tổng quan 3g umts

Đặc điểm chính của các hệ thống thông tin di động thế hệ đầu tiên là sử dụng công nghệ tái sử dụng tần số, thực hiện điều chế tương tự cho các tín hiệu thoại và cung cấp một kênh thuê ba

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG 3G UMTS VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU 3

1.1 Tổng quan mạng 3G - UMTS 3

1.1.1 Lịch sữ phát triển của thông tin di động 3

1.1.2 Sự tiến hóa đi lên 3G 4

1.1.3 Cấp phát phổ tần trong 3G 4

1.1.5 Cấu trúc mạng 3G WCDMA 6

1.1.5.1 Thiết bị người sử dụng (UE) 7

1.1.5.1.1 Các đầu cuối (TE) 7

1.1.5.1.2 UMTS IC SIM (UICC) 8

1.1.5.1.3 UMTS SIM 8

1.1.5.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS 8

1.1.5.2.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) 9

1.1.5.2.2 Node B 9

1.1.5.3 Mạng lõi 10

1.1.5.3.1 Nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) 10

1.1.5.3.2 Nút hỗ trợ cổng GPRS ( GGSN) 10

1.1.5.3.3 Cổng biên giới BG 10

1.1.5.3.4 Bộ ghi định vị tạm trú 11

1.1.5.3.5 Mobile switching center MSC 11

1.1.5.3.6 GMSC 11

1.1.5.3.7 Môi trường nhà 11

1.1.5.4 Các giao diện 12

1.2 Giới thiệu bài toán tối ưu và các KPI trong mạng 3G 13

1.2.1 Mục đích của tối ưu 13

1.2.2 Lý do của công việc tối ưu hóa 13

1.2.3 Lợi ích của công việc tới ưu hóa 14

1.3 Khái quát chung về các KPI mạng 3G - UMTS 14

1.3.1 Định nghĩa, đặc điểm và mục đích của việc sử dụng KPI 14

1.3.2 Phân loại các KPI 15

1.3.3 Các bộ đếm 16

1.3.4 Quy trình tối ưu mạng 17

1.3.5 Thủ tục tối ưu mạng 3G UMTS 18

1.3.5.1 Công tác chuẩn bị 18

1.3.5.2 Tập hợp dữ liệu 18

1.3.5.3 Định hướng và phân tích dữ liệu 19

1.3.5.4 Thi hành các thiết kế tối ưu 20

1.3.5.5 Công nhận thiết kế tối ưu 21

1.3.5.6 Biên soạn báo cáo tối ưu 21

CHƯƠNG 2: CÁC GIAO THỨC VÀ KỸ THUẬT CHÍNH TRONG 3G 22

2.1 Các giao thức trong 3G – UMTS 22

2.1.1 Các lớp giao thức 22

2.1.1.1 Lớp điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) 22

2.1.1.2 Điều khiển liên kết vô tuyến (RLC) 23

2.1.1.3 Điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 24

2.1.2 Các kênh WCDMA 24

2.1.2.1 Các kênh logic, LoCH: 25

2.1.2.2 Các kênh truyền tải, TrCH 25

2.1.2.3 Các kênh vật lý: 26

2.2 Các kỹ thuật chính sử dụng trong 3G - UMTS 29

2.2.1 Trải phổ 29

2.2.1.1 Các loại mã trong kỹ thuật trải phổ 30

2.2.2 Điều khiển công suất WCDMA 31

2.2.2.1 Điều khiển công suất vòng hở (OLPC) 32

2.2.2.2 Điều khiển công suất vòng lặp đóng (CLPC) 33

2.2.2.2.1 Điều khiển công suất vòng trong (Nhanh): 33

2.2.2.2.2 Điều khiển công suất vòng ngoài (Chậm): 34

2.2.3 Chuyển giao trong WCDMA 34

2.2.3.1 Chuyển giao mềm (SHO) 36

2.2.3.2 Chuyển giao cứng (HHO) 37

2.2.3.3 Chuyển giao giữa các hệ thống (IHO) 38

