Báo cáo môn học môn thông tin di động đề tài lý thuyết tối ưu mô hình mạng di động 4g lte

• Sử dụng chung một công nghệ thống nhất, đảm bảo sự tương thích toàn cầu giữa các hệ thống.Để thoả mãn các dịch vụ đa phương tiện cũng như đảm bảo khả năng truy cập Internetbăng thông r

Đại học Mở Hà Nội KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC MÔN THÔNG TIN DI ĐỘNG

ĐỀ TÀI: LÝ THUYẾT TỐI ƯU MÔ HÌNH MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE Khoá 2019 - 2023 / Hệ Chính quy

Giáo viên hướng dẫn: TS

Lớp: K22-D

Sinh viên tham gia: Mai Thanh Thư

Hà Nội 2022

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 2

DANH MỤC HÌNH 4

DANH MỤC BẢNG 6

LỜI NÓI ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE 8

1.1 Qúa trình phát triển của hệ thống thông tin di động 8

1.1.1 Hệ thống thông tin di động thứ nhất (1G) 8

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thứ hai ( 2G) 9

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thứ ba (3G) 9

1.1.4 Hệ thống thông tin di động thứ tư (4G) 11

1.1.5 Hệ thống thông tin di động thứ năm (5G) 11

1.2 Tổng quan về mạng 4G LTE 12

1.2.1 Kiến trúc tổng quan 12

1.2.1.1 Thiết bị người dùng (UE) 13

1.2.1.2 Truy cập vô tuyến mặt đất E-UTRAN 13

1.2.1.3 Mạng lõi EPC 14

1.2.1.4 Miền dịch vụ 16

1.2.2 Các kênh sử dụng trong E-UTRAN 17

1.2.3 Các chế độ truy cập vô tuyến 19

1.2.4 Các kĩ thuật sử dụng trong 4G LTE 21

1.2.4.1 Kỹ thuật đa truy nhập đường xuống OFDMA 21

1.2.4.2 Kỹ thuật đa truy cập đường lên SC-FDMA 22

1.2.4.3 Kỹ thuật MIMO 23

CHƯƠNG 2: TỐI ƯU MẠNG 4G LTE 25

2.1 Sự cần thiết của tối ưu 25

2.2 Quy trình vận hành, quản lý chất lượng mạng 26

2.3 Quy trình thực hiện tối ưu mạng 27

2.3.1 Chuẩn bị 28

2.3.2 Thu thập dữ liệu 29

2.3.3 Phân tích dữ liệu 29

2.3.4 Tiến hành tối ưu 30

2.3.5 Kiểm tra 31

2.4 Các vấn đề chính trong tối ưu mạng 4G LTE 31

2.4.1 Các tham số quan trọng 31

2.4.1.1 Performance measurement KPI 31

2.4.1.2 Drive Test KPI 33

2.4.2 Các tham số điều chỉnh của anten 38

❖ Mechanical tilt (M tilt) 38

❖ Azimuths 39

2.4.3 Chuyển giao 39

2.4.3.1 Chuyển giao trong mạng 4G LTE 39

2.4.3.2 Trình tự và các loại chuyển giao 40

2.4.3.3 Tối ưu chuyển giao 43

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG 5G 45

3.1 Công nghệ 5G là gì ? 45

3.2 Ưu điểm của mạng 5G 45

3.3 Xu hướng dùng mạng 5G trong tương lai 47

3.4 Tình hình 5G tại Việt Nam 48

CHƯƠNG 4: SỰ PHÁT TRIỂN TỪ 4G LTE LÊN 5G TRÊN TOÀN CẦU 50

4.1 Tình hình triển khai mạng 4G LTE trên toàn cầu 50

4.2 Tình hình triển khai mạng 5G độc lập trên toàn cầu 52

KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết

thứ 4

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mãCPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chungCQI Channel Quality Indicator Chỉ số chất lượng kênh

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng

EPC Evolved Packet Core Mạng lõi chuyển mạch gói cải tiếnE-

UTRAN

Evolved UMTS

Terrestrial Radio Access

Mạng truy nhập vô tuyến cải tiếnFDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần sốFDMA Frequency Division Multiple

HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú

HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ caoHSS Home Subscriber Server Quản lý thuê bao

IEEE Institute of Electrical and

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Qúa trình phát triển hệ thống thông tin di động 7

Hình 1.2 Kiến trúc tổng quan mạng 4G LTE 13

Hình 1.3 Mạng truy cập mặt đất E-UTRAN 16

Hình 1.4 Mạng lõi EPC 17

Hình 1.5 Các kênh truyền tải trong mạng 4G LTE 20

Hình 1.6 Chế độ truy cập mạng 4G LTE 24

Hình 1.7 Kỹ thuật OFDMA 27

Hình 1.8 So sánh kỹ thuật OFDMA và SC-FDMA 28

Hình 1.9 Kỹ thuật MIMO 30

Hình 2.1 Quy trình vận hành mạng 34

Hình 2.2 Quy trình thực hiện quản lý chất lượng mạng 34

Hình 2.3 Quy trình thực hiện tối ưu 36

Hình 2.4 Qúa trình kết nối RRC 41

Hình 2.5 Phân bố RSRP 47

Hình 2.6 Ví dụ nhiễu pilot theo cường độ RSRP 48

Hình 2.7 Phân bố RSRQ 49

Hình 2.8 Electronic tilt 52

Hình 2.9 Mechanical tilt 52

Hình 2.10 Qúa trình chuyển giao 56

Hình 2.11 Cường độ RSRP ảnh hưởng đến chuyển giao (logfile drive test)59

Hình 3.1 Cường độ RSRP trước khi tối ưu 61

Hình 3.2 PCI của khu vực trước tối ưu 61

Hình 3.3 Dung lượng uplink lớp ứng dụng trước tối ưu 62

Hình 3.4 Tính toán vùng phủ của anten bằng công cụ Tilt calculator 62

Hình 3.5 Phân bố RSRP sau khi tối ưu 63

Hình 3.6 Phân bố RSRQ sau khi tối ưu 63

Hình 3.7 Hiện tượng chéo cell 64

Hình 3.8 Tham số RSRQ sau khi tối ưu 64

Hình 3.9 Hiện tượng overshoot 65

Hình 3.10 Tính toán vùng phủ cho trạm HTP047 65

Hình 3.11 Hiện tượng overshoot do vùng phủ chồng lấn lên nhau 66

Hình 3.12 Điều chỉnh Azimuth tilt để loại bỏ overshoot 66

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Băng tần hoạt động của FDD và TDD 25

