Xem mẫu
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÀI GIẢNG
IT
QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU MẠNG
3G UMTS VÀ 4G LTE
T
(Lưu hành nội bộ)
P
Biên soạn: TS. Đặng Thế Ngọc (Chủ biên)
ThS. Nguyễn Viết Minh
ThS. Nguyễn Viết Đảm
ThS. Phạm Thị Thúy Hiền
Hà nội, 12/2014
Mục lục
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................................ ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................................... xvi
LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................................... xix
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................................ 1
QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU WCDMA UMTS .......................................................................... 1
1.1 Mở đầu .............................................................................................................................. 1
1.1.1 Chất lượng, dung lượng và các vấn đề kinh tế trong thiết kế mạng. ......................... 1
1.1.2 Mục tiêu quy hoạch vô tuyến ..................................................................................... 2
1.1.3. Quy trình quy hoạch mạng WCDMA ....................................................................... 3
IT
1.1.4. Những thách thức trong quy hoạch mạng WCDMA ................................................ 4
1.2. Các phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA .................................................. 4
1.2.1. Phương pháp dựa trên tổn hao đường truyền ............................................................ 4
1.2.2. Phương pháp quy hoạch dựa trên mô phỏng ............................................................. 9
T
1.2.3. Lựa chọn site ........................................................................................................... 13
1.2.4. Mô hình truyền lan .................................................................................................. 16
1.2.5. Quỹ đường truyền ................................................................................................... 19
P
1.2.6. Công suất kênh chung đường xuống ....................................................................... 28
1.2.7. Tính công suất phát đường xuống ........................................................................... 33
1.2.8. Điều khiển công suất vòng hở đường lên ................................................................ 40
1.2.9. Chuyển giao mềm.................................................................................................... 46
1.2.10. Quy hoạch mã ngẫu nhiên hóa .............................................................................. 52
1.3 Triển khai và lập cấu hình site ........................................................................................ 55
1.3.1 Lựa chọn site ............................................................................................................ 55
1.4 Tối ưu hóa cấu hình ô ..................................................................................................... 58
1.4.1 Tối ưu hóa các tham số và mục tiêu ......................................................................... 58
1.4.2 Thuật toán tìm kiếm nâng cao .................................................................................. 59
1.4.3 Quá trình tối ưu hóa ................................................................................................. 60
1.5 Tổng kết .......................................................................................................................... 62
CHƯƠNG 2 .............................................................................................................................. 64
i
Mục lục
QUY HOẠCH DUNG LƯỢNG, VÙNG PHỦ VÀ ĐỊNH CỠ CHO HSPA UMTS ............... 64
2.1 Mở đầu ............................................................................................................................ 64
2.2 So sánh quy hoạch Rel'99 UMTS và HSPA ................................................................... 65
2.3 Các thủ tục định cỡ HSPA .............................................................................................. 66
2.3.1 Định cỡ phạm vi bao phủ ............................................................................................. 66
2.3.2 Định cỡ- giới hạn dung lượng (giới hạn mã) ........................................................... 67
2.4. Lập mô hình định cỡ HSPA ........................................................................................... 68
2.4.1. Định cỡ dựa trên “công bằng tài nguyên”................................................................... 68
2.4.2 Định cỡ dựa trên”Fair Throughput” ......................................................................... 73
2.4.3 Đo đạc dựa trên “Enhanced Fair Throughput”......................................................... 75
2.4.4 Quá trình đo đạc đa dịch vụ tổng hợp ...................................................................... 79
IT
2.4.5. Đo đạc tác động che tối ........................................................................................... 80
2.5 Kịch bản liên quan đến HSPA RF và thủ tục ................................................................. 85
2.6. So sánh hiệu năng định cỡ giữa UMTS (Rel'99) và HSPA ........................................... 86
2.7. Tổng kết ......................................................................................................................... 91
CHƯƠNG 3 .............................................................................................................................. 93
T
CÁC KỸ THUẬT LẬP BIỂU VÀ TỐI ƯU HÓA TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN CHO HSDPA
VÀ LTE .................................................................................................................................... 93
3.1 Mở đầu ............................................................................................................................ 93
P
