Tài liệu Thiết kế, quy hoạch mạng thông tin di động 4g vinaphone tại hưng yên

  • Số trang: 85 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 176 |
  • Lượt tải: 0

Mô tả:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ----------------***--------------- Nguyễn Hải Nam THIẾT KẾ, QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VINAPHONE TẠI HƯNG YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI – 2019 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ----------------***--------------- Nguyễn Hải Nam THIẾT KẾ, QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VINAPHONE TẠI HƯNG YÊN CHUYÊN NGÀNH MÃ SỐ : : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN TIẾN BAN HÀ NỘI - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Hải Nam ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhấn đến thầy, PGS.TS Nguyễn Tiến Ban, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy trong suốt quá trình làm luận văn đã cho em rất nhiều kinh nghiệm và kiến thức để giúp em hoàn thành tốt luận văn này. Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến các thầy cô, và toàn thể cán bộ, giáo viên Khoa Đào tạo Sau đại học đã chỉ dạy em trong suốt thời gian học cao học và nghiên cứu, tạo điều kiện và giúp đỡ em hoàn thành luận văn trong thời gian quy định. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa học. Do hạn chế về thời gian thực hiện, kiến thức chuyên môn của bản thân nên sẽ khó tránh khỏi sai sót trong quá trình thực hiện luận văn, rất mong được sự đóng góp của các thầy cô, học viên quan tâm đến đề tài này. Chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Hải Nam iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................................................................ v DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................. xi LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................... xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G .......................................................... 2 1.1 Giới thiệu về công nghệ LTE, LTE Advanced ............................................... 2 1.2 Mục tiêu thiết kế mạng di động 4G ................................................................ 3 1.2.1 Tiềm năng mạng lưới .............................................................................. 3 1.2.2 Hiệu suất mạng lưới ................................................................................ 5 1.2.3 Kiến trúc mạng lưới và khả năng mở rộng, nâng cấp ............................. 8 1.2.4 Quản lý tài nguyên vô tuyến.................................................................... 9 1.3 Các thông số lớp vật lý của LTE Advanced .................................................. 9 1.4 Dịch vụ trên nền LTE Advanced ................................................................. 10 1.5 Tình hình triển khai 4G tại Việt Nam .......................................................... 11 1.6 Kết luận ........................................................................................................ 13 CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT TRONG MẠNG 4G ......................................... 14 2.1 Cấu trúc mạng 4G ......................................................................................... 14 2.1.1 Cấu trúc cơ bản SAE của LTE .............................................................. 15 2.1.2 Cấu trúc của LTE liên kết với các mạng khác....................................... 17 2.2 Các kênh trên giao diện vô tuyến 4G ........................................................... 19 2.2.1 Kênh logic ............................................................................................. 19 2.2.2 Kênh truyền tải ...................................................................................... 20 2.2.3 Kênh vật lý ............................................................................................ 