Quy hoạch mạng UMTS cho mạng enterprise of telecommunication lao (ELT)

Chương III Quy hoạch mạng UMTS cho mạng entERprise of telecommunication lao (etl) Mở đầu Lào là một quốc gia nhỏ nằm trong Đông Nam á, với diện tích 236.800Km2 bao gồm 18 tỉnh, thành phố trên cả nước, dân số khoảng hơn 6 triệu người. Do chịu nhiều sự chi phối bởi các điều kiện tự nhiên, xã hội lại là nước vừa mới được giải phóng năm 1975. Vì thế sự phát triển kinh tế, xã hội của Lào vẫn chưa theo kịp các nước trong kkhu vực. Nhưng với xu thế phát triển và sự bủng nổ của khoa học công nghệ, Lào đã tận dụng cơ hội này để thúc đẩy phát triển cơ sở nền tảng kinh tế Nhà nước, trong đó viễn thông là một trong những lĩnh vực được Nhà nước quan tâm và đầu tư nhiều nhất. Với tổng số dân là hơn 6 triệu người trong khi mật độ điện thoại chỉ khoảng 4 máy/100 dân bao (bao gồm cả thuê bao cố định và di động) cho thấy tỷ lệ này là quá thấp so với các nước trong khu vực. Có nghĩa là tỷ lệ số dân không có máy điện thoại khá cao. Vì vậy, Lào là một thị trường viễn thông đầy tiềm năng. Nhận thấy tiềm năng phát triển cao của lĩnh vực viễn thông, nhất là lĩnh vực thông tin di động , được sự cho phép của chính phủ Lào và Bộ Bưu điện, Giao thông Vận tải và Xây dựng Lào có rất nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ tham gia vào việc khai thác và cung cấp dịch vụ thông tin di động, gồm các công ty Viễn thông Lào LTC (Lao Telecommunication Company), công ty viễn thông Nhà nước Lào ETL (Enterprise of Telecommunications Lao), công ty Viễn thông Châu á Lào LAT (Lao Asia Telecommunication State Enterpries), Công ty Millicom Lao Co và công ty SkeyTel Lào (Skey Telecom Lao). Trong đó LTC là công ty cung cấp dịch vụ điện thoại di động lớn nhất Lào. Hiện nay năm công ty trên đều đang sử dụng công nghệ GSM, và đang nghiên cứu và triển khai dịch vụ mạng GPRS để nâng cấp mạng tiến tới mạng thông tin di động thế hệ ba trong vài năm tới. Chương cuối cùng này sẽ trình bày về mạng thông tin di động ETL, trong khuôn khổ đồ án sẽ trình bay và phân tích, tính toán quy hoạch mạng UMTS giả sử được triển khai tại khu vực Thủ đô VIEN TIANE. 3.1. Thị trường thông tin di động ở Lào Mạng thông tin di động được đưa vào Lào là năm 1994, là mạng thông tin di động số Lao Telecom do công ty LTC cung cấp dưới vốn đầu tư của chính phủ Lào và Shinawatra International Public Co., Ltd (Thailand), với dung lượng 5,000 thuê bao địa bàn phục vụ là Thủ đô VIEN TIANE và tỉnh VIEN TIANE. Cho đến nay LTC có hơn 460.000 thuê bao, có vùng phủ sóng trên cả nước và trở thành nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn nhất Lào. Năm 2000 mạng Thông tin di động số thứ hai ETL Mobile (entreprise of Telecommunication Lao) của ETL sử dụng công nghệ GSM 900/1800 đã được đưa vào hoạt động với vùng phủ sóng trải khắp trên cả nước, cũng trên cơ sở vốn đầu tư của chính phủ Lào, hiện nay ETL có số thuê bao lên hơn 280.000. Năm 2002 mạng Thông tin di động số thứ ba LAT Moblie của LAT dựa trên tiêu chuẩn GSM 900/1800 được đưa vào hoạt động với vùng phủ sóng hơn 10 tỉnh hoạt động trên cơ sở vốn đầu tư của Công ty dịch vụ Viễn thông Quân đội, hiện nay có khoảng 80.000 thuê bao. Tháng 10 năm 2003, thị trường thông tin di động Lào trở nên hết sức sôi động với sự xuất hiện của Orange một nhà khai thác mới ngoài 3 nhà khai thác trên, đó là Millicom Lao Co,.Ltd (liên kết giữa Lào, Hutchison3 của Sweden và Orange của UK) gọi là mạng Tango dựa trên tiêu chuẩn GSM 900/1800 được đưa vào hoạt động với vùng phủ sóng hơn 8 tỉnh TP trên cả nước, cho đến nay Tango có hơn 70.000 thuê bao. Tháng 2 năm 2005, thị trường thông tin di đông Lào càng hết sức sôi động hơn với sự xuất hiện của một nhà khai thác mới nhất ngoài 4 nhà khai thác trên được đưa vào Lào. Đó chính là mạng SKEYTEL:Skey Telecom dựa trên tiêu chuẩn GSM 900/1800 được đưa vào hoạt động với vùng phủ sónghơn 10 tỉnh TP trên cả nước, hoạt động trên cơ sở vốn đầu tư của một công ty dịch vụ viễn thông Winphone: CDMA, INTERNET (Thailand), sử dụng thiết bị của nhà cung cấp làASBELL (ALCATEL – Sanghai Bell) và ERICSSON, hiện này có khoảng hơn 50.000 thuê bao. Chi tiết từng nhà khai thác sau: Lao Telecommunications Company (LTC) Operator Name: Lao Telecommunication Network Name: Lao Telecommunications Network Type: GSM 900/1800 Handset Code: LAO GSM Network Code: 020.5xxxxxx Network Status:1994 International Roaming : Cambodia Kingdom, HongKong, Japan, Malaysia, Singapore, Taiwan, Thailand, Viet Nam,… Enterprise of Telecommunication Lao (ETL) Operator Name: Enterprise of Telelacommunication Lao (ETL) Network Name: ETL Mobile Network Type: GSM 900/1800 Handset Code: Network Code: 020.2xxxxxx Network Status:2000 Lao Asia Telecommunication State Enterpries (LAT) Operator Name: Lao Asia Telecommunication State Enterpries (LAT) Network Name: LAT Mobile Network Type: GSM 900/1800 Handset Code: LAT MOBILE Network Code: 020.9xxxxxx Network Status:2002 Millicom Lao Co,. Ltd Operator Name: Millicom Lao Co,.Ltd Network Name: : Millicom Lao Co,.Ltd Network Type: GSM 900/1800 Handset Code: Tango Network Code: 020.7xxxxxx Network Status:2003 International Roaming: Australia, Cambodia, Denmark, France Hong Kong, India, Indoniasia, Italy, Macau, Singapore, SriLanka, Switzerland, Taiwan, Thanland, Viet Nam SKEY TELECOM (SKEYTEL) Operator Name:Skey Telecom Network Name: Skeytel Network Type: GSM 900/1800 Handset Code: Network Code: 4570 Network Status: 2005 3.2. Tình hình phát triển của mạng Enterprise of Telecommunication Lao. Năm 2000, mạng thông tin di động Enterprise Telecommunication Lao đã được được đưa vào hoạt động, sử dụng công nghệ GSM 900/1800 và hiện nay sau 5 năm hoạt động mạng ETL đã phủ sóng toàn bộ 18 tỉnh Thành Phố trên cả nước. Để phục vụ tốt khách hàng, hàng năm, Enterprise Telecommunication Lao không ngừng phát triển về cơ sở hạ tầng mạng, thường xuyên bổ sung lắp đặt thêm các trạm thu phát vô tuyến để mở rộng vùng phủ, nâng cao chất lượng dịch vụ và phát triển thêm dịch vụ mới. Năm 2001, mạng ETL đã cho ra đời dịch vụ mới: dịch vụ điện thoại di động trả tiền trước ETL-Phone sử dụng công nghệ Service Node và nâng thành công nghệ IN của ERICSSON. Dịch vụ mới này đã thu hút đông đảo khách hàng sử dụng, nhất là giới trẻ làm thúc đẩy số lượng thuê bao phát triển rất