3.1.1 Mục tiêu và bối cảnh ................................................................................................ 93
3.1.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến cho các hệ thống vô tuyến tiên tiến........................... 93
3.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến cho các mạng UMTS phát triển ........................................ 95
3.2.1 Lớp con MAC .......................................................................................................... 95
3.2.2 Lớp con RLC ........................................................................................................... 96
3.2.3 Lớp con PDCP ......................................................................................................... 96
3.2.4 Lớp con RRC ........................................................................................................... 96
3.3 Tổng quan lập biểu gói trong HSPA ............................................................................... 97
3.4 Tổng quan lập biểu gói trong LTE .................................................................................. 99
3.4.1 Điều khiển đăng nhập vô tuyến ................................................................................ 99
3.4.2 Lập biểu gói đường lên .......................................................................................... 100
3.4.3 Lập biểu gói đường xuống ..................................................................................... 101
3.4.4 Lập biểu gói miền thời gian và tần số ................................................................... 102
ii
Mục lục
3.4.5 Lập biểu và lập biểu liên tục .................................................................................. 102
3.5. Các mô hình của kỹ thuật lập biểu HSPA và LTE ...................................................... 103
3.5.1 Giao thức lập biểu công bằng tài nguyên .............................................................. 103
3.5.2 Kỹ thuật lập biểu cân bằng thông lượng ............................................................... 104
3.5.3 Phương pháp tối đa CIR (Max C/I) ....................................................................... 104
3.5.4 Giao thức lập biểu công bằng phụ thuộc kênh (FCDS) ........................................ 107
3.5.5 Lập biểu dựa trên số điểm ..................................................................................... 109
3.6 Các kỹ thuật lập biểu tối ưu mới cho trường hợp đa dịch vụ ....................................... 109
3.6.1 Khái niệm về thiết kế xuyên lớp ............................................................................ 109
3.6.2 Mô tả khái quát các giao thức ................................................................................ 110
3.6.3 Kỹ thuật lập biểu tối ưu hóa theo cấu hình dịch vụ và yêu cầu ............................. 113
IT
3.7. Tổng kết ....................................................................................................................... 119
CHƯƠNG 4 ............................................................................................................................ 120
CÔNG NGHỆ LƯU LƯỢNG CHO HSDPA ........................................................................ 120
4.1 Mở đầu .......................................................................................................................... 120
4.2 Kiến trúc hệ thống......................................................................................................... 121
T
4.3. Mô hình nhóm khả dụng đầy đủ với lưu lượng BPP đa tốc độ ................................... 124
4.3.1 Giả thiết cơ bản ...................................................................................................... 124
4.3.2 Mô hình Erlang-Engset đa chiều ở mức Microstate............................................... 125
P
4.3.3 Nhóm khả năng đầy đủ với lưu lượng BPP ở mức Macrostate.............................. 126
4.3.4 Phương pháp MIM-BPP ......................................................................................... 128
4.4 Mô hình nhóm khả dụng đầy đủ với nén lưu lượng ..................................................... 129
4.4.1 Mô hình cơ bản của nhóm lưu lượng đầy đủ với nén ............................................ 130
4.4.2 Mô hình của nhóm khả dụng đầy đủ với nén không đồng đều .............................. 133
4.5. Mô hình và tính toán cho giao diện vô tuyến .............................................................. 134
4.5.1 Phân bổ tài nguyên của hệ thống mạng di động với khả năng mềm ...................... 135
4.5.2 Phân bổ các đơn vị trong giao diện vô tuyến WCDMA ........................................ 138
4.5.3 Mô hình phân tích của giao diện WCDMA ........................................................... 139
4.6. Định cỡ giao diện Iub theo lưu lượng HSPA ............................................................... 143
4.6.1 Kiến trúc điển hình của giao diện Iub ................................................................... 143
4.6.2 Mô hình phân tích của giao diện Iub ..................................................................... 144
4.7. Tổng kết ....................................................................................................................... 146
iii
Mục lục
CHƯƠNG 5 ............................................................................................................................ 148
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN CHO TRUYỀN DẪN E-MBMS .......................... 148
5.1 Mở đầu .......................................................................................................................... 148
5.2. Dịch vụ MBMS ............................................................................................................ 149
5.2.1 Hoạt động .............................................................................................................. 149
5.2.2 Kiến trúc ................................................................................................................. 149
