Giải pháp tối ưu bộ tham số cho quá trình chọn lại cell và chuyển giao liên hệ thống 3G/2G...96 3.1 Phân tích và hiệu chỉnh các tham số cho từng vùng...96 3.2 Phân tích các tham số hiện
THỰC TRẠNG TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ NHỮNG TỒN TẠI ĐỐ́I VỚI VIỆC QUẢN LÝ CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG MẠNG VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE
Hiện trạng các bộ tham số đánh giá các chỉ tiêu chất lượng mạng chủ yếu đối với mạng 2G/3G
VNPT ban hành quy định về các chỉ tiêu quản lý chất lượng mạng – dịch vụ chủ chốt (KPI) cho mạng vô tuyến di động 2G/3G, được ban hành theo Quyết định số 1581/VNPT-VT ngày 25/08/2010 Bộ chỉ tiêu chất lượng mạng bao gồm các KPI chính được dùng để đo lường, giám sát và cải thiện hoạt động của mạng, nhằm đảm bảo độ tin cậy, khả dụng và hiệu suất của mạng 2G/3G; các KPI tập trung vào các khía cạnh như độ sẵn sàng, chất lượng dịch vụ, thời gian thiết lập và duy trì kết nối, tốc độ truyền dữ liệu, độ ổn định cuộc gọi và trải nghiệm người dùng.
+ Chất lượng mạng 2G: gồm 05 chỉ tiêu chính trong đó́ có́ 01 chỉ tiêu liên quan đến chất lượng chuyển giao trong mạng 2G.
Bảng 9:Bộ chỉ tiêu 2G ĐƠN PHÂN
TT TÊN GIÁ TRỊ YÊU CẦU
≤ 1 % đối với tất cả các cell thuộc vùng kín
≤ 3 % đối với tất cả các cell thuộc vùng hở
+ Chất lượng mạng 3G: quy định rõ các chỉ tiêu ứng với miền CS (chuyển mạch kênh) và miền PS (chuyển mạch gó́i):
Trong miền CS, từ tổng số 6 chỉ tiêu chất lượng mạng, có 3 chỉ tiêu liên quan đến chất lượng chuyển giao: CS Soft Handover Success Rate, CS Inter-Frequency Handover Success Rate và CS Inter-RAT Handover Success Rate Những chỉ tiêu này phản ánh hiệu quả và độ tin cậy của quá trình chuyển vùng giữa các tần số hoặc công nghệ mạng khác nhau, từ đó đảm bảo người dùng trải nghiệm liền mạch khi di chuyển Việc theo dõi và tối ưu ba chỉ tiêu này giúp mạng CS cải thiện chất lượng dịch vụ dữ liệu và thoại, đồng thời tăng sự ổn định và hiệu suất tổng thể.
TT TÊN GIÁ TRỊYÊU CẦU
2 CS Call Setup Success Rate % A1 ≥98%
≤ 1.5 % đối với tất cả các cell thuộc vùng kín
≤ 2.0 % đối với tất cả các cell thuộc vùng hở
CS Inter-Freq Handover ≥ 97 % (Áp dụng khi có́ chuyển 5
Success Rate giao giữ̃a các tần số)
Within the PS domain, there are nine network quality indicators in total, of which three focus on handover quality: PS Soft Handover Success Rate, PS Inter-Frequency Handover Success Rate, and PS Inter-RAT Handover Success Rate.
Bảng 11: Bộ chỉ tiêu 3G miền PS ĐƠN PHÂN
TT TÊN GIÁ TRỊ YÊU CẦU
≤ 2.0 % đối với tất cả các cell thuộc
≤ 2.5 % đối với tất cả các cell thuộc vùng hở
Inter-Freq Handover Success ≥ 97 % (Áp dụng khi có́ chuyển
5 Rate % M giao giữ̃a các tần số)
Các tham số chuyển giao là phần quan trọng trong bộ tham số chất lượng mạng 2G/3G.
