Đặt vấn đề Các nhà mạng đƣợc cấp giấy phép cấp triển khai 3G công nghệ WCDMA đều đã có sẵn hạ tầng mạng thông tin di động 2G công nghệ GSM. Mạng GSM tại Việt Nam đã phát triển và khai thác dịch vụ trong một thời gian dài ổn định, việc tiến hành xây dựng triển khai mạng 3G đều đƣợc thực hiện trên trên cơ sở hạ tầng mạng 2G đã có sẵn, do đó việc triển khai mạng 3G gây ra rất nhiều vấn đề về kỹ thuật cần khắc phục nhƣ can nhiễu giữa băng tần 2G và 3G, phân bố lƣu lƣợng tải, chuyển giao Handover trong cùng một hệ thỗng 2G và 3G hoặc giữa hai hệ thống, trong đó trọng tâm là các vấn đề xảy ra trong mạng truy nhập vô tuyến. Công việc tối ƣu mạng phải thực hiện liên tục và song song với quá trình lắp đặt triển khai hạ tầng mạng 3G để đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cho khách hàng. Một trong những vấn đề sống còn đối với mạng thông tin di động nói chung và 3G nói riêng là chất lƣợng, bao gồm cả chất lƣợng dịch vụ và chất lƣợng mạng.
Để nâng cao chất lƣợng chung của toàn hệ thống, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng, nhà khai thác phải có các phƣơng án, giải pháp kĩ thuật đúng đắn, thích hợp để đảm bảo chất lƣợng mạng. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu các tham số liên quan đến tối ƣu mạng vô tuyến WCDMA nhƣ: tham số vùng phủ sóng, tham số chất lƣợng mạng. Khảo sát vùng phủ sóng theo yêu cầu thực tế cũng nhƣ tình hình kinh tế, xã hội, tình hình phát triển mạng viễn thông trong khu vực trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, kết hợp với định hƣớng phát triển và hiện trạng của mạng 3G. Trên cơ sở đó, dự báo và đƣa ra các kế hoạch cũng nhƣ các phƣơng pháp tối ƣu cho mạng để đảm bảo chất lƣợng mạng.
2 c CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1. Giới thiệu Trong những năm cuối của thập niên 80, mạng điện thoại di động tế bào số TDMA đƣợc sử dụng rộng rãi, điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM. Ngoài các dịch vụ truyền thông thì GSM còn cung cấp nhiều loại dịch vụ mới nhƣ truyền fax, truyền số liệu, truyền tin nhắn. Do những ƣu điểm vƣợt trội mà hệ thống GSM đã đƣợc phát triển nhƣ một dịch vụ số hóa hoàn toàn có thể dùng đƣợc ở Châu Âu và nhiều nƣớc khác trên thế giới.
Hiện nay, việc các thế hệ di động đƣợc cải tiến và phát triển là điều tất yếu. Ở Việt Nam cũng vậy, chúng ta đã triển khai rất tốt công nghệ 3G (hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3) và đang trong thời kỳ chuẩn bị cho thế hệ thứ tƣ (4G) đi vào thực tế. Những hệ thống viễn thông này đã, đang và sẽ đáp ứng mọi tiện ích, nhu cầu mà ngƣời sử dụng có thể yêu cầu ở nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Chính vì điều đó việc duy trì và phát triển của hệ thống mạng viễn thông sẽ luôn là những công việc đầy khó khăn đối với các nhà quản lý.[1] Các đặc điểm cơ bản của hệ thống thông tin di động [1]: + Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất.
Môi trƣờng truyền dẫn vô tuyến là môi trƣờng dễ bị nghe trộm và sử dụng trộm đƣờng truyền nên để đảm bảo quyền lợi, thuê bao cần giữ bí mật số nhận dạng thuê bao và kiểm tra tính hợp lệ của họ khi thâm nhập mạng. Để chống nghe trộm cần phải mật mã để mã hóa thông tin ngƣời sử dụng. + Sử dụng hiệu quả băng tần đƣợc cấp phát để đạt đƣợc dung lƣợng cao do sự hạn chế của dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động. + Đảm bảo chất lƣợng truyền dẫn theo yêu cầu: do đặc điểm của mạng thông tin di động là sự truyền dẫn đƣợc thực hiện bằng giao diện vô tuyến nên tín hiệu dễ bị ảnh hƣởng của nhiễu và pha-ding.
Các hệ thống thông tin di động phải có khả năng hạn chế tối đa các ảnh hƣởng này. Ngoài ra để tiết kiệm băng tần ở mạng thông tin di động số có thể sử dụng các CODER (Coder and Decoder) tốc độ thấp. Nên phải thiết kế các CODER này theo công nghệ đặc biệt để đạt đƣợc chất lƣợng truyền dẫn cao. + Cho phép triển khai các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ phi thoại, internet.
+ Hạn chế tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao chuyển từ vùng phủ sóng này sang vùng phủ sóng khác. 3 c + Cho phép chuyển mạng quốc tế, đảm bảo liên lạc thông suốt ở mọi nơi (Internationnal Roaming). + Các thiết bị cầm tay gọn nhẹ yêu cầu tiêu tốn ít năng lƣợng và phù hợp với tính linh hoạt của một thiết bị di động. 1: Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động qua các thế hệ 1.