5.2.3 Chế độ đa phương của MBMS .............................................................................. 151
5.3. Điều khiển công suất trong chế độ MBMS cho WCDMA/HSPA ............................... 153
5.3.1 Lý lịch công suất HS-DSCH .................................................................................. 154
5.3.2 Lý lịch công suất DCH .......................................................................................... 155
5.3.3 Lý lịch công suất FACH......................................................................................... 157
IT
5.4 Các kỹ thuật tiết kiệm công suất ................................................................................... 157
5.4.1 Thiết lập công suất động (DPS) ............................................................................. 157
5.4.2 Kết hợp phân tập vĩ mô ......................................................................................... 158
5.4.3 Phân chia tốc độ ..................................................................................................... 159
5.5 Các cơ chế lựa chọn kênh mang vô tuyến .................................................................... 160
T
5.5.1 Cơ chế đếm MBMS (TS 25.346) ........................................................................... 161
5.5.2 Thuật toán chuyển đổi MBMS PTP / PTM (TR 25.922) ....................................... 161
5.5.3 Cơ chế đề xuất trong 3GPP TSG RAN1 R1-02-1240 ............................................ 162
P
5.6 Cơ chế MBMS được đề xuất ........................................................................................ 163
5.6.1 Đánh giá thực hiện ................................................................................................. 165
5.7 Tổng kết ........................................................................................................................ 171
CHƯƠNG 6 ............................................................................................................................ 173
QUẢN LÝ VÙNG PHỦ VÀ NHIỄU KHI TRIỂN KHAI CÁC Ô FEMTO ......................... 173
6.1. Mở đầu ......................................................................................................................... 173
6.2 Các cân nhắc triển khai ................................................................................................. 175
6.2.1 Phân bổ tần số ........................................................................................................ 175
6.2.2 Lựa chọn UE của femtocell .................................................................................... 176
6.2.3 Điều khiển truy nhập .............................................................................................. 177
6.3 Thiết lập các thông số vô tuyến và giảm nhiễu đường xuống ...................................... 178
6.3.1 Xây dựng vấn đề thiết lập các thông số vô tuyến. .................................................. 179
6.3.2 Các kịch bản nhiễu đường xuống ........................................................................... 185
iv
nguon tai.lieu . vn
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÀI GIẢNG
IT
QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU MẠNG
3G UMTS VÀ 4G LTE
T
(Lưu hành nội bộ)
P
Biên soạn: TS. Đặng Thế Ngọc (Chủ biên)
ThS. Nguyễn Viết Minh
ThS. Nguyễn Viết Đảm
ThS. Phạm Thị Thúy Hiền
Hà nội, 12/2014
Mục lục
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................................ ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................................... xvi
LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................................... xix
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................................ 1
QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU WCDMA UMTS .......................................................................... 1
1.1 Mở đầu .............................................................................................................................. 1
1.1.1 Chất lượng, dung lượng và các vấn đề kinh tế trong thiết kế mạng. ......................... 1
1.1.2 Mục tiêu quy hoạch vô tuyến ..................................................................................... 2
1.1.3. Quy trình quy hoạch mạng WCDMA ....................................................................... 3
IT
1.1.4. Những thách thức trong quy hoạch mạng WCDMA ................................................ 4
1.2. Các phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA .................................................. 4
1.2.1. Phương pháp dựa trên tổn hao đường truyền ............................................................ 4
1.2.2. Phương pháp quy hoạch dựa trên mô phỏng ............................................................. 9
T
1.2.3. Lựa chọn site ........................................................................................................... 13
1.2.4. Mô hình truyền lan .................................................................................................. 16
1.2.5. Quỹ đường truyền ................................................................................................... 19
P
1.2.6. Công suất kênh chung đường xuống ....................................................................... 28
1.2.7. Tính công suất phát đường xuống ........................................................................... 33
1.2.8. Điều khiển công suất vòng hở đường lên ................................................................ 40
1.2.9. Chuyển giao mềm.................................................................................................... 46
1.2.10. Quy hoạch mã ngẫu nhiên hóa .............................................................................. 52
1.3 Triển khai và lập cấu hình site ........................................................................................ 55
1.3.1 Lựa chọn site ............................................................................................................ 55
1.4 Tối ưu hóa cấu hình ô ..................................................................................................... 58
