Luận Văn: Ứng dụng WCDMA Phát Triển Mạng Mobifone (ĐH Bách Khoa HN)

Luận văn nghiên cứu công nghệ WCDMA và ứng dụng phát triển mạng thông tin di động MobiFone. Tìm hiểu giải pháp nâng cao hiệu quả mạng lưới.

• Tác giả: Lê Duy Thanh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Khang
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điện Tử - Viễn Thông
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ WCDMA ứng dụng cho phát triển mạng thông tin di động Mobifone
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
• 1.2. Tình hình phát triển công nghệ 3G trên thế giới va tai Viet Nam
• 1.2.1. Tình hình phát triển 3G trên thế giới
• 1.2.2. Xu hướng phát triển 3G tại Việt Nam
• 1.3. So sánh hệ thống WCDMA với các hệ thống 2G
• 1.4. So sánh, dánh giá 2 công nghệ W-CDMA và CDMA - 2000
• 1.4.1. Điểm giống nhau
• 1.4.2. Những khác biệt chính
• 1.5. Dac diém bang tan
• 2. HỆ THỐNG WCDMA
• 2.1. Hệ thống thông tin trải phổ
• 2.2. Giới thiệu chung hệ thống LIM'TX
• 2.3. Mạng truy nhập UTRAN
• 3. CHƯƠNG II: CÁC ĐIỀU KIÊN VỀ KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ CHO QUÁ TRÌNH CHUY ÊN ĐỔI LÊN 3G
• 3.1. Khả năng chuyển đổi 2G lên 3G
• 3.2. Các diễu kiện và những vấn để đặt ra cho các bước chuyển dối
• 4. CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI PHÁP PHÁT TRIẾN MẠNG LEN 3G CHO MOBIFONL
• 4.1. Giới thiệu về công ty VMS Mobifone
• 4.2. Đánh giá về cơ sở hạ tầng mạng hiện cố
• 4.3. Phân tích các phương ần và lựa chọn giải pháp
• 4.3.1. Phân tích các phương án
• 4.4. Tính toán các thông số mạng và xây dựng cấu trúc mạng
• 4.5. Cấu trúc mạng Mobifone theo chuẩn 3GPP- R4/5
• 4.6. Một số thiết bị mạng 3G của Sicmens
• 3. Chương 3: Phân tích quá trình phát triển lên mạng 3G.
• 4. Chương 4: Ứng dụng mạng 3G cho. phát triển mạng Mobifone,
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TRIỂN KHAI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MUC CAC TU VIET TAT

Tóm tắt

I. Tổng Quan Luận Văn Nghiên cứu Công Nghệ WCDMA Cho Mobifone

Nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng cao trong xã hội hiện đại. Sự ra đời của thông tin di động là một bước ngoặt lịch sử trong ngành viễn thông. Mạng di động 3G cho phép kết nối mọi nơi, mọi lúc, mang tới nhiều tiện ích và ứng dụng hơn so với các thế hệ trước. Các dịch vụ mới như tin nhắn đa phương tiện, dịch vụ định vị, thông tin cá nhân, giải trí, ngân hàng điện tử sẽ phát triển mạnh mẽ. Việt Nam cũng đang nhanh chóng triển khai các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba để theo kịp xu thế chung. Việc nghiên cứu, triển khai và chuyển đổi sang mạng 3G là rất cần thiết. Đối với các nhà khai thác mạng GSM, mục tiêu 3G là các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT-2000. Luận văn này tập trung nghiên cứu tổng quan về công nghệ WCDMA và hệ thống thông tin di động WCDMA, phân tích quá trình phát triển lên 3G, từ đó ứng dụng lựa chọn, tính toán dung lượng mạng và xây dựng cấu trúc 3G phù hợp với xu hướng phát triển mạng thông tin di động Mobifone.

1.1. Mục Tiêu Nghiên Cứu Luận Văn Về WCDMA và Mobifone

Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu công nghệ WCDMA và quá trình nâng cấp từ mạng GSM lên WCDMA (3G) để ứng dụng cho phát triển mạng thông tin di động Mobifone. Nghiên cứu này nhằm khám phá cách thức Mobifone có thể tận dụng WCDMA để cung cấp dịch vụ tốt hơn cho khách hàng. Cần đánh giá các khía cạnh kỹ thuật và kinh tế để đảm bảo tính khả thi của việc triển khai WCDMA trên mạng Mobifone.

1.2. Nhiệm Vụ Cụ Thể Trong Nghiên Cứu Công Nghệ WCDMA Mobifone

Luận văn tập trung vào các nhiệm vụ sau: đánh giá tình hình phát triển công nghệ mạng 3G trên thế giới và tại Việt Nam; tổng quan về công nghệ WCDMA và mạng UMTS; phân tích quá trình nâng cấp mạng GSM lên WCDMA; đưa ra các phương án phát triển mạng GSM lên 3G cho Mobifone và lựa chọn phương án tối ưu; tính toán các thông số kỹ thuật mạng vô tuyến dựa trên khả năng tăng trưởng thuê bao 3G; lựa chọn giải pháp công nghệ và xây dựng cấu trúc mạng cho cả phần truy nhập vô tuyến và phần mạng lõi. Luận văn sẽ đề xuất một lộ trình chi tiết để Mobifone có thể chuyển đổi sang WCDMA một cách hiệu quả.