Bảng 2.1 Thu thập dữ liệu trước khi tối ưu .37

Bảng 2.2 Đánh giá các tham số KPI theo giá trị đo được 51

Bảng 3.1 Thông tin thu thập trước khi tối ưu .60

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay công nghệ thông tin di động trên thế giới đã phát triển lên thế hệ 4G,5G Trong nước, các nhà khai thác cũng đã hoàn thành hạ tầng và đưa vào khai thác thương mại

hệ thống mạng 4G LTE

Các nhà khai thác mạng di động vừa phải đảm bảo đáp ứng dung lượng hệ thống, vừa nâng cao chất lượng dịch vụ cũng như các tiện ích khác cho khách hàng Số lượng thuê bao ngày càng tăng, cấu trúc mạng ngày càng phức tạp, bên cạnh đó là sự phát triển của các dịch

vụ như: Video Streaming, Mobile Banking, Mobile TV, Multiplayer Games…sẽ là một vấn

đề đáng quan tâm của các nhà khai thác Chính vì vậy, tối ưu mạng là vấn đề rất cần thiết vàmang ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong vấn đề đảm bảo chất lượng mạng

Công tác đo kiểm và tối ưu hệ thống cung cấp dịch vụ là bước không thể thiếu trong việc phát triển hệ thống thông tin di động Các nhà mạng trên thế giới đầu tư rất nhiều cho việc tối ưu mạng và nâng cao chất lượng dịch vụ Vì vậy em đã chọn đề tài theo hướng thực

tế là “Tối ưu hóa mạng di động 4G LTE”

Đề tài sẽ tập trung làm rõ cấu trúc mạng di động 4G, các vấn đề trong tối ưu mạng

di động 4G LTE và giới thiệu về mạng 5G

Nội dung đề tài gồm 3 chương:

Chương I: Tổng quan về mạng di động 4G LTE

Chương II: Tối ưu hóa trong mạng di động 4G LTE

Chương III: Giới thiệu về mạng 5G

Chương IV: Sự phát triển từ mạng 4G LTE lên 5G trên toàn cầu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG 4G LTE

1.1 Qúa trình phát triển của hệ thống thông tin di động

Hình 1.1 Qúa trình phát triển hệ thống thông tin di động

sử dụng là FDMA (Frequency Division Multiple Access)

Mặc dù là thế hệ mạng di động đầu tiên với tần số chỉ từ 150MHz nhưng mạng 1G cũng phân ra khá nhiều chuẩn kết nối theo từng phân vùng riêng trên thế giới: NMT (Nordic Mobile Telephone) là chuẩn dành cho các nước Bắc Âu và Nga; AMPS (Advanced Mobile Phone System) tại Hoa Kỳ; TACS (Total AccessCommunications System) tại Anh; JTACS tại Nhật; C-Netz tại Tây Đức; Radiocom 2000 tại Pháp; RTMI (Radio Telefono Mobile Integrato ) tại Ý

Hầu hết các hệ thống đều là hệ thống tương tự và dịch vụ truyền chủ yếu là thoại Với hệ thống này, cuộc gọi có thể bị nghe trộm bởi bên thứ ba Những điểm yếu của thế hệ 1G là dung lượng thấp, xác suất rớt cuộc gọi cao, khả năng chuyển cuộc gọi không tin cậy, chất lượng âm thanh kém, không có chế độ bảo mật…do vậy hệ thống 1G không thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thứ hai ( 2G)

Là thế hệ kết nối thông tin di động mang tính cải cách cũng như khác hoàn toàn so với thế hệ đầu tiên Nó sử dụng các tín hiệu kỹ thuật số thay cho tín hiệu analog của thế hệ 1G và được áp dụng lần đầu tiên tại Phần Lan bởi Radiolinja (hiện là nhà cung cấp mạng con của tập đoàn Elisa Oyj) trong năm 1991 Mạng 2G mang tới cho người sử dụng di động

3 lợi ích tiến bộ trong suốt một thời gian dài: mã hoá dữ liệu theo dạng kỹ thuật số, phạm vi kết nối rộng hơn 1G và đặc biệt là sự xuất hiện của tin nhắn dạng văn bản đơn giản – SMS Theo đó, các tin hiệu thoại khi được thu nhận sẽ đuợc mã hoá thành tín hiệu kỹ thuật sốdưới nhiều dạng mã hiệu (codecs), cho phép nhiều gói mã thoại được lưu chuyển trên cùng một băng thông, tiết kiệm thời gian và chi phí Song song đó, tín hiệu kỹ thuật số truyền nhận trong thế hệ 2G tạo ra nguồn năng lượng sóng nhẹ hơn và sử dụng các chip thu phát nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích bên trong thiết bị hơn

Mạng 2G chia làm 2 nhánh chính: nền TDMA (Time Division Multiple Access) và nền CDMA (Code Division Multiple Access) cùng nhiều dạng kết nối mạng tuỳ theo yêu cầu sử dụng từ thiết bị cũng như hạ tầng từng phân vùng quốc gia:

• GSM (TDMA-based), khơi nguồn áp dụng tại Phần Lan và sau đó trở thành chuẩn phổ biến trên toàn 6 Châu lục Và hiện nay vẫn đang được sử dụng bởi hơn 80% nhà cung cấp mạng

di động toàn cầu

• CDMA2000 – tần số 450 MHZ cũng là nền tảng di động tương tự GSM nói trên nhưng nó lại dựa trên nền CDMA và hiện cũng đang được cung cấp bởi 60 nhà mạng GSM trên toàn thế giới

• IS-95 hay còn gọi là cdmaOne, (nền tảng CDMA) được sử dụng rộng rãi tại Hoa Kỳ và một

số nước Châu Á và chiếm gần 17% các mạng toàn cầu Tuy nhiên, tính đến thời điểm này thì có khoảng 12 nhà mạng đang chuyển dịch dần từ chuẩn mạng này sang GSM (tương tự như HT Mobile tại Việt Nam vừa qua) tại: Mexico, Ấn Độ, Úc và Hàn Quốc

• PDC (nền tảng TDMA) tại Japan

• iDEN (nền tảng TDMA) sử dụng bởi Nextel tại Hoa Kỳ và Telus Mobility tại Canada

• IS-136 hay còn gọi là D-AMPS, (nền tảng TDMA) là chuẩn kết nối phổ biến nhất tính đến thời điểm này và được cung cấp hầu hết tại các nước trên thế giới cũng như Hoa Kỳ

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thứ ba (3G)

Vào năm 1992, ITU công bố chuẩn IMT-2000 (International Mobile

Telecommunication -2000) cho hệ thống 3G với các ưu điểm chính được mong đợi đem lại bởi hệ thống 3G là:

• Cung cấp dịch vụ thoại chất lượng cao

• Các dịch vụ tin nhắn (e-mail, fax, SMS, chat, )

• Các dịch vụ đa phương tiện (xem phim, xem truyền hình, nghe nhạc, )

• Truy nhập Internet (duyệt Web, tải tài liệu, )

• Sử dụng chung một công nghệ thống nhất, đảm bảo sự tương thích toàn cầu giữa các hệ thống.

