Tối ưu một số tham số vô tuyến mạng 3g của vinaphone1 tại tỉnh phú thọ

Tên đề tài : “Tối ưu một số tham số vô tuyến mạng 3G của Vinaphone1 tại tỉnh Phú thọ” Bố cục luận văn gồm 4 chương chính như sau: Chương 1: Hệ thống truy nhập vô tuyến UMTS Chương 2:

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển viễn thông nói chung và thông tin di động nói riêng, mạng di động 3G đang được các nhà khai thác vận hành và khai thác một cách tôt nhất Việt Nam có 3 nhà khai thác lớn như Vinaphone, Mobifone, Viettel đang canh tranh khốc liệt về chất lượng dich vụ cũng như về giá cả Việc thực hiện tối ưu mạng 3G tại các nhà mạng là công việc thường xuyên và cần thiết ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của nhà mạng

Đề tài tập trung nghiên cứu quy trình tối ưu của nhà mạng, tập trung phân tích các tham số trọng tâm cần tối ưu Đi sâu phân tich logfile để tìm ra lỗi, đưa ra khuyến nghị và cách xử lý lỗi

Tên đề tài :

“Tối ưu một số tham số vô tuyến mạng 3G của Vinaphone1 tại tỉnh Phú thọ”

Bố cục luận văn gồm 4 chương chính như sau:

Chương 1: Hệ thống truy nhập vô tuyến UMTS

Chương 2: Nghiên cứu một số vấn đề khi quy hoạch và tối ưu cho mạng

vô tuyến WCDMA

Chương 3: Thực hiện tối ưu 3 G tại tỉnh Phú thọ

Chương 4: Một số lỗi thường gặp, cách thức xử lý

Tôi xin cảm ơn đến thầy hướng dẫn trực tiếp luận văn PGS.TS Nguyễn Minh Dân ,Ban lãnh đạo Học viện Bưu chính - Viễn thông, các thầy cô trong khoa Quốc tế và

sau đại học đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Do hạn chế của bản thân, luận văn không tránh được sai sót, tôi mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy cô và của các học viên

Xin chân thành cảm ơn !

Hà nội, ngày 15/10/2012 Tác giả

Chương 1 HỆ THỐNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN UMTS

1.1 Tổng quan quá trình phát triển thông tin di động thế hệ 3

Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của công nghệ điện

thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu phi thoại Cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho tất cả các thuê bao di chuyển tốc

độ khác nhau

1.2 Nguyên lý CDMA

1.2.1 Nguyên lý trải phổ CDMA

Phương trình Shannon được mô tả trong (1.1)

C = B.Log2 (1+ S/N) -Trong đó B là băng thông (Hz), C là dung lượng kênh (bit/s), S là công suất tín hiệu và N

là công suất tạp âm

-Khi S/N lớn, log2(1+S/N) không đổi và dung lương C phụ thuộc vào tham số B ( miền S/N lớn là miền hạn chế băng thông)

-Khi S/N nhỏ, log2(1+S/N) nhỏ, log2(1+S/N) rất nhỏ ( miền S/N nhỏ là miền hạn chế công suất

1.2.2 Trải phổ và giải trải phổ

-Trải phổ chuổi trực tiếp (DS) được sử dụng trong hệ thống di động CDMA, dữ liệu người

sử dụng giả sử là chuỗi bit được điều chế BPSK có tốc độ là R Hoạt động trải phổ chính

là nhân mỗi bit dữ liệu người sử dụng với một mã trải phổ có tốc độ chip (Rc=1/Tc,

Tc là thời gian một chip) cao hơn nhiều tốc độ bit (Rb=1/Tb, Tb là thời gian một bit) của luồng số cần phát Hình 1.3 minh họa quá trình trải phổ trong đó Tb=15Tc hay Rc=15Rb Hình 1.3a cho thấy sơ đồ đơn giản của bộ trải phổ DS trong đó luồng số cần truyền x có tốc độ Rb đựơc nhân với một mã trải phổ c tốc độ Rc để được luồng đầu ra y có tốc độ Rc lớn hơn nhiều so với tốc độ Rb cuả luồng vào Các hình 1.3b và 1.3c biểu thị quá trình trải phổ trong miền thời gian và miền tần số