CHƯƠNG 3: TỐI ƯU MẠNG 3G UMTS 39

3.1 Nội dung của chương 39

3.2 Tối ưu tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR) 39

3.2.2 Giới thiệu KPI tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR) 39

3.2.4 Phân tích những nguyên nhân gây nên CDR cao và biện pháp khắc phục 42

3.2.4.1 Rớt cuộc gọi do có vần đề về lỗi thiết bị 42

3.2.4.2 Rớt cuộc gọi do vấn đề chuyển giao 44

3.2.4.3 Rớt cuộc gọi liên quan đến vấn đề vùng phủ 47

3.2.4.4 Rớt cuộc gọi do nghẽn 48

3.2.4.5 Rớt cuộc gọi do xung đột mã xáo trộn (SC) 48

3.2.4.6 Rớt cuộc gọi do vấn đề ô nhiễm hoa tiêu (Pilot pollution) 49

3.2.4.7 Rớt cuộc gọi do vấn đề về nhiễu 50

3.2.4.8 Rớt cuộc gọi do bán kính phục vụ của cell quá lớn 51

3.2.4.9 Rớt cuộc gọi do các tham số của hệ thống 2G 52

3.3 Tối ưu tỷ lệ thành công thiết lập cuộc gọi (CSSR) 53

3.3.1 Giới thiệu KPI tỷ lệ thành công thiết lập cuộc gọi (CSSR) 53

3.3.3 Tối ưu CSSR 56

3.3.3.1 Về vấn đề lỗi phần cứng 56

3.3.3.2 Về vấn đề nhiễu đường lên 59

3.3.3.3 Các vấn đề thường gặp 59

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG 3G UMTS VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU 1.1 Tổng quan mạng 3G - UMTS

1.1.1 Lịch sữ phát triển của thông tin di động

Thế hệ đầu tiên là mạng thông tin di động tế bào tương tự xuất hiện từ giữa năm

1970 cho đến giữa năm 1980 Đột phá quan trong nhất trong thời gian này là khái niệm mạng tế bào được đề xuất bởi phòng nghiên cứu Bell từ những năm 1970 Hệ thống mạng tế bào được thực hiện bằng cách tái sử dụng tần số do đó làm tăng dung lượng hệ thống Thídụ về hệ thống thông tin di động thế hệ đầu có thể kể đến hệ thống điện thoại di động tiên tiến (AMPS) và phiên bản phát triển về sau TACS của Mỹ, NMT của Bắc Âu (Hình 1.1)

Tại Mỹ, mạng điện thoại di động AMPS được phân bố trong một băng thông 40 MHz trong dải tần từ 800 đến 900 MHz Hệ thống này được sử dụng tại Bắc và Nam

Mỹ TACS hoạt động tại tần số 900 MHz với băng tần dành cho mỗi đường là 25 MHz và băng thông mỗi kênh là 25 kHz được sử dụng phần lớn ở Anh, Nhật Bản và một số quốc gia Châu Á

Đặc điểm chính của các hệ thống thông tin di động thế hệ đầu tiên là sử dụng công nghệ tái sử dụng tần số, thực hiện điều chế tương tự cho các tín hiệu thoại và cung cấp một kênh thuê bao tương tự cho một người dùng kể cả khi người đó không đàm thoại Những nhược điểm của thế hệ đầu bao gồm: sử dụng không hiệu quả phổ tần số, giới hạn về dịch vụ, cung cấp dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp, tính bảo mật thấp và rất dễ bị tấn công, chi phí đầu tư thiết bị cao

Như vậy, để khắc phục những điểm yếu về công nghệ của hệ thống tương tự, công nghệ thông tin di động số đã xuất hiện vào giữa những năm 1980 Các hệ thống

