Thiết kế MIMO 4G-LTE cho Inbuilding

1. Hiện trạng thiết kế 4G trong tòa nhà Inbuilding.

    Hệ thống DAS hiện tại là hệ thống được thiết kế cho 1 dây, 1 TX/RX duy nhất. Hệ thống này đáp ứng tốt cho các công nghệ 2G, 3G. Nhưng sang tới 4G thì hệ thống này tỏ ra không phù hợp, nó không phát huy được những ưu điểm vượt chội của công nghệ 4G mang lại.

Mô hình triển khai 4G hiện tại trong các tòa nhà Inbuilding.

Thứ nữa, nhu cầu Data 4G tăng trưởng mạnh, xuất hiện nhiều phản ánh về Data trong những tòa nhà. Trước chúng ta đã có phương án cải tạo, nhưng hiệu quả chưa như mong đợi. Vì thế cần một phương án hiệu quả để cải tạo lại hế thông DAS, để triển khai được công nghệ MIMO trong tòa nhà.

2. Phương hướng triển khai MIMO 4G-LTE trong các tòa nhà Inbuilding.

Việc cải tạo phải đảm bảo được mục tiêu:

+ Triển khai nhanh, tập trung vào cải tiến phần 4G.

+ Tránh tối đa việc đục đẽo, ảnh hướng tới sự vận hành hiện tại của các văn phòng/ tòa nhà có triển khai hệ thống DAS.

+ Tích kiệm chi phí vật tư, thiết bị. Không làm gia tăng chi phí khai thác(điện).

Mô hình triển khai MIMO 2x2 trong Inbuilding.

Cách làm:

-            Bố trí thêm 1 tới 2 Anten tại giữa sàn nhà. Với mục tiêu tạo vùng phủ OverLap với những anten hiện tại. Tốt nhất là số lượng anten thêm băng ½ anten hiện tại của sản tòa nhà.

-        Thực hiện kéo dây Feeder, day Jumber các bộ chia như hình vẽ.

-        Khai báo 2T2R cho trạm 4G.

3. Vấn đề kỹ thuật cần xem xét.

- Hệ thống anten cũ, với hệ thống anten mới KHÔNG đồng nhất về mặt vùng phủ. Nhưng trong 4G kênh PSS, SSS CHỈ phát trong 1 Port RRU duy nhất. thuê bao 4G trong tòa nhà sẽ gặp phải vấn đề mất sóng nếu ăn sóng của nhánh còn lại.

Hình: Không có tín hiệu PSS/SSS trong nhánh thứ 2.

Giai pháp:

-        Nhánh thêm vào sẽ không phát tín hiệu PSS/SSS. Nhánh cũ sẽ phát tín hiệu này.

-        Công suát đầu ra của Anten mới, cần giữ tương đương( hoặc thấp hơn) so với công suất của anten hiện hữu( thêm suy hao, bộ chia để cân bằng lại).

-        Phát PSS/SSS trên tất cả các Port của RRU(Optinal). Đây là tính năng mới, cần kiểm tra, hoặc yc nhà cung cấp thiêt bị thêm tính năng này.

4. Tham khảo dữ liệu các nhà mạng đã thực hiện giải pháp MIMO trong Inbuilding.

Theo tài liệu của hãng COMMSCOPE, đã phát triển giải pháp là Interleaved MIMO. Giải pháp đưa ra chỉ nói về hệ thống DAS cho 4G, chưa đề cập tới việc tích hợp trên hệ thống có DAS 2G, 3G. nhưng theo tài liệu này thì tốc độ tăng đáng kể so với trước.

Với giải pháp chúng ta đề xuất cải tạo hệ thống DAS cho Viettel, thì nó lằm giữ giải pháp Interleaved MIMO và Co-Located MIMO.

Hình: Kết quả triển khai thực tế giải pháp MIMO trong Inbuilding.

5. Lợi ích khi so sánh với các giải pháp đang triển khai.

Lợi ích khi triển khai:

-            Dung lượng tăng gấp đôi. Với KHÔNG phải đầu tư thêm về thiết bị. không phải lắp đặt thiết bị thêm trong phòng máy, truyền dẫn, nguồn. CHỈ đầu tư thêm phần dây Passive rẻ tiền( rất ít so với phần chi phí của thiết bị)

-        Khả thi về mặt triển khai, cải tạo được với những tòa nhà đang vận hành.

-        Khả năng mở rộng, cho phép ghép được với các nhà mạng khác bằng việc đầu tư thêm POI.

-        Đấu cùng thêm 1 Port RRU 4G tần 2100, 2600( nếu Inbuiding đó đang lắp RRU này) cách đơn giản. giúp tăng dung lượng tổng thể của cả tòa nhà. 

a) Nếu so với giải pháp lắp thêm RRU 2100

Giải pháp này khó thực hiện, vì tần số 2100 đang sử dụng cho 3G. Muốn sử dụng tần số này phải giải phóng toàn bộ tần số đó ở tòa nhà sử dụng và các trạm xunh quanh. Tòa nhà cao bị Overhooting nhiều, nếu giải phóng một lượng lớn trạm sẽ bị ảnh hưởng.

- Việc giảm tần số 3g để nhường tần cho 4G thì dịch vụ 3G sẽ bị ảnh hưởng.

- CAPEX: Chi phí mua thêm RRU 2100, các LIC liên quan tới CA, tới Cell, tới Power.