-Tại phía thu luồng y được thực hiện giải trải phổ để khôi phục lại luồng x bằng cách nhân luồng này với mã trải phổ c giống như phía phát: x=y × c

“Nguồn: Tài liệu giảng dạy TS Nguyễn Phạm Anh Dũng”

Hình 1-3: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DS)

1.2.3 Nguyên lý đa truy nhập CDMA

Trong hệ thống CDMA, các tín hiệu cho người sử dụng được sử dụng cùng một băng tần tại cùng một thời điểm, vì vậy tín hiệu sử dụng của người này đóng vai trò như là nhiễu đối với tín hiệu của người sử dụng khác Dung lượng của hệ thống CDMA không

cố định nên dung lượng của hệ thống CDMA được gọi là dung lượng mềm

1.3 Cấu trúc hệ thống vô tuyến UMTS

Hình 1.5 mô tả một hệ thống UMTS

Hình 1.5 Cấu trúc hệ thống UMTS

1.3.3 RNC (Radio Network Control)

- Điều khiển cuộc gọi vô tuyến (quản lý tài nguyên vô tuyến, điều khiển và quản lý chuyển giao cuộc gọi …);

- RNC kết nối đến mạng lõi thông qua giao tiếp Iu, kết nối đến Node B qua giao tiếp Iub, kết nối đến RNC khác qua giao tiếp Iur

1.3.4 Các giao diện mở cơ bản của UMTS

Chương 2 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ VẤN ĐỀ QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU

CHO MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA 2.1 Quy hoạch

- Hình 2.1 mô tả sơ bộ các nội dung cơ bản trong việc quy hoạch phần truy nhập vô tuyến mạng 3G gồm 2 phần chính

- Tính toán vùng phủ của mạng: cần quan tâm đến quĩ công suất đường lên và xuống (link budget ) được dùng để tính bán kính cell, số trạm (node B) cần thiết đảm bảo phủ sóng theo yêu cầu

- Tính toán lưu lượng: dự kiến số thuê bao, lưu lượng CS/PS, traffic model…

Hình 2.1 Cơ sở thiết kế phần truy nhập vô tuyến

2.1.1 Tính toán vùng phủ của mạng

2.1.1.1 Tính toán quỹ đường truyền vô tuyến

Tính toán vùng phủ và dung lượng hệ thống bằng cách phân tích tất cả các nhân tố ảnh hưởng trong đường truyền

a) Đánh giá suy hao đường truyền

Giá trị suy hao đường truyền lớn nhất theo đường lên được tính toán theo công thức:

LUL = PUE + GBS + GUE – Lf + GSHO – MPC – MPC – Mf – Mi-UL – LP –LB - SBS

Giá trị suy hao đường truyền lớn nhất theo đường xuống được tính toán theo công thức:

LDL = PBS – Lf + GBS + GUE + GSHO – MPC – Mf – Mi-UL – LP – LB – SUE

Với các tham số:

- LUL: Suy hao đường truyền theo hướng lên (dB)

- LDL: Suy hao đường truyền theo hướng xuống (dB)

- PUE: Công suất phát của UE (dB)

- GBS ,GUE: Độ lợi của antenvà của UE (dBi)

- Lf: Suy hao feeder

- GSHO: Tăng ích chuyển giao mềm (dB)

- Mpc: Dự trữ điều khiển công suất

- M: Dự trữ fading

- Mi-UL,Mi-DL: Dự trữ nhiễu theo hướng lên và hướng xuống

- Lp: Suy hao đâm xuyên

- Lb: Suy hao do cơ thể

- SBS, SUE: Độ nhạy thu của antenna và của UE

b) Công suất phát của Node B

c) Độ lợi của anten

e) Suy hao do feeder

2.1.1.2 Tính toán vùng phủ của ô

a) Mô hình Modified Hata COST231

Phương trình chuẩn COST231 Hata đã biến đối để phương trình này tính toán được suy hao đường truyền đối với tần từ 1500 MHZ đến 2000 MHz Phương trình tính suy hao đường truyền theo mô hình Modified Hata COST231 đối với một số môi trường được đưa ra sau đây:

Vùng đô thị:

Lp = 46,3 + 33,9lg(f) – 13,82lg(hb) – A(hm) + [44,9 -6,55lg(hb)] x lg(d) + Cm

Với các tham số :