nhanh. Đến cuối năm 2002, ETL đã lắp đặt thêm 1 tổng đài chuyển mạch MSC_ASBELL-2 (SVN), nâng tổng số tổng đài của Enterprise of Telecommunication Lao lên 3 tổng đài, có hơn 150 trạm thu phát sóng vô tuyến BTS phủ sóng trên cả nước. Đồng thời ETL cũng đưa thêm nhiều dịch vụ giá trị gia tăng vào khai thác và cung cấp. Giữa năm 2003, do đã phát triển nhiều dịch vụ mới, mạng ETL được đông đảo người dân sử dụng, cho nên ETL đưa băng tần 1800MHz vào khai thác, băng tần này chủ yếu là ở khu tập trung dân cư và nhiều người sử dụng. Tính đến hết tháng 7 năm 2005, ETL đã phát triển được hơn 280.000 thuê bao. Cuối năm 2005 đầu năm 2006, ETL dự kiến sẽ đưa vào thương mại dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS và nhắn tin đa phương tiện MMS và chắc chắn các dịch vụ này sẽ thu hút rất nhiều khách hàng sử dụng. ETL dự kiến phát triển thêm 50.000 thuê bao trong 6 tháng cuối năm 2005, nâng tổng số thuê bao dự kiến là hơn 330.000 thuê bao. Hình 3.1 cho ta thấy mạng Enterprise of Telecommunication Lao đã phủ sóng toàn bộ 18 tỉnh thành phố trên cả nước. Trong tháng 7 vừa qua, ETL đã triển khai và chính thức đưa vào hoạt động hệ thống thông tin di động mới, đó là hệ thống thông tin di động nội vùng Win-Phone ( giống như mạng CityPhone của Bưu điện Hà Nội) sử dụng cộng nghệ PHS với dải tần số là 45 MHz, bán kính của máy đầu cuối là 45 Km, nhà cung cấp thiết bị là Huawei (Trung Quốc). Bước đầu ETL chỉ cung cấp nhằm cho các thành phố lớn như là VIEN TIANE, SAVANNAKHET, LOUNGPRABANG và PAKSE, ETL hy vọng với mạng này sẽ thu hút đông đảo người dân sử dụng. Hình 3.1. Bản đồ vùng phủ sóng của mạng ETL 3.3. Hiện trạng của mạng lưới GSM hiện có. Mạng ETL là một mạng điện thoại tin di động lớn của Lào, có vùng phủ sóng 19/19 tỉnh Thành phố trên cả nước. Mạng sử dụng thiết bị: phần chuyển mạch sử dụng thiết bị do hãng ASBELL: ALCATEL-ShanghaiBell (China) và ERICSSON (Thailand), ngoài ra phần vô tuyến ETL sử dụng thiết bị của hãng ASBELL và HUAWEI, hệ thống PP (M-Phone), SMS và VMS do hãng Digital Comverse cung cấp. Do là một nước nhỏ, nhiều đồi núi, cho nên ETL gặp rất nhiều khó khăn về việc triển khai hệ thống truyền dẫn, truyền dẫn của mạng ETL bao gồm truyền dẫn cáp quang, vi ba và vệ tinh. Về truyền dẫn vệ tinh, đầu tiên, các trạm vệ tinh con tại các vùng, sau khi thu tín hiệu được bắn lên vệ tinh INTEL SAT (64Deg. East) và sau đó INTEL SAT truyền xuống trạm vệ tinh mẹ VTE-01A tại trung tâm VIENTIANE rồi được phân phối như hình 3.1. Sự quản lý và khai thác, mạngETL chia thành 2 khu vực: Khu vực nửa miền Trung lên phía Bắc (Thủ đô VIENTIANE là trung tâm). Khu vực nửa miền Trung xuống phía Nam (TP. SAVANNAKHET là trung tâm) 3.3.1. Phân hệ chuyển mạch. Tổng đài di động mạng GSM cũng như các tổng đài khác là phần lõi của hệ thống thông tin di động GSM. Cùng với các quá trình kết nối các cuộc gọi và là giao diện với các mạng khác, như mạng điện thoại công cộng PSTN,.... đặc biệt là được kết nối với các tổng đài Toll và Gatway. Vì vậy, các tổng đài MSC được lắp đặt tập trung tại VIENTIANE và SAVANNAKHET với 3 MSC, được phân bổ như bảng sau: Bảng 3.1. Phân bổ và dung lượng MSC TT Vùng MSC Dung lượng 1 Khu vực nửa miền Trung lên phía Bắc MSC_ASBELL-1 VTE 200K MSC_ETC2 VTE 200K 2 Khu vực nửa miền Trung xuống phía Nam MSC_ASBELL-2 SVN 150K Tổng cộng 03 MSC MSC_ASBELL-1 đặt tại SayLom - Thủ đô VIEN TIANE với dung lượng thiết kế là 200K, được nối với các tổng đài cố định của mạng PSTN_VTE (VienTiane) như: FETEX-150c. MSC_ECT2 đặt tại SayLom - Thủ đô VIEN TIANE với dung lượng thiết kế là 200K, được nối với một số tổng đài cố định là FETEX-150c. MSC_ASBELL-2 đặt tại SAVANNAKHET với dung lượng là hơn 150K, được nối với tổng đài cố định PSTN (SAVANAKHET) như là FETEX-150c. Kết nối trong mạng ETL dùng báo hiệu số 7, kết nối ra mạng cố định dùng báo hiệu số 7 và R2. Cấu hình kết nối mạng ETL được cho ở hình 3.2. Để được triển khai dịchvụ GPRS, ETL đang lắp đặt các SGSN và GGSN theo cấu hình 1 SGSN +GGSN - VIENTIANE và SGSN – SAVANAKHET. Truyền dẫn sử dụng công nghệ ATM và theo chuẩn về GPRS của hãng cung cấp. Cùng với các tổng đài lớn MSC, bộ ghi định vị thường trú HLR là nơi lưu trữ cơ sở dữ liệu tập trung về thuê bao. Trong mạng ETL hiện nay có 2 hệ thống HLR/Auc1 đặt tại VIENTIANE, lưu giữ dữ liệu thuê bao cho khu vực 1có dung lượng 200K, HLR/Auc2 đặt tại khu vực 2 SAVANNAKHET, có dung lượng 200K. 3.3.2. Phân hệ vô tuyến Phân hệ vô tuyến trong mạng thông tin di động ETL ( bao gồm các bộ điều khiển trạm gốc BSC và các trạm BTS ) được phân bổ tại VIENTIANE, TP. SAVANNAKHET và các tỉnh, thành phố khác và được phân chia thành 3 vùng phủ sóng khu vực như bảng 3.1. Hiện tại ( tính đến hết tháng 7 năm 2005) mạng ETL có 3 TRAU: TRAU1, TRAU2 và TRAU3. Trong đó TRAU1 và TRAU2 ( cùng đặt tại SayLom VIENTIANE) được nối với MSC_ASBELL-1 và MSC_ETC2. TRAU3 được nối vào MSC_ASBELL (đặt tại SAVANNAKHET). Mạng ETL có 4 BSC, trong đó BSC_ASBELL-1 được nối vào MSC_ASBELL-1, BSC_ETC2 và BSC_HUAWEI được nối vào MSC_ETC2 và BSC_ASBELL-2 được nối vào MSC_ASBELL-2. Số lượng BTS của mạng ETL có hơn 150, các BTS được kết nối với BSC theo kiểu “hình sao” và một số trạm được kết nối theo kiểu ”Drop-insert”. Truyền dẫn được sử dụng hiện nay là vi ba, vệ tinh và cáp quang. Hiện nay mạng ETL sử dụng cả hai băng tần 900 và 1800 MHz. Băng tần 1800 MHz bắt đầu đưa vào sử dụng từ năm 2001, băng tần này chủ yếu tập trung phủ sóng trong thành phố lớn như là Thủ đô VIENTIANE và TP. SAVANAKHET, các khu tập trung nhiều dân cư . Các BTS của mạng hiện nay có dùng các cấu hình cả Omni: trạm dùng antenna vố hướng và Sector: trạm dùng antenna secter cho 3 đến 4 hướng. Các BSC sẽ được sử dụng cho dịch vụ GPRS đang được lắp đặt thêm các đơn vị điều khiển gói PCU, để chuẩn bị cho việc triển khai GPRS trong cuối năm này. Bảng 3.2. Phân hệ vô tuyến mạng ETL TT Vùng phủ sóng khu vực BSC BTS tại các tỉnh thành phố 1 Khu vực MSC_ASBELL-1 VTE Quản lý BSC_ASBELL-1 VTE VienTiane Cap 1 VienTiane Pro 1 Special Zone Oudomsay Houaphan Loungprabang 1 2 Khu vực MSC_ETC2 VTE Quản lý BSC_HUAWEI VTE Vientian Cap 2 Vientian Pro 2 Loungprabang 2 Loungnamtha Borkeo Xiengkhouang BSC_ASBELL-3 VTE Xaysomboun Xayaboury Bolikhamxay Savanakhet 1 Champasak 1 Saravan Xekong Khammuaune Borikhamxai 3 Khu vực MSC_ASBELL-2 