ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐO KIỂM MẠNG VÀ GIẢI PHÁP
THIẾT KẾ TRUYỀN THÔNG
TRONG TÒA NHÀ


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...........................................................................................IV
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU....................................................................................VII
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...............................................................................VIII
LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG GSM VÀ W-CDMA.....................................2
1.1 HỆ THỐNG GSM

2

1.1.1 Giới thiệu về mạng GSM...........................................................................................2
1.1.2 Các đặc tính và dịch vụ của mạng GSM...................................................................2
1.1.3 Cấu trúc chung của hệ thống GSM...........................................................................2
1.2 CÔNG NGHỆ W-CDMA

7

1.2.1 Giới thiệu về công nghệ W-CDMA............................................................................7
1.2.2 Các loại lưu lượng và dịch vụ được W-CDMA UMTS hỗ trợ...................................8
1.2.3 Kiến trúc mạng W-CDMA..........................................................................................8
CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG TOÀ NHÀ.....................11
2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

11

2.1.1 Giải pháp truyền thống............................................................................................11
2.1.2 Giải pháp quang hóa...............................................................................................12
2.1.3 Kết nối giữa các tòa nhà..........................................................................................12
2.1.4 Kết nối với các nhà mạng khác nhau.......................................................................12
2.1.5 Ưu điểm của hệ thống IBC......................................................................................12
2.2 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP IBC CHO TÒA NHÀ CAO TẦNG

13

2.2.1 Nguồn tín hiệu để phủ sóng cho hệ thống IBC có thể dùng....................................14
2.2.2 Hệ thống phân phối tín hiệu....................................................................................16
2.2.3 Phần tử bức xạ.........................................................................................................18
2.3 MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG VÀ TÍNH TOÁN QUỸ ĐƯỜNG TRUYỀN

19

2.3.1 Truyền sóng trong không gian tự do........................................................................19
2.3.2 Mô hình Motley & Keenan......................................................................................20
2.4 CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG HỆ THỐNG DAS

i

22


2.4.1 Các loại BTS dùng trong indoor..............................................................................22
2.4.2 Các loại anten dùng cho hệ thống...........................................................................22
2.4.3 Cáp Feeder, Slipter sử dụng cho hệ thống...............................................................22
2.4.4 Bộ chia không đều (Coupler)...................................................................................23

2.4.5 Bộ POI (Point of Interface).....................................................................................24
2.5 KẾT LUẬN

24

CHƯƠNG 3. TIẾN HÀNH KHẢO SÁT VÀ LẬP PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ
THỐNG IBC.........................................................................................................................25
3.1 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ HỆ THỐNG IBC CHO TÒA NHÀ

25

3.2 MỤC TIÊU KHẢO SÁT

26

3.3 KHẢO SÁT TÒA NHÀ VÀ NHẬN DẠNG ĐỊA HÌNH TOÀ NHÀ CẦN PHỦ SÓNG

27

3.3.1 Kiểu văn phòng cao ốc............................................................................................28
3.3.2 Kiểu công xưởng......................................................................................................28
3.3.3 Khu trường học........................................................................................................29
3.3.4 Kiểu cấu trúc phức tạp (sân bay, ga tàu điện ngầm)...............................................30
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG IBC CHO TOÀ NHÀ......................................31
4.1 TIẾN HÀNH KHỎA SÁT TÒA NHÀ

31

4.1.1 Đo mức thu RxLevel.................................................................................................32
4.2 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHO TÒA NHÀ


33

4.2.1 Thiết kế, lắp đặt và cấu hình thiết bị cho hệ thống..................................................33
4.2.2 Tính Link Budget.....................................................................................................34
4.2.3 Lựa chọn nguồn tín hiệu..........................................................................................35
4.2.4 Hệ thống cấp nguồn, tiếp đất...................................................................................35
4.2.5 Hệ thống cáp feeder và các bộ chia tín hiệu...........................................................36
4.2.6 Bản vẽ thiết kế hệ thống IBC của tòa nhà NASSIM.................................................36
4.3 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG IBC

36

4.3.1 Đo mức tín hiệu trong tòa nhà.................................................................................36
4.3.2 Kiểm tra chất lượng phủ sóng trong thang máy......................................................38
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.................................40
5.1 KẾT LUẬN