+ f: tần số của hệ thống (MHz); hb: chiều cao anten của Node B (m)

+ hm: chiều cao anten của UE (m); d: Khoảng cách giữa Node B và UE

+ A(hm): Hệ số hiệu chỉnh tăng ích anten UE và được tính bởi công thức

A(hm) = [1,1lg(f) – 0,7]hm – 1,56lg(f) – 0,8

+ Cm: Hệ số hiệu chỉnh suy hao, (Cm có giá trị bằng 3 dB đối với thành phố lớn, còn lại có giá trị bằng 0 dB)

Vùng ngoại ô: L = Lp - Lps với Lps = 2lg2(f/28) – 5,4

Vùng nông thôn: L = Lp – Lpr với Lpr = -4,78lg2(f) + 18,33lg(f) – 35,94

Vùng trống: Lp = Lp – Lpo với Lpo = - 4,78lg2(f) + 18,33lg(f) – 40,94

b) Mô hình truyền sóng chuẩn

Công thức tính suy hao đường truyền trong mô hình này như sau:

L = [ k1 + k2log(d) + k2log(Hτxeff) + k4 x Diffracionloss + k5log(d) x log(Hτxeff) + k6log(Hτxeff) +

k7 x log(Hτxeff) + kclusterf(cluster) ]

Với các tham số:

+ d: là khoảng cách giữa UE và Node B

+ HTxeff: là độ cao hiệu dụng của của anten Node B

+ DiffractionLoss: Suy hao do nhiễu xạ

+ HRxeff: Độ cao hiệu dụng của anten UE

+ f(clutter): Suy hao trung bình ảnh hưởng bởi vật chắn

+ K1: Hằng số lệch

+ K2: Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách d

+ K3: Hệ số ảnh hưởng của HTxeff

+ K4: Hệ số ảnh hưởng bởi sự nhiễu xạ

+ K5: Hệ số ảnh hưởng bởi d và HTxeff

+ K6, K7: Hệ số ảnh hưởng của HRxeff

+ Kclutter: Hệ số ảnh hưởng bởi vật chắn

2.1.2 Tính toán dung lượng của mạng

Dung lượng của hệ thống vô tuyến bao gồm cả đường lên và đường xuống Do dung lượng hướng lên và hướng xuống không cân bằng vì thế khi quy hoạch dung lượng phải phân tích theo cả hai hướng

2.1.2.1 Thiết kế dung lượng cho mạng

Hình 2.2 Cơ sở thiết kế lưu lượng mạng truy nhập

-Tham số tải hướng lên tính bằng công thức :

-Tham số tải hướng lên dùng để xác định số kênh cần thiết của hệ thống

2.1.2.3 Phân tích dung lượng hướng xuống

-Tham số tải hướng xuống

- Trong đó: là tham số trực giao trung bình của ô và là tỷ số trung bình của nhiễu từ ô lân cận đến ô đang xét

10

Trong đó erl là lưu lượng dự kiến của từng loại dịch vụ, α là mật độ tương đương của từng dịch vụ được tính bởi công thức:

Với R là tốc độ của dịch vụ, υ là tham số hoạt động của từng dịch vụ

+Bước 2: Tính lưu lượng chuẩn hóa của hệ thống

Lưu lượng chuẩn hóa của hệ thống được định nghĩa bởi công thức :

+Bước 3: Tính toán số kênh chuẩn hóa trên một ô

Dựa vào công thức tính tham số tải ta xác định được số kênh thoại tương đương N Từ

đó xác định được số kênh chuẩn hóa trên một ô theo công thức:

2.1.3 Nghiên cứu nhiễu trong môi trường nhiều nhà khai thác

2.1.4 Quy hoạch thực tế mạng 3G tại Phú thọ

2.1.4 Quy hoạch thực tế mạng 3G tại Phú thọ

Hệ thống Vinaphone 3G khu vực miền Bắc được quản lý bởi Trung tâm Dịch

vụ viễn thông KVI (VNP1) Hiện tại hệ thống UTRAN bao gồm 15 RNC và 2335 NodeB thiết bị Huawei/Motorola 3G phân bổ trên 28 tỉnh/thành phố

Hình 2.3 Sơ đồ quy hoach mạng 3G Vinaphone tại các Viễn thông tỉnh

- Quy hoạch truyền dẫn cho các VNPT tỉnh thành ( Hình 2.3)