Phân tích nhữ̃ng tồn tại đối với chất lượng mạng di động Vinaphone
vùng nông thôn đồng bằng, các tồn tại chính là:
Hiện nay, công suất phát của mạng 2G và 3G chưa được tối ưu để ưu tiên vùng phủ sóng, khiến vùng phủ sóng chưa đạt hiệu quả tốt nhất Đối với những trạm có cấu hình 2/2/2 hoặc thấp hơn, công suất phát có thể được nâng lên nhằm cải thiện vùng phủ sóng và chất lượng kết nối cho người dùng.
Cần kiểm tra và điều chỉnh góc ngẩng anten, áp dụng mức ngưỡng thu tối thiểu riêng cho thành phố và vùng nông thôn Đối với vùng đồi núi cần phủ sóng rộng, nên để mức ngưỡng thu tối thiểu (Rxlevmin = -110 dBm).
NodeB hoạt động trên tần số 2100MHz với công nghệ WCDMA, khiến vùng phủ sóng 3G trở nên hẹp, chỉ bằng một nửa so với trạm BTS cùng công suất Vùng phủ còn dao động theo lưu lượng truy cập, khiến việc đảm bảo tín hiệu 3G phủ rộng khắp gặp khó khăn.
Vùng phủ sóng NodeB hiện chỉ tập trung ở thị xã, thị trấn; thuê bao sử dụng máy đầu cuối có hỗ trợ 3G ít, dung lượng mạng 2G chưa cao, trong khi kênh dành cho dữ liệu chưa khai báo ưu tiên cho EDGE Đối với vùng đồi núi, vùng cao, các tồn tại chính là:
Hiện nay, công suất phát của mạng 2G và 3G chưa được tối ưu hóa để ưu tiên vùng phủ sóng, khiến phạm vi phủ sóng ở một số khu vực chưa đồng đều Để cải thiện hiệu quả phủ sóng, công suất phát có thể được tăng lên đối với các trạm có cấu hình 2/2/2 trở xuống, từ đó nâng cao khả năng tiếp nhận tín hiệu và cải thiện chất lượng kết nối cho người dùng.
Góc ngẩng ăng-ten và ngưỡng thu tối thiểu áp dụng riêng cho vùng đồi núi đang được xem xét; hiện các vị trí đặt trạm cũng như góc ngẩng ăng-ten mạng Vinaphone chưa được điều chỉnh để tối ưu vùng phủ đồi núi Đối với vùng tập trung và lưu lượng cao như Hà Nội và TP.HCM, các tồn tại chính là những thách thức cần giải quyết.
Ở Hà Nội và TP.HCM, các hệ thống SRAN tích hợp 2G và 3G đang được triển khai với tần số 2100 MHz cho 3G và 900 MHz cho 2G Do đặc tính tần số này, vùng phủ sóng 3G chỉ bằng khoảng 1/2 so với 2G, khiến vùng phủ 3G không liên tục và gây hiện tượng chuyển giao liên tục giữa 2G và 3G cho thuê bao dữ liệu, làm giảm chất lượng mạng Thống kê cho thấy chỉ số InterRAT giữa 2G và 3G tại hai thành phố chưa cao, đặc biệt ở miền PS Để khắc phục hiện tượng này, giải pháp duy nhất là bổ sung các nút 3G-only đặt giữa các nút SRAN.
Lưu lượng dữ liệu tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đang ở mức cao, khiến vùng phủ 3G co hẹp vào giờ cao điểm Để giải quyết vấn đề này, cần nâng cấp cấu hình trạm NodeB trong thành phố nhằm tăng dung lượng và mở rộng vùng phủ sóng Hiện tại mạng Hà Nội đang triển khai dự án nâng cấp 178 trạm từ cấu hình 2/2/2 lên 3/3/3 ở những khu vực có lưu lượng cao.