21 2.3 Kiến trúc giao thức 4G ................................................................................. 22 2.4 Chuyển giao ................................................................................................. 25 2.4.1 Mục đích chuyển giao ........................................................................... 25 iv 2.4.2 Trình tự chuyển giao ............................................................................. 26 2.4.3 LTE Advanced đa sóng mang và MIMO siêu cao ................................ 28 2.4.4 Mô hình đường xuống của LTE trong kịch bản đa ô ............................ 31 2.5 Kết luận ....................................................................................................... 34 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VINAPHONE TẠI HƯNG YÊN ........................................................................... 35 3.1 Tình hình kinh tế xã hội tỉnh Hưng Yên ...................................................... 35 3.2 Hiện trạng mạng thông tin di động tại Hưng Yên ....................................... 35 3.3 Mô hình kết nối mạng thông tin di động Vinaphone tại Hưng Yên ............ 37 3.4 Thiết kế, quy hoạch mạng thông tin di động 4G Vinaphone tại Hưng Yên.38 3.4.1 Quy hoạch, định cỡ mạng truyền tải, vô tuyến cho 4G ......................... 40 3.4.2 Quy hoạch, định cỡ mạng truyền tải, vô tuyến cho 4G ......................... 41 3.4.3 Quy hoạch dung lượng .......................................................................... 55 3.4.4 Lắp đặt trạm e-NodeB tận dụng hạ tầng 2G/ 3G có sẵn ....................... 56 3.4.5 Phát sóng trạm e-NodeB........................................................................ 57 3.4.6 Đo kiểm vùng phủ sóng, đánh giá chất lượng mạng lưới sau khi phát sóng trạm e-NodeB ........................................................................................... 58 3.4.7 Trình tự các bước triển khai thực tế tại VNPT Hưng Yên .................... 60 3.5 Kết luận ........................................................................................................ 69 TỔNG KẾT.............................................................................................................. 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 71 v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Từ viết tắt Nghĩa 1G One Generation Thế hệ thứ nhất 2G Second Generation Thế hệ thứ hai 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 3GPP 3rdGenerationPartnership Project Dự án hợp tác thế hệ thứ ba 3GPP2 4G 3rdGenerationPartnership Project 2 Dự án hợp tác thế hệ thứ ba -2 Thế hệ thứ tư Four Generation A ACK Acknowledgement Xác nhận ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động B BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BS Base Station Trạm gốc C CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã CS Cell Selection Chọn ô D DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DL Downlink Đường xuống DL-SCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng riêng E eNodeB Evolved NodeB NodeB phát triển EPC Evolved Packet Core Mạng lõi gói phát triển EPS Evolved Packet System Hệ thống gói phát triển vi E-UTRAN Evolved-UTRAN Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển F FDD FrequencyDivision Duplex Song công phân chia theo tần số FDMA FFT Frequency Division Multiple Đa truy cập phân chia theo tần Access số Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh G GERAN GSM EDGE Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến Network GSM EDGE GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ gói vô tuyến gói chung GSM Hệ thống di động toàn cầu Global System for Mobile H HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt HSDPA HSPA High Speed Downlink Packet Truy nhập gói đường xuống Access tốc độ cao High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao I IP Internet Protocol Giao thức internet L LHHAARC LTE Hard Handover Algorithm Thuật toán chuyển giao cứng with Average RSRP Constraint LTE với ược lượng RSRP trung bình LTE Long Term Evolution Tiến hóa dài hạn vii M MAC Điều khiển truy nhập trung Medium Access Control bình Multimedia broadcast and Dịch vụ quảng bá và đa multicast service hướng phương tiện MCCH Multicast Control Channel Kênh điều khiển đa hướng MCH Multicast Channel Kênh đa hướng MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra MME Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ tin nhắn đa phương MBMS tiện MTCH Kênh lưu lượng đa phương Multicast Traffic Channel O OFDM OFDMA Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần Multiple số trực giao Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo Multiple Access tần số trực giao P P2P Point to Point Điểm đến điểm PBCH Physical Broadcast Channel Kênh vật lý quảng bá PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi PCFICH Physical Control Format Indicator Kênh vật lý chỉ thị khuôn Channel dạng điều khiển PCH Paging Channel Kênh tìm gọi Physical Downlink Control Kênh vật lý điều khiển đường Channel xuống PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Kênh vật lý chia sẻ đường PDCCH viii Channel xuống PHICH Physical HARQ Indicator Channel Kênh vật lý chỉ thị HARQ PHY Physical Layer Lớp vật lý PMCH Physical Multicast Channel Kênh vật lý đa phương PRACH Physical Random Access Channel Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên PUCCH Physical Uplink Control Channel Kênh vật lý điều khiển đường lên PUSCH Physical Uplink Shared Channel Kênh vật lý chia sẻ đường lên Q QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc QoS Quality of Services Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc R RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến S SAE SC-FDMA System Architecture Evolution Phát triển kiến trúc mạng Single Carrier Frequency Division Đa truy cập phân chia theo tần multiple Access số trực giao đơn sóng mang SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SMS Short Message Services Dịch vụ tin nhắn ngắn T TDD Time Division Duplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo ix thời gian U UE User Equipment Thiết bị người dùng UL Uplink Đường lên UMTS Universal Mobile Hệ thống thông tin di động Telecommunication System toàn cầu UTMS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến mặt Networks đất UMTS UTRAN V VoIP Voice IP Thoại sử dụng IP W WCDMA Wideband Code Division Multiple Đa truy cập phân chia theo mã Access băng rộng x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các yêu cầu về hiệu suất phổ và người dùng ............................................. 5 Bảng 1.2 Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA ................. 8 Bảng 1.3 Các thông số lớp vật lý LTE ..................................................................... 10 Bảng 1.4 Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp .................................................................. 10 Bảng 1.5 So sánh dịch vụ của 3G và LTE ............................................................... 10 Bảng 3.1 : Bảng thiết bị đo kiểm chất lượng 4G tại Hưng Yên ............................... 59 Bảng 3.2 : Bảng kết quả đo kiểm chất lượng 4G tại Hưng Yên .............................. 59 Bảng 3.3: Thiết kế vùng phủ 4G Vinaphone tại Hưng Yên ...................................... 68 xi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Ưu điểm hệ thống 4G .................................................................................... 6 Hình 1.2 : Năng lực phục vụ hệ thống 4G ..................................................................... 7 Hình 2.1 So sánh cấu trúc UMTS và LTE ................................................................... 14 Hình 2.2 Kiến trúc mạng 4G LTE/SAE ....................................................................... 