hoang_thu_phong
New Member
Download miễn phí Luận văn Quy hoạch cell mạng GSM
MỤC LỤC
Trang
DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA 8
PHẦN I 10
TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM 10
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GSM 10
1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MẠNG GSM 11
1.1.1. Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network) 14
1.1.2. Vùng phục vụ MSC 14
1.1.3. Vùng định vị (LA - Location Area) 14
1.1.4. Cell (Tế bào hay ô) 15
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 14
2.1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 14
2.2. CÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG HỆ THỐNG 15
2.2.1. Trạm di động (MS - Mobile Station) 15
2.2.2. Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem) 16
2.2.2.1. Khối BTS (Base Tranceiver Station): 16
2.2.2.2. Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit): 16
2.2.2.3. Khối BSC (Base Station Controller): 17
2.2.3. Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem) 18
2.2.3.1. Trung tâm chuyển mạch di động MSC: 18
2.2.3.2. Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register): 20
2.2.3.3. Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register): 20
2.2.3.4. Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register): 21
2.2.3.5. Khối trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center) 21
2.2.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS) 21
2.2.4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng: 21
2.2.4.2. Quản lý thuê bao: 22
2.2.4.3. Quản lý thiết bị di động: 22
2.3. GIAO DIỆN VÔ TUYẾN SỐ 23
2.3.1. Kênh vật lý 23
2.3.2. Kênh logic 24
2.4. CÁC MÃ NHẬN DẠNG SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG GSM 26
PHẦN II 31
TỐI ƯU HÓA MẠNG GSM 31
TÍNH TOÁN MẠNG DI ĐỘNG GSM 31
3.1. LÝ THUYẾT DUNG LƯỢNG VÀ CẤP ĐỘ DỊCH VỤ 31
3.1.1. Lưu lượng và kênh vô tuyến đường trục 31
3.1.2. Cấp độ dịch vụ - GoS (Grade of Service) 32
3.1.3. Hiệu suất sử dụng trung kế (đường trục) 34
3.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG PHỦ SÓNG 35
3.2.1. Tổn hao đường truyền sóng vô tuyến 35
3.2.1.1. Tính toán lý thuyết 36
3.2.1.2. Các mô hình chính lan truyền sóng trong thông tin di động: 39
3.2.2. Vấn đề Fading 42
3.2.3. Ảnh hưởng nhiễu C/I và C/A 42
3.2.3.1. Nhiễu đồng kênh C/I: 43
3.2.3.2. Nhiễu kênh lân cận C/A: 45
3.2.3.3. Một số biện pháp khắc phục 45
3.2.4. Phân tán thời gian 47
3.2.4.1. Các trường hợp phân tán thời gian 47
3.2.4.2. Một số giải pháp khắc phục 49
THIẾT KẾ HỆ THỐNG 52
4.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TẾ BÀO 52
4.2. QUY HOẠCH CELL 54
4.2.1. Khái niệm tế bào (Cell) 54
4.2.2. Kích thước Cell và cách phủ sóng 55
4.2.2.1. Kích thước Cell 55
4.2.2.2. cách phủ sóng 56
4.2.3. Chia Cell (Cells Splitting) 57
4.3. QUY HOẠCH TẦN Số 64
4.3.1. Tái sử dụng lại tần số 65
4.3.2. Các mẫu tái sử dụng tần số 68
4.3.2.1. Mẫu tái sử dụng tần số 3/9: 69
4.3.2.2. Mẫu tái sử dụng tần số 4/12: 71
4.3.2.3. Mẫu tái sử dụng tần số 7/21: 72
4.3.3. Thay đổi quy hoạch tần số theo phân bố lưu lượng 74
4.3.3.1. Thay đổi quy hoạch tần số 74
4.3.3.2. Quy hoạch phủ sóng không liên tục 77
4.3.4. Thiết kế tần số theo phương pháp MRP (Multiple Reuse Patterns) 77
4.3.4.1. Nhảy tần _ Frequency Hopping 78
4.3.4.2. Phương pháp đa mẫu sử dụng lại MRP _ Multiple Reuse Patterns 80
4.3.4.2.1 Phân chia băng tần: 80
4.3.4.2.2 Ấn định tần số 82
4.3.4.2.3 Thiết kế tần số 83
4.4. ANTENNA 85
4.4.1. Kiểu loại anten: 85
4.4.2. Độ tăng ích anten (Gain of an Antenna) 87
4.4.3. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương - EIRP 88
4.4.4. Độ cao và góc nghiêng (down tilt) của anten: 88
4.5. CHUYỂN GIAO CUỘC GỌI (HANDOVER) 92
4.5.1. Phân loại Handover 92
4.5.2. Khởi tạo thủ tục Handover 95
4.5.3. Quy trình chuyển giao cuộc gọi 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
TS.Với Anten vô hướng: 1 Site = 1 Cell 3600
Phát sóng định hướng – Sectorization:
Lợi ích của sectorization (sector hóa):
Cải thiện chất lượng tín hiệu (Giảm can nhiễu kênh chung).