Việc lắp đặt trạm thu phát ở những vị trí khó khăn dễ hình thành các vùng tối, làm phức tạp việc khắc phục sự cố và bảo trì hệ thống Để khắc phục hiệu quả, có thể triển khai các giải pháp như Main-Remote, Small Cell Light Radio hoặc nhanh nhất là sử dụng Femto hoặc Repeater để tăng cường phủ sóng tại khu vực khó tiếp cận Đồng thời, đẩy mạnh áp dụng các biện pháp sử dụng anten ngụy trang, tùy thuộc từng trường hợp và vị trí lắp đặt, nhằm cải thiện hiệu suất và đảm bảo tính thẩm mỹ Việc kết hợp các giải pháp này sẽ tối ưu hóa quá trình khắc phục sự cố và nâng cao chất lượng dịch vụ cho người dùng ở vùng phủ sóng khó khăn.
Trạm micro cell hiện nay có hiệu quả sử dụng thấp do vị trí lắp đặt không phù hợp Theo tính toán, lưu lượng của trạm micro cell chỉ bằng 10% so với trạm macro cell, cho thấy cần xem xét lại vị trí triển khai và tối ưu hóa mạng lưới để tăng hiệu quả và dung lượng phủ sóng.
Hiện nay số lượng BTS Vinaphone cỡ trên 20.000 trạm, vùng phủ sóng đạt khoảng 80% cả nước nhưng hiệu suất sử dụng chỉ ở mức ~27%; trong đó 26% số trạm BTS có lưu lượng thấp (dưới 120 Erl/tuần) Có 4.393 trạm (61% tổng số 6.647 trạm cấu hình cao trên 2/2/2) có hiệu suất thấp và có thể hạ cấu hình xuống 2/2/2 Số lượng Node B được đầu tư và đưa vào hoạt động tính đến thời điểm này là gần 13.000 trạm, đảm bảo cho vùng phủ 3G theo dân số đạt 139,8%, vùng phủ 3G theo diện tích lãnh thổ đạt 58,49% Tuy nhiên hiệu suất sử dụng CE của các NodeB cũng khá thấp, có tới 30% số tỉnh hiệu suất dưới 20%, thậm chí có những tỉnh như Điện Biên, Bắc Kạn chỉ khoảng 5%.
Về tối ưu hóa tham số hệ thống 3G, hiện nay hầu hết tham số vẫn ở chế độ mặc định do các nhà sản xuất như ZTE và Huawei cung cấp và chưa được điều chỉnh theo đặc thù từng vùng NodeB ở khu vực trung tâm thành phố, ở các thị trấn và vùng nông thôn với mật độ trạm 3G/2G cao đều giữ giá trị mặc định như nhau Tuy nhiên, với mỗi vùng miền có mức độ trạm khác nhau, cần thiết lập lại các tham số liên quan đến quá trình chuyển giao và lựa chọn lại cell cho tối ưu hoá Nhiều tồn tại phát sinh từ tham số hệ thống như hiện tượng ping-pong giữa 2G và 3G, tăng tải tín hiệu signaling, mất cuộc gọi và rớt cuộc gọi do chuyển giao không thành công, chưa tối ưu nguồn lực vô tuyến 2G/3G Thực trạng tại khu vực Hà Nội cho thấy còn nhiều RNC chưa đạt chất lượng mong muốn.
Bảng 12: KPI khu vực Hà Nội
CS CS Inter- PS PS Inter-
CS_To RAB Soft Freq RAB Soft Freq
RAB CS RAT PS RAB PS RAT tal Succe HO Hard Succe HO Hard
RNC Succe DCR HO Traffic Succe DCR HO
Traffic ss ss (%) Succe Succe HO (GB) ss ss (%) Succe Succe HO
_Moto Rate_ Rate ss ss Succe Rate_ Rate ss ss Succe
Dữ liệu bảng cho thấy nhiều mẫu MBSC_ _HNI có chất lượng mạng ở mức rất cao, thể hiện qua tỷ lệ thành công và ổn định của các tham số vô tuyến cùng quá trình chuyển giao giữa các tế bào Các chỉ số này cho thấy mạng đang duy trì vùng phủ sóng rộng và dịch vụ ổn định cho người dùng Trong bối cảnh vùng phủ sóng cạnh tranh ngày càng gay gắt, quy hoạch mạng lưới và điều chỉnh các tham số vô tuyến, đặc biệt là tham số chuyển giao chất lượng mạng, đóng vai trò quan trọng giúp đáp ứng nhanh chóng và hiệu quả nhu cầu cạnh tranh.