15 Hình 2.3 Cấu trúc hệ thống 4G LTE/SAE tương tác với các mạng 3GPP khác .......... 18 Hình 2.4 Cấu trúc hệ thống LTE/SAE tương tác với các mạng khác ........................... 18 Hình 2.5 Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập 3GPP và liên mạng với CDMA2000 19 Hình 2.6 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người sử dụng ............................................. 22 Hình 2.7 Quá trình đóng bao GTP (sử dụng IPv4 để truyền tải GTP) ........................ 23 Hình 2.8 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển .................................................... 24 Hình 2.9 Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao ....................................... 26 Hình 2.10: Các chế độ truy nhập kênh vô tuyến ........................................................... 28 Hình 2.11: MIMO 2x2 không có tiền mã hóa ............................................................... 30 Hình 3.1: Thị phần các doanh nghiệp viễn thông di động trên địa bàn Hưng Yên ...... 36 Hình 3.2 : Đính hướng băng rộng cho phát triển 4 G đến năm 2024. ......................... 36 Hình 3.3 : Sơ đồ kết nối truyền dẫn các trạm 4G eNodeB tại Hưng Yên ..................... 37 Hình 3.4 : Sơ đồ tổng quát kết nối trạm eNodeB với NG-PON2 Hưng Yên................ 38 Hình 3.5 : Quy trình vận hành mạng ........................................................................... 38 Hình 3.6 : Quy hoạch băng tần di động tại Việt Nam................................................... 39 Hình 3.7 : Thiết kế tần số cho UMTS 900 refarming ................................................... 40 Hình 3.8 : Tần số sử dụng refarming cho LTE ............................................................. 41 Hình 3.9 : Mô hình sử dụng chung tần số ..................................................................... 41 Hình 3.10 : Môi trường ảo hóa - NetAct ...................................................................... 42 Hình 3.11 : Trình quản lý phần tử WCDMA OMS ..................................................... 44 Hình 3.12 : Kiến trúc EdenNet ..................................................................................... 45 Hình 3.13: Kiến trúc của Megamon cho WCDMA ...................................................... 46 Hình 3.14 : Sơ đồ kết nối cho mcRNC ......................................................................... 46 xii Hình 3.15 : Chức năng của Megaplexer ....................................................................... 47 Hình 3.16: Giao diện của TP5000 ................................................................................. 48 Hình 3.17 : Phần cứng cấu trúc của trạm cơ sở Flexi Multiradio 10 ............................ 48 Hình 3.18 : Nền tảng đa năng của trạm cơ sở Flexi Multiradio 10............................... 49 Hình 3.19: Khối hệ thống của trạm cơ sở Flexi Multiradio 10 ..................................... 49 Hình 3.20 : Vị trí của FBBC trong FSMS..................................................................... 50 Hình 3.21: Đầu Radio từ xa Flexi - FHDB ................................................................... 51 Hình 3.22 : Mô hình kết nối RNC với mạng core VNP.............................................. 52 Hình 3.23: Dải IP của SRAN BTS ................................................................................ 53 Hình 3.24: Dải địa chỉ tùy chọn của S-Plane and M-Plan ............................................ 53 Hình 3.25 : Cấu hình của U2100 S2/2/2 + LTE 1800 S1/1/1 ....................................... 54 Hình 3.26: Cấu hình của U2100 S2/2/2 + U900 S1/1/1/ + LTE 1800 S1/1/1 .............. 54 Hình 3.27 : Giải pháp của Megamon ............................................................................ 55 Hình 3.28: Sơ đồ khối các bước triển khai trạm SRAN ............................................... 