Tăng dung lượng thuê bao.
Hình 4 6 Sector hóa 1200
Với Anten định hướng 1200: 1 Site = 3 Cell 1200
Chia Cell (Cells Splitting)
Một cell với kích thước càng nhỏ thì dung lượng thông tin càng tăng. Tuy nhiên, kích thước nhỏ đi có nghĩa là cần có nhiều trạm gốc hơn và như thế chi phí cho hệ thống lắp đặt trạm cũng cao hơn.
Khi hệ thống bắt đầu được sử dụng số thuê bao còn thấp, để tối ưu thì kích thước cell phải lớn. Nhưng khi dung lượng hệ thống tăng thì kích thước cell cũng phải giảm đi để đáp ứng với dung lượng mới. Phương pháp này gọi là chia cell.
Tuy nhiên, sẽ không thực tế khi người ta chia nhỏ toàn bộ các hệ thống ra các vùng nhỏ hơn nữa và tương ứng với nó là các cells. Nhu cầu lưu lượng cũng như mật độ thuê bao sử dụng giữa các vùng nông thôn và thành thị có sự khác nhau nên đòi hỏi cấu trúc mạng ở các vùng đó cũng khác nhau.
Các nhà quy hoạch sử dụng khái niệm cells splitting để phân chia một khu vực có mật độ thuê bao cao, lưu lượng lớn thành nhiều vùng nhỏ hơn để cung cấp tốt hơn các dịch vụ mạng. Ví dụ các thành phố lớn được phân chia thành các vùng địa lý nhỏ hơn với các cell có mức độ phủ sóng hẹp nhằm cung cấp chất lượng dịch vụ cũng như lưu lượng sử dụng cao, trong khi khu vực nông thôn nên sử dụng các cell có vùng phủ sóng lớn, tương ứng với nó số lượng cell sẽ sử dụng ít hơn để đáp ứng cho lưu lượng thấp và số người dùng với mật độ thấp hơn.
Hình 4 7 Phân chia Cell
Đứng trên quan điểm kinh tế, việc hoạch định cell phải bảo đảm lưu lượng hệ thống khi số thuê bao tăng lên, đồng thời chi phí phải là thấp nhất. Thực hiện được điều này thì yêu cầu phải tận dụng được cơ sở hạ tầng của đài trạm cũ. Để đáp ứng được yêu cầu này, người ta sử dụng phương pháp giảm kích thước cell gọi là tách cell (cells splitting).Theo phương pháp này việc hoạch định được chia thành các giai đoạn sau:
1. Giai đoạn 0 (phase 0):
Khi mạng lưới mới được thiết lập, lưu lượng còn thấp, số lượng đài trạm còn ít, mạng thường sử dụng các “omni cell” với các anten vô hướng, phạm vi phủ sóng rộng.
Hình 4 8 Các Omni (3600) Cells ban đầu
Khi mạng được mở rộng, dung lượng sẽ tăng lên, để đáp ứng được điều này phải dùng nhiều sóng mang hơn hay sử dụng lại những sóng mang đã có một cách thường xuyên hơn.
Tuy nhiên, mọi sự thay đổi trong quy hoạch cấu trúc tần số phải gắn liền với việc quan tâm tới tỉ số C/I. Các tần số không thể được ấn định một cách ngẫu nhiên cho các cell. Để thực hiện được điều này, phương pháp phổ biến là chia cell theo thứ tự.
2. Giai đoạn 1 (Phase 1): Sector hóa
Thay anten vô hướng (omni) bằng 3 anten riêng biệt định hướng dải quạt 1200 là một giải pháp tách chia một Cell thành 3 Cells. Đó là giải pháp dải quạt hóa (sectorization – sector hóa). Cách làm này không đòi hỏi thêm mặt bằng cho các Cell mới. Tuy các Cell mới phân biệt nhau theo chức năng mạng nhưng chúng vẫn ở tại mặt bằng cũ.
Khi đó, tại mỗi vị trí cũ (Site) bây giờ có thể phục vụ được 3 cell mới, những cell này nhỏ hơn và có 3 anten định hướng được đặt ở vị trí này, góc giữa các anten này là 1200.
Hình 4 9 Giai đoạn 1 :Sector hóa
3. Giai đoạn 2: Tách chia nhỏ hơn nữa về sau
Tách chia Cell 1:3 thêm lần nữa
Hình 4.10 trình bày việc tách chia 3 thêm lần nữa. Lần tách này sử dụng lại mặt bằng cũ và thêm mới gấp đôi mặt bằng mới cho các BTS mới.