Để thoả mãn các dịch vụ đa phương tiện cũng như đảm bảo khả năng truy cập Internetbăng thông rộng, IMT-2000 hứa hẹn cung cấp băng thông 2Mbps, nhưng thực tế triển khai chỉ ra rằng với băng thông này việc chuyển giao rất khó, vì vậy chỉ có những người sử dụng không di động mới được đáp ứng băng thông kết nối này, còn khi đi bộ băng thông sẽ là 384Kbps, khi di chuyển bằng ô tô sẽ là 144Kbps Các hệ thống 3G điển hình là:

➢ UMTS (W-CDMA)

UMTS (Universal Mobile Telephone System), dựa trên công nghệ W- CDMA, là giải pháp được ưa chuộng cho các nước đang triển khai các hệ thống GSM muốn chuyển lên 3G.UMTS được hỗ trợ bởi Liên Minh Châu Âu và được quản lý bởi 3GPP tổ chức chịu trách nhiệm cho các công nghệ GSM, GPRS UMTS hoạt động ở băng thông 5MHz, cho phép các cuộc gọi có thể chuyển giao một cách hoàn hảo giữa các hệ thống UMTS và GSM đã

có Những đặc điểm của WCDMA như sau:

• WCDMA sử dụng kênh truyền dẫn 5 MHz để chuyển dữ liệu Nó cũng cho phép việc truyền dữ liệu ở tốc độ 384 Kbps trong mạng di động và 2 Mbps trong hệ thống tĩnh

• Kết cấu phân tầng: Hệ thống UMTS dựa trên các dịch vụ được phân tầng, không giống như mạng GSM Ở trên cùng là tầng dịch vụ, đem lại những ưu điểm như triển khai nhanh các dịch vụ, hay các địa điểm được tập trung hóa Tầng giữa là tầng điều khiển, giúp cho việc nâng cấp các quy trình và cho phép mạng lưới có thể được phân chia linh hoạt Cuối cùng là tầng kết nối, bất kỳ công nghệ truyền dữ liệu nào cũng có thể được sử dụng và dữ liệu âm thanh sẽ được chuyển qua ATM/AAL2 hoặc IP/RTP

• Tần số: hiện tại có 6 băng sử dụng cho UMTS/WCDMA, tập trung vào UMTS tần số cấp phát trong 2 băng đường lên (1885 MHz– 2025 MHz) và đường xuống (2110 MHz – 2200 MHz)

Sự phát triển của WCDMA lên 3.5G là HSPA

➢ CDMA2000

Một chuẩn 3G quan trọng khác là CDMA2000, chuẩn này là sự tiếp nối đối với các

hệ thống đang sử dụng công nghệ CDMA trong thế hệ 2 CDMA2000 được quản lý bởi 3GPP2, một tổ chức độc lập và tách rời khỏi 3GPP của UMTS CDMA2000 có tốc độ truyền dữ liệu từ 144Kbps đến Mbps

CDMA 2000 WCDMA được phát triển trên cơ sở tương thích với giao thức của mạng lõi GSM (GSM MAP), một hệ thống chiếm tới 65% thị trường thế giới Còn CDMA 2000 nhằm tuơng thích với mạng lõi IS- 41, hiện chiếm 15% thị trường.

1.1.4 Hệ thống thông tin di động thứ tư (4G)

4G-LTE là thế hệ thứ tư của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển UMTS thế hệ thứ ba dựa trên WCDMA đã được triển khai trên toàn thế giới Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống này trong tương lai, tháng 11/2004 3GPP đã bắt đầu dự án nhằm xác định bước phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE) 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng vớicác giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối

Đặc tính cơ bản của hệ thống LTE :

- Hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS

- VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thông qua mạng UTMS

1.1.5 Hệ thống thông tin di động thứ năm (5G)

Công nghệ thông tin di động 5G được Liên minh viễn thông quốc tế (ITU- R) phê chuẩn tên gọi chính thức là IMT-2020 (vào năm 2015) Về bản chất, mạng 5G vẫn phát triển dựa trên nền tảng của 4G nhưng ở mức độ cao hơn Mạng 5G sẽ hỗ trợ LAS-CDMA (Large Area Synchronized Code Division Multiple Access), UWB (Ultra Wideband), Network-LMDS (Local Multipoint Distribution Service), Ipv6 và BDMA (Beam Division Multiple Access)

Với sự hỗ trợ đa dạng các nền tảng, người dùng có thể kết nối cùng lúc với nhiều thiết bị qua mạng không dây và dễ dàng chuyển đổi qua lại một cách nhanh chóng mà không gặp phải bất kỳ trở ngại nào Không những vậy, mạng 5G còn giúp cho tốc độ đăng tải và tải về dữ liệu trên điện thoại nhanh hơn gấp 20 lần so với mạng 4G Dự kiến năm

2020 sẽ có mạng 5G thương mại đầu tiên trên thế giới

1.2 Tổng quan về mạng 4G LTE

1.2.1 Kiến trúc tổng quan

Kiến trúc của hệ thống 4G LTE gồm 4 vùng chính: thiết bị người dùng (UE), UTRAN, mạng lõi EPC và các vùng dịch vụ

Hình 1.2 Kiến trúc tổng quan mạng 4G LTE

UE, E-UTRAN và EPC đại diện cho các giao thức internet (IP) ở lớp kết nối Đây là một phần của hệ thống được gọi là hệ thống gói phát triển (EPS) Chức năng chính của lớp này là cung cấp kết nối dựa trên IP và nó được tối ưu hóa cao cho mục tiêu duy nhất Tất cả các dịch vụ được cung cấp dựa trên IP, tất cả các nút chuyển mạch và các giao diện được nhìn thấy trong kiến trúc 3GPP trước đó không có mặt ở E-UTRAN và EPC Công nghệ IP chiếm ưu thế trong truyền tải, nơi mà mọi thứ được thiết kế để hoạt động và truyền tải trên IP