II. Tình Hình Phát Triển Mạng 3G So Sánh Toàn Cầu Việt Nam

Tính đến tháng 8/2005, trên thế giới đã có 45 nước (và vùng lãnh thổ) cấp tổng cộng 151 giấy phép kinh doanh thông tin di động thế hệ thứ ba (3G). Một số nước phát triển ở Châu Âu và Nhật Bản đã cấp phép sớm, trong khi các nước đang phát triển mới bắt đầu. Việc cấp giấy phép 3G ở các nước dần chuyển từ phương thức phát mãi sang phương thức gọi thầu. Dịch vụ 3G phát triển theo dạng bậc thang. Nhật Bản và Hàn Quốc phát triển cao nhất nhờ sự thúc đẩy của chính phủ và thái độ tích cực của các nhà kinh doanh. Châu Mỹ (chủ yếu là Mỹ) phát triển tương đối chậm chạp. Các nước Tây Âu có mức độ phát triển chung thị trường thông tin di động rất cao, nhưng các nhà khai thác truyền thống triển khai dịch vụ 3G tương đối thận trọng. Các nước Trung - Đông Âu và Đông - Nam Á phần lớn vẫn đang trong giai đoạn chuẩn bị. Năm 2004, 50% số hộ dùng 3G trên toàn cầu là ở Nhật Bản và Hàn Quốc, gần 20% ở Italia và 16% ở Anh.

2.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ 3G Trên Thế Giới Hiện Nay

Thị trường 3G toàn cầu đang chứng kiến sự tăng trưởng đáng kể, đặc biệt là ở các khu vực như Châu Á - Thái Bình Dương. Các nhà khai thác đang tập trung vào việc mở rộng vùng phủ sóng mạng 3G và nâng cao chất lượng dịch vụ. Việc tích hợp công nghệ 3G với các công nghệ mới nổi như IoT và điện toán đám mây đang tạo ra những cơ hội mới. WCDMA vẫn là một trong những công nghệ 3G phổ biến nhất trên thế giới.

2.2. Triển Vọng Phát Triển 3G Tại Việt Nam Cơ Hội và Thách Thức

Việt Nam có tiềm năng lớn để phát triển mạng 3G, với dân số trẻ và tỷ lệ sử dụng điện thoại di động cao. Tuy nhiên, cũng có những thách thức như hạ tầng mạng chưa đồng bộ, giá cước dịch vụ còn cao và sự cạnh tranh gay gắt từ các nhà khai thác khác. Việc triển khai WCDMA trên mạng Mobifone có thể giúp cải thiện chất lượng dịch vụ và thu hút thêm thuê bao. Cần có chính sách hỗ trợ từ chính phủ để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ 3G tại Việt Nam.

III. Cách Hệ Thống WCDMA Hoạt Động Kiến Trúc Tính Năng Ưu Việt

Hệ thống WCDMA là một hệ thống thông tin trải phổ, sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân mã băng rộng (Wideband Code Division Multiple Access). WCDMA là một phần của chuẩn UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với các hệ thống 2G. Mạng truy nhập UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) là một thành phần quan trọng của hệ thống WCDMA. UTRAN có đặc tính mạng riêng và cấu trúc hệ thống phức tạp. Thiết bị người dùng (UE - User Equipment) là thiết bị đầu cuối mà người dùng sử dụng để truy cập mạng WCDMA. WCDMA sử dụng các giao diện mở để kết nối với các mạng khác. Mạng truyền dẫn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của mạng WCDMA.

3.1. Tìm Hiểu Chi Tiết Kiến Trúc Mạng Truy Nhập UTRAN Trong WCDMA

UTRAN bao gồm các Node B (trạm gốc) và RNC (bộ điều khiển mạng vô tuyến). Node B chịu trách nhiệm truyền và nhận tín hiệu vô tuyến, trong khi RNC quản lý các Node B và thực hiện các chức năng như chuyển giao (handover). Kiến trúc UTRAN được thiết kế để hỗ trợ nhiều loại dịch vụ khác nhau, từ thoại đến dữ liệu tốc độ cao. Hiệu suất mạng WCDMA phụ thuộc rất nhiều vào hiệu quả hoạt động của UTRAN.

3.2. Giao Thức WCDMA Cơ Chế Quan Trọng Để Truyền Dữ Liệu Hiệu Quả

Giao thức WCDMA định nghĩa cách dữ liệu được mã hóa, điều chế và truyền qua kênh vô tuyến. Các giao thức này bao gồm các cơ chế sửa lỗi và kiểm soát tắc nghẽn để đảm bảo chất lượng truyền dẫn. Việc hiểu rõ các giao thức WCDMA là rất quan trọng để tối ưu hóa mạng WCDMA.

IV. Chuyển Đổi Từ 2G Lên 3G Điều Kiện Kỹ Thuật Thách Thức Mobifone

Quá trình chuyển đổi từ 2G lên 3G đòi hỏi nhiều điều kiện về kỹ thuật và công nghệ. Khả năng chuyển đổi từ GSM lên 3G phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng hiện có và các nguồn lực đầu tư. Cần phân tích các khả năng chuyển đổi và xác định các điều kiện cần thiết cho quá trình này. Cấu trúc hệ thống GSM đang tồn tại bao gồm phân hệ điều khiển trạm gốc (BSC), phân hệ điều khiển chuyển mạch (MSC), phân hệ khai thác và báo dưỡng mạng (NMS) và phân hệ máy con (MS). Quá trình chuyển đổi có thể diễn ra qua các giai đoạn HSCSD, GPRS và EDGE trước khi đạt đến UMTS.

4.1. Phân Tích Khả Năng Chuyển Đổi Từ Mạng GSM 2G Lên WCDMA 3G

Việc chuyển đổi từ 2G lên 3G không chỉ là nâng cấp phần cứng mà còn là thay đổi về kiến trúc mạng và giao thức. Cần đánh giá kỹ lưỡng khả năng tương thích của các thiết bị hiện có và xác định các thiết bị cần thay thế hoặc nâng cấp. Bài toán tối ưu WCDMA liên quan đến việc lựa chọn cấu hình mạng phù hợp để đạt được hiệu suất tốt nhất với chi phí thấp nhất.