40

ii


5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

40

PHỤ LỤC A.........................................................................................................................42

iii



DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
HÌNH 1-1: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG GSM.........................................................3
HÌNH 1-2: PHÂN LỚP CẤU CẤU ĐỊA LÝ MẠNG GSM..............................................6
VÙNG PHỤ VỤ GSM...........................................................................................................6
VÙNG PHỤ VỤ GSM LÀ TOÀN BỘ VÙNG PHỤ VỤ CỦA CÁC QUỐC GIA
THÀNH VIÊN SỬ DỤNG HỆ THỐNG GSM, DO ĐÓ NHỮNG MÁY ĐIỆN THOẠI
DI ĐỘNG CÓ THỂ SỬ DỤNG Ở NHIỀU NƠI TRÊN THẾ GIỚI...............................6
HÌNH 1-3: KIẾN TRÚC MẠNG W-CDMA......................................................................9
HÌNH 2-1: MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG TÒA NHÀ....11
HÌNH 2-2: KẾT NỐI CÁC TÒA NHÀ.............................................................................12
HÌNH 2-3: KẾT HỢP CÁC NHÀ MẠNG........................................................................12
HÌNH 2-4: CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG IBC..............................13
HÌNH 2-5: VÙNG PHỦ TRONG TÒA NHÀ TỪ MỘT TẾ BÀO MACRO TRONG
MẠNG BTS OUTDOOR MACRO...................................................................................14
HÌNH 2-6: VÙNG PHỦ CHO TÒA NHÀ ĐƯỢC CUNG CẤP BỞI TRẠM INDOOR
DÀNH RIÊNG......................................................................................................................15
HÌNH 2-7: GIẢI PHÁP HỆ THỐNG ANTEN PHÂN PHỐI CÁP ĐỒNG THỤ ĐỘNG
................................................................................................................................................16
HÌNH 2-8: SƠ ĐỒ MỘT HỆ THỐNG ANTEN PHÂN PHỐI CHỦ ĐỘNG..............17
HÌNH 2-9: SƠ ĐỒ MỘT HỆ THỐNG ANTEN PHÂN PHỐI CHỦ ĐỘNG..............17
HÌNH 2-10: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LAI GHÉP.................................................................18
HÌNH 2-11: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI CÁP RÒ...........................................................19
HÌNH 2-12: MIỀN FRESNEL THỨ NHẤT....................................................................20
HÌNH 2-13: ANTEN OMNI VỚI SƠ ĐỒ BỨC XẠ THEO CHIỀU NGANG VÀ DỌC
................................................................................................................................................22

iv



HÌNH 2-14: CÁC LOẠI SLIPTER DÙNG TRONG IBC.............................................23
HÌNH 2-15: COUPLER......................................................................................................23
HÌNH 2-16: VỊ TRÍ CỦA POI TRONG HỆ THỐNG IBC...........................................24
HÌNH 3-1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG IBC CHO TÒA NHÀ CAO TẦNG...................25
HÌNH 3-2: TÒA NHÀ CAO TẦNG..................................................................................28
HÌNH 3-3: TÒA NHÀ CÔNG XƯỞNG...........................................................................29
HÌNH 3-4: KHU TRƯỜNG HỌC.....................................................................................29
HÌNH 3-5: CẤU TRÚC NHÀ GA SÂN BAY...................................................................30
HÌNH 4-1: TÒA NHÀ NASSIM........................................................................................31
HÌNH 4-2: TÍN HIỆU YẾU TẠI CÁC TẦNG THẤP....................................................32
................................................................................................................................................33
HÌNH 4-4: MỨC THU RXLEVEL ĐƯỢC KHẢO SÁT...............................................37
HÌNH 4-5: MẶT BẰNG KHẢO SÁT MỨC THU RXLEVEL.....................................37
HÌNH 4-6: CHỈ SỐ RSCP..................................................................................................38
HÌNH 4-7: MẶT BẰNG KHẢO SÁT RSCP...................................................................38
HÌNH A1: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG IBC TẦNG 1- TẦNG 10.............................................42
HÌNH A2: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG IBC TẦNG 11 – TẦNG 20.........................................43
HÌNH A3: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TẦNG 21 – TẦNG THƯỢNG...................................44
HÌNH A4: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MÔ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG 1...........................45
HÌNH A5: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MÔ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG 2...........................45
HÌNH A6: KIỂM TRA TẦNG 2 SAU KHI HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG....................46
HÌNH A7: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MÔ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG 3...........................46
HÌNH A8: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MÔ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG 4...........................47
................................................................................................................................................47
HÌNH A9: KIỂM TRA TẦNG 4 KHI HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG.............................47
HÌNH A10: SƠ ĐỒ ANTEN VÀ MÔ PHỎNG VÙNG PHỦ TẦNG 5.........................48
v