Quản lý BSC_ASBELL-2 SVN Savannaket 2 Champasak 2 Xekong Attapu 3.3.3. Khảo sát và đánh giá năng lực mạng hiện có. 3.3.3.1. Các tham số kỹ thuật Dưới đây là các tham số kỹ thuật được sử dụng khi thiết kế cấu hình mạng: Lưu lượng bình quân: 20mErl/thuê bao. BHCA: 1/thuê bao. QoS phần vô tuyến BSS: 2% QoS phần chuyển mạch SSS: 0,05% 3.3.3.2. Thống kê lưu lượng, đánh giá chất lượng của mạng ETL Theo khảo sát thống kê từ báo cáo thông lượng của OMC, chúng ta nhận thấy rằng lưu lượng của một số Cell đang tăng cao. Qua đó cần có dự báo để tăng thêm trung kế đấu nối cho các Cell trên, việc tính toán số lượng trung kế cần thiết để tăng thêm nhằm đáp ứng lưu lượng phụ thuộc vào các tham số kỹ thuật và các công thức tính được áp dụng cho chúng. Qua bảng báo cáo lưu lượng phân hệ vô tuyến vào giờ cao điểm, chúng ta có thể đánh giá được chất lượng mạng ETL theo từng ngày cụ thể ( Số liệu dưới đây được đo vào giờ cao điểm trong ngày 11/07/2005: qua đợt về thực tập ở công ty ETL): Các Cell có tỷ lệ nghẽn mạch cao trong ngày. Bảng 3.3. Thông số về các tỷ lệ tình trạng của một số cell điển hình TCH Congestion Cell Name No TRX Erlang_Sys Peak Hour Erlang_Use Congestion Thakhek2 2 9.7295 20:00 13.76 76.34% Pakse1 4 23.833 19:00 50.70 63.55% Thakhek3 3 17.132 19:00 20.57 59.60% Savanakhet3 2 9.7295 20:00 13.42 50.83% Thakhek1 4 23.833 20:00 28.23 45.39% Savanakhet1 4 23.833 20:00 27.34 41.55% Srikhot1 1 2.9603 20:00 5.12 39.70% Laongnm1 1 2.9603 19:00 5.36 38.48% km9cell3 4 23.833 19:00 27.90 35.78% Pakkading1 1 2.9603 20:00 4.44 32.13% Pakse2 4 23.833 20:00 43.69 29.68% M_Khongsedone2 1 2.9603 20:00 4.54 29.61% Pakse3 4 23.833 20:00 43.92 28.78% Newsavanakhet2 2 9.7295 20:00 10.72 17.65% Pakadan1 1 2.9603 07:00 2.79 9.15% SDCCH Congestion Cell Name No TRX Erlang_Sys Peak Hour Erlang_Use Congestion Thakhek2 2 9.7295 20:00 13.76 28.95% Pakse1 4 23.833 19:00 50.70 18.81% Savanakhet3 2 9.7295 20:00 13.42 13.05% Một số Cell có chất lượng thấp TCH Drop Cell Name No TRX Erlang_Sys Peak Hour Erlang_Use Drop Pakadan1 1 2.9603 07:00 2.79 7.75% Newsavanakhet1 4 23.833 20:00 14.94 4.41% Saylom 6 9.548 20:00 8.25 5.32% Nonsagha1 1 2.9603 17:00 1.64 2.52% Hình 3.3. Biểu đồ tỷ lệ đánh giá chất lượng mạng trong giờ cao điểm Hình 3.4. Biểu đồ tỷ lệ đánh giá chất lượng mạng trong giờ cao điểm Trên cơ sở đánh giá chất lượng mạng, chúng ta có những biện pháp để nâng cao chất lượng và hiệu quả các Cell, như mở rộng thêm số lượng TRx, tăng cấu hình cho các trạm, điều chỉnh lại góc ngẩn và các hướng anten, kiểm tra lại chất lượng của mạng và thiết bị,.......để khai thác hiệu quả mạng GSM hiện có, đồng thời giúp ETL hoạch định được hướng quy hoạch cho mạng di động thế hệ ba UMTS. 3.4. Xu hướng tiến tới mạng UMTS của Enterprise of Telecommunication Lao. Có rất nhiều con đường để tiến tới và triển khai mạng thông tin di động thế hệ ba UMTS. Dựa trên sự đánh giá năng lực mạng hiện có, mạng ETL đã lựa chọn cho mình một con đường rất phù hợp, đó là phát triển mạng 2,5 G (GPRS) làm nền tảng cho việc phát triển mạng UMTS sau này, dựa trên mạng truy nhập vô tuyến GSM hiện có, lắp đặt thêm phần mạng lõi GPRS để triển khai các dịch vụ 2,5 G. Mạng lõi GPRS này sẽ được dùng làm cơ sở cho việc triển khai mạng lõi UMTS. Bước tiếp theo là triển khai mạng truy nhập vô tuyến hoàn toàn mới UMTS. Hiện nay, Enterprise Telecommunication Lao đang trong giai đoạn lắp đặt hệ thống mạng 2,5G để được triển khai dịch vụ GPRS trong cuối năm nay - đầu năm 2005 này với thiết bị của hãng ERICSSON dựa trên công nghệ ATM. Cấu hình mạng lõi GPRS là 01 SGSN +GGSN – VIENTIANE và 01 SGSN – SAVANNAKHET. Dung lượng ban đầu của hệ thống được thiết kế là 5.000 thuê bao, trong pha tiếp theo có thể nâng dung lương lên 15.000 thuê bao GPRS. Dựa trên quan điểm trên, để đáp ứng yêu cầu triển khai mạng thế hệ ba theo xu thế chung của thế giới, ngoài mạng chuyển mạch kênh vốn đang được sử dụng thì mạng chuyển mạch gói mới cần phải được triển khai thêm. Vùng lưu lượng có thể có thể chia thành 03 vùng: VIENTIANE (gồm các tỉnh phía Bắc), TP. SAVANNAKHET (gồm các tỉnh miền trung) và TP. CHAMPASAK (gồm các tỉnh phía Nam). Tuy nhiên, do đặc thù của mạng thông tin di động và số lượng dân số, cho nên lưu lượng ở miền Bắc chỉ tập trung ở thủ đô VIENTIANE, ở miền trung là TP. Savannakhet và miền Nam là TP. CHAMPASAK. Vì vậy chỉ cần thiết lập một mạng hình lưới giữa thủ đô VIENTIANE, TP. Savannakhet và TP. CHAMPASAK. Trong giai đoạn đầu, chỉ có lưu lượng chuyển mạch gói đi qua nút SGSN và GGSN tới mạng Internet và các dữ liệu khác. Trong giai đoạn tiếp theo, Enterprise Telecommunication Lao sẽ cho phép một lưu lượng cuộc gọi chuyển mạch kênh truyền thống chuyển thành lưu lượng mạng VoIP qua phân hệ đa phương tiện IP. Về hệ thống mạng truyền dẫn, hiện nay chỉ có công nghệ ATM mới có thể đảm bảo được QoS cho mạng hỗn hợp nhiều dịch vụ. Nhưng chi phí đầu tư công nghệ này thì khá cao cho nên xu hướng lâu dài của ETL là sử dụng công nghệ IP trực tiếp trên công nghệ truyền dẫn SDH hoặc là WDM và cũng có thể là MPLS. Hình 3.5 dưới đây là hướng phát triển lên thế hệ 3G của Lao Telecom, ETL, LAT , Milicom Lao và Skeytel Hình 3.5. Hướng phát triển lên 3G ở Lào 3.4.1. Các giai đoạn triển khai mạng UMTS Như vậy, giải pháp của mạng Enterprise Telecommunication Lao được lựa chọn để tiến lên mạng thông tin di động thế hệ ba là: GSM GPRS WCDMA UMTS. Cụ thể như từng pha sau: Giai đoạn I ( 2004 - 2006): GPRS (2G+) Đây là giai đoạn triển khai dịch vụ GPRS dựa vào mạng GSM đang tồn tại, theo đó, với hệ thống mạng GSM hiện có cần phải triển khai lắp đặt thêm một hệ thống GGSN để kết nối với mạng Internet. GGSN này được kết nối vào hệ thống mạng GSM thông qua SGSN và PCU. PCU này được bố trí lắp đặt ở phía BSC với mục đích là bổ sung chức năng điều khiển gói cho BSC trong qúa trình khai thác dịch vụ GPRS. Còn các thành phần khác của mạng GSM vẫn được giữ nguyên. Như cho thấy ở hình 3.6. Triển khai dịch vụ GPRS dựa trên mạng GSM với mục tiêu là đáp ứng được phần lớn nhu cầu dịch vụ truyền số liệu của thuê bao di động trên cơ sở sử dụng hiệu quả hạ tầng hiện có. Với sự triển khai này, pha đầu ETL dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ dữ liệu sẽ vào khoảng 5.000 thuê bao và tiếp theo pha hai ETL dự baó số lượng thuê