Các hệ thống con đa phương tiện IP (IMS) là một ví dụ tốt về máy móc thiết bị phục

vụ có thể được sử dụng trong lớp kết nối dịch vụ để cung cấp các dịch vụ dựa trên kết nối IPđược cung cấp bởi các lớp thấp hơn Ví dụ, để hỗ trợ dịch vụ thoại thì IMS có thể cung cấp thoại qua IP (VoIP) và sự kết nối tới các mạng chuyển mạch-mạch cũ PSTN và ISDN thông qua các cổng đa phương tiện của nó điều khiển

Sự phát triển của E-UTRAN tập chung vào một nút, nút B phát triển (eNode B) Tất cả các chức năng vô tuyến kết thúc ở đó, tức là eNB là điểm kết thúc cho tất cả các

giao thức vô tuyến có liên quan E-UTRAN chỉ đơn giản là một mạng lưới của các eNodeB được kết nối tới các eNodeB lân cận với giao diện X2.

Một trong những thay đổi kiến trúc lớn là trong khu vực mạng lõi là EPC không có chứa một vùng chuyển mạch-mạch, và không có kết nối trực tiếp tới các mạng chuyển mạch mạch truyền thống như ISDN và PSTN là cần thiết trong lớp này Các chức năng của EPC là tương đương với vùng chuyển mạch gói của mạng 3GPP hiện tại Tuy nhiên những thay đổi đáng kể trong việc bố trí các nút chức năng và kiến trúc phần này nên được coi như

là hoàn tòan mới

1.2.1.1 Thiết bị người dùng (UE)

UE là thiết bị mà người dùng đầu cuối sử dụng để liên lạc Thông thường nó là những thiết bị cầm tay như điện thoại thông minh hoặc một thẻ dữ liệu như mọi người vẫn đang sử dụng hiện tại trong mạng 2G và 3G Hoặc nó có thể được nhúng vào, ví dụ một máy tính xách tay UE cũng có chứa các mođun nhận dạng thuê bao toàn cầu (USIM) Nó làmột mođun riêng biệt với phần còn lại của UE, thường được gọi là thiết bị đầu cuối (TE) USIM là một ứng dụng được đặt vào một thẻ thông minh có thể tháo rời được gọi là thẻ mạch tích hợp toàn cầu (UICC) USIM được sử dụng để nhận dạng và xác thực người

sử dụng để lấy khóa bảo mật nhằm bảo vệ việc truyền tải trên giao diện vô tuyến.Các chức năng của UE là nền tảng cho các ứng dụng truyền thông, mà có tín hiệu với mạng để thiết lập, duy trì và loại bỏ các liên kết thông tin người dùng cần Điều này bao gồm các chức năng quản lý tính di động như chuyển giao, báo cáo vị trí của thiết bị,

và các UE phải thực hiện theo hướng dẫn của mạng

1.2.1.2 Truy cập vô tuyến mặt đất E-UTRAN

Mạng truy nhập vô tuyến của LTE được gọi là E-UTRAN và một trong những đặc điểm chính của nó là tất cả các dịch vụ, bao gồm dịch vụ thời gian thực, sẽ được hỗ trợ qua những kênh gói được chia sẻ Phương pháp này sẽ tăng hiệu suất phổ, làm cho dung lượng

hệ thống trở nên cao hơn Một kết quả quan trọng của việc sử dụng truy nhập gói cho tất cả các dịch vụ là sự tích hợp cao hơn giữa những dịch vụ đa phương tiện và giữa những dịch

vụ cố định và không dây

Mục đích chính của LTE là tối thiểu hóa số node Vì vậy, người phát triển đã chọn một cấu trúc đơn node Trạm gốc mới phức tạp hơn NodeB trong mạng truy cập vô tuyến WCDMA/HSPA, và vì vậy được gọi là eNodeB (Enhance Node B) Những eNodeB có tất

cả những chức năng cần thiết cho mạng truy nhập vô tuyến LTE, kể cả những chức năng liên quan đến quản lý tài nguyên vô tuyến

Hình 1.3 Mạng truy cập mặt đất E-UTRANGiao diện vô tuyến sử dụng trong E-UTRAN là S1 và X2 Trong đó S1 là giao diện

vô tuyến kết nối giữa eNodeB và mạng lõi, X2 là giao diện giữa các eNodeB với nhau.E-UTRAN chịu trách nhiệm về các chức năng liên quan đến vô tuyến, gồm có:

• Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến

Hình 1.4 Mạng lõi EPCCùng một mục đích như E-UTRAN, số node trong EPC đã được giảm EPC chia luồng dữ liệu người dùng thành mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển Một node

cụ thể được định nghĩa cho mỗi mặt phẳng, cộng với Gateway chung kết nối mạng LTE với internet và những hệ thống khác EPC gồm có một vài thực thể chức năng

➢ MME(Mobility Management Entity): là thực thể quản lý di động, điều khiển các Node xử

lý tín hiệu giữa UE và mạng lõi Giao thức giữa UE và

mạng lõi là Non-Access Stratum (NAS) MME là phần tử điều khiển chính trong EPC Thông thường MME là một server đặt tại một vị trí an toàn ngay tại nhà khai thác Nó chỉ hoạt động trong mặt phẳng điều khiển (CP) và không tham gia vào đường truyền số liệu (UP) Các chức năng chính của MME:

• Các chức năng liên quan đến quản lý thông báo: chức năng này bao gồm thiết lập, duy trì vàgửi đi các thông báo, được điều khiển bởi lớp quản lý phiên trong giao thức NAS

• Các chức năng liên quan đến quản lý kết nối: bao gồm việc kết nối và bảo mật giữa mạng và

UE, được điều khiển bởi lớp quản lý tính di động hoặc kết nối trong giao thức NAS

➢ S-Gateway (Serving Gateway): là vị trí kết nối của giao tiếp dữ liệu gói với E-UTRAN,

tất cả các gói IP người dùng được chuyển đi thông qua S-GW Nó còn hoạt động như một node định tuyến đến những kỹ thuật 3 GPP khác Trong cấu hình kiến trúc cơ sở, chức

năng mức cao của S- GW là quản lý tunnel UP (user plan) và chuyển mạch S-GW là bộ phận của hạ tầng mạng dược quản lý tập trung tại nơi khai thác.