Ở mặt bằng cũ, anten cần quay đi 300 ngược chiều kim đồng hồ. Như vậy tổng số mặt bằng gấp 3 lần mặt bằng cũ để trả giá cho sự tăng dung lượng mạng lên gấp 3 lần.
Hình 4 10 Tách chia 1:3 thêm lần nữa
Tách chia 1:4 (sau lần đầu chia 3)
Hình 4 11 Tách chia 1:4 (sau lần đầu chia 3)
Sự tách chia này không đòi hỏi xoay hướng anten ở tất cả các BTS có mặt bằng cũ. Vị trí BTS mặt bằng mới được biểu thị trên hình vẽ 4.11.
Số lần sử dụng lại tần số, dung lượng hệ thống và số lượng mặt bằng BTS đều tăng 4 lần so với trước khi chia tách.
Tùy theo yêu cầu về dung lượng hệ thống, việc chia cell có thể được thực hiện tiếp tục. Tuy nhiên, mọi sự thay đổi trong quy hoạch cấu trúc tần số phải gắn liền với việc quan tâm tới tỉ số nhiễu C/I.
Bây giờ ta hãy xét một ví dụ để thấy được sự tăng dung lượng khi thu hẹp kích thước cell. Giả thiết rằng hệ thống có 24 tần số và chúng ta bắt đầu từ một cụm 7 cell có bán kính cực đại 14 km. Sau đó chúng ta thực hiện các giai đoạn 1 tách 3 và 1 tách 4.
Cũng giả thiết rằng một thuê bao có lưu lượng 0,02 Erlang với mức độ phục vụ GoS = 5%. Với 24 tần số, nghĩa là số kênh logic của hệ thống sẽ là:
24 x 8 = 192 kênh
Trong giai đoạn thứ nhất, khi 1 cụm (số nhóm tần số) là N = 7, thì số kênh lưu lượng TCH cho mỗi cell là:
(192 - 2 x7 )/7 = 178/7 = 25 TCH
Trong giai đoạn tiếp theo, khi một cụm có N = 21. Số kênh lưu lượng cho mỗi cell là:
(192 - 21)/21 = 171/21 = 8 TCH
Trong giai đoạn thứ nhất, ta phải sử dụng 2 kênh cho việc điều khiển. Trong các giai đoạn tiếp theo ta chỉ cần dành 1 kênh cho việc điều khiển là đủ.
Căn cứ bảng Erlang ta sẽ có bảng thống kê về mật độ lưu lượng qua các bước tách cell như sau:
Giai đoạn
Bán kính ô
N
TCH mỗi ô
Phạm vi ô
Số thuê bao/ 1 ô
Số thuê bao/km2
Hiệu quả trung kế
0
14 km
7
25
499,2km2
999
2,0
76%
1
8 km
21
8
166,4km2
227
1,4
54%
2
4 km
21
8
41,6 km2
227
5,5
54%
3
2 km
21
8
10,4 km2
227
21,8
54%
Từ bảng ta thấy, trong lần tách thứ nhất, dung lượng bị giảm (số thuê bao trên 1 km2 giảm từ 2 xuống còn 1,4) là do hiệu suất trung kế bị giảm khi số kênh trên một cell ít đi. Tuy nhiên, đây là một bước không thể thiếu được để thực hiện các bước tiếp theo. Đối với các bước tiếp theo là qui trình 1 tách 4, bán kính cell giảm 2 lần, nhưng dung lượng tăng 4 lần.
Như vậy, ta thấy rằng biện pháp “cell split” làm giảm kích thước của cell. Nhưng cũng làm tăng dung lượng hệ thống. Biện pháp này phải được áp dụng theo từng giai đoạn phát triển của mạng. Tuy nhiên, biện pháp này cũng có một số hạn chế bởi kích thước cell cũng có giới hạn (giới hạn trên là do công suất bức xạ của BTS và MS có hạn, giới hạn dưới là do vấn đề nhiễu). Đồng thời việc lắp đặt các vị trí trạm mới đòi hỏi kinh phí lớn, việc khảo sát để chọn được những vị trí thích hợp cũng gặp nhiều khó khăn (nhà trạm đặt thiết bị, xây dựng cột anten, mạng điện lưới thuận tiện...)
Để giải quyết vấn đề dung lượng ở những khu vực có mật độ rất cao mà các biện pháp trên không giải quyết được, thì việc sử dụng các “minicell” và các “microcell” sẽ trở nên phổ biến với phạm vi phủ sóng nhỏ, công suất bức xạ của BTS (thường là các trạm Repeater) thấp.
Quy hoạch tần số
Ngày nay các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM sử dụng hai dải tần số, đó là GSM 900 và GSM 1800.
Một số quốc gia ở Châu Mỹ thì sử dụng băng 850 Mhz và 1900 Mhz do băng 900 Mhz và 1800 Mhz ở đây đã được sử dụng trước đó.
Dải tầ...