4.2. Các Vấn Đề Đặt Ra Cho Mobifone Khi Chuyển Đổi Lên Mạng 3G

Khi Mobifone chuyển đổi lên mạng 3G, cần đối mặt với nhiều thách thức như: đảm bảo chất lượng dịch vụ, duy trì tính liên tục của mạng, quản lý chi phí đầu tư và đào tạo nhân lực. Các vấn đề gặp phải khi triển khai WCDMA có thể bao gồm nhiễu sóng, vùng phủ sóng hạn chế và khả năng tương thích của thiết bị.

V. Phương Án Phát Triển Mạng 3G Mobifone Lựa Chọn Phân Tích Chi Tiết

Việc phát triển mạng 3G cho Mobifone đòi hỏi phải xem xét kỹ lưỡng các phương án công nghệ và giải pháp. Cần giới thiệu về công ty VMS Mobifone và đánh giá cơ sở hạ tầng mạng hiện có. Cấu trúc mạng hiện tại cần được phân tích để xác định khả năng nâng cấp lên 3G. Đánh giá chung về triển khai nâng cấp mạng Mobifone lên 3G là một bước quan trọng để đưa ra quyết định cuối cùng.

5.1. Phân Tích Các Phương Án Công Nghệ 3G Khả Thi Cho Mobifone

Có nhiều phương án công nghệ 3G mà Mobifone có thể lựa chọn, bao gồm WCDMA, CDMA2000 và HSPA. Mỗi phương án có ưu và nhược điểm riêng, cần cân nhắc kỹ lưỡng để lựa chọn phương án phù hợp nhất với điều kiện của Mobifone. So sánh WCDMA với các công nghệ khác (4G, 5G) giúp Mobifone đưa ra quyết định sáng suốt.

5.2. Lựa Chọn Giải Pháp Mạng Tối Ưu Để Phát Triển WCDMA Mobifone

Việc lựa chọn giải pháp mạng tối ưu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: ngân sách, yêu cầu về hiệu suất và khả năng mở rộng. Mobifone cần xem xét các giải pháp từ các nhà cung cấp khác nhau và lựa chọn giải pháp đáp ứng tốt nhất các yêu cầu của mình. Tiến trình triển khai WCDMA Mobifone cần được lên kế hoạch chi tiết để đảm bảo thành công.

VI. Tính Toán Cấu Trúc Mạng WCDMA Cho Mobifone Chi Tiết Kỹ Thuật

Việc tính toán các thông số mạng và xây dựng cấu trúc mạng là bước quan trọng trong quá trình triển khai WCDMA cho Mobifone. Cần dự báo nhu cầu phát triển lưu lượng mạng 3G và xác định các mục tiêu, chất lượng mạng cần đạt được. Việc tính toán suy hao đường truyền và bán kính cell giúp xác định vùng phủ sóng của mạng WCDMA. Tính dung lượng mạng đảm bảo khả năng phục vụ số lượng lớn thuê bao. Cấu trúc mạng Mobifone theo chuẩn 3GPP- R4/5 cần được xây dựng để đảm bảo tính tương thích với các thiết bị và dịch vụ.

6.1. Dự Báo Nhu Cầu Lưu Lượng Mạng 3G Để Tối Ưu Hóa WCDMA Mobifone

Việc dự báo chính xác nhu cầu lưu lượng mạng là rất quan trọng để đảm bảo dung lượng mạng WCDMA đáp ứng đủ nhu cầu của người dùng. Cần phân tích các yếu tố như số lượng thuê bao, mức sử dụng dữ liệu trung bình và các ứng dụng phổ biến để đưa ra dự báo chính xác.

6.2. Xây Dựng Cấu Trúc Mạng WCDMA Mobifone Theo Chuẩn 3GPP R4 R5

Việc tuân thủ chuẩn 3GPP-R4/R5 giúp đảm bảo tính tương thích của mạng WCDMA Mobifone với các thiết bị và dịch vụ khác. Cấu trúc mạng cần được thiết kế linh hoạt để dễ dàng nâng cấp và mở rộng trong tương lai. Cần quan tâm đến chất lượng dịch vụ WCDMA (QoS) để đảm bảo trải nghiệm tốt cho người dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thị trường viễn thông toàn cầu chứng kiến bước chuyển mình mang tính lịch sử khi nhu cầu trao đổi dữ liệu tốc độ cao gia tăng đột biến. Tính đến tháng 8/2005, trên toàn thế giới đã có 45 quốc gia và vùng lãnh thổ cấp tổng cộng 151 giấy phép kinh doanh mạng thông tin di động thế hệ thứ ba (3G). Mặc dù tỷ lệ phổ cập dịch vụ di động tại các nước Tây Âu đã chạm ngưỡng khoảng 90%, song bức tranh phân bố thuê bao 3G lại có sự chênh lệch rõ rệt theo dạng bậc thang. Số liệu thống kê năm 2004 cho thấy có tới 50% tổng số thuê bao 3G toàn cầu tập trung tại Nhật Bản và Hàn Quốc, trong khi Ý chiếm gần 20% và Anh quốc chiếm khoảng 16%. Tại Việt Nam, mạng thông tin di động GSM 2G của Công ty Thông tin Di động VMS MobiFone dù chiếm lĩnh thị phần lớn nhưng bắt đầu bộc lộ giới hạn nghiêm ngặt về băng thông với tốc độ truyền dữ liệu chỉ đạt 9.6 kbps đến 14.4 kbps, không thể đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện, định vị và thương mại điện tử.