- OPEX: Chi phí cấp điện cho RRU.

- Cấu trúc mạng phức tạp hơn, cần điều khiển nhiều hơn cho Share tải và điều khiển truy cập.

- Hiệu quả kém hơn, vì băng thông RRU 2100 chi là 10Mhz.

b) So với giải pháp lắp thêm RRU 2600

- CAPEX: Chi phí lớn. Với những tòa đã cải tạo thì trung bình mỗi Cell phải thêm 2RRU 2600, RRU phải đặt cùng với bộ RU của hệ thống DAS lên phải đầu tư thêm hệ thống điện cho RRU 2600 này. Chi phí mua LIC liên quan tới tính năng CA, tới Cell, power.

- OPEX: chi phí điện phải tra thêm.

Hình: Giải pháp tăng dung lượng Inbuilding bằng cách thêm 4G 2100

Hình: Giải pháp thêm tủ 4G 2600 trong Inbuilding.

Cảm ơn nhà tài trợ nội dung: Gốm lạc việt

Đọc tiếp

Giải pháp tăng cường vùng phủ mạng 4G trong hệ thống Hybrid DAS phu trong tòa nhà Inbuilding

 Hạ cấp và tối ưu công suất 2G để giúp cải thiện vùng phủ 4G trong hệ thống HYBRID DAS.

1. Hybrid DAS: Kết hợp các thiết bị khuếch đại điện/quang và các phần tử thụ động để phân bố tín hiệu vô tuyến từ tủ 2G, 3G, 4G tới các antenna phủ sóng cho các tòa nhà Inbuiding.

Hình: Minh họa hệ thống Hybrid DAS sử dụng bởi nhiều nhà mạng viễn thông.

2. Hệ thống Hybrid DAS là dùng chung giữa các công nghệ và các nhà mạng. Vì vậy phần công suất phát của  RU trong mô hình trên được chia sẻ cho nhiều công nghệ với nhiều nhà mạng. Với đặc tính của RU là công suất phát không phân theo kênh mà dùng chung. Vì thế càng nhiều công nghệ, càng nhiều nhà mạng sử dụng thì công suất cho 1 công nghệ, cho 1 nhà mạng bị giảm xuống.( Chi tiêt mô hình tính toán trên băng tần 1800 như sau.

Hình: Tính toán công suất đầu ra của mạng 4G khi có sự thay đổi về công suất và cấu hình TRX của mạng 2G.

3. Công nghệ 4G được sử dụng trong tòa nhà là có sau hạ tầng DAS, hạ tầng Hybrid DAS là có trước. Vì thế 4G phải sử dụng chung hạ tầng sẵn có này để phát sóng. Cùng với đặc tính băng thông lớn, công suát phát hạn chế đã làm cho Vùng phủ 4G kém hơn so với công nghệ 2G, 3G. -> Điều này thể hiện trong kết quả đo kiểm vùng phủ 4G trong tòa nhà của 2019 thì phần lớn số tòa không đảm bảo Chỉ tiêu kỹ thuật về vùng phủ. Và trở thành tồn tại về CLM di động trong năm 2019. Vì thế việc cải thiện vùng phủ 4G trong tòa nhà là nhiệm vụ quan trọng.

Giải pháp:

1. Giảm cấu hình và tối ưu công suất 2G, đảm bảo đủ dung lượng không nghẽn. Chọn cấu hình tối thiểu là 1 thay vì 2 như hiện tại.

2. Công suất phát/ TRX được kiểm soát, Đảm bảo đúng theo hướng dẫn. Không phát thừa.

3. Thử nghiệm giảm cấp 2G cho 10 Cell trong hệ thống Hybrid DAS.

Kêt quả thu được từ việc thực hiện giải pháp: 

1. Về 2G: Chất lượng cải thiện, tránh được nhiễu cận kênh( trước sử dụng 2 tần số/ 2TRX, sau chỉ sử dụng 1 Tần số/1 TRX, tỉ lệ tái sử dụng Tần số giảm 50%). -> Việc này đã làm nhiều từ trước, và đã có đánh giá nên không phải là trọng tâm của giải pháp này.

2. Về 4G: Thực hiện đánh giá cho những cell cùng hệ thống Hybrid DAS với 2G. Đánh giá 2 ngày gần nhất là 20,21 tháng 4( thứ 2, thứ 3) so với 2 ngày cùng thứ của tuần trước là 13, 14/ tháng 4. Thực hiện đánh giá thông qua thống kê trên hệ thống.

Đánh giá thông qua User người sử dụng và tăng trưởng Data 4G.

a) Về số User sử dụng đồng thời: Cải thiện 19%, tăng từ 4745 thành 5652 User.

Đồ thị theo 24H của nhóm cell 4G của chỉ số User sử dụng đồng thời như sau:

Kết quả số User 4G cải thiện mạnh so với trước khi thử nghiệm.

b) Về Traffic: Cải thiện 26% từ 130G thành 163G.

Đồ thị theo 24H của nhóm cell 4G của chỉ số Traffic Data như sau:

PS traffic cải thiện mạnh so với trước khi thử nghiệm.

c) Các chỉ số KPI khác ổn định, thống kê MRR trên hệ thống thì mẫu thu tăng, tỉ lệ số mẫu tốt/ tổng số mẫu ổn định sắp xỉ 100%( tham khảo thêm)

KPI PS CDR trước và sau khi áp dụng giải pháp.