2.1.4.2 Radio Netword Controller (RNC) -Các chức năng chính của RNC : ( Điều khiển tài nguyên vô tuyến, thiết lập các services cho NodeB, điều khiển tải và nghẽn, điều khiển quyền giám sát, thiết lập code cho các đường link vô tuyến)

2.1.4.3 Node-B

2.2 Tối ưu chất lượng dich vụ

2.2.1 Định nghĩa về tối ưu

Mục đích của việc tối ưu hóa mạng lưới là nâng cao chất lượng dịch vụ mạng 3G tốt nhất, trong điều kiện cơ sở hạ tầng mạng Viễn thông sẵn có

2.2.2 Các chỉ số cần tối ưu

3G - CS OMC KPI

1 CS Call Setup Success Rate % A ≥ 98%

3 CS Soft Handover Success Rate % M ≥ 98%

4

CS Inter-Frequency Handover Success

5 CS Inter-RAT Handover Success Rate % M ≥ 96 %

6 CS Radio Resource Congestion % A ≤ 2%

3G - PS OMC KPI

1 PS Setup Success Rate % A ≥ 98%

3 Soft Handover Success Rate % M ≥ 98%

4 Inter-Frequency Handover Success Rate % M ≥ 96%

5 Inter-RAT Handover Success Rate % M ≥ 95%

6 Radio Resource Congestion % A ≤ 2%

12

2.2.3 Chỉ số KPI

Chỉ tiêu chất lượng KPI miền CS như trong Phụ lục 1 và miền PS như trong Phụ lục 2

2.2.4 Quy trình thực hiện tối

Quá trình tối ưu bao gồm từng giai đoạn theo thời gian (minh họa Hình 2.9 )

Hình 2.9 Quy trình tối ưu 3G

2.2.5 Kết quả đạt được sau tối ưu

Các thông số KPI mạng cần đạt được lấy trung bình trong 5 ngày liên tục và được so sánh với thông số KPI trước tối ưu, thấy được sự cải thiện tích cực, các tham số nằm trong giới hạn quy định của Tập đoàn

Chương 3 THỰC HIỆN TỐI ƯU MẠNG 3G TẠI TỈNH PHÚ THỌ NĂM 2011

Quá trình tối ưu mạng 3G tại Phú thọ được Vinaphone1 thực hiện từ 1/10/2011 đến 20/12/2011, do đội ngũ kỹ sư Vinaphone thực hiện có sự hưỡng dẫn cũa kỹ sư SNS ( Motorola) và Kỹ sư Huawei Mục tiêu nhằm nâng cao chất lượng mạng 3G khu vực Phú thọ

3.1 Mạng 3G thực tế tại Phú thọ

- Bao gồm một RNC 1016-PTO, 58 Node B, 02 router Huawei

- Node B gồm 2 loại ( loại indoor và loại outdoor) đấu nối về RNC thông qua mạng MANE của VNPT Phú thọ

- RNC đấu nối về mạng Core bằng 2 đường GE thông qua 2 Router

3.2 Tham số trọng tâm cần tối ưu

-C ác thông số vật lý của Node B (tọa độ, góc phương vị, góc ngẫng)

-Các thông số khai báo cho Node B

+ Bộ tham số : Cell selection/reselection ( Khuyến nghị phụ lục 4)

+ Bộ tham số : Handover (Khuyến nghị phụ lục 5)

+ Time Offset (TCELL)

+ Location update timer (T3212)

3.3 Đánh giá chất lượng mạng thông qua chỉ số KPI

-Các thông số KPI l ấy từ hệ thống OMC cho ta các tham số CSSR, DRC, SHO, Inter RAT HO, PS/CS TRAFFIC, CONGESTION

-Driving test cho biết các thông số về vùng phủ ( RSCP, Ec/Io, Dung lượng trung bình DL/UL, Call Setup Time)

-Thông kê từ hệ thống OMC từ ngày 8/10/2011 đến 21/10/2011

hùng: 1 node B;Hạ hòa: 1 Node B;Cẩm khê: 1 node B; Thanh thủy: 2 node B;Thanh sơn:

1 node B; Tân sơn: 2 node B;Yên lập:1 node B; Tam nông: 2 node B)