Hệ thống thông tin di động thứ nhất – 1G Nhật Bản dẫn đầu trong việc phát triển công nghệ di động, triển khai mạng di động đầu tiên đƣợc thực hiện ở Tokyo. Trong vòng một vài năm, NMT (Nordic Mobile Telephony – Điện thoại di động Bắc Âu) bắt đầu bằng các hoạt động di động ở châu Âu. Cùng với nó, các hệ thống nhƣ AMPS (Advanced Mobile Phone Service – Hệ thống thoại di động tiên tiến) đƣợc bắt đầu ở Mỹ, trong khi TACS (Total Access Communication System – Toàn bộ các hệ thống phƣơng tiện truy nhập) bắt đầu ở Anh. Đây là một phần của "Hệ thống di động thế hệ đầu tiên", phục vụ cho các dịch vụ thoại và đƣợc dựa trên kỹ thuật truyền dẫn tƣơng tự.
4 c Đối với hệ thống này chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại tƣơng tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tƣơng tự để mang dữ liệu thoại của mỗi ngƣời và sử dụng phƣơng pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA. Với FDMA, khách hàng đƣợc cấp phát một kênh trong tập hợp các kênh tần số. [2] Với hệ thống này có 1 vài đặc điểm sau: Mỗi UE đƣợc cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến. Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.
Trạm thu phát gốc phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi UE trong cellular. Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lƣợng nhỏ. Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trƣờng pha-ding đa tia. Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng.
Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi. Không tƣơng thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu, làm cho thuê bao không sử dụng đƣợc máy di động của mình ở các nƣớc khác. Chất lƣợng thấp và vùng phủ sóng hẹp. Băng tần sử dụng: Sử dụng tần số chỉ từ 150 MHz.
Công nghệ: Hệ thông thông tin di động 1G sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động. Hệ thống thông tin di động thứ hai – 2G Xuất phát từ sự không tƣơng thích giữa các hệ thống là khác nhau, Ủy ban châu Âu đã bắt đầu một loạt các cuộc thảo luận để cố gắng thay đổi quy định viễn thông hiện hành, tạo ra một môi trƣờng hài hòa hơn, đó là kết quả của sự phát triển các thiết bị và dịch vụ viễn thông trong một thị trƣờng chung. Vào đầu những năm 1990, kỹ thuật truyền dẫn số có sức ảnh hƣởng lớn mang đến một hệ thống thế hệ tiếp theo đƣợc gọi là: ‘Second Generation Mobile System’ – hệ thống di động thế hệ thứ 2. [2] Với hệ thống này có 1 vài đặc điểm sau: Ƣu điểm: Do tính chuẩn hóa và tƣơng thích quy mô vùng mà nhiều mạng 2G đã gặt hái đƣợc thành công đáng kể về cả giải pháp kỹ thuật cũng nhƣ hiệu quả kinh doanh.
Nhƣợc điểm: Mặc dù hệ thống thông tin di động 2G đã có những tiến bộ đáng kể song vẫn gặp phải các hạn chế sau: 5 c Tốc độ thấp và tài nguyên còn hạn hẹp. Tín hiệu kỹ thuật số còn yếu, đƣờng cong bị phân rã góc. Giảm phạm vi truyền âm thanh. Là hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới đƣợc ra đời ở Châu Âu và có tên gọi là GSM (Global System for Mobile).
Băng tần sử dụng: Hệ thống GSM sử dụng băng tần 900MHz, 1800MHz. Công nghệ: Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 đều sử dụng kỹ thuật điều chế số và chúng sử dụng 2 phƣơng pháp đa truy nhập: Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA. Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5 G Đề thực hiện sự chuyển đổi từ 2G lên 3G các nhà mạng có nhiều cách triển khai khác nhau, trong đó xuất hiện hệ thống thông tin di động 2,5G.
Là thế hệ kết nối thông tin di động bản lề giữa 2G và 3G.5G chính là biểu tƣợng cho việc mạng 2G đƣợc trang bị hệ thống chuyển mạch gói bên cạnh hệ thống chuyển mạch theo kênh truyền thống. Nó không đƣợc định nghĩa chính thức bởi bất kỳ nhà mạng hay tổ chức nào và chỉ mang mục đích duy nhất là tiếp thị công nghệ mới theo mạng 2G.5G cung cấp một số lợi ích tƣơng tự mạng 3G và có thể dùng cơ sở hạ tầng có sẵn của các nhà mạng 2G trong các mạng GSM và CDMA. Và tiến bộ duy nhất chính là GPRS - công nghệ kết nối trực tuyến, lƣu chuyển dữ liệu đƣợc dùng bởi các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông GSM. Bên cạnh đó, một vài giao thức, chẳng hạn nhƣ EDGE cho GSM và CDMA2000 1x-RTT cho CDMA, có thể đạt đƣợc chất lƣợng gần nhƣ các dịch vụ cơ bản 3G (bởi vì chúng dùng một tốc độ truyền dữ liệu chung là 144 kbit/s), nhƣng vẫn đƣợc xem nhƣ là dịch vụ 2.5G (hoặc là nghe có vẻ phức tạp hơn là 2.75G) bởi vì nó chậm hơn vài lần so với dịch vụ 3G thực sự.
Hệ thống thông tin di động thứ ba – 3G 3G đƣợc phát triển với mục đích cung cấp dữ liệu tốc độ cao và kết nối đa phƣơng tiện cho thuê bao. Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) theo sáng kiến của IMT- 2000 đã xác định các hệ thống 3G có khả năng hỗ trợ các dải dữ liệu tốc độ cao từ 144kbps đến hơn 2Mbps.