Data user Throughput trước và sau khi áp dụng giải pháp.

KPI PS CSSR trước và sau khi áp dụng giải pháp.

Thống kê mẫu tín hiệu thu của các cell thủ nghiệm.

Kết luận:

Nhìn trực quan đồ thị theo giờ thì thấy lợi ích rõ nét từ sáng kiến này mang lại. Hiện hệ thống Hybrid DAS chiếm 20% tổng số tòa. Qua việc rà soát cầu hình Cell 2G có thể giảm cấp thì giải pháp này phù hợp áp dụng cho nhiều tòa. Thông qua kết qua thử nghiệm 10 tòa trên thì giải pháp này sẽ mang lại hiệu quả lớn, giúp tăng vùng phủ. Và thông qua việc cải thiện vùng phủ 4G trong tòa nhà sẽ mang lại nhiều thuê bao hơn, tiêu dùng Data tốt hơn vì thế mà doanh thu của Viettel cao hơn.

Đọc tiếp

 Giải pháp khắc phục nhiễu Uplink do PIN trong hệ thống phủ sóng trong tòa nhà DAS

Hình: Đặc tính PIM

    Yếu tố lớn nhất gây ra sự suy giảm chất lượng trong hệ thống Inbuding là do hiện tượng điều chế thụ động gây ra gọi là PIM( Passive intermodulation). Điều chế thụ động (PIM) là một dạng méo xuyên điều chế xảy ra trong các thành phần thụ động như ăng ten, Feeder, Connector hoặc Duplexers có hai hoặc nhiều tín hiệu đầu vào công suất cao. PIM trong đường truyền làm giảm chất lượng của hệ thống truyền thông không dây.

PIM trong hệ thống Passive là đặc tính tự nhiên của sóng điện từ. Việc cường độ của PIM lớn hay nhỏ phụ thuộc vào chất lượng thiết bị Passive như Anten, Feeder, Connector, Duplexers. Và chất lượng triển khai, khai thác trong quá trình sử dụng không tốt cũng làm cho việc ảnh hưởng của PIM tới chất lượng hệ thống trở lên nghiêm trọng.

Hình: Phổ tần số vô tuyến được cấp phát cho các nhà mạng di động

PIM phụ thuộc vào số lượng băng tần dùng chung hệ thống DAS. Hình trên là băng tần được cấp phát cho các nhà mạng, nếu hệ thống DAS của tòa nhà chỉ phát cho 1 nhà mạng, 1 công nghệ thì ta không quan tâm tới PIM, nhưng chỉ cần thêm 1 công nghệ, hay thêm 1 nhà mạng vào dùng chung hệ thống DAS thì PIM sẽ được tạo ra. Để các thuê bao của Mobi, Vina, Viettel có thể sử dụng được cả 2G, 3G, và 4G thì toàn bộ băng tần này( cả đường UL và DL) được đẩy vào một hệ thống DAS dùng chung cho cả tòa nhà. Khi này Maximum PIM sẽ được tạo ra.

PIM phụ thuộc vào tải của hệ thống. Tải càng cao thì PIM càng lớn, vì tải cao hơn đồng nghĩa với công suất phát cao hơn. Với mỗi 1dB công suất phát cao hơn, thì công suất nhiễu PIM tăng thêm 3dB, tức là công suất nhiễu tăng gấp 1.6 lần công suất hữu ích. Điều này giải thích cho việc cảnh báo chất lượng mạng chỉ xuất hiện khi có tải cao, nhiều người dùng hơn, hay đấu thêm nhà mạng dùng chung vào hệ thống DAS.

II- Trường hợp cụ thể.

a) Trường hợp về tần số nhiễu do PIM tạo ra.

Vina dùng tủ 2G: Tần số ARFCN là 2 ứng với DL 935.2Mhz, UL 890.4Mhz.

Viettel dùng 2G: Tần số ARFCN là 64 ứng với DL 947.8Mhz, UL 902.8Mhz.

                            Tần số ARFCN là 83 ứng với DL 951.4Mhz, UL 906.6Mhz.

Theo đặc tính PIM, thì hài bậc 5 có được từ việc chộn 2 tần số phát của Vina và Viettel là

IM5 = 3* 935.2-2*951.4= 902.8Mhz. Như vậy PIM sinh ra một tần số Mới trùng khít với tần số UL. Chúng là nguồn nhiễu cho tín hiệu UL từ máy thuê bao tới trạm gốc. 

Hình:PIM được tạo ra bởi trộn 2 tần số phát của Vina và Viettel

b) Trường hợp về cường độ hữu ích nhỏ hơn cường độ nhiễu PIM

Hình: Vị thí anten mà thuê bao sử dụng, cường độ tín hiệu và nhiễu do PIM gây ra.

    Trên hình trên ta thấy, tín hiệu phát của thuê bao tại điểm (M) là tốt, nhưng nó bị suy giảm mạnh vì phải đi qua khoảng cách truyền lớn, bị chia sẻ bởi một loạt các connector, Duplexers. Khi tới phòng máy, là nơi xử lý tín hiệu thì nó yếu đi rất nhiều, trong khi nhiễu PIM IM5 giữ nguyên cường độ, dẫn tới cường độ tín hiệu hữu ích Uplink < Nhiễu. -> Cuộc gọi bị gián đoạn.