bao sẽ tăng nhanh vào khoảng 15.000 thuê bao. Hình 3.6. Giai đoạn triển khai GSM GPRS Với sự triển khai dịch vụ GPRS, các dịch vụ GPRS có thể cung cấp là các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao với tốc độ truyền số liệu lên đến 172 kbps và cao hơn dịch vụ truyền số liệu được cung cấp bởi chuyển mạch kênh của GSM. Ngoài ra, việc triển khai GPRS về công nghệ và tổ chức mạng, GPRS cho phép máy di động nối tới các mạng IP và X.25. Vậy mạng GSM sẽ phải bổ sung thêm SGSN và GGSN để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch gói. Đây là một giải pháp rất kinh tế và phù hợp với một thị trường đầy tiềm năng như Lào. Như vậy, chúng ta thấy rằng mạng GPRS sẽ được làm cơ sở tiếp tục phát triển cho các dịch vụ cao cấp hơn đó là mạng thông tin di động thế hệ ba 3G. Giai đoạn 2 (2006 - 2010): UMTS (Release 1999) Trong giai đoạn này, bên cạnh việc sử dụng các BTS của hệ thống GSM sẵn có, còn có các trạm mới được triển khai là các Node B, Node B được kết nối với mạng di động qua các RNC. Các RNC có thể nối trực tiếp với SGSN hoặc nối đi MSC. Trong lúc này, các SGSN và MSC được chuyển thành SGSNu và MSCu vì được thay đổi với mục đích tương thích với mạng UMTS. Những thay đổi này rất cần thiết để từng bước thay thế mạng 2G bằng 3G. Các Node B là các trạm thu phát gốc, chúng rất thích hợp và linh hoạt để sử dụng lại và triển khai các site đang tồn tại, như trong hình 3.7. Hình 3.7. Giai đoạn GPRS UMTS R1999 Mục tiêu triển khai của ETL trong giai đoạn này là cung cấp đầy đủ dịch vụ dữ liệu theo yêu cầu của hệ thống 3G của ITU, bao gồm cả các dịch vụ đa phương tiện cao cấp. Về thời điểm triển khai, khoảng năm 2006 – 2010 các dịch vụ Multimedia khách hàng mới thực sự được ưa chuộng và lúc đó sẽ được ứng dụng triển khai. Việc triển khai trong giai đoạn này, về dịch vụ có thể cung cấp sẽ đa dạng hơn và tốc độ cũng nhanh hơn so với ở pha một. Lúc này dịch vụ Multimedia cao cấp sẽ được tung ra cung cấp: truy nhập mạng nội bộ LAN, Intranet/Internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình và điện thoại hội nghị,... Với sự lựa chọn cho việc triển khai mạng băng rộng, trong lúc này rất có thể Lao Telecom sẽ sử dụng công nghệ theo UTRA là W-CDMA UMTS, vì công nghệ này cung cấp cao hơn, thoả mãn các yêu cầu của IMT-2000. Sự lựa chọn này rất thuận lợi cho ETL, vì công nghệ này được thiết lập và tận dụng trên cơ sở mạng lõi GSM hiện có. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu này mới chỉ là triển khai theo Release 99 để tận dụng hệ thống truyền dẫn ATM của giai đoạn một. Vì vậy, qua giai đoạn hai này chúng ta thấy được mạng được triển khai với mục đích là cung cấp dịch vụ Multimedia tốc độ cao là chính. Để có thể cung cấp dịch vụ tốc độ cao (tốc độ dữ liệu cao lên tới 384 Kbps và 2 Mbps) như vậy thì hệ thống 3G sẽ cần phải có nhiều Cell hơn và việc triển khai cũng sẽ rất tốn kém, việc triển khai này chỉ thực sự cần thiết khi nhu cầu đã đủ lớn, ETL cũng dự kiến rằng việc triển khai này sẽ thực sự thu hút và đáp ứng được nhu cầu cần sử dụng như hiện nay. Giai đoạn 3 ( 2010 – 2015 ): W-CDMA UMTS toàn IP Khi nhu cầu sử dụng của khách hàng thực sự lên cao, lúc này mới có thể triển khai mạng theo kiến trúc toàn IP. Vì kiến trúc mạng này được xây dựng trên các công nghệ gói và điện thoại IP, cho nên có thể đồng thời cung cấp cả hai các dịch vụ thời gian thực và dịch vụ phi thời gian thực. Kiến trúc này cho phép hỗ trợ chuyển mạch toàn cầu và tương hợp với các mạng ngoài như là các mạng thế hệ hai hiện có, các mạng số liệu công cộng và các mạng VoIP đa phương tiện. Điều đặc biệt nhất trong giai đoạn này là cả dịch vụ tiếng và số liệu đều được xử lý như nhau trên đường truyền từ đầu cuối phát tới đầu cuối thu. 3.4.2. Tái sử dụng đài trạm và chia xẻ truyền dẫn 3.4.2.1. Tái sử dụng đài trạm. Phần trên chúng ta đã đánh giá hiện trạng của mạng ETL, qua đó nhận thấy rằng các đài trạm hiện có vẫn có khả năng tái sử dụng trong pha đầu của việc triển khai mạng UMTS, bằng cách chúng ta tái sử dụng lại các đài trạm hiện có, tức là lắp đặt các trạm BS cả hai hệ thống cũ và mới đồng vị trí, làm như vậy sẽ giảm đáng kể các chi phí xây dựng, lắp đặt và khắc phục được ảnh hưởng của hiệu ứng gần-xa vì sự chênh lệch về suy hao đường truyền. Ngoài ra, vị trí lắp đặt anten cũng hết sức quan trọng trong việc quy hoạch. Nếu chúng ta chia xẻ hệ thống, anten sẽ giảm đáng kể số lượng hệ thống anten và tiết kiệm được không gian ở các cột đặt hoặc các nơi lắp anten. Chẳng hạn, vị trí anten có thể đặt ở nóc nhà hay toà nhà cao tầng. Hoặc ta có thể chia xẻ bằng cách nếu ta đang sử dụng anten đơn dải với phân tập không gian thì có thể chuyển sang dùng anten đa dải hoặc băng rộng với phân tập cực làm như vậy sẽ cho phép có độ phân tập cao hơn. Nhiều khi, chia xẻ hệ thống anten không phải là giải pháp tối ưu, vì cách này không cho phép điều chỉnh về mặt độ nghiêng của anten một các độc lập. 3.4.2.2. Chia xẻ truyền dẫn. Để tận dụng những nền tảng phần cứng hiện có của GSM mà không tốn kém chi phí xây dựng lại một mạng truyền dẫn mới hoàn toàn, việc chia xẻ các hệ thống truyền dẫn giữa hệ thống GSM và WCDMA là rất cần thiết, bằng cách chúng ta chia xẻ các nguồn tài nguyên phần cứng, chia sẻ này có thể đạt được độ lợi trung kế và độ lợi ghép kênh thống kê cho các dịch vụ 3G nếu triển khai mạng truyền dẫn ATM hoặc toàn IP, đôi khi chúng ta chỉ thực hiện bằng cách thêm hoặc thay đổi các thiết bị là được. Hình 3.8. Cấu hình chia xẻ truyền dẫn Hình 3.8 cho chúng ta thấy cấu hình về sự sử dụng chung phương tiện truyền dẫn. Các Noed B UMTS và BTS GSM được đặt cùng một chỗ, sử dụng chung một tủ máy và chung phương tiện truyền dẫn dẫn đến BTS và cả RNC. Lúc này BTS GSM và Node B UMTS đã có kết nối tương ứng với BSC và RNC bằng luồng E1 thông qua hai bộ kết nối chéo mini, hai bộ kết nối chéo mini này có chức năng là sắp xếp các khe 64Kbps cho cả BSC và RNC và phía Node B UMTS và BTS GSM. Tất nhiên việc dùng chung phương tiện truyền dẫn như vậy chỉ có thể thực hiện được đối với ở các trạm có nhu cầu dự kiến thấp. Trong thành phố lớn, nếu chúng ta cùng đặt BTS GSM và Node B UMTS cùng một chỗ thì chắc chắn sẽ không còn dung lượng thừa để đủ cho UMTS, trong trường hợp này chúng ta phải tăng thêm dung lượng truyền dẫn cho trạm. 3.4.3. Nhiễu giữa