................................................................................................................................................48
HÌNH A11: KIỂM TRA TẦNG 5 KHI HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG...........................48
3)TÍNH LINK BUDGET HỆ THỐNG.............................................................................48
................................................................................................................................................48
................................................................................................................................................49
................................................................................................................................................50
................................................................................................................................................51

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
BẢNG 1-1: LƯU LƯỢNG VÀ DỊCH VỤ ĐƯỢC W-CDMA UMTS HỖ TRỢ...........8
BẢNG 2-1: SUY HAO CỦA CÁC LOẠI FEEDER CỦA HÃNG ROSENBERGER
(ĐỨC)....................................................................................................................................23
BẢNG 2-2: SUY HAO CÁC BỘ COUPLER CỦA HÃNG TELESTONE (TRUNG
QUỐC)...................................................................................................................................23
BẢNG 4-1: MỨC THU TRONG THANG MÁY............................................................38
BẢNG A1: BẢNG TÍNH LINK BUDGET.......................................................................48
BẢNG A2: BẢNG LINK BUGET TẦNG 5-TẦNG 6.....................................................49
BẢNG A3: BẢNG LINK BUGET TẦNG 3-TẦNG 4.....................................................50
BẢNG A4: BẢNG LINK BUGET TẦNG 1-TẦNG 2.....................................................51

vii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
A
AMR
B

BSC
BSS
BTS
BSIC
C
CDMA
C/I
CPICH
CS
D
DAS
E
EIRP
F
FDMA

Association Of Radio Industries

Liên hiệp công nghiệp và

And Business

kinh doanh vô tuyến

Base Station Controller
Base Station Subsystem
Base Tranceiver Station
Base Station Indentifization Code

Bộ điều khiển trạm gốc

Phân hệ trạm gốc
Trạm vô tuyến gốc
Mã nhận dạng trạm gốc

Code Division Multiple Access
Carrier to Interference Ratio

Đa truy cập chia theo mã
Tỷ số sóng mang trên

Common Pilot Chanel
Circuit Switch

nhiễu
Kênh hoa tiêu chung
Chuyển mạch kênh

Distributed Antenna System

Hệ thống phân phối anten

Equivalent Isotropically Radiated

Công suất phát xạ đẳng

Power

hướng

Frequence Division Multiple Access


Đa truy cập phân chia
theo tần số

G
GSM

Global System for Mobile

Thông tin di động toàn

GPRS

Communication
General Packet Radio Services

cầu
Dịch vụ vô tuyến gói

Gateway Mobile Service Switching

chung
Trung tâm chuyển mạch

GMSC

viii


GPS

H
HLR
I
ISDN
IBC

Center
Global Positioning System

di động định hướng
Hệ thống định vị toàn cầu

Home Location Register

Bộ nhớ thường trú

Integrated Servive Digital Network
Inbuilding Coverage

Mạng số đa dịch vụ
Giải pháp phủ sóng tòa
nhà

M
MS
MSC
ME
N
NSS
P

PCCH
PLMN
PSTN

Mobile Station
Mobile Service Switching Center
Mobile Equipment

Trạm di động
Tổng đài di động
Thiết bị di động

Network and Switching Subsystem

Hệ thống chuyển mạch

Paging Control Chanel
Public Land Mobile Network

Kênh điều khiển tìm gọi
Mạng di động mặt đất

Public Switched Telephone Network

công cộng
Mạng chuyển mạch thoại
công cộng

Q
QxLevel

R
RACH
RRC
RSCP

RF Signal Quality

Chất lượng thu

Random Access Channel
Radio Resource Control

Kênh truy cập ngẫu nhiên
Điều khiển tài nguyên vô

Received Signal Code Power

tuyến
Công suất mã tín hiệu
nhận

S
SS
SQI
T
TCH

Switching Subsystem
Speech Quality Index


Phân hệ chuyển mạch
Chất lượng thoại

Traffic Channel

Kênh lưu lượng
ix


TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy cập phân chia
theo thời gian