➢ P-Gateway (Packet Data Network Gateway): là điểm đầu cuối cho những phiên hướng về

mạng dữ liệu gói bên ngoài Nó cũng là Router đến mạng Internet Thông thường P-GW ấn định địa chỉ IP cho UE và UE sử dụng nó để thông tin với các máy IP trong các mang ngoài (internet) Cũng có thể mạng ngoài nơi mà UE nối đến sẽ ấn định địa chỉ IP cho UE

sử dụng và P-GW truyền tunnel tất cả lưu lượng đến mạng này P-GW cũng thực hiện các chức năng lọc và mở cổng theo yêu cầu được thiết lập cho UE và dịch vụ tương ứng Ngoài

ra nó thu thập và báo cáo thông tin tính cước liên quan Tương tự như S-GW, các P-GW có thể được khai thác ngay tại vị trí trung tâm của nhà khai thác

➢ PCRF (Policyand Charging Rules Function): điều khiển việc tạo ra bảng giá và cấu hình

hệ thống con đa phương tiện IP IMS (the IP Multimedia Subsystem) cho mỗi người dùng

➢ HSS (Home Subscriber Server): là nơi lưu trữ dữ liệu của thuê bao cho tất cả dữ liệu

của người dùng Nó là cơ sở dữ liệu chủ trung tâm trong trung tâm của nhà khai thác.Đường giao tiếp S1 được dùng cho cả dữ liệu người dùng (nối với S-GW) và dữ liệu báo hiệu (nối với MME) nên kiến trúc giao thức S1 được chia thành 2 bộ giao thức:

• S1-C (điều khiển): dùng để trao đổi các thông điệp điều khiển giữa một UE và MME

• S1-U (người dùng): dùng để truyền dữ liệu của UE đến S-GW

Nút Gateway giữa mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi phân ra thành hai thực thể luận lí: S-GW và MME Kết hợp với nhau chúng thực hiện công việc tương tự SGSN trong mạng mạng UMTS Đường giao tiếp S11 sẽ được dùng để liên lạc giữa hai thực thể đó.Một đường giao tiếp quan trong nữa trong mạng lõi LTE là đường giao tiếp S6 nối giữa các MME và cơ sở dữ liệu thông tin thuê bao Trong UMTS/GSM, cơ sở dữ liệu này gọi là HLR (Home Location Register) Trong LTE, HLR được cải tiến và đổi tên thành HSS

1.2.1.4 Miền dịch vụ

Các miền dịch vụ bao gồm IMS (IP Multimedia Sub-system) dựa trên các nhà khai thác, IMS không dựa trên các nhà khai thác và các dịch vụ khác IMS là một kiến trúc mạngnhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy nhập nào IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM,

UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể tương thích với nhau IMS hứa hẹn mang lại nhiều

lợi ích cho cả người dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ Nó đã và đang được tập trung nghiên cứu cũng như thu hút được sự quan tâm lớn của giới công nghiệp Tuy nhiên IMS cũng gặp phải những khó khăn nhất định và cũng chưa thật sự đủ độ chín để thuyết phục các nhà cung cấp mạng đầu tư triển khai nó Kiến trúc IMS được cho là khá phức tạp với nhiều thực thể và vô số các chức năng khác nhau.

1.2.2 Các kênh sử dụng trong E-UTRAN

Hình 1.5 Các kênh truyền tải trong mạng 4G LTE

➢ Kênh vật lý : các kênh vật lý sử dụng cho dữ liệu người dùng bao gồm:

• Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) : Kênh chia sẻ vật lý đường xuống

• Physical Uplink Shared Channel (PUSCH) : PUSCH được dùng để mang dữ liệu người dùng Các tài nguyên cho PUSCH được chỉ định trên một subframe cơ bản bởi việc lập biểu đường lên Các sóng mang được chỉ định là 12 khối tài nguyên (RB) và có thể nhảy từ subframe này đến subframe khác PUSCH có thể dùng các kiểu điều chế QPSK, 16 QAM,

• Physical Broadcast Channel (PBCH): Mang các thông tin đặc trưng của cell

• Physical Random Access Channel (PRACH): Kênh truy cập ngẫu nhiên

➢ Kênh logic : được định nghĩa bởi thông tin nó mang bao gồm:

• Broadcast Control Channel (BCCH) : Kênh điều khiển quảng bá Được sử dụng để truyền thông tin điều khiển hệ thống từ mạng đến tất cả máy di động trong cell Trước khi truy

nhập hệ thống, đầu cuối di động phải đọc thông tin phát trên BCCH để biết được hệ thống được lập cấu hình như thế nào, chẳng hạn băng thông hệ thống.

• Paging Control Channel (PCCH) : Kênh điều khiển tìm gọi, được sử dụng để tìm gọi các đầu cuối di động vì mạng không thể biết được vị trí của chúng ở cấp độ ô và vì thế cần phát các bản tin tìm gọi trong nhiều ô (vùng định vị)

• Dedicated Control Channel (DCCH) : Kênh điều khiển riêng, được sử dụng để truyền thông tin điều khiển tới/từ một đầu cuối di động Kênh này được sử dụng cho cấu hình riêng của các đầu cuối di động chẳng hạn các bản tin chuyển giao khác nhau

• Multicast Control Channel (MCCH) : Kênh điều khiển đa phương, được sử dụng để truyền thông tin cần thiết để thu kênh MTCH

• Dedicated Traffic Channel (DTCH) : Kênh lưu lượng riêng, được sử dụng để truyền số liệu của người sử dụng đến từ một đầu cuối di động Đây là kiểu logic được sử dụng để truyền tất cả số liệu đường lên của người dùng và số liệu đường xuống của người dùng không phải MBMS

• Multicast Traffic Channel (MTCH) : Kênh lưu lượng đa phương, được sử dụng để phát các dịch vụ đa phương tiện

➢ Kênh truyền tải : bao gồm các kênh sau:

• Broadcast Channel (BCH) : Kênh quảng bá, có khuôn dạng truyền tải cố định do chuẩn cung cấp Nó được sử dụng để phát thông tin trên kênh logic

• Paging Channel (PCH) : Kênh tìm gọi, được sử dụng để phát thông tin tìm gọi trên kênh PCCH, PCH hỗ trợ thu không liên tục (DRX) để cho phép đầu cuối tiết kiệm công suất ắc quy bằng cách ngủ và chỉ thức để thu PCH tại các thời điểm quy định trước