CHƯƠNG 2 – PHÂN TÍCH BỘ THAM SỐ VỀ̀ CHUYỂN GIAO VÀ LỰA CHỌN CELL ĐỐI VỚI MẠNG 2G/3G Đối với hệ thống W-CDMA, UE khi ở chế độ idle mode thườ̀ng xuyên dò tìm cell có́ chất lượng tốt hơn serving cell để kết nối tuân theo tiêu chuẩn lựa chọn lại cell Lựa chọn lại cell có́ thể là cùng tần số 3G, khác tần số 3G và liên mạng 3G-2G Lựa chọn lại cell cùng tần số xảy ra khi UE dò tìm và kết nối một cell khác trong cùng hệ thống W-CDMA cùng tần số với serving cell hiện tại(các cell này thườ̀ng là các W-CDMA Neighbor cells) Inter-reselection xảy xa khi cell mà UE kết nối trong cùng hệ thống W-CDMA nhưng khác tần số. Inter-RAT hay Inter-system lựa chọn lại cell xảy ra khi UE kết nối cell thuộc hai hệ thống khác nhau.Ví dụ, UE ở chế độ idle mode trong vùng phủ só́ng 3G/ W-CDMA di chuyển ra khỏi vùng phủ só́ng 3G và đi vào vùng phủ só́ng 2G/GSM khi đó́ UE(dual mode) sẽ dò tìm và kết nối mạng 2G GSM nếu như chất lượng só́ng 2G đủ lớn theo tiêu chuẩn InterRAT-reselection đề ra Chú ý rằ̀ng Inter-RAT 2G/3G cell selection/reselection khác hoàn toàn với Inter-RAT 2G/3G cell Handover Inter-RAT 2G/3G cell selection/reselection xảy ra ở chế độ idle mode còn Inter-RAT 2G/3G Handover được thực hiện ở chế độ connected mode.Trong chương 2 của đề tài tậsp trung phân tích nguyên lý các quá trình lựa chọn lại cell (cell reslection) và chuyển giao handover giữ̃a các cell trong cùng hệ thống UMTS và giữ̃a các hệ thống 3G UMTS và 2G GSM bao gồm Intra (re)selection/handover và Inter (re)selection/handover và InterRAT (re)selection/handover giữ̃a 3G UMTS và 2G GSM đồng thờ̀i phân tích chi tiết các tham số liên quan trong quá trình lựa chọn lại cell và chuyển giao.
1 Phân tích chuẩn 3GPP đối với lựa chọn lại Cell và chuyển giao
Theo 3GPP TS 25.304 , release 8, version 8.11.0 định nghĩ̃a về lựa chọn lại Cell như sau Lựa chọn lại Cell là quá trình diễn ra khi 1 UE đang kết nối vào
1 Cell nào đó́ (3G hoặc 2G) chất lượng và mức thu của Cell đó́ không còn tốt,
UE thực hiện quá trình đo đạc, tìm ra Cell khác thỏa mãn điều kiện toán học để thực hiện lựa chọn lại Cell mới theo tiêu chuẩn S :
Hoặc nếu như serving cell không thỏa mãn tiêu chuẩn ổn định :
Srxlev = Qrxlevmeas - Qrxlevmin – Pcompensation = Qrxlevmeas - Qrxlevmin
Tiêu chuẩn R được định nghĩ̃a nhằ̀m cho phép lựa chọn lại Cell khi thỏa mãn điều kiện sau:
Rs = Qmeas,s + Qhyst,s (cho serving cell)
Rn = Qmeas,n – Qoffsets,n ( cho danh sách các cell thích hợp – candidate cell)
Có́ 3 loại lựa chọn lại Cell : cùng tần số, khác tần số và khác hệ thống
Theo 3GPP TS 23.009, Release 8, phiên bản 8.3.0, quá trình handover trong hệ thống 3G UMTS được định nghĩa là quá trình thêm hoặc loại bỏ cell đối với thiết bị người dùng đang duy trì kết nối kênh riêng, nhằm đảm bảo liên tục kết nối của thiết bị khi di chuyển từ cell này sang cell khác.
