LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trên thế giới mọi mặt của đời sống xã hội đều phát triển, không những về kinh tế, khoa học tự nhiên mà còn rất nhiều lĩnh vực khác. Ngành thông tin liên lạc được coi là ngành mũi nhọn cần phải đi trước một bước, làm cơ sở cho các ngành khác phát triển. Nhu cầu trao đổi, cập nhật thông tin của con người ở mọi nơi mọi lúc ngày càng cao. Thông tin di động ra đời và phát triển đã trở thành một loại hình dịch vụ, phương tiện thông tin phổ biến, đáp ứng nhu cầu của cuộc sống hiện đại. Các hệ thống thông tin di động đang phát triển rất nhanh cả về qui mô, dung lượng và đặc biệt là các loại hình dịch vụ mới để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng.

Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có những bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ. Với sự phát triển của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã tạo ra sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa ra các chính sách khuyến mại, giảm giá và đã thu hút được rất nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ. Cùng với đó, mức sống chung của toàn xã hội ngày càng được nâng cao đã khiến cho số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến trong các năm gần đây.

Các nhà cung cấp dịch vụ di động trong nước hiện đang sử dụng hai công nghệ là GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thống thông tin di động toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo mã). Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM là Mobifone, Vinaphone, Viettel và các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA là S-Fone, EVN.

Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiều tiện ích hơn cho khách hàng, và cũng đang dần lớn mạnh. Tuy nhiên hiện tại do nhu cầu sử dụng của khách hàng nên thị phần di động trong nước phần lớn vẫn thuộc về các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng các thuê bao là nhiều hơn. Chính vì vậy việc tối ưu hóa mạng di động GSM là việc làm rất cần thiết và mang một ý nghĩa thực tế rất cao.

Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ trong những năm học tập chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông tại trường đại học Vinh cùng với sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Quốc Trung, em đã tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Tối ưu hóa mạng thông tin di động GSM ”.

Nội dung đồ án gồm 2 phần được trình bày theo trình tự sau:

Phần I: Tồng quan về mạng GSM

Chương I: Giới thiệu chung về mạng thông tin di động GSM

Chương II: Cấu trúc mạng thông tin di động GSM

Phần II: Quy trình thực hiện tối ưu hóa vùng phủ sóng của mạng thông tin di động GSM

Chương III: Cơ sở lý thuyết để thực hiên tối ưu hóa

Chương IV: Giải quyết vấn để dung lượng

Chương V: Giải quyết vấn đề chất lượng

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo bộ môn “Điện tử - viễn thông ” khoa công nghệ trường đại học Vinh đã tận tình dạy dỗ chúng em trong suốt 5 năm qua.

Đồng thời, em xin gưĩ lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Quốc Trung đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐÔNG GSM