U
UTRAN

Universal Terrestrial Radio Access

Mạng truy nhập vô tuyến

UMTS

Network
Universal Mobile

mặt đất toàn cầu
Hệ thống thông tin di


Telecommunnication System

động chung

Wideband Code Division Multiplex
Wavelength Devision Multiplexing

Đa truy cập chia theo mã
Ghép kênh phân chia

W
WCDMA
WDM

bước sóng

x


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

1/50

LỜI NÓI ĐẦU
---------------o0o-------------Hòa nhịp với sự phát triển của nền kinh tế, hạ tầng đô thị ngày một đổi mới, các tòa
nhà cao tầng, chung cư được xây dựng ngày một nhiều hơn. đây cũng là nơi mà nhu
cầu về thông tin di động rất lớn, cũng là khu vực trọng tâm của các nhà khai thác
viễn thông. Vì vậy để đảm bảo nhu cầu liên lạc của khách hàng, các nhà khai thác

viễn thông đang từng bước tập trung nâng cao chất lượng viễn thông trong các toà
nhà cao tầng. Tuy nhiên, sóng vô tuyến từ trạm BTS bên ngoài tòa nhà (BTS
Outdoor Macro) bị suy hao nhiều khi xuyên qua các bức tường bê tông dẫn đến
cường độ tín hiệu không đạt yêu cầu, nên giải pháp phủ sóng trong tòa nhà hiện nay
được nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động lựa chọn.
Báo cáo “Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa
Nhà” này gồm năm chương như sau:
Chương 1. Tổng quan hệ thống GSM và W-CDMA.
Chương 2. Giải pháp phủ sóng di động trong toà nhà.
Chương 3. Tiến hành khảo sát và lập phương án thiết kế hệ thống IBC.
Chương 4. Thiết kế hệ thống IBC cho tòa nhà.
Chương 5. Kết luận và hướng phát triển đề tài.
Do còn nhiều hạn chế về trình độ và thời gian nên báo cáo không thể tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn đọc.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh, Ngày 10 Tháng 1 Năm 2018
Lê Minh Tân

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

2/50

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG GSM VÀ W-CDMA
1.1 Hệ thống GSM
1.1.1 Giới thiệu về mạng GSM
GSM là từ viết tắt của Global System For Mobie Communications (hệ thống

thông tin di động toàn cầu). Đây là hệ thống thông tin tế bào số tích hợp và toàn
diện được phát triển đầu tiên ở châu âu và nhanh chóng phát triển trên toàn thế giới.
Mạng được thiết kế phù hợp với hệ thống ISDN và các dịch vụ mà GSM cung cấp
là một hệ thống con của ISDN chuẩn.
Ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào năm 1993 được
VSM và GPC khai thác rất hiệu quả.
GSM sử dụng đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và đa truy nhập phân
chia theo tần số (FDMA).
1.1.2 Các đặc tính và dịch vụ của mạng GSM
• Mạng GSM có các đặc tính chủ yếu sau:
 Thông tin thoại và thông tin số liệu lớn.
 Tương thích các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ mạng có sẵn (PSTNISDN) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung.
 Tự động cập nhật vị trí của thuê bao di động.
 Tính linh hoạt cao do sử dụng các đầu cuối thông tin di động khác nhau.
 Sử dụng tần số 900MHz và 1800MHz với hiệu quả cao nhờ sự kết hợp
giữa TDMA (Time Division Multiple Access) với FDMA (Frequency
Division Multiple Access).
 Giải quyết được vấn đề dung lượng nhờ việc sử dụng lại tần số tốt hơn.
1.1.3 Cấu trúc chung của hệ thống GSM
Hệ thống GSM gồm các khối chức năng chính như sau:

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

3/50

Hình 1-1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống GSM


Hệ thống GSM có thể chia thành ba hệ thống con.
1.1.3.1

Trạm di động MS (Mobile Station)

Trạm di động (MS) gồm điện thoại di động và một thẻ thông minh xác thực thuê
bao (SIM). SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế người sử dụng có thể lắp
SIM vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào truy nhập vào dịch vụ đã đăng ký.
Mỗi điện thoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động
IMEI (International Mobile Equipment Identity). Card SIM chứa một số nhận dạng
thuê bao di động IMSI (International Subcriber Identity) để hệ thống nhận dạng
thuê bao, một mật mã để xác thực và các thông tin khác. IMEI và IMSI hoàn toàn
độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân.
1.1.3.2