II- Giải pháp:

    Có nhiều giải pháp, hiệu quả để đảm bảo chất lượng dịch di động trong các tòa nhà. Dưới đây là những giải phắp căn bản, đã được chứng minh về tính hiệu quả, và tính ứng dụng thực tiến cao.

a) Trong tòa nhà phải được tách thành nhiều trục cáp, hoặc nhiều nhánh MU-RU để phân tách các sector được sử dụng bởi các trục cáp, hoặc nhánh MU-RU(bộ điện quang- quang điện) độc lập nhau. Giải pháp này giúp giới hạn PIM trong các nhánh độc lập nhau, cường độ PIM hạn chế, và cường độ tín hiệu Uplink hữu ích cao hơn.

b) Khi tải cao, nhiều thiết bị 234G, nhiều nhà mạng thì tòa nhà cần được phục vụ bởi các Cell khác nhau- tách cell. Giải pháp này cũng giúp giảm PIM, tăng tín hiệu hữu ích.

Hình: giải pháp tách cell

Minh họa giải pháp tách cell, với giải pháp này ta phải thêm 1 trục mới, kéo cáp về phòng máy để đấu vào thiết bị vô tuyến. Các tầng 1 tới 4 hệ thống Anten được đấu vào trục mới, trục cũ được ngắt ra khỏi tầng 1 tới 4 chỉ phục vụ cho các tầng còn lại.

c) Đặt anten tại những vị trí có thể phục vụ trực tiếp khách hàng, hạn chế thấp nhất vật cản giữa anten với thuê bao. 

Hình: Vị trí thuê bao dễ bắt sóng trạm Macro

- Nhìn hình minh họa trên thẩy rõ rằng, với những vị trí thoáng của tòa nhà gần cửa sổ, cửa kinh. Thì cường độ sóng mà thuê bao thu được từ trạm thu phát sóng bên ngoài là lớn. Nếu vị trí thuê bao đứng không có anten Inbuiding thì thuê bao sẽ được phục vụ bởi trạm bên ngoài. Điều này là không đúng với yêu cầu đặt ra với thiết kế cho hệ thống DAS: Thuê bảo trong tòa nhà sẽ được phục vụ bởi hệ thống DAS. Khi này chất lượng cuộc gọi sẽ bị suy giảm. Hoặc trong trường hợp sử dụng các thuật toán để ưu tiên thuê bao lựa chọn trạm Inbuiding thì công suất phát của trạm và của máy di động cũng cao hơn, PIM cũng cao hơn, dẫn tới chất lượng cuộc gọi suy giảm, thậm chí gây suy giảm cho những cuộc gọi khác đang sử dụng dịch vụ tại tòa nhà.

d) Tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn lắp đặt DAS, lưu ý đặc biệt với các vấn đề sau:

Hình: những vị trí đảm bảo thực hiện nghiêm theo tiêu chuẩn. 

- Hệ thống dây cáp(Dây feeder, quang): Đảm bảo thẳng, không uống cong quá quy định, được cố định gọn trong thang cáp.

-        Các đầu Connector phải được làm đúng kỹ thuật, không cong, vênh, dập.

Kêt luận:

Hạ tầng DAS trong tòa nhà ngày càng chiếm một tỉ trọng lớn trong mạng lưới viễn thống, DAS là hệ thống Passive với số lượng phần tử lớn về số lượng và khối lượng nếu so sánh với trạm Macro,  là hệ thống dùng chung cho các nhà mạng lên nguyên nhân PIM cao hơn nhiều so với trạm Marco của từng nhà mạng.

          Khi các tòa nhà đã đi vào sử dụng, có người ở thì việc cải tạo sửa chữa hệ thống DAS gặp khó khăn. Vì vậy việc thiết kế, triển khai hệ thống DAS trước khi đấu nối tủ BTS cần tuân thủ đúng các yêu cầu đặt ra là điều kiện tiên quyết đảm bảo chất lượng khi đưa hệ thống vào khai thác.

Đọc tiếp

 Đo kiểm để đánh giá chất lượng mạng trong tòa nhà Inbuiding như thế nào là đúng?

    Trước khi triển khai mạng 4G thì quỹ tần số cho 2G, 3G là đủ lớn để dành riêng cho quy hoạch tần số nhóm trạm phục vụ Inbuiding. Nhưng khi có 4G, thì quỹ tần số dành riêng cho nhóm trạm Inbuiding là không còn nữa. Các trạm phục vụ Inbuiding cũng phải sử dụng chung tần số với nhóm trạm Macro, điều này gây ra chồng lẫn nhiều hơn với nhóm trạm Inbuiding. Với vấn đề mới này thì cần phải có một phương pháp đo kiểm, đánh giá để phản ánh đúng được chất lượng mạng trong những tòa nhà.

Hình 01: Mô tả vùng chồng lẫn và ý nghĩa của nó.

I- Tác dụng của vùng chồng lẫn trong mạng vô tuyến.

    Trong hệ thống vô tuyến của thông tin di động, thì vùng chồng lẫn là phần không thể thiếu. Vùng chồng lẫn giúp cho tính liên tục của cuộc gọi thoại và Data. Mạng di động được thiết kế là mạng tổ ong, vì thế vùng chỗng lẫn ít nhất bằng 1/3 tổng diển tích vùng phủ sóng. Khi thiết kế mạng di động, thì mục tiêu của vùng phủ không bị chồng lẫn là 65%. Một đặc điểm quan trọng nữa là mạng di động tái sử dụng tần số. Các nguồn tần số trùng nhau, hay cận nhau sẽ gây ra nhiễu làm chất lượng dịch vụ bị giảm sút. Các hệ thống 3G, 4G tái sử dụng tần số 1:1, chồng lẫn sẽ làm suy giảm mạnh chất lượng mạng.

