Bài giảng Môn học: Thông tin di động

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC Môn học: Thông tin di động Giáo viên giảng dạy: Ngô Thế Anh Nội dung: Một nhà cung cấp dịch vụ di động 2G GSM A muốn phủ sóng cho một khu vực có diện tích X.Y (km2) bằng các cell lục giác có bán kính phục vụ R (km). Biết dân số của khu vực này tại năm đầu tiên khi xây dựng mạng là P người, số người sử dụng dịch vụ chiếm b% tổng dân số, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là a%/năm, lưu lượng trung bình của một thuê bao là x (Erlang), chỉ số GoS = y (%). Hãy tính: 1. Số cell thực tế tối thiểu cần phải lắp đặt để bảo đảm yêu cầu dịch vụ. Vẽ hình minh họa. 2. Mẫu sử dụng lại tần số N tốt nhất cho năm đầu tiên 3. Nếu các thông số trên của mạng không đổi thì sau Z năm, nên chọn mẫu sử dụng lại tần số N là bao nhiêu cho phù hợp? Nếu N = 3 ngay từ năm đầu hoặc sau M năm mà M < Z, hãy tính chỉ số GoS tại năm thứ Z. 4. Nếu GoS > 5% ở câu 3, hãy đưa ra giải pháp tốt nhất theo sự hiểu biết của tác giả để có GoS ≤ 5%. Các tham số thiết kế của từng nhóm được cho như sau: Nội dung cụ thể Thiết kế môn học nhóm 4: Một nhà cung cấp dịch vụ di động 2G GSM 1800 muốn phủ sóng cho một khu vực có diện tích 2250 (km2) bằng các cell lục giác có bán kính phục vụ 1,5 (km). Biết dân số của khu vực này tại năm đầu tiên khi xây dựng mạng là 6 triệu người, số người sử dụng dịch vụ chiếm 35% tổng dân số, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 1,3%/năm, lưu lượng trung bình của một thuê bao là 0,08 (Erlang), chỉ số GoS = 2,5 (%). Hãy tính: 1. Số cell thực tế tối thiểu cần phải lắp đặt để bảo đảm yêu cầu dịch vụ. Vẽ hình minh họa. 2. Mẫu sử dụng lại tần số N tốt nhất cho năm đầu tiên 3. Nếu các thông số trên của mạng không đổi thì sau 6 năm, nên chọn mẫu sử dụng lại tần số N là bao nhiêu cho phù hợp? Nếu N = 3 ngay từ năm đầu hoặc sau M năm mà M < 6, hãy tính chỉ số GoS tại năm thứ 6. 4. Nếu GoS > 5% ở câu 3, hãy đưa ra giải pháp tốt nhất theo sự hiểu biết của tác giả để có GoS ≤ 5%. LỜI MỞ ĐẦU Trong cuộc sống hằng ngày thông tin di động đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu được. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội giúp con người nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú.          Ngày nay với những nhu cầu cả về số lượng và chất lượng của khách hàng sử dụng các dịch vụ viễn thông ngày càng cao, đòi hỏi phải có những phương tiện thông tin hiện đại nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng “ mọi lúc,mọi nơi” mà họ cần.       Thông tin di động ngày càng trở thành một dịch vụ kinh doanh không thể thiếu được của tất cả các nhà viễn thông trên thế giới. Đối với các khách hàng viễn thông, nhất là các doanh nghiệp thì thông tin di động trở thành một phương tiện liên lac quen thuộc và không thể thiếu được. Dịch vụ thông tin di động không chỉ hạn chế cho các khách hàng giàu có nó đang trở thành dịch vụ phổ cập cho mọi đối tượng viễn thông           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 nhiều nhà cung cấp các dịch vụ mới đã tạo ra sự cạnh tranh để thu hút thị phần thuê bao giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà dịch vụ đưa ra các chính sách khuyến mãi, giảm giá thành đã thu hút được nhiều khách hàng sở dụng dịch vụ. Càng với đó mức sống chung của toàn xã hội ngày càng cao đã khiến cho số lượng thuê bao tăng đột biến trong các năm gần đây.          Các nhà cung cấp dịch vụ di động trong nước hiện nay đang sử dụng hai công nghệ với chuẩn TDMA ( Time Division Multiple Access- Đa truy nhập phân chia theo thời gian) và công nghệ CDMA ( Code Division Multiple Access- Đa truy nhập phân chia theo mã ).          Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại những tiện ích hơn và cũng dần lớn mạnh. Tuy nhiên do nhu cầu sử dụng khách hàng nên thị trường trong nước phần lớn vẫn thuộc về các nhà dịch vụ GSM với số lượng thuê bao là áp đảo, với tính mở và tiêu chuẩn cao của GSM đã giúp nó dễ dàng triển khai trên mọi quốc gia.           Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ sau thời gian học các môn chuyên ngành, đặc biệt là môn: Thông Tin Di Động và cùng với sự hướng dẫn của Thầy Ngô Thế Anh, nhóm em đã hoàn thành nhiệm vụ Thiết kế môn học môn Thông Tin Di Động. 1. Số cell thực tế tối thiểu cần phải lắp đặt Tần số trong GSM 1800: Do nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống GSM 1800 nên có bao gồm 374 kênh tần số, mỗi kênh tần số có 8 khe thời gian. Nên số kênh lưu lượng sẽ là: Các cell được sử dụng có hình lục giác nên diện tích phủ sóng của 1 cell là: - Số cell lý thuyết cần lắp đặt là : Vậy về lý thuyết, nhà mạng cần lắp đặt khoảng 385 cell để phủ kín 2250 Km2. Nhưng với diện tích cần phủ sóng có kích thước đã cho thì với số cell lý thuyết như trên thì không thể đảm bảo yêu cầu dịch vụ, vì sẽ có những vùng không thể phủ sóng được hay còn gọi là vùng chết. Vậy theo cách tính toán các thông số trong cell và lắp đặt các cell như sau thì cần phải có tối thiểu 406 cell để đảm bảo yêu cầu dịch vụ. Hình 1: Các kích thước của một cell cần quan tâm. Vùng phủ sóng là hình chữ nhật có chiều rộng 15 km và chiều dài 150 km. - Số cell cần dùng để phủ sóng hết chiều rộng 15 km là 7 cell (10 × R). - Số cell cần dùng để phủ sóng hết chiều dài 150 km là 58 cell (58 ×√3R). Hình 2: Sắp xếp các cell để phủ sóng đủ phần diện tích yêu cầu. Vậy số cell thực tế cần lắp đặt tối thiểu là 58.7 = 406(cell). 2. Mẫu sử dụng lại tần số N tốt nhất cho năm đầu tiên Theo giả thiết ta có: - Số người sử dụng dịch vụ năm đầu tiên là: Với lưu lượng trung bình của một thuê bao Tu = 0,08 Erlang, thì lưu lượng mạng có thể đáp ứng là: - Lưu lượng của một cell là: - Số kênh lưu lượng của một cell là: Gos = 2.5% Tcell = 413,793 Tra bảng Erlang B à Nc = 427(kênh) à mẫu sử dụng lại tần số tốt nhất cho năm đầu tiên là: N = 2992 / Nc = 2992 / 427 = 7,007 Chọn N = 7. 3. Nếu các thông số trên của mạng không đổi thì sau 6 năm, nên chọn mẫu sử dụng lại tần số N là bao nhiêu cho phù hợp? Nếu N = 3 ngay từ năm đầu hoặc sau M năm mà M < 6, hãy tính chỉ số GoS tại năm thứ 6. Ta có bảng dân số trong vòng 6 năm với tỷ lệ tăng dân số là 1,3%/năm: Năm 1 6000000 Năm 2 6078000 Năm 3 6157014 Năm 4 6237056 Năm 5 6318138 Năm 6 6400274 Số người sử dụng dịch vụ năm thứ 6 là: à U6 = 2240096 (user). Với lưu lượng trung bình của một thuê bao Tu = 0,08 Erlang, thì lưu lượng mạng có thể đáp ứng là: Lưu lượng của một cell lúc này là: Số kênh lưu lượng của một cell lúc này là: Gos = 2.5% T6cell = 441,398 Tra bảng Erlang B à N6c = 455 à mẫu sử dụng lại tần số tốt nhất cho năm thứ 6 là: N = 2992 / Nc’ = 2992 / 455 = 6,575 Lúc này N = 7 của năm thứ 1 đã không còn phù hợp với dung lượng hiện tại. Do đó, ta nên thay thế N = 4 để đáp ứng được yêu cầu. Nếu N=3 ngay từ năm 1 Ta có: Số kênh lưu lượng trong 1 cell: Chọn Nc’=997 để đảm bảo yêu cầu phục vụ của nhà mạng. Lưu lượng 1 cell sau 6 năm vẫn là Tcell = 441,398 (erl) Chỉ số Gos trong trường hợp N=3 ngay từ năm 1 là: Nc’=997 Tcell=441,398 à Gos = 0% Kết quả GoS = 0% điều này có nghĩa là nếu lấy mẫu số sử dụng lại tần số N = 3 ngay từ năm đầu thì đến năm thứ 6 hệ thống vẫn sẽ đáp ứng được tốt yêu cầu dịch vụ cho vùng cần phủ sóng. 4. Nếu GoS > 5% . Muốn đưa GoS ≤ 5% thì có 2 giải pháp như sau: Vì : GoS = F (Nc , Tcell ) a. Giải pháp 1: Giả thiết Nc = không đổi nếu muốn GoS giảm thì Tcell giảm, mà : Tcell = T / Ncell với T = không đổi muốn Tcell giảm thì Nc tăng, tức là phải tăng số lượng cell cần lắp đặt. b. Giải pháp 2: Giả thiết Tcell = không đổi, nếu muốn GoS ≤ 5% thì Nc giảm, mà: Nc = 2992 / N Muốn Nc giảm thì N phải tăng, tức là phải tăng mẫu sử dụng lại tần số. KẾT LUẬN: Qua nội dung bài toán trên, ta thấy được tầm quan trọng của việc tính toán các thông số trong cell, cách lắp đặt các cell trên vùng phủ sóng một cách hợp lý, khoa học và kinh tế nhất mà vẫn đạt được chất lượng phục vụ yêu cầu của nhà cung cấp dịch vụ . Một vấn đề quan trọng nữa là việc khảo sát, tìm hiểu về tình hình dân cư trong vùng như số dân, tốc độ gia tăng dân số và đặc biệt là số người sử dụng các dịch vụ của nhà cung cấp tăng, giảm như thế nào để có các phương án duy trì, bảo dưỡng và nâng cấp hệ thống hay thay đổi các thông số trong hệ thống (cụ thể như trong bài toán trên là các chỉ số GoS, mẫu sử dụng lại tần số N, hay tăng giảm số lượng cell cần lắp đặt) một cách hợp lý để đảm bảo được chất lượng phục vụ cho người sử dụng dịch vụ .