56 Hình 3.29: Quy trình triển khai lắp đặt trạm eNodeB................................................... 57 Hình 3.30 : Sơ đồ kết nối các thiết bị phục vụ công tác đo kiểm ............................... 58 Hình 3.31: Thiết kế vị trí lắp đặt thiết bị trên cột BTS ................................................. 61 Hình 3.32: Thiết kế vị trí lắp đặt thiết bị 4G trong phòng máy .................................... 62 Hình 3.33: Thiết kế hướng đi cáp thiết bị eNodeB trong phòng máy........................... 62 Hình 3.34: Thiết kế cáp nguồn cho thiết bị eNodeB trong phòng máy ........................ 63 Hình 3.35: Thiết kế các vị trí đặt thiết bị trong phòng máy .......................................... 63 Hình 3.36 : Trình tự các bước hòa mạng trạm e-NodeB .............................................. 65 Hình 3.37 : Cấu hình dữ liệu cơ bản trạm e-NodeB ..................................................... 66 Hình 3.38 : Cấu hình truyền dữ liệu trạm e-NodeB ...................................................... 66 Hình 3.39 : Cấu hình truyền dữ liệu âm thanh trạm e-NodeB ...................................... 67 Hình 3.40: Mô phỏng thiết kế các trạm 4G................................................................... 67 1 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay nhu cầu sử dụng các dịch vụ dữ liệu qua thiết bị điện thoại di động của khách hàng ngày càng cao, đặc biệt là các dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ cao. Mặt khác điện thoại thông minh đã thực sự thống trị ngành công nghiệp viễn thông và ảnh hưởng đáng kể đến những ngành công nghiệp khác, bao gồm cả thương mại điện tử, giải trí, thông tin và công nghệ. Theo đó tốc độ mạng di động 3G như hiện nay không thể đáp ứng được. Trong bối cảnh đó, mạng 4G-LTE ra đời như là một nhu cầu tất yếu. Trong thời gian vừa qua mạng thông tin di động 4G-LTE đã được các Tập đoàn Viễn thông lớn trên thế giới triển khai tại nhiều khu vực tại Bắc Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc... Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó. Trong nước các nhà mạng VNPT, Viettel, MobiFone đã và đang nghiên cứu triển khai. Trong nước có nhiều tác giả đã thực hiện nghiên cứu về thiết kế và định cỡ mạng 4G-LTE. Tuy nhiên công nghệ 4G-LTE là công nghệ mới, hiện đại, xu hướng triển khai rộng rãi nên còn nhiều việc phải nghiên cứu thêm để đảm bảo mạng hoạt động ngày một ổn định và hiệu quả. Ngoài ra việc áp dụng vào một môi trường cụ thể như là VNPT Hưng Yên cũng còn nhiều vấn đề thách thức cần phải xem xét.Nội dung luận văn gồm 3 phần sau: Chương I: Tổng quan về mạng 4G Chương II: Các kỹ thuật trong 4G Chương III: Thiết kế, quy hoạch mạng thông tin di động 4G Vinaphone tại Hưng Yên Trong quá trình thực hiện luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong nhận được sự góp ý của thầy, cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn của em được hoàn thiện hơn. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G 1.1 Giới thiệu về công nghệ LTE, LTE Advanced LTE là thế hệ thứ tư của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. UMTS thế hệ thứ ba dựa trên WCDMA đã được triển khai trên toàn thế giới. Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống này, tháng 11 năm 2014 3GPP đã bắt đầu dự án nhằm xác định bước phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE). 