các hệ thống băng hẹp và băng rộng. Sự phát triển của hệ thống thông tin di động từ thế hệ hai lên thế hệ ba yêu cầu phải sử dụng linh hoạt và mềm dẻo băng tần hiện có. Nhưng hoạt động của hệ thống UMTS khi có hệ thống băng hẹp lân cận cùng một vùng địa lý khác với khi hệ thống UMTS hoạt động độc lập vì nhiễu từ hệ thống băng hẹp đến UMTS tăng. Các khuyến nghị của 3GPP chưa bao gồm đầy đủ hoạt động của UMTS trong dải 1,8/1,9 GHz, đặc biệt là khi hai hệ thống băng rộng và hẹp hoạt động đồng thời tại các dải tần đó. Với sự phát triển nhanh dung lượng của dịch vụ 3G đa phương tiện, khi triển khai đòi hỏi độ rộng băng của người sử dụng rất lớn. Vì vậy, đòi hỏi nhà khai thác thiết kế phải thật thận trọng và phải thiết kế theo yêu cầu. Trong hệ thống UMTS, nhiễu tăng dẫn đến phải bổ sung thêm công suất để duy trì chất lượng kết nối, ảnh hưởng đến dung lượng bổ sung và giảm vùng phủ. Trong các kênh lân cận, hoạt động của UMTS và các hệ thống băng hẹp có thể có nhiều nguồn nhiễu khác nhau. Mức độ ảnh hưởng của các loại nhiễu này phụ thuộc vào việc cài đặt các phần tử mạng, vị trí của các đài trạm bị nhiễu, loại và kiểu Cell. Sự suy giảm hiệu năng có thể hạn chế bằng cách sử dụng khoảng bảo vệ giữa các sóng mang UMTS, quy hoạch tần số cho mạng thế hệ hai, sử dụng các đài trạm một cách cẩn thận và quy hoạch công suất hoặc bằng cách đặt đồng trạm với hệ thống gây nhiễu. Giải pháp đặt đồng trạm với các hệ thống gây nhiễu có thể tránh được ảnh hưởng của hiệu ứng gần-xa. 3.4.4. Đề xuất lựa chọn anten BTS. Đối với hệ thống GSM 900 MHz và 1800 MHz của Lao Telecom hiện có, bán kính phủ sóng ở thành phố lớn như thủ đô VIENTIANE, TP. SAVANNAKHET và CHAMPASAK thường nhỏ hơn 2 Km, vì yêu cầu về vùng phủ lớn cho nên cần lắp đặt nhiều trạm thu phát gốc BTS. Chẳng hạn như ở thủ đô VIENTIANE, tính đến tháng 8/2004 là khoảng hơn 60 BTS, phục vụ khoảng hơn 100K thuê bao. Khi chúng ta tiến hành triển khai mạng UMTS thì phải lắp đặt thêm nhiều anten mới, vì vậy cần phải thiết kế anten IMT-2000 BTS có kích thước tối ưu để giảm thiểu các áp lực cơ khí khi lắp đặt anten cũng như việc sử dụng chung tần số nhằm giảm số lượng anten cần lắp đặt. Khi chúng ta tiến hành thiết kế anten IMT-2000 BTS phải đặc biệt chú ý vì mẫu của phương ngang anten phụ thuộc nhiều vào dung lượng thuê bao, tức là càng nhiều đoạn cell thì dung lượng thuê bao càng lớn. Các anten riêng cho hệ thống IMT-2000 cần có bán kính nhỏ để giảm tải áp lực gió. Ta có thể giảm số lượng anten cần lắp đặt bằng cách cộng hưởng nhiều tần số bởi một anten 3.5. Quy hoạch mạng UMTS cho ETL khu vực VIEN TIANE 3.5.1. Tình hình phát triển kinh tế xã hội của thủ đô VIEN TIANE Thủ đô VIEN TIAN là một trong ba trung tâm (TP. SAVANNKHET và TP. CHAMPASAK) kinh tế, văn hoá xã hội lớn nhất Lào, với diện tích 3920 Km2, dân số 650.600 người, mật độ dân cư 166 người/Km2, thu nhập bình quân 520USA/người/năm ( nguồn: Cục Thống kê Quôc gia Lào năm 2005 ). Với mật độ dân cư và thu thập cao như vậy, số lượng người sử dụng điện thoại ngày càng tăng nhanh, nhất là các dịch vụ giá trị gia tăng, các dịch vụ đa phương tiện nên nhu cầu trong triển khai mạng UMTS cho khu vực này là tất yếu. Tuy nhiên, do nhu cầu trong vài năm tới chủ yếu vẫn là các dịch vụ thoại và dịch vụ số liệu tốc độ thấp, mặt khác mạng GSM hiện có, ETL đang khai thác rất hiệu quả nên ETL không thể tiến hành triển khai một mạng UMTS mới ngay, ETL phải từng bước chuyển đổi từ mạng GSM/GPRS hiện có. 3.5.2. Hiện trạng hoạt động của các đài trạm GSM/GPRS tại VIEN TIANE Theo bảng thống kê hoạt động của các ô khu vực Thủ đô VIENTIANE được cho ở phụ lục, nhìn chung tỷ lệ các cuộc gọi thành công khoảng 80 – 90%. Có nhiều Cell xảy ra tình trạng nghẽn kênh TCH như Cell : NUMTHA1, PHONSA1, DONGDO1, THATLU3, SAYLOM,......Vì vậy, ETL dự kiến sẽ triển khai thêm trạm thu phát sóng BTS để đảm bảo chất lượng vùng phủ, đồng thời cũng sẽ triển khai nhiều hơn các cell sử dụng dải tần 1800 MHz, nhất là các cell có tình trạng tắc nghẽn mạng như hiện nay. Để chuẩn bị cho việc triển khai dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS trong cuối năm nay, ETL sẽ phải lắp đặt thêm các khối điều khiển gói PCU tại 4 BSC hiện có: BSC_ASBELL-1 VTE/PCU1, BSC_HUAWEI VTE/PCU2, BSC_ASBELL-3 VTE/PCU3 và BSC_ASBELL-2 SVN/PCU3. 3.5.3. Quy hoạch mạng UMTS cho ETL khu vực thủ đô VIENTIANE Phần này sẽ xem xét trường hợp đơn giản nhất: Quy hoạch và triển khai mạng UMTS cho thủ đô VIENTIANE. Trong trường hợp thực tế ở nước Lào, hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS sẽ được triển khai trên nền tảng mạng GPRS/GSM hiện có 3.5.3.1. Phân tích và dự báo Giả sử hệ thống UMTS được thiết kế để khai trương vào 01/2006, nếu coi dự phòng là 12 tháng thì cần sử dụng số liệu dự báo cho 01/2007 để tính toán quy hoạch. Với các số liệu về địa lý, kinh tế và xã hội của thủ đô VIENTIANE được trình bày ở phần trên (xem mục 3.5.1), có thể dự báo rằng, trong những năm tới, thủ đô Viêng Chăn sẽ có những bước phát triển vượt bậc về kinh tế, xã hội. Trong hoàn cảnh đó, không những số lượng người có nhu cầu sử dụng điện thoại di động tăng nhanh chóng mà nhu cầu sử dụng các dịch vụ số liệu tốc độ cao sẽ tăng đáng kể trong 5 năm tới. Một số kết quả dự báo cho năm 2007 đối với thị trường VIENTIANE theo những căn cứ này như sau: Mật độ thuê bao UMTS: 6 máy/100 dân. Số thuê bao di động UMTS: 20.000 người. Dựa trên cơ sở đánh giá sự phát triển của thuê bao ETL khu vực thủ đô VIENTIANE ta có thể dự báo lưu lượng thuê bao UMTS cho khu vực này trong giai đoạn 2006 – 2010 như sau: Bảng 3. 4. Các dịch vụ có thể cung cấp và yêu cầu về chất lượng Mức dịch vụ Tốc độ Mức phủ Trong nhà Đi bộ Trong xe Tiếng 12,2kbps 95% 95% 90% Số liệu 64kbps 95% 95% 90% 128kbps 95% 95% 90% Bảng 3. 5. Phân bố hình thái mật độ dân cư (theo khảo sát thực tế) Mức phủ Diện tích Tỷ lệ diện tích Trong nhà 500 km2 12,5 % Đi bộ 300 km2 7,65 % Trong xe 200 km2 5,10 % Vùng không được phục vụ 2920 km2 74,75 % Tổng 3920 km2 100% Bảng 3.6 cho chúng ta thấy về dự báo dung lượng quy hoạch mạng UMTS cho ETL khu vực thủ đô VIEN TIANE trong giai đoạn đầu. Bảng 3.6. Dự báo lưu lượng cho quy hoạch mạng UMTS khu vực thủ đô VIEN TIANE giai đoạn đầu. Mức phủ trong nhà Mức dịch vụ Tốc độ BHCA Độ dài cuộc gọi (giây) Hệ số tích cực tiếng Tỷ lệ thâm nhập Số người có thể sử dụng Số người sử dụng thực tế DL UL 20.000 Tiếng 12,2kbps 0,86 120 0,5 0,5 50% 10000 5000 Số liệu 64kbps 0,3 2500 1 1 20% 10000 2000 128kbps 0,6 1500 1 1 10% 10000 1000 Mức phủ đi bộ trên vỉa hè Tiếng 12,2kbps 0,96 100 0,5 0,5 50% 8000 4000 Số liệu 64kbps 0,01 2000 1 1 20% 8000 1600 128 kbps 0,03 1000 1 1 10% 8000 800 Mức phủ trong và ngoài xe Tiếng 12,2kbps 0,8 120 0,5 0,5 50% 5000 2500 Số liệu 64kbps 0,4 2500 1 1 20% 5000 1000 128 kbps 0,12 1500 1 1 10% 5000 500 Trong bảng 3. 