I. Lịch sử phát triển mạng GSM . 3

II. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM 4

1. Về khả năng phục vụ 4

2. Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật . 5

3. Về sử dụng tần số 5

4. Về mạng . 5

III. Cấu trúc địa lý của mạng 5

1. Vùng phục vụ PLMN 7

2. Vùng phục vụ MSC 7

3. Vùng định vị LA . 7

4. Cell 8

IV. Băng tần sử dụng trong hệ thống GSM 8

V. Phương pháp truy nhập trong thông tin di động 9

Chương 2: CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 10

I. Mô hình hệ thống thông tin di động GSM . 10

II. Các phần tử của mạng GSM 11

1. Phân hệ chuyển mạch SS 11

1.1. Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC . 11

1.2. Bộ ghi định vị thường trú HLR . 11

1.3. Bộ ghi định vị tạm trú VLR . 11

1.4. Trung tâm nhận thực AuC . 11

1.5. Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR 12

1.6. Tổng đài di động cổng G – MSC 12

1.7. Khối IWF 12

2. Phân hệ trạm gốc BSS . 12

2.1. Trạm thu phát gốc BTS 13

2.2. Bộ điều khiển trạm gốc BSC . 14

3. Trạm di động MS 14

4.Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS 15

4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng . 15

4.2. Quản lý thuê bao . 16

4.3. Quản lý thiết bị di động 16

5. Giao diện vô tuyến số 16

5.1. Kênh vật lý . 16

5.2. Kênh logic 17

6. Hệ thống mã . 19

7. Các đặc tính của mạng thông tin di động GSM 23

III. CÁC TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN VÀ THỦ TỤC MẠNG . 23

1. Tổng quan 23

2. Lưu động và cập nhật vị trí . 24

3. Thủ tục nhập mạng và đăng ký lần đầu . 25

4. Thủ tục rời mạng . 26

5. Tìm gọi . 26

6. Gọi từ MS . 26

7. Gọi đến thuê bao MS 27

8. chuyển giao cuộc gọi . 27

8.1. Chuyển giao trong 1 vùng BSC . 28

8.2. Chuyển giao giửa hai BSC khác nhau nhưng cùng một MSC/VLR 29

8.3. Chuyển giao giửa hai vùng phục vụ MSC/VLR 29

Phần II: QUY TRÌNH TỐI ƯU HÓA VÙNG PHỦ SÓNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

Chương 3: CỞ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ TỐI ƯU HÓA . 30

I. Giới thiệu chung . 30

1. Lưu đồ thực hiện tối ưu hóa 30

2. Các quá trình thực hiện 30

2.1. Giám sát chất lượng phục vụ . 30

2.2. Phân tích và nêu các vấn đề kỹ thuật . 31

3. Khảo sát . 31

4. Đưa ra công việc thực hiện 31

II. Dung lượng và lưu lượng phục vụ . 32

1. Nhu cầu về thông tin di động 32

2. Yêu cầu về lưu lượng cho mỗi thuê bao 32

3. Mức độ phục vụ GoS 32

4. Dung lượng của trung kế 33

5. Khái niệm kênh trong mạng GSM 33

6. Hiệu quả sử dụng trung kế . 34

7. Kích thước mạng tổ ong . 34

III. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng phủ sóng 35

1. Suy hao đường truyền 35

1.1. Dự đoán chung . 35

1.2. Các mô hình chính lan truyền sóng trong thông tin di động

2. Vấn đề Fading . 40

3. Phân tán thời gian . 43

4. Vấn đề nhiểu . 48

4.1. Nhiểu đồng kênh C/I . 48

4.2. Nhiểu kênh lân cận C/A . 49

5. Một số vấn biện pháp khắc phục . 50

CHƯƠNG 4: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ DUNG LƯỢNG 52

I. Tăng dung lượng ở các đài trạm . 52

II. Quy hoạch Cell . 53

1. Khái niệm Cell 53

2. Lưu Lượng . 54

3. Tái sử dụng tần số . 57

3.1. Các mẫu tái sử dụng tần số . 59

3.1.1. mẩu tái sử dụng lại tần số 3/9 59

3.1.2. Mẩu tái sử dụng tần lai số 3/12 . 61

3.1.3. Mẩu tái sử dụng tần lại số 7/21 62

4. Quy hoạch cell 64

4.1. Khái niệm cell 64

4.2. Kích thước cell và phương thức phủ sóng . 64

4.2.1. Kích thước cell . 64

4.2.2. phương thức phủ sóng . 65

4.3. Chia cell 66

4.3.1 Giai đoạn 0 . 67

4.3.2. Giai đoạn 1 67

4.3.3. Giai đoạn 2 68

CHƯƠNG 5: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHẤT LƯỢNG 72

I. Hoạch địng tần số 72

II. Công suất thu phát . 73

III. Anten . 75

1. Kiểu loại Anten . 75

2. Độ tăng ích annten 77

3. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương EIRP 77

4. Độ cao và góc nghiêng của anten . 78

5. Lựa chọn vị trí đặt trạm . 80

IV. CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 81

1. Khái niệm về chất lượng dịch vụ QoS . 81

2. Các đại lượng đặc trưng . 81

2.1. Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công CSSR 81

2.2. Tỷ lệ rớt cuộc gọi trung bình . 81

2.3. Tỷ lệ rớt mạch trên TCH . 82

2.4. Tỷ lệ nghẽn mạch TCH . 82

2.5. Tỉ lệ rớt mạch trên SDCCH 85

2.6. Tỷ lệ nghẽn mạch trên SDCCH 85

KẾT LUẬN 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 8