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối. Đặc tả kỹ thuật cho LTE đang được hoàn tất và các sản phẩm LTE đã được các hãng tung ra thị trường. Các mục tiêu của công nghệ này là: Tăng tốc độ truyền dữ liệu: trong điều kiện lý tưởng hệ thống hỗ trợ tốc độ dữ liệu đường xuống đỉnh lên tới 326Mbit/s. Dải tần co giãn được: có khả năng mở rộng từ 1,4MHz; 3MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15MHz và 20 MHz cả chiều lên và xuống. Điều này dẫn đến sự linh hoạt sử dụng được hiệu quảbăng thông. Mức công suất cao hơn. Đảm bảo hiệu suất khi di chuyển: chức năng hỗ trợ từ 120 đến 350km/h hoặc thậm chí là 500km/h tùy thuộc vào băng tần. Giảm độ trễ trên mặt phẳng người sử dụng: giảm thời gian để một thiết bị chuyển từ trạng thái nghỉ sang nối kết với mạng và bắt đầu truyền thông tin trên một kênh truyền. Thời gian này phải nhỏ hơn 100ms. Sẽ không còn chuyển mạch kênh: tất cả sẽ dựa trên IP. Chúng cho phép cung cấp cácdịch vụ linh hoạt hơn và đơn giản với các mạng di động. Độ phủ sóng từ 5-100km: trong vòng bán kính 5-100km LTE cung cấp tối ưu về lưu lượng người dùng. Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời. Tuy nhiên mạng LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G hiện tại.Điều này hết 3 sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai LTE vì không cần thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có. Giảm chi phí: là độ phức tạp thấp, các thiết bị đầu cuối tiêu thụ ít năng lượng. Cùng tồn tại với các chuẩn và hệ thống trước: LTE phải cùng tồn tại và có thể phối hợp hoạt động với các hệ thống 3GPP khác. Người sử dụng LTE sẽ có thể thực hiện các cuộc gọi từ thiết bị đầu cuối của mình và thậm chí khi họ không nằm trong vùng phủ sóng của LTE. Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kỹ thuật mới được áp dụng, trong đó nổi bật là kỹ thuật vô tuyến OFDMA (đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao), kỹ thuật anten MIMO. 1.2 Mục tiêu thiết kế mạng di động 4G Những hoạt động của 3GPP trong việc phát triển mạng 4G đã xác định đối tượng, những yêu cầu và mục tiêu cho LTE. Những mục tiêu và yêu cầu này được dẫn chứng bằng tài liệu trong văn bản 3GPP. Những yêu cầu cho LTE được chia thành 5 phần khác nhau như sau: - Tiềm năng hệ thống - Hiệu suất hệ thống - Các vấn đề liên quan đến việc triển khai - Kiến trúc và sự di chuyển - Quản lý tài nguyên vô tuyến 1.2.1 Tiềpm năng mạng lưới Yêu cầu được đặt ra là việc đạt tốc độ dữ liệu đỉnh cho đường xuống 100Mbit/s và đường lên 50Mbit/s, khi hoạt động trong phân bố phổ 20MHz. Khi phân bố phổ hẹp hơn thì tốc độ dữ liệu đỉnh cũng sẽ tỉ lệ theo. Do đó, điều kiện đặt ra là có thể đạt được 5 bit/s/Hz cho đường xuống và 2,5 bit/s/Hz cho đường lên. LTE hỗ trợ cả chế độ FDD và TDD. Rõ ràng, đối với trường hợp TDD, truyền dẫn đường lên và đường xuống theo định nghĩa không thể xuất hiện đồng thời. Do đó mà yêu cầu tốc độ dữ liệu đỉnh cũng không thể trùng nhau đồng thời. 4 Yêu cầu về độ trễ được chia thành: yêu cầu độ trễ mặt phẳng điều khiển và yêu cầu độ trễ mặt phẳng người dùng. Yêu cầu độ trễ mặt phẳng điều khiển xác định độ trễ của việc chuyển từ trạng thái thiết bị đầu cuối không tích cực khác nhau sang trạng thái tích cực, khi đó thiết bị đầu cuối di động có thể gửi và nhận dữ liệu. Có hai cách xác định: cách xác định thứ nhất được thể hiện qua thời gian chuyển tiếp từ trạng thái tạm trú (camped state) chẳng hạn như trạng thái Release 6 Idle mode, khi đó thì thủ tục chiếm 100ms; các xác định thứ hai được thể hiện qua thời gian chuyển tiếp từ trạng thái ngủ, chẳng hạn như trạng thái Release 6 Cell-PCH. Khi đó thì thủ tục chiếm 50ms. Trong cả hai thủ tục này thì độ trễ chế độ ngủ và việc báo hiệu non-RAN đều được loại trừ. (Chế độ Release 6 Idle là trạng thái mà khi kết thiết bị đầu cuối không được nhận biết đối với mạng truy nhập vô tuyến, nghĩa là mạng truy nhập vô tuyến không có bất cứ thuộc tính nào của thiết bị đầu cuối và thiết bị đầu cuối cũng không được chỉ định một tài nguyên vô tuyến nào. Thiết bị đầu cuối có thể ở trong chế độ ngủ và chỉ lắng nghe hệ thống mạng tại những khoảng thời gian cụ thể. Trạng thái Release 6 Cell-PCH là trạng thái mà khi thiết bị đầu cuối không được nhận biết đối với mạng truy nhập vô tuyến. Tuy mạng truy nhập vô tuyến biết thiết bị đầu cuối đang ở trong tế bào nào nhưng thiết bị đầu cuối lại không được cấp phát bất cứ tài nguyên vô tuyến nào. Thiết bị đầu cuối lúc này