Hình 1.1 Các dịch vụ và công nghệ khác nhau trong 3G

thông tin di động thế hệ thứ hai có thể kể đến là GSM và IS-95 Tại Châu Âu, hệ thống toàn cầu cho thông tin di động (GSM) được triển khai, sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) GSM hỗ trợ tốc độ dữ liệu 64 kbps và có thể kết nối với ISDN GSM sử dụng dải tần 900 MHz trong khi hệ thống DCS1800 sử dụng dải tần 1800 MHz Hệ thống GSM sử dụng phương thức song công phân chia theo tần số (FDD) và TDMA Mỗi kênh có độ rộng 200 kHz, mỗi một sóng mang gồm 8 khe thời gian nên trong hệ thống GSM có tất cả 125 sóng mang hay 1000 khe thời gian Hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến số (DAMPS), còn được gọi là IS-54, sử dụng băng tần 800 MHz là tiêu chuẩn tế bào số đầu tiên tại Bắc Mỹ, sử dụng công nghệ TDMA Tiêu chuẩn tế bào số còn lại ở Bắc Mỹ là IS-95, sử dụng tại băng tần 800 MHz hoặc

1900 MHz, sử dụng công nghệ CDMA và trở thành sự lựa chọn hàng đầu giữa các công nghệ của các mạng hệ thống di động cá nhân (PCS) tại Mỹ

Do các hệ thống thông tin di động thứ hai tập trung vào truyền dẫn các dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp, nên hệ thống thông tin di động thế hệ 2,5 đã xuất hiện vào năm 1996 nhằm cung cấp các dịch vụ truyền dẫn tôc độ trung bình cần thiết

Có thể kể đến GPRS và IS-95B

Hệ thống CDMA có dung lượng rất lớn, nếu so sánh với hệ thống tương tự có thể gấp 10 lần, thậm chí 20 lần Nhưng công nghệ CDMA băng hẹp đi vào hoạt động tại thời điểm muộn hơn so với GSM Ứng dụng của CDMA lúc đó thua xa GSM Các ứng dựng CDMA được thực hiện thương mại quy mô lớn tại Bắc Mỹ, Hàn Quốc và Trung Quốc Các dịch vụ chính vẫn tập trung vào thoại và dịch vụ dữ liệu thấp

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 có thể cung cấp nhiều loại dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao, chuyển vùng toàn cầu và xem như vùng phủ sóng không

có ranh giới, tương thích hầu hết với các mạng điện thoại cố định, thực hiện liên lạc tại bất kỳ thời điểm và thời gian nào với thiết bị đầu cuối di động

1.1.2 Sự tiến hóa đi lên 3G

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 được xây dựng với mục đích cung cấp một mạng di động toàn cầu với dịch vụ phong phú bao gồm thoại, nhắn tin, Internet và

dữ liệu băng rộng Tại Châu Âu, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 được tiêu chuẩn hóa bởi Uỷ ban tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) phù hợp với tiêu chuẩn IMT - 2000 của ITU Hệ thống có tên là UMTS (Hệ thống di động viễn thông toàn cầu)

UMTS được xem là hệ thống kế thừa hệ thống 2G GSM nhằm đáp ứng các yêu cầu phát triển của các dịch vụ di động và ứng dụng Internet với tốc độ truyền dẫn lên tới 2 Mbps và cung cấp một tiêu chuẩn chuyển vùng toàn cầu

UMTS được phát triển bởi dự án đối tác thế hệ thứ ba (3GPP) là dự án phát triển chung của nhiều cơ quan tiêu chuẩn hóa (SDO) như: ETSI (Châu Âu), ARIB/TCC (Nhật Bản), ANSI (Mỹ), TTA (Hàn Quốc) và CWTS (Trung Quốc)

1.1.3 Cấp phát phổ tần trong 3G

Hội nghị vô tuyến thế giới năm 1992 đã đưa ra các phổ tần số dùng cho hệ thống UMTS (Hình 1.2)