6 sự sử dụng của mỗi dịch vụ tiếng và số liệu được tính như sau: Tổng lưu lượng dịch vụ tiếng[Erlang] = (BHCA x Độ dài cuộc gọi x Hệ số tích cực tiếng x Số người sử dụng trên tực tế)/3600 Tổng lưu lượng dịch vụ số liệu [Mbps] = (Số kbit số liệu/s x BHCA x Độ dài cuộc gọi x Số người sử dụng trên thực tế)/(36.106) Bảng 3. 7. Tổng kết lưu lượng dự kiến cho từng loại dịch vụ Mức dịch vụ Tốc độ Tổng lưu lượng Tiếng 12,2kbps 158,332 Erlang Số liệu 64kbps 27,274 Mbps 128kbps 49,4 Mbps 3.5.3.2. Quy hoạch cell Số lượng cell bị giới hạn bởi cả vùng phủ và dung lượng, vì vậy cần tiến hành hai bước quy hoạch này để xác định các giới hạn về số lượng cell. Sau đó, cần điều chỉnh các giá trị đến mức hợp lý để đạt sự hài hòa về vùng phủ và dung lượng để có giới hạn cuối cùng. Tính số cell theo phương án quy hoạch dung lượng Hệ số trải phổ khả biến trực giao (OVSF = orthogonal Variable Spreading Factor) sử dụng cho mỗi dịch vụ cho phép chúng ta tính được lưu lượng phục vụ của mỗi cell và từ đó dựa vào lưu lượng dự báo ta cũng tính được cần bao nhiêu cell đê đáp ứng đủ lưu lượng đó. Đối với dịch vụ tiếng: Đối với dịch vụ tiếng, ta phải tính toán dưa vào dịch vụ tiếng với tốc độ bao nhiêu, chẳng hạn là 12,2, từ đó lựa chọn được tốc độ bit kênh phù hợp. Dựa vào tốc độ kênh, ta tra bảng về các trường của kênh DPDCH và DPCCH đường xuống, ta sẽ được hệ số trải phổ SF tương ứng, lấy SF chia cho 4 ta suy ra số mã định kênh K. Với mã số định kênh này ta không thể dùng hết, mà chỉ chọn sử dụng một số mã, rồi chọn hệ số GoS = 2%, sau đó tra bảng Erlang B ta được số Erlang mà một cell có thể đảm bảo. Từ đó tính được các thông số sau: Số Erlang tiếng trên một cell = Số Erlang x Độ lợi phân đoạn cell Số cell phục vụ = Tổng lưu lượng dự kiến/Dung lượng Erlang trên một cell Đối với dịch vụ số liệu: Đối với từng tốc độ dịch vụ số liệu ta sẽ có tốc độ bit kênh tương ứng, tra bảng về các trường của DPDCH và DPCCH ta có được số SF, từ đó suy ra số mã định kênh tối đa có thể dùng cho mỗi cell là K = SF/4. Tuy nhiên ta không thể dùng hết số mã này, ta chỉ giả sử chọn lấy một số mã nào đó để tính toán tiếp, khi đó: Dung lượng một cell = K x Tốc độ bit x Độ lợi phân đoạn cell Số cell phục vụ = Tổng lưu lượng dự kiến/ Dung lượng một cell Bảng 3. 8. Kết quả tính toán quy hoạch dung lượng Thông số Mức dịch vụ Tiếng Số liệu Tốc độ (kbps) 12,2 64 128 Tốc độ bit kênh 30 120 240 Hệ số trải phổ SF 128 32 16 Mã định kênh K (K= SF/4) 32 8 4 Số mã K sử dụng 18 6 3 GOS(%) 2 Số Erlang (Erlang) 11,491 Số Erlang tiếng trên một cell 27,5784 Dung lượng một cell (kbps) 1013,76 1013,76 Số cell phục vụ 6 cell 27 cell 57 cell Tổng số cell 6 + 27 + 57 = 90 cell Kết quả tính toán ở bảng trên cho thấy rằng, nếu ưu tiên hoàn toàn cho dịch vụ tiếng thì chỉ cần 6 cell là đủ. Ngược lại, nếu cần đáp ứng hoàn toàn các yêu cầu về dữ liệu và tiếng thì phải cần tới 90 cell. Trong thực tế có thể áp dụng mức phủ cho dịch vụ tiếng trước (lắp đặt 6 trạm thu phát sóng phục vụ cho 6 cell), sau đó căn cứ vào mức ưu tiên đối với các dịch vụ số liệu để bổ sung thêm các Node B cho những khu vực có nhu cầu dữ liệu cao hơn khả năng cung cấp của mạng. Tính số cell theo phương án quy hoạch vùng phủ Như chúng ta biết, các dịch vụ số liệu có tốc độ càng cao thì vùng phủ càng hẹp, nên để đảm bảo chất lượng vùng phủ sóng cho tất cả các dịch vụ cần phải tiến hành tính toán số cell theo qũy đường truyền của dịch vụ số liệu 128kbps, việc tính toán chỉ thực hiện cho đường lên cho cả ba kiểu phủ sóng là trong nhà, đi bộ và trong xe. Bảng 3. 9. Các giả định cho MS Các thông số Mức phủ Trong nhà Đi bộ Trên xe Công suất phát 24 dBm 24 dBi 24 dB Khuếch đại anten 0 dBm 0 dBi 0 dB Tổn hao cơ thể 3 dBm 3 dBi 3 dB Bảng 3. 10. Tính qũy đường truyền cho dịch vụ số liệu 128kbps, trong nhà Máy phát di động (MS) Công suất máy phát di động 24 PTxm Khuếch đại anten 0 Gm Tổn hao phiđơ+connector 0 Lfm Tổn hao cơ thể 3 Lb Công suất phát xạ hiệu dụng tương đương 27 EIRPm Máy thu (Trạm gốc) Mật độ phổ tạp âm nhiệt (dBm)/Hz -174,0 N0 Hệ số tạp âm máy thu (dB) 5,0 NF Công suất tạp âm máy thu (dB) -103,2 NT= N0 + NF +10lg(3,84x106) Dự trữ nhiễu giao thoa (dB) 4 MI, phụ thuộc tải cell Tổng tạp âm + nhiễu giao thoa -99,2 (NT+I) [dBm]=NT+MI Độ lợi xử lý (dB) 14,8 GP=10log(3.840.000/12,2000) Tỷ số SNR yêu cầu (dB) 2 (Eb/NT0’)req, phụ thuộc tải dv Độ nhạy máy thu hiệu dụng (dBm) -112,0 Pmin=(NT+I) [dBm]- Gp [db]+(Eb/NT0’)req [dB] Khuếch đại anten trạm gốc (dBi) 18 Gb Tổn hao phiđơ + connector trạm gốc (dB) 2 Lf Dự trữ phading nhanh (dB) 4 Mf-F, để được dự trữ cho điều khiển công suất vòng kín Dự trữ phading chuẩn log (dB) 7,5 Mf-F, xác suất phủ 93,4% Tổn hao thâm nhập tòa nhà (dB) 15 Lpenet Độ lợi xử lý chuyển giao mềm (dB) 2 GHO Tổn hao đường truyền cực đại (dB) 130,5 Lmax=EIRPm –Pmin+Gb-Lf-Lpenet-Mf-F+GHO Thực hiện phép tính toán tương tự như trên (thay đổi một số tham số) ta sẽ nhận được kết quả tính toán qũy đường truyền cho dịch vụ số liệu 128kbps đối với từng mức phủ như bảng Bảng 3.11. Kết quả tính toán qũy đường truyền cho dịch vụ 128 kbps Mức phủ Tổn hao đường truyền cực đại cho phép Lmax Trong nhà 130,5 dB Đi bộ 137,5 dB Trên xe 145,5 dB Từ các qũy đường trên của từng mức phủ như trên, ta dễ dàng tính được toàn bộ bán kính phủ sóng R của cell cho một mô hình truyền sóng biết trước. Tuy nhiên, vì mục đích của chương này là đơn giản hóa mô hình hệ thống để có thể nắm bắt được nội dung chủ yếu của quá trình quy hoạch nên giả thiêt rằng sử dụng mô hình truyền sóng duy nhất là Okumura-Hata với thừa số hiệu chỉnh cho vùng Macro Cell, độ cao của anten BS là 30 m, độ cao anten MS là 1,5 m và với sóng mang là 1950 MHz. Diện tích phủ sóng của ô phụ thuộc vào bán kính phủ sóng. Tuy nhiên, tùy theo kiểu sector hóa mà công thức tính diện tích phủ sóng khác nhau. Bảng 3. 