• Downlink Shared Channel (DL-SCH) : Kênh chia sẻ đường xuống, là kênh truyền tải để phát số liệu đường xuống trong LTE Nó hỗ trợ các chức năng của LTE như thích ứng tốc

độ động và lập biểu phụ thuộc kênh trong miền thời gian và miền tần số Nó cũng hổ trợ DRX để giảm tiêu thụ công suất của đầu cuối di động mà vẫn đảm bảo cảm giác luôn kết nối giống như cơ chế CPC trong HSPA DL-DCH TTI là 1ms

• Multicast Channel (MCH) : Kênh đa phương, được sử dụng để hỗ trợ MBMS Nó được đặc trưng bởi khuôn dạng truyền tải bán tĩnh và lập biểu bán tĩnh

• Uplink Shared Channel (UL-SCH) : Kênh truyền tải này là kênh chính để truyền tair dữ liệuđường lên Nó được sử dụng bởi nhiều kênh logic

• Random Access Channel (RACH) : Kênh này được sử dụng cho các yêu cầu truy cập ngẫu nhiên

1.2.3 Các chế độ truy cập vô tuyến

Giao diện không gian LTE hỗ trợ cả hai chế độ là song công phân chia theo tần số (FDD) và song công phân chia theo thời gian (TDD), mỗi chế độ có một cấu trúc khung riêng Chế độ bán song công FDD cho phép chia sẻ phần cứng giữa đường lên và đường xuống vì đường lên và đường xuống không bao giờ sử dụng đồng thời Kỹ thuật này được

sử dụng trong một số dải tần và cũng cho phép tiết kiệm chi phí trong khi giảm một nửa khảnăng truyền dữ liệu

Trong FDD-LTE, việc thu và phát tín hiệu sẽ được thực hiện đồng thời nhưng riêng rẽtrên hai kênh tần số khác nhau Trong khi đó, với TDD-LTE, đường uplink và downlink lại cùng sử dụng chung một kênh tần số nhưng ở các thời điểm khác nhau Việc chuyển từ chế

độ downlink sang uplink và ngược lại sẽ được thực hiện khi một phân khung đặc biệt được truyền đi (thường là phân khung 1 và thỉnh thoảng là phân khung 6)

Với FDD, mỗi đường uplink kết hợp với một đường downlink nhất định tạo thành một cặp (fdl, ful), và giữa hai tần số này phải có một khoảng cách nhất định để không gây nhiễu lên nhau Vì vậy, băng tần yêu cầu để triển khai kỹ thuật này phải đủ lớn để có thể phân chia thành hai khoảng uplink và downlink tương ứng mà khoảng cách giữa hai tần số Fdl, Ful đảm bảo

Trong khi đó, băng tần dành cho TDD không yêu cầu những đặc điểm trên Nhà mạng hoàn toàn có thể triển khai TDD-LTE với một phần băng tần hạn chế bởi toàn bộ băngthông sẽ được dùng cả cho đường uplink và downlink Với đặc tính này, TDD- LTE hỗ trợ đáng kể cho việc phổ cập LTE bởi không phải quốc gia nào, nhà mạng nào cũng có lượng phổ tần đủ lớn để triển khai FDD-LTE

Hình 1.6 Chế độ truy cập mạng 4G LTEBảng dưới là một số băng tần dành cho FDD và TDD theo 3GPP:

Bảng 1.1 Băng tần hoạt động của FDD và TDD

Với việc sử dụng hai đường downlink và uplink trên hai kênh tần số riêng rẽ, các kênhtruyền này trong FDD-LTE lúc nào cũng khả dụng Trong khi đó, tại cùng một thời điểm thì trong TDD-LTE chỉ có một đường truyền khả dụng là uplink hoặc downlink

Trong FDD-LTE, băng tần của đường lên và đường xuống hoàn toàn độc lập, không thể chia sẻ với nhau Trong trường hợp một kênh có ít nhu cầu sử dụng (thông thường là đường uplink), thì tài nguyên của đường này hoàn toàn bị lãng phí Trong khi đó, TDD-LTEhoàn toàn có thể ấn định tài nguyên cho đường lên và đường xuống một cách linh hoạt theonhu cầu sử dụng Tuy nhiên, dù có điều chỉnh ưu tiên tối đa cho một chiều nào đó thì tốc

độ truyền dữ liệu của cả hai chiều đều không thể so với FDD-LTE bởi ngoài lý do dùng chung một kênh tần số để truyền các phân khung mang thông tin thì trong TDD-LTE còn có các phân khung dành để báo hiệu chuyển đổi giữa đường uplink và downlink.Trong TDD-LTE, việc sử dụng chung một kênh tần số của cả bộ thu và bộ phát khiến

hệ thống có thể sử dụng lại các thiết bị như: các bộ lọc, bộ trộn… nhờ đó giảm bớt được tính phức tạp cũng như chi phí cần thiết để cách ly tín hiệu thu và tín hiệu phát

Về cơ bản, hai phiên bản công nghệ LTE này chỉ khác biệt về lớp vật lý Điều đó có nghĩa là bộ xử lý trong thiết bị người dùng có thể hỗ trở cả hai phiên bản công nghệ này chỉ với một sự điều chỉnh nhỏ.

Giá trị nhỏ nhất của tài nguyên (cả FDD và TDD) có thể được phân bố ở đường lên vàđường xuống được gọi là một khối tài nguyên (RB) Một RB có độ rộng là 180kHz và kéo dài trong một khe thời gian là 0,5ms Với LTE tiêu chuẩn thì một RB bao gồm 12 sóng mang con với khoảng cách giữa các sóng mang con là 15kHz, và cho eMBMS với tùy chọn khoảng cách giữa các sóng mang con là 7,5 kHz và một RB gồm 24 sóng mang con cho 0,5ms

1.2.4 Các kĩ thuật sử dụng trong 4G LTE

LTE sử dụng kỹ thuật OFDMA cho truy cập đường xuống và SC-FDMA cho truy cậpđường lên Kết hợp đồng thời với MIMO, các kỹ thuật về lập biểu, thích ứng đường truyền

và yêu cầu tự động phát lại lai ghép

1.2.4.1 Kỹ thuật đa truy nhập đường xuống OFDMA

Kỹ thuật điều chế OFDM, về cơ bản, là một trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chế FDM, chia luồng dữ liệu thành nhiều đường truyền băng hẹp trong vùng tần số sử dụng, trong đó các sóng mang con (hay sóng mang phụ, sub- carrier) trực giao với nhau Dovậy, phổ tín hiệu của các sóng mang phụ này được phép chồng lấn lên nhau mà phía đầu thu vẫn khôi phục lại được tín

hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ tín hiệu này làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sửdụng phổ lớn hơn nhiều so với các kĩ thuật điều chế thông thường

