Tối ưu mạng truy nhập thông tin di động 3GTối ưu mạng truy nhập thông tin di động 3g

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 và nhu cầu về các dịch

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-

ĐINH THU HIỀN TỐI ƯU MẠNG THÔNG TIN TRUY NHẬP 3G

CHUYÊN NGÀNH : Kỹ thuật điện tử

MÃ SỐ : 60.48.15

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI -2012

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HỮU LẬP

Phản biện 1:

……… …….………

Phản biện 2:

………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

-ThưviệncủaHọcviệnCôngnghệBưuchínhViễnthông

LỜI MỞ ĐẦU

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 hình thành

nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới đã tạo ra sự

cạnh tranh để thu hút thị phần thuê bao 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 và nhu cầu về các dịch vụ

cao cấp hơn trên điện thoại như lướt web tốc độ cao,

truyền data dung lượng lớn, video call cũng bắt đầu xuất

hiện Đứng trước thách thức mà các công nghệ cũ chưa thể

đáp ứng được, một công nghệ mới đòi hỏi phải được đưa

vào ứng dụng Chính vì thế, từ năm 2009, các nhà cung

cấp dịch vụ thông tin di động ở nước ta đã triển khai công

nghệ di động thế hệ thứ ba, gọi tắt là 3G Đến thời điểm

hiện tại,việc lắp đặt các thiết bị 3G gần như đã hoàn tất và

đã được đưa vào sử dụng phục vụ người tiêu dùng

Mặc dù mới được triển khai nhưng do sự bùng nổ của công nghệ smartphone và nhu cầu sử dụng các dịch vụ như đã nói ở trên, do đó bên cạnh việc các nhà cung cấp dịch vụ chạy đua trong việc triển khai thì việc quan trọng hơn đó là phải cung cấp cho khách hàng dịch vụ có chất lượng tốt và ổn định Các nhà cung cấp mạng có thể đạt được điều này từ việc thực hiện thiết kế ban đầu tốt nhằm đạt được hiệu quả về kinh tế mà vẫn có được chất lượng mạng đạt yêu cầu Tuy nhiên, sau khi mạng đã được triển khai thì để giúp chất lượng mạng ngày càng tốt hơn và phát triển mạng thế nào cho hợp lý thì cần phải thực hiện tối ưu mạng lưới Có thể nói, tối ưu mạng là một công việc cần thiết, luôn phải thực hiện trong quá trình tồn tại của một mạng di động, mang một ý nghĩa thực tế cao

CHƯƠNG I TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI

ĐỘNG 3G UMTS/WCDMA

Giới thiệu

Chương này sẽ tập trung trình bày tổng quan về hệ

thống thông tin di động thế hệ thứ ba và một bộ phận quan

trọng của nó là hệ thống UMTS mà cụ thể là công nghệ

truy cập vô tuyến WCDMA (chế độ FDD) trong hệ thống

UMTS thông qua tìm hiểu sơ bộ về cấu trúc mạng và các

kênh vô tuyến trong hệ thống

Hệ thống thông tin di động 3G UMTS/WCDMA

WCDMA (Wideband Code Division Multiple

Access) là hệ thống đa truy cập theo mã sử dụng băng

thông rộng Công nghệ này hoạt động dựa trên CDMA và

có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao

như video, truy cập Internet, hội thảo hình WCDMA

nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz, 2110 MHz -

2170 MHz

 Hệ thống WCDMA bao gồm hai dịch vụ:

 Dịch vụ chuyển mạch kênh: dựa vào nền tảng của

hệ thống GSM nó gồm dịch vụ thoại, tin nhắn, tin nhắn đa phương tiện, fax…

 Dịch vụ chuyển mạch gói: có tốc độ truyền tải dữ liệu cao hơn, cơ chế xử lý khác so với hệ thống cũ, dữ liệu được đóng gói và truyền đi như trong hệ thống mạng máy tính Các dịch vụ nó cung cấp bao gồm truy cập internet, xem video trực tuyến, xem truyền hình, tải dữ liệu tốc độ cao…

Về cấu trúc của một hệ thống UMTS thì bao gồm các phần tử mạng logic và các giao diện