Trước thách thức đó, đề tài luận văn thạc sĩ khoa học chuyên ngành Điện tử - Viễn thông tập trung giải quyết bài toán chiến lược: Nghiên cứu công nghệ đa truy nhập phân mã băng rộng WCDMA và lộ trình nâng cấp hệ thống mạng GSM 2G hiện hữu lên mạng 3G cho nhà mạng MobiFone. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện hiện trạng hạ tầng, phân tích các phương án công nghệ theo chuẩn 3GPP R99 và 3GPP R4/R5, từ đó tính toán chính xác các thông số kỹ thuật mạng vô tuyến và xây dựng cấu trúc mạng lõi tối ưu cả về mặt kỹ thuật lẫn hiệu quả kinh tế. Phạm vi nghiên cứu bao quát hạ tầng mạng lưới MobiFone tại Việt Nam trong giai đoạn chuyển đổi công nghệ then chốt 2005 - 2006. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc nâng tốc độ truyền dữ liệu từ mức 9.6 kbps của mạng 2G lên đến 384 kbps ở môi trường ngoài trời và đạt tới 2 Mbps trong nhà, mở ra khả năng mở rộng dung lượng mạng gấp 3 đến 5 lần so với công nghệ cũ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết thông tin trải phổ trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum - DS-CDMA) kết hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế của Tổ chức Dự án Đối tác Thế hệ thứ 3 (3GPP) và Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU). Hệ thống WCDMA vận hành trên độ rộng băng tần vô tuyến 5 MHz với tốc độ chip chuẩn hóa là 3.84 Mcps, áp dụng các kỹ thuật tách kênh bằng mã trực giao OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) và mã ngẫu nhiên Scrambling Code nhằm giảm thiểu can nhiễu đa truy nhập.

Mô hình nghiên cứu triển khai phân tích đối sánh giữa hai khung kiến trúc mạng chuẩn hóa: 3GPP Release 99 (duy trì chuyển mạch kênh truyền thống ở mạng lõi) và 3GPP Release 4/Release 5 (phân tách độc lập giữa mặt phẳng điều khiển Control Plane và mặt phẳng truyền tải User Plane thông qua mô hình MSC Server và Media Gateway). Bên cạnh đó, luận văn ứng dụng mô hình lan truyền sóng thực nghiệm Cost-231 Hata cho dải tần 2 GHz để xây dựng quỹ đường truyền vô tuyến (Link Budget). Khung lý thuyết tập trung vào 4 khái niệm kỹ thuật cốt lõi: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN), trạm thu phát gốc Node B, bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC, và hiện tượng "thở ô" (Cell Breathing) đặc thù của mạng CDMA.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được tổng hợp trực tiếp từ cơ sở dữ liệu đo kiểm kỹ thuật mạng 2G của MobiFone, số liệu quy hoạch tần số của cơ quan quản lý và các tiêu chuẩn khuyến nghị chính thức từ ITU-R. Cỡ mẫu khảo sát bao gồm dữ liệu lưu lượng và đo suy hao thực địa từ 120 trạm thu phát sóng BTS đại diện tại các vùng đô thị mật độ cao (Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh) và các khu vực ngoại thành lân cận. Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích (Stratified Purposive Sampling) được áp dụng để đảm bảo phản ánh chính xác sự phân hóa về mật độ thuê bao cũng như địa hình truyền sóng vô tuyến tại Việt Nam.

Phương pháp phân tích giải tích kỹ thuật kết hợp mô phỏng tính toán quỹ đường truyền (Link Budget Calculation) và mô hình tổn thất lưu lượng Erlang B/C được lựa chọn làm phương pháp chủ đạo. Lý do chọn lựa phương pháp này xuất phát từ yêu cầu phải xác định chính xác mức suy hao đường truyền cực đại cho phép (từ 140 dB đến 145 dB) tương ứng với từng cấp tốc độ dịch vụ (từ thoại 12.2 kbps đến dữ liệu gói 384 kbps), qua đó giúp dự báo chính xác bán kính ô phủ sóng và số lượng trạm Node B cần đầu tư mới mà không gây lãng phí ngân sách. Toàn bộ quá trình thu thập số liệu, mô hình hóa toán học và tính toán thông số mạng được thực hiện liên tục trong khoảng thời gian từ năm 2004 đến đầu năm 2006.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình tính toán và mô phỏng mạng WCDMA cho MobiFone đã đưa ra 4 phát hiện kỹ thuật mang tính đột phá:

Thứ nhất, phương án kiến trúc mạng lõi theo chuẩn 3GPP Release 4/5 chứng minh tính ưu việt vượt trội so với chuẩn 3GPP R99. Việc tách biệt tầng điều khiển cuộc gọi ra khỏi tầng chuyển mạch truyền tải dữ liệu thông qua Media Gateway CMX-3500/CMG-3500 và MSC Server CCMX-5000 của Siemens giúp giảm chi phí truyền dẫn liên đài ước tính từ 25% đến 30%, đồng thời tăng hiệu suất định tuyến lưu lượng gói lên hơn 40%.

Thứ hai, kết quả tính toán suy hao đường truyền xác định bán kính cell phủ sóng 3G ở dải tần 2 GHz tại khu vực đô thị đạt từ 0.8 km đến 1.2 km đối với dịch vụ dữ liệu 64/128 kbps. So với bán kính phủ sóng mạng GSM 900 MHz hiện hữu (khoảng 1.5 km đến 2.0 km), vùng phủ sóng của trạm 3G suy giảm khoảng 35% đến 40%, đòi hỏi việc quy hoạch trạm vô tuyến phải có sự bù đắp mật độ tại các khu vực trung tâm.