Hình1.7 Kỹ thuật OFDMA

LTE sử dụng OFDM trong kỹ thuật truy cập đường xuống vì nó có các ưu điểm sau:

• OFDM có thể loại bỏ hiện tượng nhiễu xuyên kí hiệu ISI (Inter-Symbol Interference) nếu độdài chuỗi bảo vệ (guard interval) lớn hơn độ trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh truyền

• Thực hiện việc chuyển đổi chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên do đó sự phân tán theo thời gian gây bởi trải trễ do truyền dẫn đa đường giảm xuống

• Tối ưu hiệu quả phổ tần do cho phép chồng phổ giữa các sóng mang con

• OFDM phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng (hệ thống có tốc độ truyền dẫn cao), ảnh hưởng của sự phân tập về tần số (frequency selectivity) đối với chất lượng hệ thống được giảm thiểu nhiều so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang

• Cấu trúc máy thu đơn giản

• Thích ứng đường truyền và lập biểu trong miền tần số

• Tương thích với các bộ thu và các anten tiên tiến

1.2.4.2 Kỹ thuật đa truy cập đường lên SC-FDMA

Việc truyền OFDMA phải chịu một tỷ lệ công suất đỉnh-đến-trung bình (PAPR) cao, điều này có thể dẫn đến những hệ quả tiêu cực đối với việc thiết kế một bộ phát sóng nhúng trong UE Đó là, khi truyền dữ liệu từ UE đến mạng, cần có một bộ khuếch đại công suất để nâng tín hiệu đến lên một mức đủ cao để mạng thu được Bộ khuếch đại công suất là một trong những thành phần tiêu thụ năng lượng lớn nhất trong một thiết bị, vì thế nên hiệu quả công suất càng cao càng tốt để làm tăng tuổi thọ pin của máy 3GPP đã tìm một phương án truyền dẫn khác cho hướng lên LTE SC-FDMA được chọn bởi vì nó kết hợp các kỹ thuật với PAPR thấp của các hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang, như GSM và CDMA, với khả năng chống được đa đường và cấp phát tần số linh hoạt của OFDMA

Hình 1.8 So sánh kỹ thuật OFDMA và SC-FDMAHình trên cho thấy sự khác nhau trong quá trình truyền các ký hiệu số liệu theo thờigian Trên hình này ta coi mỗi người sử dụng được phân thành 4 sóng mang con (P = 4) với băng thông con bằng 15KHz, trong đó mỗi ký hiệu OFDMA hoặc SC-FDMA truyền 4

ký hiệu số liệu được điều chế QPSK cho mỗi người sử dụng Đối với OFDMA 4 ký hiệu

số liệu này được truyền đồng thời với băng tần con cho mỗi ký hiệu là 15KHz trong mỗi khoảng thời gian hiệu dụng TFFT của một ký hiệu OFDMA, trong khi đó đối với SC-FDMA, 4 ký hiệu số liệu này được truyền lần lượt trong khoảng thời gian bằng 1/P (P = 4) thời gian hiệu dụng ký hiệu SC-FDMA với băng tần con bằng P x 15KHz (4 x 15 KHz) cho mỗi ký hiệu

Trong OFDM, biến đổi Fourier nhanh FFT dùng ở bên thu cho mỗi khối ký tự, và đảo FFT ở bên phát Còn ở SC-FDMA sử dụng cả hai thuật toán này ở cả bên phát và bên thu

1.2.4.3 Kỹ thuật MIMO

Trung tâm của LTE là ý tưởng của kỹ thuật đa ăng ten, được sử dụng để tăng vùng phủ sóng và khả năng của lớp vật lý Thêm vào nhiều ăng ten hơn với một hệ thống vô tuyến cho phép khả năng cải thiện hiệu suất bởi vì các tín hiệu phát ra sẽ có các đường dẫn vật lý khác nhau Có ba loại chính của kỹ thuật đa ăng ten Đầu tiên nó giúp sử dụng trực tiếp sự phân tập đường dẫn trong đó một sự bức xạ đường dẫn có thể bị mất mát do fading

và một cái khác có thể không Thứ hai là việc sử dụng kỹ thuật hướng búp sóng

(beamforming) bằng cách điều khiển mối tương quan pha của các tín hiệu điện phát ra vào các anten với năng lượng truyền lái theo tự nhiên Loại thứ ba sử dụng sự phân tách không gian ( sự khác biệt đường dẫn bằng cách tách biệt các anten ) thông qua việc sử dụng ghép kênh theo không gian và sự tạo chùm tia, còn được gọi là kỹ thuật đa đầu vào, đa đầu ra (MIMO).

Hình 1.9 Kỹ thuật MIMO

➢ Đơn đầu vào đơn đầu ra (SISO)

Chế độ truy nhập kênh vô tuyến đơn giản nhất là đơn đầu vào đơn đầu ra (SISO), trong đó chỉ có một anten phát và một anten thu được sử dụng Đây là hình thức truyền thông mặc định kể từ khi truyền vô tuyến bắt đầu và nó là cơ sở để dựa vào đó tất cả các ký thuật đa anten được so sánh

➢ Đơn đầu vào đa đầu ra (SIMO)

Chế độ thứ hai là đơn đầu vào đa đầu ra (SIMO), trong đó sử dụng một máy phát và hai hoặc nhiều hơn máy thu SIMO thường được gọi là phân tập thu Chế độ truy nhập kênh

vô tuyến này đặc biệt thích hợp cho các điều kiện tín hiệu-nhiễu (SNR) thấp Trong đó có một độ lợi lý thuyết có thể đạt được là 3dB khi hai máy thu được sử dụng, không có thay đổi về tốc độ dữ liệu khi chỉ có một dòng dữ liệu được truyền, nhưng vùng phủ sóng ở biên

ô được cải thiện do sự giảm của SNR sử dụng được

➢ Đa đầu vào đơn đầu ra (MISO)

Chế độ đa đầu vào đơn đầu ra (MISO) sử dụng số máy phát là hai hoặc nhiều hơn và một máy thu MISO thường được gọi là phân tập phát Cùng một dữ liệu được gửi trên cả hai anten phát nhưng với chế độ mã hóa như vậy mà máy thu chỉ có thể nhận biết từng máy phát Phân tập phát làm tăng mạnh của tín hiệu bị phading và có thể làm tăng hiệu suất trong

những điều kiện SNR phấp MISO không làm tăng tốc độ dữ liệu, nhưng nó hỗ trợ các tốc