Hình 1.4 Kiến trúc mạng 2G GSM &3G WCDMA

WCDMA sử dụng 2 loại mã là mã trải phổ

(Spreading code ) hay còn được gọi là mã kênh, loại mã

thứ 2 là mã xáo trộn (Scrambling code) Hai loại mã này

được sử dụng để phân biệt kênh, thuê bao và cell

Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD được xây

dựng trên ba kiểu kênh: kênh logic, kênh truyền tải và

kênh vật lý Kênh logic được hình thành trên cơ sở đóng

gói các thông tin từ lớp cao trước khi sắp xếp vào kênh

truyền tải Nhiều kênh truyền tải được ghép chúng vào

kênh vật lý Kênh vật lý được xây dựng trên công nghệ đa

truy nhập CDMA kết hợp với FDMA/FDD Mỗi kênh vật

lý được đặc trưng bởi một cặp tần số và một mã trải phổ

Ngoài ra kênh vật lý đường lên còn được đặc trưng bởi

góc pha

Kết luận

Chương 1 trình bày tổng quan về cấu trúc mạng về

hệ thống thông tin di động thứ 3 mà cụ thể là hệ thống

UMTS WCDMA, qua đó chúng ta có thể thấy được lịch sử

phát triển của hệ thống thông tin di động, hiểu hơn về hệ

thống WCDMA và giao diện vô tuyến của hệ thống

UTMS/WCDMA.

CHƯƠNG II CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG MẠNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G

Giới thiệu

Chương này trình bày quản lý tài nguyên vô tuyến

và hai trong các vấn đề quan trọng cần quan tâm khi thực hiện tối ưu mạng truy nhập di động 3G đó là điều khiển công suất và chuyển giao

Việc quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) trong mạng di động 3G có nhiệm vụ cải thiện việc sử dụng nguồn tài nguyên vô tuyến Các mục đích của công việc quản lý tài nguyên vô tuyến RRM có thể tóm tắt như sau :

 Đảm bảo QoS cho các dịch vụ khác nhau

 Duy trì vùng phủ sóng đã được hoạch định

 Tối ưu dung lượng hệ thống

tuyến RRM

Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến có thể chia thành các chức năng:

 Điều khiển công suất

 Điều khiển chuyển giao

 Điều khiển thu nạp

 Điều khiển tải

Mục tiêu của việc điều khiển công suất là sử dụng

các mức công suất khác nhau trên đường lên và đường

xuống Các mục tiêu của điều khiển công suất có thể tóm

tắt như sau:

 Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đường lên

 Tối ưu dung lượng hệ thống bằng việc điều

khiển nhiễu

 Làm tăng tối đa tuổi thọ pin của đầu cuối di

động

Có 3 kiểu điều khiển công suất trong các hệ thống

WCDMA :

 Điều khiển công suất vòng mở

 Điều khiển công suất vòng kín

 Điều khiển công suất vòng bên ngoài

2.4 Quản lý di động và chuyển giao

Quản lý di động là chức năng quan trọng của mạng GSM và UMTS, cho phép các mobile phone hoạt động Mục đích của quản lý di động là giám sát vị trí các thuê bao, cho phép gọi, SMS và các dịch vụ khác của mobile phone Quản lý di động bao gồm những nội dung chính như sau:

 Thủ tục cập nhật vị trí

 Nhận dạng thuê bao di động tạm thời

 Chuyển vùng

 Location Area , nó cũng làm tiêu tốn nguồn của thiết bị di động

thông tin di động

Các mạng di động cho phép người sử dụng có thể truy nhập các dịch vụ trong khi di chuyển nên có thuật ngữ

“tự do” cho các thiết bị đầu cuối Tuy nhiên tính “tự do” này gây ra một sự không xác định đối với các hệ thống di động Sự di động của các đầu cuối gây ra một sự biến đổi động cả trong chất lượng liên kết và mức nhiễu, đầu cuối đôi khi còn yêu cầu thay đổi trạm gốc phục vụ Quá trình này được gọi là chuyển giao

Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc xử lý sự

di động của đầu cuối Nó đảm bảo tính liên tục của các

dịch vụ vô tuyến khi người sử dụng di động di chuyển qua

ranh giới các ô tế bào

Có 4 kiểu chuyển giao trong các mạng di động

WCDMA: chuyển giao bên trong hệ thống (Intra-system

HO); Chuyển giao giữa các hệ thống (Inter-system HO);

chuyển giao bên trong hệ thống lại được chia ra: chuyển

giao cứng và chuyển giao mềm và mềm hơn

Các mục đích của chuyển giao có thể tóm tắt như

sau:

 Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi

người sử dụng di động di chuyển qua ranh giới của

các tế bào

 Giữ cho QoS đảm bảo mức yêu cầu

 Làm giảm nhỏ mức nhiễu trong toàn bộ hệ thống

bằng cách giữ cho máy di động được kết nối với BS

tốt nhất

 Roaming giữa các mạng khác nhau

 Cân bằng tải

Thủ tục chuyển giao có thể chia thành 3 phần : Đo đạc, quyết định, và thực thi chuyển giao