Thứ ba, dung lượng hệ thống WCDMA cho phép tăng hiệu quả sử dụng phổ tần từ 3 đến 5 lần so với GSM 2G. Bộ điều khiển trạm vô tuyến RNC 750 cùng các nút hỗ trợ dịch vụ gói SGSN CPX-8000 và GGSN CPG-3000 có khả năng xử lý thông suốt hơn 100.000 phiên truy cập dữ liệu đồng thời trong giờ cao điểm với độ trễ gói tin dưới 100 ms.

Thứ tư, khả năng tái sử dụng hạ tầng của MobiFone khi nâng cấp lên 3G đạt tỷ lệ từ 60% đến 70%, bao gồm toàn bộ hệ thống nhà trạm, cột anten và đường truyền backhaul hiện hữu, giúp rút ngắn thời gian xây dựng mạng lưới giai đoạn 1 xuống dưới 12 tháng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi giúp WCDMA vượt trội so với các hệ thống 2G nằm ở hệ số tái sử dụng tần số K = 1 trên toàn mạng kết hợp cơ chế điều khiển công suất nhanh với tần số quét 1500 Hz. Cơ chế này kiểm soát triệt để hiệu ứng gần-xa (Near-Far Problem) và hiện tượng can nhiễu đồng kênh. Khi so sánh với các bài học quốc tế tại Nhật Bản và Ý, việc MobiFone bỏ qua giai đoạn trung gian 3GPP R99 để tiến thẳng lên 3GPP R4/R5 là hoàn toàn chuẩn xác, giúp tránh lãng phí hai lần chi phí chuyển đổi thiết bị mạng lõi.

Dữ liệu kỹ thuật của luận văn có thể được trực quan hóa thông qua bảng đối soát thông số quỹ đường truyền (Link Budget Table) chi tiết giữa 4 mức tốc độ dữ liệu: thoại 12.2 kbps, dữ liệu 64 kbps, 144 kbps và 384 kbps. Đồng thời, biểu đồ tương quan phi tuyến giữa hệ số tải vô tuyến (Load Factor) và bán kính vùng phủ sóng thể hiện rõ: khi tải mạng tăng từ 50% lên 75%, bán kính cell co hẹp khoảng 20% do hiện tượng thở ô. Đồ thị này cung cấp căn cứ trực quan giúp các kỹ sư quy hoạch xác định đúng ngưỡng chịu tải an toàn của trạm Node B.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm triển khai thành công mạng 3G WCDMA, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp hành động cụ thể:

1. Hiện đại hóa kiến trúc mạng lõi theo chuẩn 3GPP R4/R5: Ban Giám đốc Kỹ thuật MobiFone cần chỉ đạo trang bị hệ thống máy chủ chuyển mạch di động MSC Server CCMX-5000 và các cổng truyền thông Media Gateway CMX-3500/CMG-3500. Mục tiêu chuyển đổi 100% mạng lõi sang nền tảng IP/ATM phân tán cần được hoàn thành trong lộ trình 18 tháng kể từ khi được cấp phép tần số.

2. Triển khai phân hệ truy nhập vô tuyến UTRAN phân kỳ: Khối Kỹ thuật Vô tuyến phối hợp cùng các nhà cung cấp thiết bị tiến hành lắp đặt trạm Node B đồng địa điểm (co-location) với trạm BTS 2G sẵn có. Mục tiêu đặt ra là phủ sóng 85% diện tích các đô thị loại 1 (Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng) trong 12 tháng đầu và mở rộng ra 60% các tỉnh thành còn lại trong vòng 24 tháng tiếp theo.

3. Thiết lập quy trình quản trị tài nguyên vô tuyến (RRM) thích ứng: Đội ngũ Kỹ sư Tối ưu hóa mạng áp dụng các thuật toán điều khiển công suất vòng kín và kỹ thuật phân tập thu anten. Target metric cần đạt được là duy trì tỷ lệ rớt cuộc gọi thoại dưới 1.0% và xác suất nghẽn dịch vụ truyền dữ liệu gói dưới 2.0% trong suốt 3 năm đầu vận hành.

4. Nâng cấp băng thông truyền dẫn Backhaul: Trung tâm Phát triển Hạ tầng khẩn trương thay thế các luồng truyền dẫn E1 dung lượng 2 Mbps sang mạng truyền dẫn quang SDH cấp STM-1 (155 Mbps) hoặc Metro Ethernet. Mục tiêu hoàn thiện nâng cấp đường truyền cho ít nhất 500 trạm truyền dẫn nút trọng điểm trong khung thời gian từ 6 đến 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo chuyên sâu với giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng:

1. Kỹ sư quy hoạch và tối ưu hóa mạng viễn thông: Tiếp cận trực tiếp bảng tính toán Link Budget chuẩn xác, các công thức xác định suy hao lan truyền sóng Cost-231 Hata dải tần 2 GHz, ứng dụng vào thiết kế mạng vô tuyến 3G thực tế.

2. Cán bộ quản lý chiến lược tại các doanh nghiệp viễn thông di động (MobiFone, VNPT, Viettel): Nắm bắt bức tranh kinh tế - kỹ thuật toàn diện, phương án phân bổ vốn đầu tư CAPEX/OPEX hợp lý khi nâng cấp mạng GSM lên WCDMA theo lộ trình tối ưu.

3. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Viễn thông: Khai thác nguồn tư liệu học thuật chuẩn mực về cấu trúc UTRAN, giao tiếp Iub/Iu-CS/Iu-PS, công nghệ trải phổ trực tiếp và phương pháp nghiên cứu định lượng trong kỹ thuật mạng di động.

4. Chuyên gia tư vấn giải pháp từ các hãng thiết bị viễn thông quốc tế (Siemens, Ericsson, Nokia): Hiểu rõ đặc thù hạ tầng và mô hình phân bố lưu lượng viễn thông tại Việt Nam, từ đó cấu hình các gói thiết bị Media Gateway, RNC và SGSN/GGSN tương thích tối đa.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao MobiFone nên lựa chọn công nghệ WCDMA thay vì CDMA2000 khi nâng cấp từ GSM?
WCDMA thuộc nhánh tiêu chuẩn 3GPP, được thiết kế để kế thừa trực tiếp cấu trúc mạng lõi, cơ sở dữ liệu thuê bao HLR/VLR và giao thức MAP của mạng GSM hiện có. Lựa chọn WCDMA giúp MobiFone tái sử dụng khoảng 65% hạ tầng sẵn có, tiết kiệm hàng triệu USD chi phí đầu tư so với việc chuyển đổi sang nhánh CDMA2000 của 3GPP2 vốn yêu cầu thay mới hoàn toàn hệ thống quản lý thuê bao.

Kiến trúc 3GPP Release 4/5 mang lại lợi ích gì so với chuẩn 3GPP Release 99?
Chuẩn 3GPP Release 4/5 thực hiện phân tách hoàn toàn giữa khối điều khiển cuộc gọi (MSC Server) và khối xử lý dữ liệu người dùng (Media Gateway). Cấu trúc này giúp giảm 25% đến 30% chi phí truyền dẫn liên đài, hỗ trợ định tuyến cuộc gọi trực tiếp qua mạng IP/ATM, loại bỏ tình trạng thắt cổ chai của các tổng đài MSC chuyển mạch kênh truyền thống trong Release 99.

Hiện tượng "thở ô" (Cell Breathing) trong mạng WCDMA ảnh hưởng thế nào đến vùng phủ sóng?
Trong mạng WCDMA, tất cả thuê bao dùng chung dải tần 5 MHz nên can nhiễu tăng tỷ lệ thuận với số lượng người dùng. Khi hệ số tải vô tuyến tăng từ 50% lên trên 75%, mức tạp âm nền nâng cao khiến bán kính vùng phủ sóng của trạm Node B co hẹp lại từ 15% đến 20%, đòi hỏi trạm phải có cơ chế điều khiển công suất thích ứng và san tải sang các trạm lân cận.

Mức độ suy hao đường truyền cho phép của mạng 3G WCDMA được tính toán như thế nào?
Mức suy hao đường truyền cực đại cho phép (Maximum Allowable Path Loss - MAPL) được xác định thông qua quỹ đường truyền Link Budget, dao động từ 140 dB đối với dịch vụ dữ liệu gói 384 kbps đến 145 dB đối với dịch vụ thoại 12.2 kbps. Bán kính ô cell tương ứng ở khu vực thành thị được tính toán nằm trong khoảng 0.8 km đến 1.2 km.

Hạ tầng truyền dẫn mạng 2G hiện hữu có đáp ứng được nhu cầu băng thông của mạng 3G không?
Các luồng truyền dẫn E1 dung lượng 2 Mbps của mạng 2G chỉ đáp ứng được giai đoạn thử nghiệm ban đầu. Khi lưu lượng dữ liệu 3G bùng nổ với tốc độ mỗi Node B lên tới hàng chục Mbps, mạng lưới bắt buộc phải nâng cấp truyền dẫn lên các luồng quang STM-1 dung lượng 155 Mbps hoặc kết nối Metro Ethernet để tránh nghẽn cổ chai giao diện Iub.

Kết luận

• Hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý thuyết công nghệ trải phổ trực tiếp WCDMA và khung tiêu chuẩn mạng di động 3GPP R4/R5.
• Đánh giá chính xác hiện trạng hạ tầng mạng GSM của MobiFone và xác định phương án nâng cấp thẳng lên 3GPP R4/R5 là giải pháp tối ưu kinh tế - kỹ thuật.
• Xây dựng mô hình tính toán quỹ đường truyền chi tiết, xác định mức suy hao cho phép 140 - 145 dB và bán kính cell đô thị đạt 0.8 - 1.2 km.
• Đề xuất cấu trúc thiết bị mạng lõi và vô tuyến đồng bộ của Siemens bao gồm Media Gateway CMX-3500, SGSN CPX-8000, GGSN CPG-3000 và RNC 750.
• Đóng góp luận cứ khoa học vững chắc và giải pháp khả thi phục vụ trực tiếp chiến lược thương mại hóa mạng 3G của nhà mạng viễn thông Việt Nam.

Kế hoạch tiếp theo trong giai đoạn 2006 - 2008 là tiến hành lắp đặt thử nghiệm hệ thống mạng lõi IP mềm và triển khai UTRAN tại các trung tâm lưu lượng lớn. Công trình nghiên cứu này là nguồn tài liệu học thuật và cẩm nang kỹ thuật thực chứng giá trị, mở đường cho các chuyên gia và kỹ sư viễn thông trong tiến trình xây dựng và tối ưu hóa mạng thông tin di động băng rộng thế hệ mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 1.1 Mục tiêu của đề (ài Nghiên cứu công nghệ WCDMA và quá trình nâng cấp mạng GSMQ20) lên WCDMA(3€) để ứng dụng cho phát triển mạng théng Lin di động Mobifone.2 Nhiệm vụ của đẻ lài Đánh giá tình hình phát triển công nghệ mạng 3G trên thể giới cũng như tại Việt Nam và nêu lên sự cần thiết phát triển 3G tại Việt Nam. Tổng quan công nghệ WCDMA và mạng UMTS phân tích các quá trình phát triển để nâng cấp mạng GSM (2G) lên mạng WCDMA @). Đưa ra các phương án có thể thực hiện phát triển mạng GSM lên 3G cho Mobifone. lựa chọn và để xuất phương án tối ưu, để đảm bảo khi phát triển mạng là tốt nhất cả về mặt kỹ thuật và vẻ mặt kinh tế cho việc đầu tư là có hiệu quả nhất.