độ dữ liệu tương tự nhau bằng cách sử dụng ít năng lượng hơn Phân tập phát có thể được tăng cường với phản hồi vòng đóng từ máy thu để chỉ ra sự truyền cân bằng tối ưu của pha

và công suất được sử dụng cho mỗi anten phát

➢ Đa đầu vào đa đầu ra (MIMO)

Phương thức truyền cuối cùng là sử dụng hai hoặc nhiều máy phát và hai hoặc nhiều máy thu MIMO là một phần tất yếu của LTE để đạt được các yêu cầu đầy tham vọng về thông lượng và hiệu quả sử dụng phổ MIMO cho phép sử dụng nhiều anten ở máy phát vàmáy thu Với hướng tải xuống, MIMO 2x2 (2 anten ở thiết bị phát, 2 anten ở thiết bị thu) được xem là cấu hình cơ bản, và MIMO 4x4 cũng được đề cập và đưa vào bảng đặc tả kỹ thuật chi tiết Hiệu năng đạt được tùy thuộc vào việc sử dụng MIMO Trong đó, kỹ thuật ghép kênh không gian (spatial multiplexing) và phát phân tập (transmit diversity) là các đặc tính nổi bật của MIMO trong công nghệ LTE

Giới hạn chính của kênh truyền thông tin là can nhiễu đa đường giới hạn về dung lượng theo quy luật Shannon MIMO lợi dụng tín hiệu đa đường giữa máy phát và máy thu

để cải thiện dung lượng có sẵn cho bởi kênh truyền Bằng cách sử dụng nhiều anten ở bên phát và thu với việc xử lý tín hiệu số, kỹ thuật MIMO có thể tạo ra các dòng dữ liệu trên cùng mộ t kênh truyền, từ đó làm tăng dung lượng kênh truyền

CHƯƠNG 2: TỐI ƯU MẠNG 4G LTE

Tối ưu mạng là một quá trình đo đạc, phân tích cấu hình, hiệu năng và điều chỉnh để cải thiện toàn bộ chất lượng mạng khi đã thử nghiệm bởi các thuê bao di động và đảm bảo rằng các nguồn tài nguyên mạng được sử dụng một cách hiệu quả Việc cải thiện chất lượng mạng, đưa ra nhiều dịch vụ mới để thu hút khách hàng là rất quan trọng Để làm điều này thìtối ưu là một công việc không thể thiếu đối với mỗi mạng di động Chương này sẽ trình bày về: tổng quan tối ưu mạng di dộng, quy trình thực hiện tối ưu, đồng thời trình bày các tham

số và vấn đề liên quan đến tối ưu mạng di động LTE

2.1 Sự cần thiết của tối ưu

Mục tiêu của tối ưu là nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS của mạng để phục vụ nhu cầu khách hàng Các yêu cầu tối ưu về chất lượng mạng thường được đánh giá trên

cơ sở người sử dụng (vùng phủ) hoặc đánh giá theo từng cell trong mạng (dung lượng).Mục đích quan trọng của việc tối ưu là cải thiện toàn bộ chất lượng hiện thời của một mạng di động Để làm được điều này cần phải xác định chính xác những lỗi, dù là lỗi nhỏ trong quá trình hoạt động Những lỗi này được xác định thông qua việc giám sát liên tục cáctham số chất lượng quan trọng của mạng (KPIs: Key Performance Indicators), thông qua quá trình Drive Test và sự phản ánh của khách hàng.Cần đảm bảo cho mạng hoạt động hiệu quả nhất trong khi thỏa mãn sự ràng buộc của chất lượng dịch vụ

Lợi ích của tối ưu mạng:

• Duy trì, cải thiện chất lượng dịch vụ hiện tại

• Giảm tỉ lệ rời bỏ mạng của các khách hàng hiện tại

• Thu hút khách hàng mới qua việc cung cấp các dịch vụ hay chất lượng dịch vụ tốt hơn bằng việc nâng cao đặc tính mạng

• Đạt được tối đa lợi nhuận do các dịch vụ tạo ra bởi việc sử dụng tối đa hiệu suất của các phần tử chức năng mạng

Quá trình thực hiện tối ưu mạng vô tuyến bao gồm 2 nội dung:

• Tối ưu vùng phủ sóng

Tối ưu vùng phủ sóng là một phần quan trọng của nội dung tối ưu mạng vô tuyến, nó đảm bảo về mặt vùng phủ sóng trước khi tiến hành tối ưu các tham số hệ thống

• Tối ưu tham số

Theo lý thuyết, toàn bộ các tham số về mặt vật lý và logic trong mạng vô tuyến di động nói chung đều có thể được sử dụng trong quá trình tối ưu Các tham số có thể được phân thành các nhóm theo tiêu chí khác nhau

2.2 Quy trình vận hành, quản lý chất lượng mạng.

Trong quá trình triển khai mạng, cũng như trong suốt quá trình vận hành, khai thác mạng thông tin di động (cả mạng 2G,3G hay 4G), công việc tối ưu hóa hệ thống là việc làm thường xuyên để đảm bảo và nâng chất lượng mạng, chất lượng dịch vụ tốt hơn Qúa trình vận hành mạng sẽ diễn ta thường xuyên các công việc quy hoạch, thiết kế, thiết lập và tối

ưu mạng

Hình 2.1 Quy trình vận hành mạngNgoài ra, quy trình thực hiện quản lý chất lượng mạng cũng được diễn ra thường xuyên hàng ngày, hàng tuần để đảm bảo mạng luôn đạt chất lượng cao và tối ưu nhất.

Hình 2.2 Quy trình thực hiện quản lý chất lượng mạng

2.3 Quy trình thực hiện tối ưu mạng.

Tối ưu hóa mạng là một quá trình khép kín, được thực hiện liên tục Các thông số được đo đạc bằng các công cụ thu thập dữ liệu rồi so sánh với các chỉ tiêu mạng yêu cầu Sau đó tiến hành phân tích dữ liệu thu thập được để xác định nguyên nhân, đưa ra các khuyến nghị Từ đó tiến hành điều chỉnh, cập nhật các thông số cho phù hợp Sau khi điều chỉnh, tiến hành đo đạc lại để đánh giá kết quả và xem xét sự thay đổi của mạng, đưa ra kết luận toàn bộ quá trình tối ưu