1.4.1 Tối ưu hóa các tham số và mục tiêu ......................................................................... 58
1.4.2 Thuật toán tìm kiếm nâng cao .................................................................................. 59
1.4.3 Quá trình tối ưu hóa ................................................................................................. 60
1.5 Tổng kết .......................................................................................................................... 62
CHƯƠNG 2 .............................................................................................................................. 64
i
Mục lục
QUY HOẠCH DUNG LƯỢNG, VÙNG PHỦ VÀ ĐỊNH CỠ CHO HSPA UMTS ............... 64
2.1 Mở đầu ............................................................................................................................ 64
2.2 So sánh quy hoạch Rel'99 UMTS và HSPA ................................................................... 65
2.3 Các thủ tục định cỡ HSPA .............................................................................................. 66
2.3.1 Định cỡ phạm vi bao phủ ............................................................................................. 66
2.3.2 Định cỡ- giới hạn dung lượng (giới hạn mã) ........................................................... 67
2.4. Lập mô hình định cỡ HSPA ........................................................................................... 68
2.4.1. Định cỡ dựa trên “công bằng tài nguyên”................................................................... 68
2.4.2 Định cỡ dựa trên”Fair Throughput” ......................................................................... 73
2.4.3 Đo đạc dựa trên “Enhanced Fair Throughput”......................................................... 75
2.4.4 Quá trình đo đạc đa dịch vụ tổng hợp ...................................................................... 79
IT
2.4.5. Đo đạc tác động che tối ........................................................................................... 80
2.5 Kịch bản liên quan đến HSPA RF và thủ tục ................................................................. 85
2.6. So sánh hiệu năng định cỡ giữa UMTS (Rel'99) và HSPA ........................................... 86
2.7. Tổng kết ......................................................................................................................... 91
CHƯƠNG 3 .............................................................................................................................. 93
T
CÁC KỸ THUẬT LẬP BIỂU VÀ TỐI ƯU HÓA TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN CHO HSDPA
VÀ LTE .................................................................................................................................... 93
3.1 Mở đầu ............................................................................................................................ 93
P
3.1.1 Mục tiêu và bối cảnh ................................................................................................ 93
3.1.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến cho các hệ thống vô tuyến tiên tiến........................... 93
3.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến cho các mạng UMTS phát triển ........................................ 95
3.2.1 Lớp con MAC .......................................................................................................... 95
3.2.2 Lớp con RLC ........................................................................................................... 96
3.2.3 Lớp con PDCP ......................................................................................................... 96
3.2.4 Lớp con RRC ........................................................................................................... 96
3.3 Tổng quan lập biểu gói trong HSPA ............................................................................... 97
3.4 Tổng quan lập biểu gói trong LTE .................................................................................. 99
3.4.1 Điều khiển đăng nhập vô tuyến ................................................................................ 99
3.4.2 Lập biểu gói đường lên .......................................................................................... 100
3.4.3 Lập biểu gói đường xuống ..................................................................................... 101
3.4.4 Lập biểu gói miền thời gian và tần số ................................................................... 102
ii
Mục lục
3.4.5 Lập biểu và lập biểu liên tục .................................................................................. 102
3.5. Các mô hình của kỹ thuật lập biểu HSPA và LTE ...................................................... 103
3.5.1 Giao thức lập biểu công bằng tài nguyên .............................................................. 103
3.5.2 Kỹ thuật lập biểu cân bằng thông lượng ............................................................... 104
3.5.3 Phương pháp tối đa CIR (Max C/I) ....................................................................... 104
3.5.4 Giao thức lập biểu công bằng phụ thuộc kênh (FCDS) ........................................ 107
3.5.5 Lập biểu dựa trên số điểm ..................................................................................... 109
3.6 Các kỹ thuật lập biểu tối ưu mới cho trường hợp đa dịch vụ ....................................... 109
3.6.1 Khái niệm về thiết kế xuyên lớp ............................................................................ 109
3.6.2 Mô tả khái quát các giao thức ................................................................................ 110
3.6.3 Kỹ thuật lập biểu tối ưu hóa theo cấu hình dịch vụ và yêu cầu ............................. 113
IT
3.7. Tổng kết ....................................................................................................................... 119
CHƯƠNG 4 ............................................................................................................................ 120