3.4.3 Đánh giá năng lực mạng hiện tại

-RNC_1016M_PTO với LAC 10167 phục vụ bởi 131 NodeB cấu hình 1/1/1 bao gồm các tỉnh PTO, HGG, TQG Riêng địa bàn Phú thọ gồm 58 NodeB cấu hình 1/1/1

-Cấu trúc truyền dẫn của RNC Phú thọ đang hoạt động hiện tại ( Hìn 3.3)

- Phân tích dung lượng mạng hiện tại

- Lưu lượng của Node b

Hình 3.3 Sơ đồ kết nối mạng Phú thọ

3.4.4 Đo vùng phủ song trước khi tối ưu (Driving test)

Kết quả đo Driving test thu được( Thành phố Việt Trì)

a)CPICH EcIo

Hình 3.6 Phu Tho Cluster2 CPICH EcIo Map

Hình 3.9 Phu Tho Cluster2 Pilot Pollution Map

3.4.5 Nội dung thực hiện tối ưu

3.4.5.1 Thu thập dữ liệu

a) Thu thập dữ liệu từ OMC

b) Thu thập dữ liệu từ Driving test

c) Qvoice được sửu dung để đo MOS

d) Các bước thực hiện tại hiện trường

3.4.5.2 Phân tích dữ liệu và đưa ra khuyến nghị điều chỉnh

a)Phân tích dữ liệu OMC

-Số liệu thống kê trên hệ thống OMC, lập danh sách các cell có chất lượng KPI kém, danh sách các phần cứng của các trạm cần được xem xét và xử lý, danh sách Neighbour của các cell

-Hệ thống OMC rà soát lại khai báo database cho Node B theo khuyến nghị

b)Phân tích dữ liệu Driving-Test

-Trong quá trình Driving-Test được phân tích, tính toán cho vùng phủ của mạng thông qua việc sử dụng các phần mềm Driving Test như TEMS, NEMO

-Các khuyến nghị về phân tích vùng phủ, chất lượng của các kênh Pilot của các cell, các vấn đề về vùng phủ quá rộng (Overshoot), vùng phủ chồng lấn (Overlap), vùng hở

+ Lỗi Overshooting: Phân tích và xử lý Node B Co-Tiet_PTO

3.4.5.3 Phân tích số liệu tại OMC, điều chỉnh CSDL cho các node B

a)Cập nhật cấu hình vật lý của trạm và các khuyến nghị thay đổi

b)Cập nhật lại danh sách neighbour của các cell

c)Sử dụng các phàn mềm quy hoạch mạng để mô phỏng , quy hoạch RF mới/ Scrambling code

e)Điều chỉnh I-RAT

f)Cell reselection từ GSM sang UMTS

g)Cell reselection từ UMTS sang GSM

h)Inter-RAT handover từ UMTS sang GSM

3.4.5.4 Thực hiện các thay đổi tại hiện trường

+Danh sách xử lý lỗi phần cứng

+ Danh sách thay đổi thông số Anten ( tọa độ, góc ngẫng, Phương vị)

+ Thay đổi danh sách Neighbor ( intra-frequency, inter-frequency, inter-RAT Neighbor) + Thay đổi danh sách các Neighbor ( intra-frequency, inter-frequency, inter-RAT Neighbor)

+Điều chỉnh lại các tham số quản lý tài nguyên vô tuyến (như là điều khiển công suất, cell selection/reselection, điều khiển handover, điều khiển tải, điểu khiển mức dịch vụ, HSxPA )

3.4.5.5 Tổng hợp quá trình thay đổi vùng phủ

Thông số vô tuyến kênh CPICH của khu vực thành phố Việt trì sau khi thực hiện tối ưu thu được từ quá trình Driving-Test:

Ec/Io: Sau khi thực hiện tối ưu thì giá trị trung bình Ec/Io tăng từ 6.97dB lên

-4.78dB, và 95% số điểm có giá trị Ec/Io tăng từ -11.0dB đến -7.0dB

RSCP: Giá trị trung bình tăng từ -75.17 dBm lên -71.92 dBm Sự điều chỉnh

các thông số của Anten giúp tăng chất lượng Ec/Io và RSCP của khu vực Thành phố Việt trì

Pillot Pollution: Sau khi thực hiện tối ưu thì Polot Pollution từ 3.31 lên 2.42