    Trong mạng di động, yếu tố chồng lẫn giữa các cell vừa là yếu tố cần thiết, vừa là yếu tố làm suy giảm chất lượng mạng. Vì vậy cần phải tối ưu hệ số này để đảm bảo hiệu quả của mạng di động. Mục tiêu tối ưu phải đảm bảo vùng chồng lẫn 2 cell tối đa là 35%. Các khu vực chồng lẫn hơn 2 cell (3 cell, 4cell...) cần phải hạn chế tối đã, mục tiêu là 0%. Như vậy có thể hiểu rằng vùng phục vụ của mạng di động là vùng phủ của 1 cell + vùng phủ của 2 cell.

 Ta có 2 tình huống khi thuê bao ở khu vực chồng lẫn 2 cell:

+ Tình huống bình thường: Đầu tiên thuê bao ở vùng phủ trạm 1, rồi di chuyển tới vùng chỗng lẫn của Trạm 1 với Trạm 2, sau đó tín hiệu Trạm 2 tốt hơn. Thuê bao sẽ lựa chọn được Trạm 2 để đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt nhất. Đây là tính huống của hầu hết các thuê bao trong mạng lưới.

+ Tình huống KHÔNG bình thường: Đầu tiên thuê bao ở vùng phủ Trạm 1, rồi di chuyển tới vùng chỗng lẫn của Trạm 1 Trạm 2, sau đó tín hiệu Trạm 2 tốt hơn.  Thuê bao cứ giữ vào Trạm 1 có tín hiệu yếu hơn, không thể lựa chọn được Trạm 2 có tín hiệu tốt hơn, điều này làm cho nhiễu cao hơn. Khi này tín hiệu có ích thấp hơn tín hiệu nhiễu, thuê bao sẽ bị mất sóng, mất vùng phủ. Tính huống này xảy ra khi thuê bao bị LOCK vào Trạm 1, hoặc nó không được khai báo trên hệ thống giữa trạm phục vụ và trạm quan hệ. Vậy với tình huống này thì % vùng phủ sóng là bao nhiêu? Nó sẽ giảm đi nhiều so với tình huống bình thường. Theo lý thuyết thì nó chỉ đạt 65%, vì nó không được tính thêm phần vùng phủ chồng lẫn 2 Trạm. Tình huống này ứng với bài đo để đánh giá chất lượng mạng di động trong tòa nhà đang thực hiện.

II- Hiện trạng bài đo đánh giá chất lượng mạng trong tòa nhà.

    Bài đo đánh giá chất lượng mạng đang sử dụng là Lock cell. Đây là bài đo ứng với trường hợp không bình thường của thuê bao. Với cách làm LOCK cell để xác định vùng phục vụ của cell Inbuiding là cách làm phù hợp, để từ đó ta xác định % diện tích phủ sóng, làm căn cứ tính toán giá trị thuê hệ thống DAS phủ sóng tòa nhà. Thiết kế hệ thống DAS để nhằm mục tiêu thuê bao trong tòa nhà phải được phục vụ bởi trạm Inbuiding. Bài đo LOCK cell xác nhận lại chất lượng của thiết kế đó.

Hình 02: Vùng phủ sóng di động được đo kiểm thực tế tại tòa nhà.

    Kết quả đo kiểm vùng phủ sóng ở mặt sàn của tòa nhà được trình bày như ở trên. Ta thấy các điểm mất sóng đều là những khu vực biên của tòa nhà, nơi gần các của sổ có nhiều điểm thoáng. Các khu vực mất sóng đều cách xa các anten Omni của hệ thống DAS. Tại sao lại mất sóng ở những vùng thoáng, gần của sổ nơi mà được phục vụ bởi các trạm Macro bên ngoài tòa nhà? Nguyên nhân đến từ việc thuê bao đã LOCK cell trong trong tòa nhà, khi thuê bao đi xa khỏi vùng phục vụ bởi Anten Omni của tòa nhà thì tín hiệu yếu đi, khi tới gần cửa sổ thì tín hiệu trạm Macro lại mạnh lên, khi này nhiễu cao hơn tín hiệu có ích làm mất sóng. Như vậy với phương pháp này ta đã không đánh giá vùng phủ Overlap, cái mà nhất định phải có của hệ thống thông tin di động.

Hình 03: Mô tả phần diện tích trong tòa nhà được phục vụ bởi trạm Macro có chất lượng đảm bảo.

Thêm vào đó, xem Hình 03 ta thấy với những khu vực gần cửa số, gần trạm Macro và không bị Overlap bởi nhiều cell thì chất lượng sóng vẫn tốt, với bài đo Lock cell Inbuiding thì không ghi nhận chất lượng của phần này. Như vậy phương pháp đo Lock cell khi đo kiểm chất lượng mạng trong tòa nhà đã không phản ánh đúng về chất lượng mạng vô tuyến cho tòa nhà cần đánh giá.

III- Thay đổi bài đo đánh giá chất lượng mạng di động trong tòa nhà.