Có́ 3 loại chuyển giao : chuyển giao cùng tần số, chuyển giao khác tần số và chuyển giao khác hệ thống.
PHÂN TÍCH BỘ THAM SỐ́ VỀ CHUYỂN GIAO VÀ LỰA CHỌN CELL ĐỐ́I VỚI MẠNG 2G/3G
Quá trình lựa chọn lại cell cùng tần số trong cùng hệ thống 3G UMTS(Intra cell reslection)
Under idle mode, the UE operates in Discontinuous Reception (DRX) to extend stand-by time Depending on the measured quality (Qqualmeas) from the current serving cell, the UE can trigger intra-frequency, inter-frequency, or Inter-RAT measurements and evaluate the corresponding cell reselection options according to the defined reselection criteria For intra-frequency reselection, the measurement of neighboring intra cells is triggered to start evaluating their quality when the intra-frequency reselection criteria are satisfied.
Hoặc nếu như serving cell không thỏa mãn tiêu chuẩn ổn định :
Srxlev = Qrxlevmeas - Qrxlevmin – Pcompensation = Qrxlevmeas - Qrxlevmin Pcompensation ＝max(UE_TXPWR_MAX_RACH – P_MAX, 0).
(Thường Pcompensensation =0, do UE_TXPWR_MAX_RACH – P_MAX 0 và Squal > 0 theo Tiêu chuẩn S.
Hình dưới mô tả các điều kiện thỏa mãn tiêu chuẩn lựa chọn cell S trong hệ thống 3G UMTS sử dụng công nghệ FDD
Hình 3: Tiêu chuẩn S lựa chọn cell trong hệ thống 3G/WCDMA FDD
Nghĩa của chất lượng tín hiệu cell đích được thể hiện qua tỉ lệ Ec/No (đại lượng năng lượng tín hiệu/tạp âm) phải vượt mức tối thiểu Qqualmin và RSCP của các cell đích phải lớn hơn mức tối thiểu Qrxlevmin Các giá trị điển hình cho các tham số này được các nhà vận hành trên toàn thế giới ưa chuộng: Qqualmin = -18 dB, Qrxlevmin = -115 dBm và Sintrasearch = 10 dB.
Trong trườ̀ng hợp này, các cell trong danh sách dò tìm là các cell có́ Ec/No lớn hơn -18dB và RSCP lớn hơn -115dBm
Khi UE dò tìm được các cell thích hợp đáp ứng tiêu chuẩn S (tức danh sách các cell đích trong sort list để tìm cell tối ưu kết nối sau này), UE sẽ thực thi quá trình chọn một cell tốt nhất từ danh sách này để thực hiện reselection hoặc campon khi serving cell không còn đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn đề ra Để thực hiện việc này, hệ thống UMTS sử dụng tiêu chuẩn được gọi là tiêu chuẩn R nhằm so sánh và xếp hạng (ranking) các cell và từ đó chọn ra cell đích cho quá trình reselection từ cell nguồn có chất lượng không đảm bảo sang cell đích có chất lượng đảm bảo.
Tiêu chuẩn R được định nghĩ̃a như sau:
Rs = Qmeas,s + Qhyst,s (cho serving cell)
Rn = Qmeas,n – Qoffsets,n ( cho danh sách các cell thích hợp – candidate cell)
Trong quá trình lựa chọn lại cell, Serving cell và các cell thích hợp (candidate cell) được sắp xếp và đánh giá dựa trên tiêu chuẩn R (R-Criteria) Mỗi cell nhận giá trị R, và cell được xếp hạng theo giá trị R cao nhất sẽ là cell tốt nhất để UE kết nối khi thực hiện quá trình reselection.