Hệ thống con trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)

Hệ thống con trạm gốc gồm ba thành phần:
• Trạm thu phát gốc (BTS-Base Transceiver Station).
• Trạm điều khiển gốc (BSC-Base Station Controller).
• Bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ (TRAU-Transcoder And Rate Adaptive
Unit).
Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

4/50


 Trạm thu phát gốc (BTS)
Trạm thu phát gốc (BTS) có bộ thu phát vô tuyến xác định một ô (Cell) và thiết
lập tại tâm của mỗi Cell. Trong một khu đô thị lớn thì số lượng BTS cần lắp đặt sẽ
rất lớn. Do đó, yêu cầu đối với trạm BTS là chắc chắn, ổn đinh, có thể di chuyển
được và giá thành tối thiểu.
 Trạm điều khiển gốc (BSC)
Trạm điều khiển gốc (BSC) có các chức năng thông minh điều khiển mọi hoạt
động của BSS. Trạm điều khiển gốc quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài
trạm BTS, thực hiện thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số, và chuyển vùng. BSC
là kết nối giữa trạm di động MS và tổng đài chuyển mạch di động MSC.
 Bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ (TRAU)
Thực hiện việc chuyển đổi vùng dữ liệu 64kbps (tiếng nói, dữ liệu) từ MSC
thành luồng dữ liệu có tốc độ tương đối thấp tương ứng với giao diện vô tuyến
16kbps.
1.1.3.3

Mạng và Hệ thống con chuyển mạch

Mạng và hệ thống con chuyển mạch (NSS-Network And Switching Subsystem)
bao gồm các khối chức năng sau:
• Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC-Mobile Service Switching
Centre).
• Bộ đăng ký định vị thường trú (HLR-Home Location Register).
• Bộ đăng ký định vị tạm trú (VLR-Visitor Location Register).
• Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR-Equipment Identity Register).
• Trung tâm nhận thực (AuC-Authentication Centre).
• Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC).
 Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động


Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

5/50

Trong NSS thì chức năng chuyển mạch cơ bản do MSC thực hiện, MSC hợp tác
với mạng để thực hiện cuộc gọi đến MS và đi từ MS. MSC có giao diện với BSS và
các mạng ngoài. MSC giao tiếp với mạng ngoài gọi là MSC cổng GMSC.
 Bộ đăng ký định vị thường trú HLR
Cung cấp các dịch vụ viễn thông không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê
bao đồng thời chứa các thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao. Thường HLR là
một máy tính đứng riêng và có khả năng quản lý một số lượng lớn thuê bao.
 Bộ đăng ký định vị tạm trú VLR
Chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ của MSC. Ngay cả
khi MS di chuyển đến một vùng MSC mới. VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số
liệu về MS từ HLR. Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở vùng MSC
nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có các thông tin cần
thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR, có thể coi VLR như một
HLR phân bố. VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC.
 Khối trung tâm nhận thực AuC và EIR
Một thuê bao muốn truy cập mạng, VLR kiểm tra SIM Card của thuê bao đó có
được chấp nhận hay không, nghĩa là nó thực hiện một sự nhận thực. VLR sử dụng
những thông số nhận thực, gọi là những bộ ba, nó được tạo ra một cách riêng biệt
và liên tục cho mỗi thuê bao di động được cung cấp bởi trung tâm nhận thực AuC.
EIR kiểm tra tính hợp lệ của thuê bao trên đặc tính của thiết bị di động quốc tế.
IMEI từ MS sau đó gửi tới bộ phận nhận dạng thiết bị EIR. EIR kiểm tra IMEI và
chuyển kết quả tới MSC.