    Từ phân tích trên ta thấy nhu cầu phải sử dựng thêm một bài đo để đánh giá chất lượng dịch vụ di động trong tòa nhà. Bài đo này thực hiện giống như đã làm cho các trạm Macro, đã được xác định làm bài đo để đánh giá chất lượng dịch vụ. Nhưng cần cải tiến thêm chỗ đánh giá chất lượng, để phù hợp với đặc điểm của tòa nhà cao tầng.

1. Chuyển từ bài đo LOCK cell sang bài đo bình thường, không LOCK cell.

2. Loại bỏ phần chồng lẫn nhiều, chỉ để lại phần chồng lẫn 2 cell. Đây là phương pháp loại bỏ những khu vực bị nhiễu cao của tòa nhà, việc làm này là cần thiết bởi đặc điểm của tòa nhà cao tầng, chịu ảnh hưởng nhiều của các trạm Macro.

    Kết quả phân tích 22 tòa nhà đã đo kiểm, ta thấy bức tranh vùng phủ sóng khác xa với đánh giá trước đó.

    Phương pháp cũ có 2/22 tòa đảm bảo chất lượng chiếm 9.1%, với phương pháp đánh giá mới ta có 14/22 tòa nhà đảm bảo vùng phủ chiếm 63.6%. Phương pháp mới cho ta nhìn bức tranh vùng phủ tốt hơn trước 68.3%. Ngoài việc đánh giá chất lượng vùng phủ tốt hơn, thì phương pháp này đánh giá được chất lượng vùng phủ tòa nhà đúng, từ đó xác định đúng những điểm lõm sóng, điểm chất lượng tồi của tòa nhà để đưa ra giải pháp khắc phục chính xác. Tiết kiệm vật tư, thời gian cho các giải pháp vô ích từ việc đánh giá sai bản chất của di động như phân tích ở trên.

Đọc tiếp

 Ưu khuyết điểm của thiết kế Hybrid DAS phủ sóng di động trong tòa nhà

DAS là hệ thống Anten được liên kết với nhau, để đảm bảo phủ sóng trong các tòa, việc thiết kế DAS thông thường xử dụng hai cách.

Passive DAS: Sử dụng hoàn toàn các phần tử thụ động như combiner, feeder, splitter, coupler để phân bố tín hiệu vô tuyến từ tủ BTS tới các antenna. Đây là kiểu thiết kế chính chiếm ưu thế trong mạng lưới vì nó đơn giản và chi phí thấp.

Hybrid DAS: Kết hợp các thiết bị khuếch đại điện/quang và các phần tử thụ động để phân bố tín hiệu vô tuyến từ tủ BTS tới các antenna. So với Passive DAS thì kiểu thiết kế này ít sử dụng hơn, phức tạp hơn và chi phí cao hơn.

Bài viết này phân tích ưu khuyết điểm của hệ thống Hybrid DAS, đưa ra các khuyến nghị cần thiết để khắc phục các khuyển điểm đó.

Ưu điểm của Hybrid DAS.

Hình: So sánh giữa 2 thiết kế PASSIVE và HYBRID DAS

    Giảm được cáp trục Feeder ¾”, thay vào đó là dây quang gọn nhẹ. Việc thi công sẽ thuận lợi hơn nhiều.

    Giảm được số lượng bộ Spliter, mà thông qua đó tín hiệu được đưa vào cáp Feeder ½” đưa tới anten ommi.

    Công suất được chia đều hơn tới các anten Omni mà không phụ thuộc vào vị trí của anten với tủ phát sóng. Việc mở rộng kích thước DAS được đơn giản hơn. Chỉ việc gắn thêm bộ MU-RU mới là có thể mở rộng DAS cho tòa nhà khác, mà vẫn giữ được công suất ra tại Anten Omni như ban đầu.

    Kích thước DAS lớn hơn, vùng phục vụ của Cell vì thế mà lớn hơn, hiệu quả sử dụng trạm phát sóng tốt hơn. Chất lượng mạng tốt hơn, do hạn chế được phần tử Passsive gây ra PIM làm ảnh hưởng tới chất lượng mạng.

    Khuyết điểm của Hybrid DAS.

    Hệ thống phức tạp hơn, phần tử Active RU cần phải được cấp điện, và không được đặt tập trung trong phòng máy.

    Cần phải duy trì giám sát và bảo dưỡng thường xuyên hơn. Đặc biệt phần tử RU có thể bị mất điện, hoặc cháy(treo, suy giảm chất lượng) có thể làm mất sóng các sàn của tòa nhà.

    Đắt hơn, do bộ phận RU chỉ có thể hoạt động theo từng Band tần, nếu cung cấp giải Band tần rộng như hiện nay thì số lượng Band tần cũng phải nhiều tương đương.

    Số lượng anten Omni trên một bộ MU-RU là thấp hơn so với hệ thống Passive, do hạn chế công suất phát của RU( 20W). Giả sử với mô hình đấu nối truyền thống gồm 2G, 4G Band3, hệ thông DAS sử dụng chung cho cả 3 nhà mạng thì số lượng Anten Omni/ bộ MU-RU chỉ bằng 1/12 lần so với số lượng Anten Omni trong hệ thống Passive, hay là nếu chuyển từ thiết kế Passive sang thiết kế Hybrid cho tòa nhà này thì cần tối thiểu 12 bộ MU-RU.

Hình: Công suất của nhiều thiết bị/ nhà mạng được gửi tới bộ MU- RU.