Quá trình lựa chọn lại cell được thực thi khi điều kiện sau đây được thỏa mãn:
Rn > Rs hay Qmeas,n > Qmeas,s + Qhys,s + Qoffset s,n
- Nếu đại lượng đo sử dụng (quality measure) dựa trên CPICH Ec/No thì các tham số Qhys,s và Qoffset s,n sẽ là Qhyst2s và Qoffset2s,n
- Nếu đại lượng đo sử dụng dựa trên CPICH RSCP thi các tham số Qhyst,s và Qoffset s,n sẽ là Qhyst1s và Qoffset1s,n
Giá trị Qhyst,s có́ thể nhậsn giá trị trong dải từ [0…40dB]
Qoffset s,n đại diện cho giá trị offset của mỗi mối quan hệ giữa các ô lân cận riêng biệt, có thể nhận giá trị trong dải từ -50 dB đến 50 dB, và giá trị mặc định là 0 dB.
Hình 4: Sơ đồ quá trình lựa chọn lại cell Intra reslection 3G UMTS
Quá trình Intra reselection (lựa chọn lại cell) trong hệ thống UMTS 3G mô tả cách UE chuyển từ cell nguồn sang cell đích cùng tần số Giả sử UE đang ở vùng phủ sóng của cell nguồn và di chuyển tới vùng biên giữa hai cell, mạng sẽ đánh giá chất lượng kênh từ cả hai cell và thực thi lựa chọn lại để nhắm tới cell đích nhằm duy trì chất lượng liên lạc và tối ưu hóa tiêu thụ công suất Vì hai cell dùng cùng tần số, Intra reselection dựa vào các tham số đo lường như RSSI/RSCP và ngưỡng tương ứng ở vùng biên, từ đó cho phép chuyển mượt mà giữa cell nguồn và cell đích và giảm thiểu mất kết nối khi di chuyển.
UE xa dần trạm gốc cho nên chất lượng của UMTS serving cell Qmeas,s giảm (Ở đây Qmeas,s có́ thể là CPICH RSCP hoặc Ec/No) giảm dần trong khi đó́ chất lượng neighbouring cell 3G (cell đích) tăng dần thông qua đại lượng Qmeas,n tăng dần Khi UE di chuyển đến vị tría nơi mà tiêu chuẩn bắt đầu đo do tìm các intra reslection cell được thỏa mãn: Ec/No đo được tại UE Rs Qmeas,s+ Qhysts) Tại thờ̀i điểm này, chất lượng 3G cell đích được xem như đủ tốt hơn chất lượng cell 3G nguồn theo tiêu chuẩn đề ra Tuy nhiên, UE vẫn chưa thực thi ngay tiến trình lựa chọn lại cell tại thờ̀i điểm này mà đợi 1 khoảng thờ̀i gian nhất định được quyết định bởi Treselection mới trigger quá trình lựa chọn lại cell intra reslection 3G sang 3G Sau khoảng thờ̀i gian ∆t = Treselection, UE thực thi lựa chọn lại cell sang cell 3G đích cùng tần số tại điểm B
Quá trình lựa chọn lại cell khác tần số trong cùng hệ thống 3G UMTS(Inter cell reslection)
UMTS(Inter cell reslection). Đối với quá trình lựa chọn lại cell khác tần số trong cùng hệ thống – Inter reselection trong hệ thống mạng 3G UMTS cũng hoàn toàn tương tự như quá trình lựa chọn lại cell cùng tần số Intra reselection trong cùng hệ thống 3G như đã trình bày ở phần 2.1 Trong trườ̀ng hợp này, UE sẽ kích hoạt đo các neigboring cell (các cell 3G khác tần số trong cùng hệ thống UMTS) khi
Hoặc nếu như serving cell không thỏa mãn tiêu chuẩn ổn định :
Srxlev = Qrxlevmeas - Qrxlevmin – Pcompensation = Qrxlevmeas - Qrxlevmin Pcompensation ＝max(UE_TXPWR_MAX_RACH – P_MAX, 0).
(Thườ̀ng Pcompensensation =0, do UE_TXPWR_MAX_RACH – P_MAX