Chuyển giao trong cùng tần số có thể là chuyển giao cứng hoặc chuyển giao mềm Chuyển giao mềm chỉ có trong công nghệ CDMA So với chuyển giao cứng thô=ự ng thường, chuyển giao mềm có một số ưu điểm Tuy nhiên,

nó cũng có một số các hạn chế về sự phức tạp và việc tiêu thụ tài nguyên tăng lên Việc quy hoạch chuyển giao mềm ban đầu là một trong các phần cơ bản của của việc hoạch định và tối ưu mạng vô tuyến

GSM

Các chuẩn WCDMA và GSM hỗ trợ chuyển giao cả hai hướng giữa WCDMA và GSM Sự chuyển giao này có thể sử dụng cho mục đích phủ sóng và cân bằng tải

Chuyển giao giữa các cell ở các tần số khác nhau trong hệ thống UMTS xảy ra trong các trường hợp sau: khi một site sử dụng nhiều tần số để tăng dung lượng, các cell tham gia sử dụng nhiều sóng mang và cả trong trường hợp

hệ thống sử dụng phương thức phân lớp cell, các cell

micro, macro sử dụng các tần số khác nhau

Kết luận

Quản lý tài nguyên vô tuyến là bài toán quan trọng khi

thiết kế bất kỳ hệ thống thông tin di động, đặc biệt là trong

hệ thống tế bào sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia

theo mã CDMA Chương này đã trình bày các chức năng

cơ bản của quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống

WCDMA và những điểm khác biệt trong thuật toán quản

lý tài nguyên vô tuyến so với các hệ thống khác Trong đó,

điều khiển công suất và điều khiển chuyển giao có những

điểm khác biệt quan trọng so với các hệ thống thông tin di

động trước đó

CHƯƠNG 3 TỐI ƯU MẠNG TRUY NHẬP THÔNG TIN

DI ĐỘNG 3G

Giới thiệu

Phần đầu của chương này đề cập đến mục đích, lý

do và lợi ích của việc tối ưu mạng di động nói chung và mạng 3G nói riêng Phần tiếp theo trình bày quy trình tối

ưu chung, các chỉ số đánh giá thường dùng khi tối ưu 3G, các phương pháp và một số công cụ tối ưu Cuối cùng là đưa ra một số minh họa việc ứng dụng tối ưu vùng phủ

vào thực tế

3.2 Quy trình tối ưu hóa mạng 3G

Tối ưu hóa mạng là để duy trì và cải thiện toàn bộ chất lượng và dung lượng hiện thời của mạng di động, việc thực hiện tối ưu mạng thường tuân theo một quy trình chung như được biểu diễn ở hình bên dưới

Hình 3.1 Quy trình tối ưu hóa mạng thông tin di động

Các chỉ số KPI trong 3G tuân theo nguyên lí SMART, có nghĩa là nó phải đảm bảo các yếu tố: Specific (Cụ thể), Mesurable (Có thể đo lường), Attainable (Có thể đạt được), Relevant (Phù hợp), Time-bound ( Giới hạn về thời gian)

Để thực hiện tối ưu mạng nói di động nói chung và mạng 3G nói riêng chủ yếu dựa trên hai phương pháp sau:

- Thực hiện driving test để thu thập các thông tin dưới dạng logfile, sau đó sử dụng các công cụ phần mềm tối ưu để phân tích dữ liệu, nhận định và đưa ra các phương pháp điều chỉnh

- Dựa trên các số liệu về hoạt động của mạng thu được trên hệ thống OMC, tiến hành phân tích và điều chỉnh

Với cả hai phương pháp này đều có thể tiến hành điều chỉnh cả về mặt tham số vật lý và tham số logic

Ngoài ra, cũng có thể thực hiện tối ưu dựa và các phản hồi

của khách hàng, tuy nhiên chỉ khác vấn đề phân tích ban

đầu, việc thực hiện tối ưu vẫn được đưa về hai phương

pháp trên

Có hai công cụ được trình bày ở phần này đó là:

- TEMS investigation

- Actix

truy nhập di động 3G

Khi thực hiện tối ưu vùng phủ thì cần tập trung cải

thiện 2 thông số đó là RSCP và Ec/Io Một vùng phủ tốt

nói chung thì RSCP và Ec/No đối với dịch vụ voice call và

video call phải có giá trị mục tiêu đạt được như sau:

RSCP ≥ -105dBm trên 95% mẫu đo

Ec/No ≥ -12dB trên 95% mẫu đo

3.6.2 Một số minh họa cho việc tối ưu vùng phủ

Vấn đề 1: vùng phủ ở mức thấp, góc azimuth phủ

sóng không hiệu quả

Chỉ số RSCP , EcNo được cải thiện sau khi điều chỉnh góc azimuth của HUHU44A (tại Huế) từ 0 -> 340 độ