 Tổng đài di động cổng GMSC
Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM/PLMN sẽ được định tuyến cho tổng đài
vô tuyến cổng Gateway-MSC. Nếu người nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thực
hiện một cuộc gọi đến một thuê bao di động của mạng GSM. Tổng đài tại PSTN sẽ
kết nối cuộc gọi này đến MSC có trang bị một chức năng được gọi là chức năng
cổng. Tổng đài MSC này gọi là MSC cổng và nó có thể là một MSC bất kỳ ở mạng

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

6/50

GSM. GMSC sẽ phải tìm ra vị trí của MS cần tìm. Điều này được thực hiện bằng
cách hỏi HLR nơi MS đăng ký. HLR sẽ trả lời khi đó MSC này có thể định tuyến
lại cuộc gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết
hơn về vị trí của MS. Như vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở GSM có sự khác
biệt giữa thiết bị vật lý và đăng ký thuê bao.
1.1.3.4

Cấu trúc địa lý của mạng

Trong hệ thống GSM, mạng được phân chia thành các phân vùng sau:

Hình 1-2: Phân lớp cấu cấu địa lý mạng GSM

• Vùng phụ vụ GSM
Vùng phụ vụ GSM là toàn bộ vùng phụ vụ của các quốc gia thành viên sử dụng

hệ thống GSM, do đó những máy điện thoại di động có thể sử dụng ở nhiều nơi trên
thế giới.
• Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network)
Vùng phục vụ PLMN là một hay nhiều vùng trong một quốc gia. Kết nối các
đường truyền giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng khác (cố định hay di
động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế, tất cả các cuộc gọi vào hay
ra mạng GSM/PLMN đều được định tuyến thông qua tổng đài vô tuyến cổng GMSC (Gateway-Mobile Service Switching Center).

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

7/50

• Vùng phục vụ MSC
Vùng phụ vụ MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để định
tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động. Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi
tới thuê bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC được lưu giữ trong bộ
ghi định vị tạm trú VLR.
• Vùng định vị (LA-Location Area)
Mỗi vùng phục vụ MSC được chia thành một số vùng định vị LA. Trong vùng
định vị LA một trạm di động có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật
thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị này, Vùng định
vị LA được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động, hệ
thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị
LAI (Location Area Identity).
LAI = MCC + MNC + LAC.
MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia.

MNC (Mobile Network Code): mã mạng di động.
LAC (Location Area Code): mã vùng định vị.
1.2 Công nghệ W-CDMA
1.2.1 Giới thiệu về công nghệ W-CDMA
W-CDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế hệ ba (3G)
giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật
CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA. Trong các công nghệ thông
tin di động thế hệ ba thì W-CDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tính linh
hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là dịch vụ
tốc độ bit thấp và trung bình.
• W-CDMA có các tính năng cơ sở sau:
 Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz.
 Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp được tất cả thông tin trên một sóng mang.

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

8/50

 Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1.
 Nhược điểm chính của W-CDMA là hệ thống không cấp phép trong băng
TDD phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống
nhiễu ở các môi trường làm việc khác nhau.
1.2.2

Các loại lưu lượng và dịch vụ được W-CDMA UMTS hỗ trợ
Bảng 1-1: Lưu lượng và dịch vụ được W-CDMA UMTS hỗ trợ


Kiểu
Dịch vụ
di động

Phân loại
Dịch vụ di động

-

Dịch vụ chi tiết
Di động đầu cuối, di động dịch vụ.

Dịch vụ thông tin

-

Theo dõi di động.

di động

-

Theo dõi di động thông minh.

-

Dịch vụ số liệu trung bình.

-


Dịch vụ số liệu tốc độ cao (> 2 Mbps).
Dịch vụ âm thanh chất lượng cao.

-

Dịch vụ truyền thanh AM.

-

Dịch vụ truyền thanh FM (64-84kbps).

-

Dịch vụ video (384kbps).

-

Dịch vụ hình chuyển động.

-

Dịch vụ truy nhập Web (2Mbps).

Dịch vụ số liệu
Dịch vụ
viễn

Dịch vụ âm thanh


thông

Dịch vụ video
Dịch vụ Internet
đơn giản

Dịch vụ

Dịch vụ Internet

Internet

thơi gian thực

-

Dịch vụ Internet (384kbps-2Mbps).

Dịch vụ Internet

-

Dịch vụ Website đa phương tiện thời

đa phương tiện

gian thực.

1.2.3 Kiến trúc mạng W-CDMA
W-CDMA là nền tảng của chuẩn UMTS (Universal Mobile Telecommunication

System), dựa trên kỹ thuật CDMA trải phổ dãy trực tiếp, trước đây gọi là UTRA
FDD, được xem như là giải pháp thích hợp với các nhà khai thác dịch vụ di động

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

9/50

(Mobile Network Operator) sử dụng GSM, tập trung chủ yếu ở châu Âu và một
phần châu Á (trong đó có Việt Nam).