có thể đang trong chế độ ngủ). Yêu cầu độ trễ mặt phẳng người dùng được thể hiện qua thời gian để truyền một gói IP từ thiết bị đầu cuối tới biên RAN hoặc ngược lại được đo từ lớp IP. Thời gian truyền theo một hướng sẽ không vượt quá 5ms trong mạng không tải (unloaded network), nghĩa là không có một thiết bị đầu cuối nào khác xuất hiện trong ô. Xét về mặt yêu cầu đối với độ trễ mặt phẳng điều khiển, LTE có thể hỗ trợ ít nhất 200 thiết bị đầu cuối di động ở trong trạng thái tích cực khi hoạt động ở khoảng tần số 5MHz. Trong mỗi phân bố rộng hơn 5MHz, ít nhất có 400 thiết bị đầu cuối được hỗ trợ. Số lượng thiết bị đầu cuối không tích cực trong ô không rõ là bao nhiêu nhưng có thể cao hơn một cách đáng kể. 5 1.2.2 Hiệu suất mạng lưới Các mục tiêu thiết kế công năng hệ thống LTE sẽ xác định lưu lượng người dùng, hiệu suất phổ, độ linh động, vùng phủ sóng và MBMS nâng cao. Nhìn chung, các yêu cầu đặc tính LTE có liên quan đến hệ thống chuẩn sử dụng phiên bản 6 HSPA. Đối với trạm gốc, giả định có một anten phát và hai anten thu, trong khi đó thì thiết bị đầu cuối có tối đa là một anten phát và hai anten thu.Tuy nhiên, một điều quan trọng cần lưu ý là những đặc tính nâng cao như là một phần của việc cải tiến HSPA thì không được bao gồm trong tham chiếu chuẩn. Vì thế, mặc dù thiết bị đầu cuối trong hệ thống chuẩn được giả định là có hai anten thu thì một bộ thu RAKE đơn giản vẫn được áp dụng. Tương tự, ghép kênh không gian cũng không được áp dụng trong hệ thống chuẩn. Yêu cầu lưu lượng người dùng được định rõ theo hai điểm: tại sự phân bố người dùng trung bình và tại sự phân bố người dùng phân vị thứ năm (khi mà 95% người dùng có được chất lượng tốt hơn). Mục tiêu hiệu suất phổ cũng được chỉ rõ, và trong thuộc tính này thì hiệu suất phổ được định nghĩa là lưu lượng hệ thống theo tế bào tính theo bit/s/MHz/ô. Những mục tiêu thiết kế này được tổng hợp trong bảng 1.1. Bảng 1.1 Các yêu cầu về hiệu suất phổ và người dùng Phương pháp đo hiệu suất Lưu lượng người dùng trung bình (trên 1 MHz) Lưu lượng người dùng tại biên tế bào (trên 1MHz phân vị thứ 5) Hiệu suất phổ bit/s/Hz/ô Mục tiêu đường xuống so với cơ bản 3 lần – 4 lần Mục tiêu đường lên so với cơ bản 2 lần – 3 lần 2 lần – 3 lần 2 lần – 3 lần 3 lần – 4 lần 2 lần – 3 lần Yêu cầu về độ linh động chủ yếu tập trung vào tốc độ di chuyển của các thiết bị đầu cuối di động. Tại tốc độ thấp, 0-15km/h thì hiệu suất đạt được tối đa, và cho phép giảm đi một ít đối với tốc độ cao hơn. Tại vận tốc lên đến 120km/h, LTE vẫn cung cấp hiệu suất cao và đối với vận tốc trên 120km/h thì hệ thống phải duy trì được kết nối trên toàn mạng tế bào. Tốc độ tối đa có thể quản lý đối với một hệ thống LTE có thể được thiết lập lên đến 350km/h (hoặc thậm chí đến 500km/h tùy 6 thuộc băng tần). Một yếu tố quan trọng đặc biệt là dịch vụ thoại cung cấp bởi LTE sẽ ngang bằng với chất lượng mà WCDMA/HSPA hỗ trợ. Hình 1.1 cho thấy hệ thống 4G có thể : Hỗ trợ dịch vụ hoàn toàn trong miền PS (All IP), Hỗ trợ throughput cao (tốc độ cao, dung lượng lớn), Giảm độ trễ (Control Plan và User Plan), Hỗ trợ Inter-working với mạng truy nhập 3GPP và các mạng truy nhập vô tuyến khác, Giảm giá thành sử dụng trên Mbyte Hình 1.1 : Ưu điểm hệ thống 4G Yêu cầu về vùng phủ sóng chủ yếu tập trung vào phạm vi ô (bán kính), nghĩa là khoảng cách tối đa từ tâm ô đến thiết bị đầu cuối di động trong ô. Đối với phạm vi ô lên đến 5km thì những yêu cầu về lưu lượng người dùng, hiệu suất phổ và độ linh động vẫn được đảm bảo trong giới hạn không bị ảnh hưởng bởi nhiễu. Đối với những ô có phạm vi lên đến 30km thì có sự giảm nhẹ cho phép về lưu lượng người dùng và hiệu suất phổ thì lại giảm một cách đáng kể hơn nhưng vẫn có thể chấp nhận được. Tuy nhiên, yêu cầu về độ di động vẫn được đáp ứng. Khi mà phạm vi tế bào lên đến 100km thì không thấy có đặc tính kỹ thuật về yêu cầu hiệu suất nào được nói trong quá rõ trong trường hợp này.
- Xem thêm -