CÔNG NGHỆ LƯU LƯỢNG CHO HSDPA ........................................................................ 120
4.1 Mở đầu .......................................................................................................................... 120
4.2 Kiến trúc hệ thống......................................................................................................... 121
T
4.3. Mô hình nhóm khả dụng đầy đủ với lưu lượng BPP đa tốc độ ................................... 124
4.3.1 Giả thiết cơ bản ...................................................................................................... 124
4.3.2 Mô hình Erlang-Engset đa chiều ở mức Microstate............................................... 125
P
4.3.3 Nhóm khả năng đầy đủ với lưu lượng BPP ở mức Macrostate.............................. 126
4.3.4 Phương pháp MIM-BPP ......................................................................................... 128
4.4 Mô hình nhóm khả dụng đầy đủ với nén lưu lượng ..................................................... 129
4.4.1 Mô hình cơ bản của nhóm lưu lượng đầy đủ với nén ............................................ 130
4.4.2 Mô hình của nhóm khả dụng đầy đủ với nén không đồng đều .............................. 133
4.5. Mô hình và tính toán cho giao diện vô tuyến .............................................................. 134
4.5.1 Phân bổ tài nguyên của hệ thống mạng di động với khả năng mềm ...................... 135
4.5.2 Phân bổ các đơn vị trong giao diện vô tuyến WCDMA ........................................ 138
4.5.3 Mô hình phân tích của giao diện WCDMA ........................................................... 139
4.6. Định cỡ giao diện Iub theo lưu lượng HSPA ............................................................... 143
4.6.1 Kiến trúc điển hình của giao diện Iub ................................................................... 143
4.6.2 Mô hình phân tích của giao diện Iub ..................................................................... 144
4.7. Tổng kết ....................................................................................................................... 146
iii
Mục lục
CHƯƠNG 5 ............................................................................................................................ 148
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN CHO TRUYỀN DẪN E-MBMS .......................... 148
5.1 Mở đầu .......................................................................................................................... 148
5.2. Dịch vụ MBMS ............................................................................................................ 149
5.2.1 Hoạt động .............................................................................................................. 149
5.2.2 Kiến trúc ................................................................................................................. 149
5.2.3 Chế độ đa phương của MBMS .............................................................................. 151
5.3. Điều khiển công suất trong chế độ MBMS cho WCDMA/HSPA ............................... 153
5.3.1 Lý lịch công suất HS-DSCH .................................................................................. 154
5.3.2 Lý lịch công suất DCH .......................................................................................... 155
5.3.3 Lý lịch công suất FACH......................................................................................... 157
IT
5.4 Các kỹ thuật tiết kiệm công suất ................................................................................... 157
5.4.1 Thiết lập công suất động (DPS) ............................................................................. 157
5.4.2 Kết hợp phân tập vĩ mô ......................................................................................... 158
5.4.3 Phân chia tốc độ ..................................................................................................... 159
5.5 Các cơ chế lựa chọn kênh mang vô tuyến .................................................................... 160
T
5.5.1 Cơ chế đếm MBMS (TS 25.346) ........................................................................... 161
5.5.2 Thuật toán chuyển đổi MBMS PTP / PTM (TR 25.922) ....................................... 161
5.5.3 Cơ chế đề xuất trong 3GPP TSG RAN1 R1-02-1240 ............................................ 162
P
5.6 Cơ chế MBMS được đề xuất ........................................................................................ 163
5.6.1 Đánh giá thực hiện ................................................................................................. 165
5.7 Tổng kết ........................................................................................................................ 171
CHƯƠNG 6 ............................................................................................................................ 173
QUẢN LÝ VÙNG PHỦ VÀ NHIỄU KHI TRIỂN KHAI CÁC Ô FEMTO ......................... 173
6.1. Mở đầu ......................................................................................................................... 173
6.2 Các cân nhắc triển khai ................................................................................................. 175
6.2.1 Phân bổ tần số ........................................................................................................ 175
6.2.2 Lựa chọn UE của femtocell .................................................................................... 176
6.2.3 Điều khiển truy nhập .............................................................................................. 177
6.3 Thiết lập các thông số vô tuyến và giảm nhiễu đường xuống ...................................... 178
6.3.1 Xây dựng vấn đề thiết lập các thông số vô tuyến. .................................................. 179
6.3.2 Các kịch bản nhiễu đường xuống ........................................................................... 185
iv