Hình 1-3: Kiến trúc mạng W-CDMA

1.2.3.1

UE (User Equipment)

UE là thiết bị người dùng, có chức năng giao tiếp giữa người dùng với hệ thống.
UE gồm hai thành phần chính sau:
• Thiết bị di động (ME-Mobile Equipment): là đầu cuối vô tuyến sử dụng cho
thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.
• Thiết bị nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): là một thẻ thông minh chứa
thông tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu
giữ các khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết.
1.2.3.2

UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)


Mạng truy cập vô tuyến UTRAN thực hiện các chức năng liên quan đến truy cập
vô tuyến. UTRAN gồm hai phần tử:
• Node B: thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu. Nó
cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến.
• Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: có chức năng sở hữu và điều khiển các
tài nguyên vô tuyến ở trong vùng (các Node B được kết nối với nó). RNC còn
là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

1.2.3.3

10/50

CN (Core Network)

Các phần tử chính của mạng lõi như sau:
• HLR (Home Location Register).
• MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register).
• GMSC (Gateway MSC).
• SGSN (Servicing GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS (dịch vụ vô tuyến
gói chung) đang phục vụ, có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng
cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS).
• GGSN (Gateway GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS cổng, có chức
năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.

1.2.3.4

Các mạng ngoài

• Mạng CS: mạng chuyển mạch kênh.
• Mạng PS: mạng chuyển mạch gói.
1.2.3.5

Các giao diện vô tuyến

• Giao diện Cu: là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME.
• Giao diện Uu: là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ
thống và do đó nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS.
• Giao diện Iu: giao diện này nối UTRAN với CN.
• Giao diện Iur: cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất
khác nhau.
• Giao diện Iub: giao diện cho phép kết nối một Node B với một RNC.

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

11/50

CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG TOÀ NHÀ
2.1 Đặt vấn đề
Hiện nay, nhiều toà nhà cao tầng được xây dựng như khách sạn, công ty, khu
chung cư… tuy nhiên chất lượng thông tin di động tại các tầng thấp thường có tình

trạng sóng yếu, chập chờn, ở các tầng cao thì nhiễu, khó thực hiện và rớt cuộc gọi.
Vùng phủ của những khu vực này rộng hoặc trải dài theo chiều dọc, sóng vô tuyến
từ trạm BTS Outdoor Macro bị suy hao nhiều khi xuyên qua các bức tường bê tông
dẫn đến cường độ tín hiệu không đạt yêu cầu, nên giải pháp phủ sóng trong tòa nhà
IBC (In Building Coverage) được nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động lựa chọn.
Trong các phần tiếp theo người thực hiện sẽ đi sâu vào việc thiết kế hệ thống IBC.

Hình 2-1: Mô hình hệ thống phủ sóng di động trong tòa nhà

2.1.1 Giải pháp truyền thống
• Sử dụng cáp Feeder 7/8’’ và 1/2’’ đề truyền tín hiệu.
• Thích hợp với các tòa nhà qui mô vừa và nhỏ (dưới 30 tầng).
• Lắp đặt dễ dàng và nhanh chóng, dùng cáp quang đi dọc trục để giảm suy hao
tín hiệu.

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

12/50

2.1.2 Giải pháp quang hóa
• Sử dụng cáp quang đi dọc trục để giảm suy hao tín hiệu.
• Chia tách hệ thống thành từng phần nhỏ, trong mỗi phần sử dụng cáp feeder
7/8” chạy dọc trục Có thêm các bộ Repeater quang để điều khiển tín hiệu.
• Thích hợp với các toà nhà diện tích lớn, cao trên 30 tầng.
2.1.3 Kết nối giữa các tòa nhà
• Với các toà nhà khoảng cách gần sử dụng cáp feeder và các bộ khuếch đại.

• Với các toà nhà lớn, khoảng cách xa sử dụng cáp quang để kết nối giữa các
toà nhà.

Hình 2-2: Kết nối các tòa nhà

2.1.4 Kết nối với các nhà mạng khác nhau
Hệ thống phủ sóng trong nhà có thể kết hợp các nhà mạng khác nhau sử dụng bộ
POI.