12. Quan hệ giữa diện tích cell và bán kính Cấu hình cell Vô hướng 2 sector 3 sector 6 sector Diện tích cell 2,6 R2 1,2 R2 1,95 R2 2,6 R2 Thông thường, cấu hình vô hướng được sử dụng cho những khu vực có mật độ dân cư thấp. Cấu hình 2 sector phù hợp cho khu vực đường giao thông. Còn đối với cấu hình nhiều sector hơn thì tùy theo mật độ dân cư, một cell có thể chia thành tới 12 hoặc nhiều hơn. Trong tính toán quy hoạch vùng phủ dưới đây, giả thiết rằng cấu hình cell 3 sector với công thức tính diện tích cell là 1,95 R2 được dùng thống nhất cho toàn thủ đô VIEN TIANE. Và lúc này bán kính phủ sóng của cell được xác định theo công thưc sau: L = 129,4 + 35,2lg(R) Trong đó: + L là tổn hao đường truyền ở dB + R là bán kính vùng phủ sóng (km) Kết quả tính toán quy hoạch vùng phủ được tổng kết ở bảng dưới đây: Bảng 3. 13. Kết quả quy hoạch vùng phủ Thông số Mức phủ Trong nhà Đi bộ Trên xe Tỷ lệ diện tích vùng phủ 12,5 % 7,65 % 5,10 % Diện tích vùng phủ 500 km2 300 km2 200 km2 Tổn hao đường truyền cực đại cho phép 130,5 dB 137,5 dB 145,5 dB Dùng công thức L = 129,4 + 35,2lg(R) Bán kính cell (R) 1,073 km 1,698 km 2,864 km Dùng công thức S = 1,95 R2 Diện tích cell (S) 2,245 km2 5,622 km2 15,994 km2 Số cell phục vụ = Diện tích của vùng phủ sóng/ Diện tích của cell Số cell 223 54 13 Tổng số cell 223 + 54 + 13 = 290 Như vậy theo kết quả quy hoạch ở bảng trên thì cần 290 cell để có thể đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Kết hợp quy hoạch vùng phủ và dung lượng. Giả thiết rằng cần đáp ứng đầy đủ nhu cầu về dịch vụ tiếng và số liệu thì tổng số cell cần thiết giới hạn theo vùng phủ là 290 cell, giới hạn theo dung lượng là 127 cell. Do vậy, vùng địa lý bị giới hạn theo vùng phủ. Theo lý thuyết quy hoạch, nếu vùng địa lý bị giới hạn theo dung lượng thì cần sử dụng phân tập phát hoặc tăng số lượng bộ thu phát. Ngược lại, trong trường hợp vùng địa lý bị giới hạn bởi vùng phủ như trên thì cần giảm tải trên mỗi sector cho đến khi nhu cầu về dung lượng và vùng phủ phù hợp nhau. Điều chỉnh mức tải trong trường hợp này là cần thiết vì khi quy hoạch thô thì vùng phủ phụ thuộc vào dự trữ nhiễu và do đó phụ thuộc vào mức tải dự kiến. Điều chỉnh mức tải là quá trình có tính lặp đi lặp lại. Mức tải mới được điều chỉnh đến khi vùng phủ hợp nhu cầu dung lượng. Việc giảm tải của cell sẽ kéo theo giảm dự trữ nhiễu trong qũy đường truyền, làm tăng bán kính phủ sóng và cuối cùng là giảm Node B. Trong trường hợp lý tưởng, có thể giảm tải đến khi vùng phủ của cell đủ lớn để với 70 cell cũng phủ được toàn bộ vùng địa lý. Về lý thuyết, giảm tải cho số cell cần phủ nằm trong khoảng hai giá trị 70 – 290 cell. Để đơn giản, trong trường hợp đang xét, bước điều chỉnh trên được bỏ qua, vì thế, số lượng cell cần phủ được coi là 70 cell. 3.5.3.3. Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến Định cỡ Node B Theo mục 2.4.1.1, việc định cỡ Node B phụ thuộc vào việc quy hoạch vùng phủ và dung lượng như đã nêu ở trên, theo đó thủ đô VIEN TIANE cần có 70 Node B. Về vị trí lắp đặt và xây dựng các trạm này căn cứ theo mục 2.2.4. Việc thiết lập cấu hình cho Node B là hết sức quan trọng vì số lượng của Node B theo dịch vụ tiếng khác xa dữ liệu, cho nên cần phải cấu hình các Node B theo tỷ lệ hợp lý giữa hai loại lưu lượng trên. Định cỡ RNC Tiếp theo ta cần tính số RNC cần thiết, việc bố trí các Node B cho RNC cũng như định cỡ giao diện và quy hoạch mạng truyền dẫn UTRAN. Với 90 cell, ta giả thiết rằng dung lượng ô cực đại mà một RNC có thể quản lý được là 128 Node B và độ dự trữ (fillrate 2) là 90 %, khi đó ta tính được số RNC cần thiết sau: numRNC = = = 0,781 RNC = 1 RNC Như vậy, ta chỉ cần 1 RNC là đủ cho toàn thủ đô VIENTIANE, với dung lượng quản lý bình quân một RNC là 128 Node B. Quy hoạch mạng truyền dẫn UTRAN Với BTS của hệ thống GSM hiện có, lúc này Node B sử dụng cho UMTS được lắp đặt và triển khai thêm, vì vậy việc kết nối truyễn dẫn như đã nêu ở phần trên, Lao Telecom sẽ vẫn sử dụng cấu hình kết nối như cho trong hình dưới đây: Hình 3.9. Cấu hình kết nối truyền dẫn cho mạng ETL Với tổng số 90 Node B sẽ được lắp đặt thêm cho UMTS của mạng ETL trong giai đoạn đầu cùng với các trạm BTS hiện có của GSM, 90 trạm này sẽ được phân phối cho các quận tùy theo nhu cầu về dung lượng của người sử dụng. Hình 3.10, 3.11, 3.12, 3.13 là vị trí lắp đặt một số Node B UMTS cho 4 quận SISATHANAK, XAYTHANY, XAYSETTHA và quận CHANTHABOULY. Từ 4 hình đó ta thấy rằng quận SISATHANAK lắp đặt thêm 13 Node B, quận XAYTHANY lắp đặt thêm 13 Node B, quận XAYSETTHA lắp đặt thêm 13 Node B và 11 Node B được lắp đặt thêm cho quận CHANTHABOULY. Mỗi trạm Node B UMTS được lắp đặt mới đồng trạm với BTS của hệ thống GSM hiện đang hoạt động. Mỗi trạm sẽ có mã nhận dạng riêng của mình và có tần số khác nhau để trống hiện tượng nhiễu giữa trạm gần nhau. Hình 3. 10. Vị trí các Node B UMTS lắp đặt cho quận SISATTHANAK Hình 3. 11. Vị trí các Node B UMTS lắp đặt cho quận XAYTHANY Hình 3. 12. Vị trí các Node B UMTS lắp đặt cho quận SASETTHA Hình 3. 13. Vị trí các Node B UMTS lắp đặt cho quận CHANTHABOULY 3.5.3.4. Chọn mã nhận dạng BTS (Node B UMTS) Quy hoạch tần số cho hệ thống UMTS được thực hiện dựa vào dịch thời PN. Chuỗi PN hoa tiêu nhận dạng BTS có 32768 chip, nếu chia cho 64 chip ta được 512 dịch thời PN hay 512 mã PN ( 0 - 511). Với 512 mã ngắn PN, ta có thể đảm bảo ấn định cho cả toàn bộ mạng di động UMTS: đảm bảo để không xảy ra các trở ngại khi quy hoạch trạm cho cell và không có ảnh hưởng đến các trạm xung quanh nó. Để ấn định chỉ số mã PN cho các cell người ta sử dụng mẫu tái sử dụng mã PN, cho phép dễ dàng khai thác, bảo dưỡng và phát triển mạng. Ngoài ra khi thực hiện bổ xung thêm sóng mang trong đoạn cell cần phải sử dụng cùng mã PN cho đoạn cell này. Bảng 3.14 cho thấy cách thiết lập mã PN cho cell trong mạng, ứng dụng cho các mã nhận dạng BTS của mạng ETL khu vực VIENTIANE. Bảng 3.14. Sơ đồ tái sử dụng mã PN Đoạn ô Mã PN Alpha 3xNxP-2P Beta 3xNxP Gamma 3xNxP-P Omni 3xNxP Hình 3.14 cho thấy mẫu tái sử dụng mã PN với N = 17 và P = 6. Mỗi mã số Alpha, Gamma và Beta thể hiện bởi các con số tương ứng sau khi tính toán. Các mã số này tương ứng với các mã số nhận dạng BTS của mạng UMTS - ETL khu vực VIENTIANE và các mã này được tương ứng với vị trí