 Công suất của thiết bị được thiết lập căn cứ trên vùng phủ sóng mong muốn, vùng phủ sóng càng rộng thì công suất đòi hỏi phải lớn hơn. Hệ thống DAS là hệ thống được sử dụng chung bởi tất cả các nhà mạng viễn thông. Càng nhiều nhà mạng, nhiều thiết bị dùng chung hệ thống DAS thì công suất đưa vào càng lớn. NHƯNG công suất của RU là hưu hạn, chỉ 20W. Vậy làm sao để công suất của toàn bộ các thiết bị của các nhà mạng( 560W) có thể NÉN vào trong 20W? Chính vì vậy, số lượng bộ MU- RU phải nhiều hơn công suất của 1 thiết bị, nhằm phát đủ công suất của tất cả các công suất được đưa vào.

    Vùng phủ sóng bị ảnh hưởng lẫn nhau, và bị ảnh hưởng bởi nhà mạng khác. Điều này gây ra chất lượng mạng bị suy giảm khi có nhiều công nghệ và nhiều nhà mạng sử dụng đồng thời.

Khuyến nghị khi thiết kế Hybrid DAS.

    Thiết kế cho những tòa nhà lớn, diện tích sàn lớn hoặc có nhiều Block tòa nhà.

Hãy xem mô hình sau để thấy rõ:

Hình: Tỉ lệ công suất Passive/Hybrid với suy hao của cáp trục trong hệ thống Passive DAS.

Từ biểu đồ trên ta thấy, với thiết kế hệ thống DAS chỉ cho 4G với 3 nhà mạng là Vietttel, Vina và Mobie. Thì suy hao cáp trục nhở hơn 13dB(thấp hơn khoảng 15 tầng) thì thiết kế Passive DAS mang lại lợi thế về công suất hơn là thiết kế Hybrid DAS.

    Thiết kế vùng phủ phải đặt trong bối cảnh là đủ các công nghệ và các nhà mạng lớn.

Hình: Thay đổi công suất phát của 4G khi có thêm thiết bị đấu vào hệ thống DAS

Mô hình trên được xây dựng trên cơ sở là ban đầu chỉ có 4G Viettel, Vina, và Mobi sau đó lắp thêm 2G Viettel, rồi 2G Vina, 2G Mobie. Ta thấy công suất phát của 4G bị suy giảm qua mỗi lần có thêm thiết bị. Vì thế việc thiết kế Hybrid DAS phải tính tới có đủ công nghệ, để đảm bảo khi công suất giảm xuống thì vùng phủ vẫn đảm bảo.

    Giảm công suất của 2G khi đấu nối vào hệ thống MU- RU còn 5W.

Hình: Công suất 4G thay đổi khi có sự thay đổi công suất của 2G

Hình trên cho ta thấy, khi điều chỉnh công suất phát của 2G về giá trị phù hợp, thì công suất của 4G được tăng lên, vùng phủ 4G vì thế sẽ tốt hơn. Công suất của 2G còn phụ thuộc vào cấu hình( số lượng TRX). Nhưng giải pháp này có một thách thức là cần phải được làm đồng bộ cho cả 3 nhà mạng. Các nhà mạng phải sử dụng cùng một cấu hình phát công suất cho 2G.

Cảm ơn nhà tài trợ nội dung: Gốm lạc việt

Đọc tiếp

 Phần tử Passive sử dụng trong thiết kế DAS phủ sóng trong tòa nhà Inbuilding.

Hệ thống DAS được thiết kế với mục tiêu là đưa tối đa công suất phát từ trạm thu phát gốc tới anten, và công suất phát của máy di động UE trở lại trạm gốc. Nó là sự tổng hợp, ghép nối của các phần tử passive. Việc lựa chọn những phần tử Passive đúng sẽ giúp ta đạt được mục đích: vật tư thiết bị ít nhất, suy hao nhỏ nhất, PIM tốt nhất, vùng phủ tốt nhất. Hiểu biết về các phần tử Passive DAS là hành trang bắt buộc cho người thiết kế hệ thống phủ sóng trong tòa nhà DAS. Họ sẽ biết lựa chọn những phần tử tối ưu nhất sao cho đạt được mục đích nêu trên.

1. Cáp đồng trục.

Cáp đồng trục là phần tử được dùng nhiều nhất trong hệ thống DAS. Nó quyết định phần lớn suy hao của hệ thống DAS, thẩm mỹ, và thời gian thi công DAS.

Hình: Suy hao cáp/ 100m(dB) cho từng loại cáp

Việc lựa chọn cáp với kích thước nhỏ giúp thời gian thi công nhanh, thuận tiện, các phụ kiện treo cáp đơn giản, và giá thành thi công, già thành cáp giảm nhiều. Nhưng suy hao do cáp cao hơn. Kích thức cáp càng nhỏ thì suy hao cáp/100m càng lớn. Theo tính toán việc tăng thêm 2dB suy hao cap có thểm giảm được chi phí triển khai tới 50%.

          Vi dụ để tính toán suy hao do cáp ½ inch, với tần số vô tuyến 1800Mhz. Ta sử dụng công thức đơn giản như sau:

Suy hao cáp = độ dài cáp x 0.1dB/m             (dB)

2. Các loại bộ chia đều – SPLITTERS

    Bộ chia sử dụng để phân bổ tín hiệu từ cáp đồng trục tới các anten và ngược lại. Công suất tín hiệu bị chia tỉ lệ thuận với số lượng cổng.