Hình 2-3: kết hợp các nhà mạng

2.1.5 Ưu điểm của hệ thống IBC
• Đảm bảo vùng phủ sóng di động bên trong tòa nhà, giúp khả năng truy cập
mạng và liên lạc không bị gián đoạn cho việc giao dịch, hội nghị…
Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

13/50

• Các dịch vụ thông tin, dữ liệu, mobile… đều được cung cấp với chất lượng
ổn định.
• Tối ưu hóa thiết kế về kinh phí thiết bị sử dụng và khả năng phủ sóng.
• Tránh phủ sóng ra ngoài phạm vi tòa nhà để giảm thiểu khả năng nghẽn
mạng.
• Hệ thống IBC là một hệ thống độc lập nên việc sử dụng hệ thống này bảo
đảm tính bền vững ổn định chất lượng vùng phủ sóng cho tòa nhà.
• Hệ thống có khả năng tích hợp tất cả các mạng đang sử dụng trên toàn quốc

như Vinaphone, Mobifone,Viettel…trên một hệ thống IBC đã lắp trước, có
khả năng linh hoạt thay đổi cấu hình, nâng cấp cấu hình bảo dưỡng mạng.
• Nền tảng cho các ứng dụng hệ thống Wireless, Mobile Broadband, Mobile
TV…
2.2 Tổng quan giải pháp IBC cho tòa nhà cao tầng
Có thể nói hiện nay đối với các tòa nhà lớn như sân bay, ga điện ngầm, văn
phòng cao tầng, siêu thị kinh doanh hàng hóa… thì vấn đề vùng phủ và dung lượng
đều rất quan trọng vì chất lượng thoại di dộng ảnh hưởng trực tiếp đến uy tín của
nhà cung cấp dịch vụ. Vì vậy giải pháp phủ sóng trong tòa nhà hiện nay được nhiều
nhà cung cấp dịch vụ di động lựa chọn.
Hệ thống IBC bao gồm ba phần chính: nguồn tín hiệu, hệ thống phân phối tín
hiệu và phần tử bức xạ. Trong đó hệ thống phân phối tín hiệu là điểm khác biệt điển
hình giữa hệ thống IBC so với hệ thống mạng BTS outdoor macro thông thường.

Nguồn tín hiệu

Hệ thống phân phối tín hiệu

Phần tử bức xạ

Hình 2-4: Các thành phần chính của hệ thống IBC

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang

14/50


2.2.1 Nguồn tín hiệu để phủ sóng cho hệ thống IBC có thể dùng
 Nguồn tín hiệu bằng trạm Outdoor

Hình 2-5: Vùng phủ trong tòa nhà từ một tế bào Macro trong mạng BTS Outdoor Macro

Giải pháp này là giải pháp đơn giản nhất để cung cấp vùng phủ cho toà nhà với
tín hiệu từ các trạm Macro bên ngoài toà nhà. Đây là giải pháp được khuyến nghị
nếu lưu lượng trong tòa nhà không cao, chủ tòa nhà không cho phép lắp đặt thiết bị
hoặc đi cáp trong tòa nhà hoặc việc triển khai giải pháp dành riêng cho nó không
kinh tế. Khi đó vùng phủ được cung cấp bằng cách:
• Tín hiệu sẽ xâm nhập vào toà nhà từ bên ngoài. Chỉ thực hiện được với các
tòa nhà có khoảng hở lớn đối với bên ngoài hoặc ít tường, cửa sổ kim loại.
• Đặt BTS trên các tòa nhà xung quanh sau đó hướng Anten tới tòa nhà cần
phủ. Khi đó không cần đến hệ thống phân phối tín hiệu nữa và phần tử bức xạ
chính là anten của trạm BTS Outdoor Macro đó.
Với giải pháp này, mức tín hiệu luôn thay đổi theo chiều cao của Anten và chịu
ảnh hưởng của sự phản xạ từ mặt đất. Các kết quả nghiên cứu đưa ra công thức suy
hao của tín hiệu:
L = S + 10nlog(d)
Trong đó:
S là hằng số.
• S = 32.0 đối với tần số 900 MHz.
• S = 38.0 đối với tần số 1800 MHz.
d là khoảng cách giữa máy phát và máy thu.

Đo Kiểm Mạng Và Giải Pháp Thiết Kế Truyền Thông Trong Tòa Nhà