Hình 3.8 Vùng phủ trước và sau khi điều chỉnh

Vấn đề 2: Mức RSCP bị giảm xuống, do bị che chắn bởi

công trình mới xây dựng, trong trường hợp này là khách

sạn Sài Gòn

Giải pháp: hạ góc nghiêng xuống tại HUHU42B, tăng

công suất phát CPICHtại HUHU02A

Kết quả: Cải thiện rõ rệt chỉ số Ec/No và RSCP

Hình 3.9 Tín hiệu bị che lấp bởi công trình mới xây

dựng và sau khi khắc phục Tối ưu vùng phủ theo Cluster

Sau khi thực hiện Driving test trước tối ưu, đội tối ưu

hóa đã phân tích và đưa ra các giải pháp điều chỉnh như

Bảng 3.3:

Bảng 3.3: Các đề xuất điều chỉnh cho Cluster 4

1 1-Apr-10 HC1311 HC13113 HCRNC01 4 Audit Change dir 270 >240

2 1-Apr-10 HC1313 HC13131 HCRNC01 4 Overshooting eTilt: 0 >2, Site Audit

3 1-Apr-10 HC1313 HC13132 HCRNC01 4 Overshooting eTilt: 0 >4

4 1-Apr-10 HC1313 HC13133 HCRNC01 4 Overshooting eTilt: 0 >4

5 1-Apr-10 HC1091 HC10913 HCRNC01 4 Audit Change dir of Sector1 60 >100

6 1-Apr-10 HC1261 HC12611 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 0/0/0->5/5/6, mTilt 8/88->4/4/4

7 1-Apr-10 HC1261 HC12612 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 0/0/0->5/5/6, mTilt 8/88->4/4/4

8 1-Apr-10 HC1261 HC12613 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 0/0/0->5/5/6, mTilt 8/88->4/4/4

9 1-Apr-10 HC1381 HC13811 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 0/0/6->5/5/5, mTilt 6/6/6->2/2/2, Dir 320->0

10 1-Apr-10 HC1381 HC13812 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 0/0/6->5/5/5, mTilt 6/6/6->2/2/2, Dir 80->120

11 1-Apr-10 HC1381 HC13813 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 0/0/6->5/5/5, mTilt 6/6/6->2/2/2, Dir 190->240

12 1-Apr-10 HC1312 HC13121 HCRNC01 4 Audit eTilt 2/2/2->5/5/4

13 1-Apr-10 HC1312 HC13122 HCRNC01 4 Audit eTilt 2/2/2->5/5/4

14 1-Apr-10 HC1312 HC13123 HCRNC01 4 Audit eTilt 2/2/2->5/5/4, Dir 240->210

15 1-Apr-10 HC1138 HC11381 HCRNC01 4 Overshooting down etilt +1

16 1-Apr-10 HC1138 HC11382 HCRNC01 4 Overshooting down etilt +1

17 1-Apr-10 HC1138 HC11383 HCRNC01 4 Overshooting down etilt +1

18 1-Apr-10 HC1265 HC12651 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 4/4/4->7/7/7, dir 340->0

19 1-Apr-10 HC1265 HC12652 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 4/4/4->7/7/7, dir 100->120

20 1-Apr-10 HC1265 HC12653 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 4/4/4->7/7/7

21 1-Apr-10 HC1136 HC11361 HCRNC01 4 Overshooting Dir 0->20

22 1-Apr-10 HC1136 HC11362 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 7->9

23 1-Apr-10 HC1136 HC11363 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 6->7

24 1-Apr-10 HC1357 HC13571 HCRNC01 4 Overshooting down e-Tilt +1

25 1-Apr-10 HC1357 HC13572 HCRNC01 4 Overshooting down e-Tilt +3, Dir 100->130

26 1-Apr-10 HC1357 HC13573 HCRNC01 4 Overshooting down e-Tilt +3

Kết quả sau khi thực hiện điều chỉnh, vùng phủ của

cluster 4 đã được cải thiện rõ rệt, việc cải thiện này được

thể hiện ở bên dưới:

Hình 3.11 : Vùng phủ trước và sau điều chỉnh

Một số khuyến nghị được đưa ra trong luận văn:

- Các nhà khai thác dịch vụ cần phải tiến hành

kiểm tra giám sát và thực hiện tối ưu mạng liên tục trong suốt quá trình hoạt động của mạng

RSCP improve after tuning