Hình: Các loại bộ chia đều

Suy hao splitter = 10 log(số cổng splitter) + 0.1(suy hao thêm)

Ví dụ với loại Splitter 1:3, ta có suy hao splitter = 10log(3)+0.1= 4.82dB. Từ công thức kể trên, nếu biết được công suất đầu vào của Splitter ta biết được công suất đầu ra trên từng cổng tương ứng. Công suất vào là 10dBm thì công suất trên mỗi cổng ra của bộ Splitter là 10dBm – 4.82dB = 5.18dBm.

Hình: Minh họa công suất đầu vào –ra của bộ Splitter 1:3.

Một chú ý quan trọng là phải kết cuối tất cả các cổng của Splitter, nếu có cổng không sử dụng thì phải bịt lại bằng tải giả.

3. Bộ chia không đều -Taps/Uneven Splitters

Hình: Bộ chia không đều.

Bộ chia không đều chia tín hiệu vào thành nhiều tín hiệu ra với công suất không giống nhau. Bộ chia không đều rất hữu dụng trong thiết kế, nó sử dụng để trích một phần công suất từ cáp trục đưa vào cáp nhánh. Trong tòa nhà cao tầng, ta sử dụng cáp chính để đưa tín hiệu từ trạm gốc tới tầng cao nhất. Tại những tầng thấp hơn ta trích một phần tín hiệu rồi đưa vào hệ thống anten phủ sóng cho tầng ấy. Bộ chia không đều giúp không lãng phí công suất phát, giúp công suất đầu ra trên từng anten đồng đều nhau.

Hình: Xử dụng bộ chia không đều.

Hình trên minh họa cách sử dụng bộ chia không đều, công suất đầu ra đầu ra tại chân anten của các tầng là tương đương nhau, chúng khác nhau không quá 1.5dB, mặc dù suy hao cáp trục tới 12dB.

4. Bộ suy hao – Attenuators

    Bộ suy hao được dùng để giảm công suất tín hiệu. Các bộ khuếch đại công suất có giải hoạt động với tín hiệu đầu vào thấp. Vì vậy cần phải sử dụng bộ suy hao để đưa công suất tín hiệu vào dải hoạt động của nó. Bộ suy hao có các giá trị 1, 2, 3, 6 10, 12, 18, 20, 30 và 40 dB. Khi kết hợp chúng lại ta có thể nhận được giá trị suy hao mong muốn. Trong môi trường công suất tín hiệu lớn và nhiều nhà mạng thì khuyến nghị sử dụng Cáp hấp thụ thay vì sử dung bộ suy hao để giảm PIM.

Hình: Bộ suy hao

5. Tải giả -Dummy Loads/Terminators

Để ngăn chặn PIM thì TẤT CẢ các điểm hở đều được bịt lại bởi tải giả. Các điểm hở thường là cổng của bộ chia không dùng hết, cổng dự phòng cho thiết bị, hoặc nhà mạng khác.

Hình: Tải giả

6. Bộ chia tuần hoàn- Circulator Splitter

Hình: Bộ tuần hoàn - Circulators

Bộ chia tuần hoàn có sự khác biệt về suy hao theo chiều. Suy hao rất nhỏ theo chiều đi, còn chiều ngược lại thì suy hao lớn hơn nhiều. Theo hình mũi tên ở trên thì suy hao nhỏ theo chiều 1- 2, 2-3 và 3-1. Chiều ngược lại thì suy hao cao hơn. Thông thường chiều đi thì suy hao chỉ là 0.5dB, còn hiều ngược lại là 20dB, thậm chí là 40dB.

Bộ chia tuần hoàn được sử dụng trong trường hợp cần bảo vệ Port phát trong trường hợp hỏng anten hay đứt cáp. Hay bộ chia tuần hoàn cũng được sử dụng trong trường hợp cần sự phân tách tín hiệu phát với tín hiệu thu.

Hình: Các trường hợp sử dụng bộ chia tuần hoàn.

7. Bộ Coupler 3dB (90_ Hybrid)

Bộ Coupler 3dB dùng để tổng hợp 2 luồng tín hiệu thành một, cùng với đó nó cũng chia thành 2 luồng tín hiệu đầu ra.

Bộ Coupler 3dB có 4 Port, cụm 2 port sẽ được phân lập với cụm 2 port còn lại. Nếu ta đưa tín hiệu vào Port 1 thì tín hiệu được đưa ra Port 2 và 3(-3dB), và đưa vào Port 4 tín hiệu cũng được cho ra Port 2, và 3(-3dB).

Hình: Các trường hợp sử dụng bộ Coupler 3dB.

Bộ Coupler 3dB được dùng để ghép nhiều nhà mạng sử dụng chung một hạ tầng DAS. Các Port ra có thể tận dụng như là bộ chia đều Spslitter

 

8. Các loại Filters

Khi cần ghép nhiều băng tần, công nghệ thì các bộ Filter cần phải dùng tới. nó cho phép ghép 2 băng tần DIPlexer, 3 băng tần TRIlexer hoặc ghép băng thu/phát DUPlexer.

Hình: Các loại Filters. 

Ngay nay có nhiều Band tần được cấp phép, thì các loại Filters càng đa dạng hơn, như dải Band tần hỗ trợ rộng hơn, nhiều Band được kêt hợp lại hơn: Như Band 700Mhz, Band 2600Mhz. Với bộ Filter thì suy hao ghép xen là nhỏ,

Đọc tiếp