Tính toán sơ bộ các thông số kỹ thuật mạng vô tuyến dựa trên khả năng lãng trưởng thuê bao 3Œ Trên cơ sở đó lựa chọn giải pháp công nghệ và xây dựng cấu trúc mạng cho cả phẩn truy nhập vô tuyến và phần mạng lối.2 Tình hình phát triển công nghệ 3G (rên thế giới và Lại Việt Nam 1.1 Tình hình phái triển 3G trên thế giới Chơ đến tháng 8/2005, trên thế giới dã có 45 nước (và vùng lãnh thổ) cấp tổng cộng 151 giấy phép kinh doanh thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) Điểm qua từng vùng, thì một số nước phát triển ở Châu Âu và Nhật Bản dã cấp phớp sớm, cồn các nước và vùng lãnh thổ đang phát triển thì mới bắt đầu a MỞ DẦU Nhu cẩu trao đối thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại. Sự ra đời của thông tin di động là một bước ngoặt lịch sử trong ngành viễn thông cũng như bước phát triển quan trọng của loài người. Qua quá trình phát triển và cho đến ngày nay đó là mạng di đông 3G. Cùng với vide cho phép kết nối mọi nơi, mọi lúc, lả một trong những khả năng của mạng 3G.

3G mang tới nhiều tiện ích, ứng dụng hơn là khả năng di động cho Internet, Cac dich vụ mới sẽ xuất hiện như nhắn tin đa phương tiện, các dịch vụ định vị, các dịch vụ thông tin cá nhân, vui chơi giải trí, các địch vụ ngân hàng, thanh toán điện tử. sẽ phát triển mạnh. Ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thể hệ thứ ba cũng đã và sẽ dược nhanh chồng triển khai Để theo kịp xu thế chung của thế gới là tiến tới mạng thé hé sau 3G va cung cấp các dịch vụ mới, việc nghiên cứu. để triển khai, chuyển đổi sang mạng 3G tại Việt Nam là cần thiết.

Đối với các nhà khai thác mạng đi dộng GSM thi cái đích 3G là các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng (W- CDMA) theo chuẩn IMT-2000. Xuất phát từ định hướng này, luận văn để cập đến (Nghiên cứu công nghệ WCDIMA ứng dụng cho phát triển mạng thông tin đi động Mabifone) nghiên cứu tổng quan về công nghệ W-CDMA và hệ thống thông tin di động W-CDMA nói chung, phân tích các quả trình phát triển len 3Ơ từ đó ứng dụng lựa chọn, lĩnh toán dụng lượng mạng trên cơ sở đồ xây dựng cấu trúc 3G, phù hợp với xu hướng phát triển mạng thông tin di động Mobifone. Luận văn được chia làm 4 chương: Chương l: Giới thiệu chung về tình hình phát triển di động 3G tên thế giới và tại Việt nam. Chương 2: Hệ thống WCDMA: Giới thiệu tổng quan về công nghệ và hệ théng WCDMA 7 Chương 3: Phân tích quá trình phát triển lên mạng 3G.

Chương 4: Ứng dụng mạng 3G cho. phát triển mạng Mobifone, Mặc dù đã hết sức cố gắng và đã nhận được nhiêu ý kiến đồng gốp quí báu từ các thầy cö giáo, nhưng do thời gian có hạn, luận văn chưa thể đi sâu vào nhiều khía cạnh kỹ thuật khác. Song những vấn để mà luận văn để cập tới là những yếu tố quan trọng đã và đang đưa vào sử dụng cũng như những ứng dụng của nó trong phát triển mạng thông tin đi động 3G. Rất mong được sự đống góp và giúp đỡ hơn nữa của các thấy cô giáo và đồng nghiệp để luận văn được kết quả tốt hơn.

Sau cũng em xin chân thành cám ơn thây giáo TS Nguyễn Văn Khang, người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Em xin cám ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện tử - Viễn thông đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn này. Tác giá Lé Dny Thanh 9 cấp phép, cổ nhiêu nước chưa cấp giấy phép nào. Nhưng các giấy phép 3G mdi dan dan chuyén dich sang các nước và vùng lãnh thổ dang phát triển ở Chau á, Châu Phi và Châu Âu.

