× viÖc tèi ­u còng ®­îc thùc hiÖn theo quan ®iÓm riªng cña mçi nhµ khai th¸c m¹ng. Tèi ­u ho¸ m¹ng bao gåm viÖc thu thËp th«ng tin vÒ m¹ng, ph©n tÝch vÒ c¸ch c¶i thiÖn m¹ng, vÒ cÊu h×nh vµ hiÖu n¨ng cña m¹ng, nh÷ng yÕu tè nµy ®Òu nh»m t×m ra nh÷ng vÊn ®Ò ch­a ®­îc hîp lý, qua ®ã kh«i phôc c¶i thiÖn sao cho hîp lý nhÊt, vµ ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè qu¶n lý m¹ng ®Ó ®¹t hiÖu n¨ng cao nhÊt ViÖc ph©n tÝch chÊt l­îng m¹ng nh»m môc ®Ých lµ gióp cho nhµ khai th¸c cã mét c¸ch nh×n tæng quan vÒ chÊt l­îng vµ hiÖu n¨ng cña m¹ng. Ph©n tÝch chÊt l­îng ®èi víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng WiMAX cã sù kh¸c biÖt t­¬ng ®èi nhiÒu so víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ tr­íc nã v× m¹ng WiMAX cã nhiÒu c¸c dÞch vô h¬n vµ ®a d¹ng h¬n, v× vËy cÇn ®­a ra c¸c ®Þnh nghÜa míi vÒ chÊt l­îng cña tõng lo¹i dÞch vô. Mét m¹ng th«ng tin di ®éng ®­îc tèi ­u hãa sÏ cung cÊp chÊt l­îng t«t h¬n, n©ng cao dung l­îng vµ vïng phñ, gi¶m chi phÝ kh«ng cÇn thiÕt, t¨ng c­êng hiÖu qu¶ sö dông tµi nguyªn m¹ng tõ ®ã mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao h¬n. Quy ho¹ch m¹ng WiMAX cho thµnh phè L¹ng S¬n L¹ng S¬n lµ thµnh phè thuéc tØnh L¹ng S¬n víi diÖn tÝch 78,13 Km2 bao gåm 5 ph­êng vµ 3 x·, d©n sè kho¶ng h¬n 80.310 ng­êi. Lîi thÕ lµ mét thµnh phè cña tØnh miÒn nói biªn giíi cã vÞ chiÕn l­îc quan träng cña vïng §«ng B¾c ViÖt Nam : 2 cöa khÈu Quèc tÕ: Cöa khÈu ®­êng s¾t §ång §¨ng vµ cöa khÈu ®­êng bé H÷u NghÞ, vµ c¸c chî biªn giíi víi Trung Quèc. L¹ng S¬n ®· tËn dông c¬ héi nµy ®Ó thóc ®Èy ph¸t triÓn c¬ së nÒn t¶ng kinh tÕ, trong ®ã viÔn th«ng lµ mét trong nh÷ng lÜnh vùc ®­îc tØnh quan t©m vµ ®Çu t­ m¹nh. Víi tæng sè d©n lµ h¬n 80.310 ng­êi trong khi mËt ®é ®iÖn tho¹i kho¶ng 47 m¸y/100 d©n (bao gåm c¶ thuª bao cè ®Þnh vµ di ®éng) cho thÊy tû lÖ nµy lµ t­¬ng ®èi cao. Nh­ng tû lÖ sè d©n kh«ng cã m¸y ®iÖn tho¹i cßn kh¸ cao. V× vËy, L¹ng S¬n lµ mét thÞ tr­êng viÔn th«ng ®Çy tiÒm n¨ng. NhËn thÊy tiÒm n¨ng ph¸t triÓn cao cña lÜnh vùc viÔn th«ng, nhÊt lµ lÜnh vùc th«ng tin di ®éng, víi sù ®Çu t­ ph¸t triÓn m¹ng l­íi ®iÖn tho¹i cè ®Þnh h÷u tuyÕn cña VNPT tØnh, vµ m¹ng l­íi ®iÖn tho¹i di ®éng cña Vinaphone sö dông c«ng nghÖ GSM. Víi sù c¹nh tranh cña thÞ tr­êng viÔn th«ng nh­ c¸c nhµ khai th¸c míi Viªttel, EVN (cè dÞnh kh«ng d©y), Sphone lµ c¸c ®èi thñ tiÒm n¨ng cña VNPT, nªn viÖc triÓn khai m¹ng WiMAX di ®éng, vµ cè ®Þnh (kh«ng d©y) lµ rÊt cÇn thiÕt cho sù ph¸t triÓn thÞ tr­êng ViÔn th«ng vµ ®¸p øng yªu cÇu ngµy cµng cao cña nh©n d©n khu du lÞch, vµ kh¸ch th¨m quan ®Ó thu hót ®Èy m¹nh kinh tÕ du lÞch cña tØnh. Bªn c¹nh ®ã viÖc quy ho¹ch thµnh phè cµng thªm dÔ dµng h¬n cho viÖc thi c«ng m¹ng ViÔn th«ng kh«ng d©y WiMAX, ®¶m b¶o vÒ mÆt mü quan, còng nh­ chÊt l­îng dÞch vô. Mét sè d÷ liÖu vÒ ®Þa lý, kinh tÕ cña thµnh phè L¹ng S¬n nh­ sau: * DiÖn tÝch: 78.13 km2. * D©n sè:80.310 ng­êi. * MËt ®é d©n c­: 1028 ng­êi/ km2. * Tèc ®é gia t¨ng d©n sè: 1%. * GDP/ng­êi: 6,584 triÖu/ng­êi/n¨m. Trong phÇn nµy sÏ tr×nh bµy vµ ph©n tÝch, tÝnh to¸n quy ho¹ch m¹ng WiMAX gi¶ sö ®­îc triÓn khai t¹i khu vùc thµnh phè L¹ng S¬n. XÐt tr­êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt: Quy ho¹ch vµ triÓn khai míi hÖ thèng WiMAX cho Thµnh phè L¹ng S¬n. Víi môc tiªu n¾m b¾t c¸c néi dung c¬ b¶n cña qu¸ tr×nh quy ho¹ch hÖ thèng WiMAX, c¸c gi¶ thiÕt ®­îc sö dông trong phÇn d­íi ®©y ®­îc chÊp nhËn ®Ó cã mét m« h×nh hÖ thèng ®¬n gi¶n song vÉn ®¶m b¶o c¸c tiªu chÝ chñ yÕu cña mét m« h×nh tr