của các BTS được cho ở bảng 3.15 . Hình. 3.14. Mã nhận dạng trạm BTS (Node B UMTS) Bảng 3.15. Ví dụ một số trạm (site) BTS với mã nhận dạng Số trạm Tên trạm Mã nhận dạng 1 Hongkaikeo 6, 12, 18 2 Saylom 24, 30, 36 3 KM – 2 42, 48, 54 4 Dongpalem 60, 66, 168 5 Khualuang 78, 84, 90 6 Thakao 96, 102, 108 7 Numphu 114, 120, 126 8 Sisatthanak 132, 138, 144 9 Phontan 150, 156, 162 10 Thatluang 168, 174, 180 11 Phonkeng 186, 192, 198 12 Hongmor 103 204, 210, 216 13 Nonko 222, 228, 234 14 Nonpaya 240, 245, 252 15 Dongdok 258, 264, 270 16 Donnoon 276, 282, 288 17 Phontong 294, 300, 306 3.5.3.5. Chọn tần số cho ETL Việc triển khai hệ thống UMTS liên quan đến một số vấn đề trong việc sử dụng phổ tần mà nhà khai thác đang được phép. Việc sử dụng phổ tần này lại phụ thuộc vào việc: hệ thống là hệ thống mới (chưa có cơ sở hạ tầng) hay hệ thống có thể hoặc có phổ tần để triển khai UMTS. ở Lào, tần số của hệ thống thông tin di động được quản lý bởi Bộ Bưu điện Giao thông và Xây dựng Lào. Vì vậy, các doanh nghiệp tham gia và hoạt động cung cấp dịch vụ thông tin di động ở Lào phải được Bộ cấp phép. Với 4 doanh nghiệp hiện có, việc sử dụng dải tần số của hệ thống GSM đều được mua và được cấp phép của Bộ. Hiện nay, hầu hết ở châu Âu và các nước châu á băng tần IMT-2000 sử dụng cho WCDMA FDD là 60 MHz đối với đường lên (1920 MHz – 1980 MHz) và 60 MHz đối với đường xuống (2110 MHz – 2170MHz). Mục này sẽ trình bày về việc chia chọn dải tần số cho công ty ETL của hệ thống mạng UMTS sắp được đưa vào khai thác. Với 5 công ty hiện đang khai thác, dải tần số được phân bố đều cả đường lên và đường xuống: Đối với đường lên ( 1920 MHz – 1980 MHz) khoảng cách là 60MHz/5 = 12 MHz, tức mỗi công ty được dải tần số tương ứng là 12 MHz. Đối với đường xuống cũng tương tự như đường lên. Và tần số ở giữa khoảng dải tần số của mỗi công ty được sử dụng cho tần số sóng mang (Carrier Frequency). Tần số này có chức năng sử dụng để mang các tín hiệu của người sử dụng. Mạng ETL được phân bổ tần số từ 1920 MHz – 1932 MHz đối với đường lên FDD và từ 2110 MHz – 2122 MHz đối với đường xuống FDD, tần số ở giữa là tần số sóng mang. Với tốc độ chip là 3,84 Mcps thì dải tần 12 MHz được chia cho 3 và ta được khoảng dải tần tương ứng là 4 băng tần khác nhau cụ thể được thể hiện như hinh 3.15 và 3.16. Trong giai đoạn đầu mạng ETL sẽ chỉ sử dụng dải tần từ 1920 MHz – 1923 MHz đối với đường lên và từ 2110 MHz – 2113 MHz đối với đường xuống, còn dải còn lại ETL sẽ phải để lại để sử dụng trong giai đoạn tiếp theo. Hình. 3.15. Tần số FDD đường lên cho ETL Hình. 3.16. Tần số FDD đường xuống cho ETL Tài liệu tham khảo [1] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng. “ Thông tin di động thế hệ 3 ”,Trung tâm Thông tin Bưu điện, 2002. [2] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng. “ Thông tin di động thế hệ 3 ”, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, 2002. [3] Clint Smith and Daniel Collins. “ 3G Wireless Networks”, McGraw-Hill, 2002 [4] Harri Holma and Antti Toskala. ” WCDMA for UMTS ”, John Wiley & Sone, Ltđ, 2000 [5] Jaana Laiho, Achim WAcker, Tomas Novosad. “ Radio Network Planning and Optimisation for UMTS ”, John Wiley & Sone, Ltđ, 2000 [6] Công ty viễn thông Lào. “Telecommunication Provider to Lao PDR”, 2003 [7] www.nmscommunications.com/ [8] www.UMTS\Prerequisite.htm [9] www.celplan.com [10] www.qualcomm.com [11] [12] www.esg.de [13] www.etllao.com [14] www.laotel.com [15] www.laopdr.la Kết luận Qua nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS, phương pháp quy hoạch mạng UMTS và cụ thể được quy hoạch cho thủ đô VIENTIANE có thể rút ra một số điểm như sau: Về những ưu điểm của hệ thống UMTS, trước hết phải kể đến UMTS là một hệ thống thông tin di động băng rộng toàn cầu có thể cung cấp nhiều dịch vụ hơn so với thế hệ hai GSM: tiếng, số liệu tốc độ bit thấp và bit cao, các dịch vụ đa phương tiện, video. Có thể nói rằng UMTS cung cấp đủ mọi nhu cầu của người sử dụng. Về cấu trúc của hệ thống UMTS thì không phức tạp, dựa trên mạng GSM hiện có có thể triển khai dễ dàng hệ thống này với kinh phí thấp. Tiếp theo là về việc quy hoạch, quy hoạch mạng UMTS phải hoàn toàn phụ thuộc vào nhà khai thác, quy hoạch như thế nào và khi nào mới thực sự có hiệu quả. Quy hoạch mạng bước đầu bao gồm định gỡ, quy hoạch chi tiết vùng phủ, tối ưu hoá mạng, ta phải dựa vào đầu vào, công việc cần phải quy hoạch và cuối cùng là tiến hành triển khai thực tế. Việc quy hoạch mạng UMTS của ETL hoàn toàn dựa vào mạng thế hệ hai GSM hiện có và mạng GPRS hiện đang đưa vào sử dụng. Trong khuôn khổ của đồ án chỉ quy hoạch trong phạm vi hẹp cho khu vực thủ đô VIENTIANE, tuy nhiên nó có thể là bước mở đầu để tìm hiểu kĩ hơn về quy hoạch phạm vi rộng trong tương lai cho mạng ETL. Cùng đó, việc tiến hành quy hoạch hệ thống UMTS cho khu vực thủ đô VIENTIANE này sẽ giúp cho ETL có tầm nhìn tổng quát hơn về việc sẽ đưa mạng thông tin di động UMTS vào Lào trong vài năm tới Phục lục Phục lục 1: Tình trạng điển hình của một số đài trạm ở khu vực thủ đô viêng chăn TCH Attempt Congestion Cell Name No TRX Erlang_use Congestion NUMTHA1 3 20.69 91.24% PAKSAN3 2 11.14 48.76% PHONSA1 2 6.83 39.36% DONGDO1 4 16.19 33.03% THATLU3 4 22.78 25.05% SIBOON3 3 16.50 24.75% PAKSAN2 2 8.09 21.10% PONSAT2 4 24.13 19.05% BORKEO1 4 21.79 17.54% PHONHO1 3 12.55 14.09% XIENKH1 4 8.41 10.14% PHONTO1 4 22.35 8.97% KAOLIO3 2 8.57 8.93% NAXAI2 3 15.21 8.85% KHUALU2 4 23.74 8.45% PONSAT1 2 8.15 7.97% SRIKAI2 2 8.30 5.46% SAMKHE1 4 19.72 5.06% SDCCH Congestion Cell Name No TRX Erlang_Use Congestion KHUALU2 4 3.29 4.67% NUMTHA1 3 6.23 0.78% PONSAT2 4 1.97 0.33% NAKHAM7 6 1.62 0.32% DONPAL7 4 1.69 0.28% DONGDO1 4 1.85 0.23% KHUALU7 6 1.31 0.14% THAGNN1 4 1.37 0.11% TLADAM1 5 1.39 0.10% MKAO1 4 1.38 0.10% TCH Drop Cell Name No TRX Drop DONNUN2 3 9.88% BORKEO2 2 6.78% CHOMPH2 4 5.30% PHATAN1 2 5.26% SKM211 2 5.20% SRIKAI7 6 4.79% SAMKHE1 4 3.91% BANBOO1 2 3.73% SISAKT2 4 3.28% DONGDO1 4 3.24% NAXAI2 3 3.16% THALAD1 3 3.11% CHOMPH1 4 2.86% ILAI1 2 2.75% CHOMPH6 4 2.75% DONGDO2 4 2.64% SAWANG1 2 2.60% PHONTO3 4 2.57% QKAJAM1 2 2.50% NAXAIT1 4 2.47% KHONPA1 2 2.44% KAOLIO3 2 2.41% SRIKAI2 2 2.41% THONGP2 4 2.40% SKM361 2 2.40% DONKOY1 4 2.37% NONGDU1 4 2.36% SAMKET1 2 2.30% SISAKH7 4 2.30% SAWANG2 2 2.29%