Việc cấp giấy phép 3G ở các nước dần dân chuyển địch từ phương thức phát mãi sang phương thức gọi thấu Dịch vụ 3Q phát triển theo dạng bậc thang. Việc đánh giá lồng hợp các mặt như rnức độ ứng dụng, quy mnô hộ dùng, độ hoàn thiện cửa máy đầu cuối, việc xây dựng mạng lưới và sử dụng địch vụ v.v đối với 3G, cho thấy dịch vụ 3G ở các vũng trên thế giới thể hiện sự phát triển theo dang bậc thang. Dịch vụ 3G ở Nhật Bản và Hàn Quốc phát triển cao nhất, Nhờ cổ sự thúc đẩy của chính phủ và thái dộ tích cực của các nhà kinh doanh, dây chuyển công nghiệp 3G ở hai nước này bắt đầu phát triển sớm; ích thích thị trường thời gian đầu khá tốt, người dùng cũng tha thiết với dịch vự mới Sự phát triển địch vụ 3G ở Châu Mỹ (chủ yếu là nước Mỹ) tương đối chậm chạp, khá là lạc hậu trên phạm vi toàn cầu. Hến nhà khai thác địch vụ vô tuyến chủ yếu của Mỹ gần đây mới bất đầu cung cấp địch vụ 3G, và mạng lưới mới phủ sóng ở các thành phố lớn Mức độ phát triển chung thị trường thông tin di động ở các nước Tây Âu rất cao, mức phổ cập dịch vụ đi động lên đến khoảng 90%, nhưng các nhà khai thác truyền thống triển khai dịch vụ 3G tương dối thận trọng, do đó mà sự phát triển cũng tương đối chậm chạp.

Các nước và vùng lãnh thổ Trung - Đông Âu và Đông - Nam á hiện phdn lớn cũng cồn ở giai đoạn chuẩn bi cho 3G. Số hộ dùng 3G phán bố không đều. Phân tích theo từng khu vực, thì vào năm 2004, 50% số hộ dùng 3G trên toàn cầu lã ở Nhật Bản và Hàn Quốc, gần 20% ở Halia, 16% ở Anh quốc. Mức độ phất triển dịch vụ 3G của Nhật Ban và Hàn Quốc, hai nước Châu á, là chiếm hàng đầu của thế giới, nhưng dịch vụ 3G ở đa số các nước trong khu vực này vẫn còn trong giai đoạn chuẩn a MỞ DẦU Nhu cẩu trao đối thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại.

Sự ra đời của thông tin di động là một bước ngoặt lịch sử trong ngành viễn thông cũng như bước phát triển quan trọng của loài người. Qua quá trình phát triển và cho đến ngày nay đó là mạng di đông 3G. Cùng với vide cho phép kết nối mọi nơi, mọi lúc, lả một trong những khả năng của mạng 3G. 3G mang tới nhiều tiện ích, ứng dụng hơn là khả năng di động cho Internet, Cac dich vụ mới sẽ xuất hiện như nhắn tin đa phương tiện, các dịch vụ định vị, các dịch vụ thông tin cá nhân, vui chơi giải trí, các địch vụ ngân hàng, thanh toán điện tử.

sẽ phát triển mạnh. Ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thể hệ thứ ba cũng đã và sẽ dược nhanh chồng triển khai Để theo kịp xu thế chung của thế gới là tiến tới mạng thé hé sau 3G va cung cấp các dịch vụ mới, việc nghiên cứu. để triển khai, chuyển đổi sang mạng 3G tại Việt Nam là cần thiết. Đối với các nhà khai thác mạng đi dộng GSM thi cái đích 3G là các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng (W- CDMA) theo chuẩn IMT-2000.

Xuất phát từ định hướng này, luận văn để cập đến (Nghiên cứu công nghệ WCDIMA ứng dụng cho phát triển mạng thông tin đi động Mabifone) nghiên cứu tổng quan về công nghệ W-CDMA và hệ thống thông tin di động W-CDMA nói chung, phân tích các quả trình phát triển len 3Ơ từ đó ứng dụng lựa chọn, lĩnh toán dụng lượng mạng trên cơ sở đồ xây dựng cấu trúc 3G, phù hợp với xu hướng phát triển mạng thông tin di động Mobifone. Luận văn được chia làm 4 chương: Chương l: Giới thiệu chung về tình hình phát triển di động 3G tên thế giới và tại Việt nam. Chương 2: Hệ thống WCDMA: Giới thiệu tổng quan về công nghệ và hệ théng WCDMA 5 PSTN Public Switched Telephone Network — Mạng điện thoại chuyển mnạch gói công cộng RAN Radio Access Network — Mang truy nhập vô tuyến SGSN Serving GPRS Support Nede Nút hỗ trợ phục vụ GPRS SMS Short Messape Service — I3ịch vụ nhắn tin ngắn TCP ‘Irasmission Contro! Protocol Giao thức điều khiển truyền TDD Time Division Duplex — Song công phân thời TDMA ‘Time Division Multiple Access — Ba truy nh4p phan thoi nghiệp viễn thông UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống thông tin di dong UMTS UTRA Universal Terrestrial Radio Access — Truy nhap v6 tuyén mat dat cha UMTS VLR Visitor Location Register— B6 ding ký vị trí tạm trú VPN Virtual Private Network — Mang riéng do MAP Wireless Application Protocol — Giao thức ứng dụng vô tuyến W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access — Da tray nhập phân mnã băng rộng 7 Chương 3: Phân tích quá trình phát triển lên mạng 3G. Chương 4: Ứng dụng mạng 3G cho.

phát triển mạng Mobifone, Mặc dù đã hết sức cố gắng và đã nhận được nhiêu ý kiến đồng gốp quí báu từ các thầy cö giáo, nhưng do thời gian có hạn, luận văn chưa thể đi sâu vào nhiều khía cạnh kỹ thuật khác. Song những vấn để mà luận văn để cập tới là những yếu tố quan trọng đã và đang đưa vào sử dụng cũng như những ứng dụng của nó trong phát triển mạng thông tin đi động 3G. Rất mong được sự đống góp và giúp đỡ hơn nữa của các thấy cô giáo và đồng nghiệp để luận văn được kết quả tốt hơn. Sau cũng em xin chân thành cám ơn thây giáo TS Nguyễn Văn Khang, người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này.

Em xin cám ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện tử - Viễn thông đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn này.