Hình 1.2 Cấp phát phổ tần trong 3G Tại Việt Nam, công nghệ 3G UMTS sử dụng băng tần số theo chuẩn IMT – 2000 trong băng tần số 1900 – 2200 MHz Băng tần đường lên 1920 – 1980 MHz và băng tần đường xuống 2110 – 2170 MHz Mỗi một tần số sóng mang có băng thông 5 MHz

và khoảng cách song công 190 MHz Số kênh tần số vô tuyến tuyệt đối (URAFCN) = Tần số trung tâm × 5 và tần số trung tâm = URAFCN × 200 kHz (200 kHz là mành kênh) URAFCN đường lên từ 9612 – 9888 và đường xuống 10562 – 10838 (Hình

1.3)

Hình 1.3 Băng tần của WCDMA

1.1.4 Các loại dịch vụ trong 3G

Hình 1.4 Các loại dịch vụ trong 3G

Nói về dịch vụ của UMTS, Hình 1.4 đã cho chúng ta thấy tất cả Với sự ra đời của WCDMA, hệ thống UMTS cho phép triển khai tất cả các loại dịch vụ trên môi trường vô tuyến

UMTS chia các dịch vụ được hỗ trợ thành 4 lớp như sau:

- Lớp cao nhất là lớp đàm thoại (Conversational class): đặc điểm của lớp này yêu cầu dịch vụ phải đảm bảo được độ sai lệch về thời gian của thông tin giữa bên gửi và bên nhận (variation), đồng thời yêu cầu về độ trễ rất khắt khe Các dịch

vụ của nhóm này như thoại (voice), hôi nghị hình ảnh, video game

- Lớp thứ hai là lớp luồng (Streaming class): với lớp này không yêu cầu khắt khe

về độ trễ nhưng bắt buộc phải đảm bảo được độ sai lệch về thời gian của thông tin là như nhau (variation) Các dịch vụ của lớp này như streaming multimedia, video on demand

- Lớp thứ ba là lớp tương tác (Interactive class): các dịch vụ lớp này yêu cầu phải đảm bảo được tính tương tác của ứng dụng và toàn vẹn dữ liệu Có thể kể đến các dịch vụ như duyệt web, trò chơi online

- Lớp cuối cùng là lớp nền (background): đặc điểm của lớp này yêu cầu tính toàn vẹn dữ liệu nhưng không yêu cầu về mặt thời gian Các ứng dụng như tải file, đọc emails

1.1.5 Cấu trúc mạng 3G WCDMA

Một mạng UMTS bao gồm ba phần: thiết bị di động ( UE: User Equipment), mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS ( UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Network), mạng lõi (CN: Core network)

 UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị đầu cuối (TE), thiết bị di động (ME) và

module nhận dạng thuê bao UMTS ( USIM: UMTS Subscriber Identity

Module)

và mỗi RNS bao gồm các RNC ( Radio Network Controller: bộ điều khiển

mạng vô tuyến) và các node B nối với nó

Home Environment: môi trường nhà) HE bao gồm các cơ sở dữ liệu: AuC ( Authentication Center: Trung tâm nhận thực), HLR ( Home Location

Register: Bộ ghi định vị thường trú) và EIR ( Equipment Identity Register:

Bộ ghi nhận dạng thiết bị)

Hình 1.5: Kiến trúc mạng 3G

1.1.5.1 Thiết bị người sử dụng (UE)

UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng) là đầu cuối mạng UMTS của người

sử dụng Có thể nói đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó

sẽ ảnh hưởng lớn lên các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng Giá thành giảm nhanh

chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS Điều này đạt được

nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài đặt mọi trí tuệ tại các card thông minh

1.1.5.1.1 Các đầu cuối (TE)

Vì máy đầu cuối bây giờ không chỉ đơn thuần dành cho điện thoại mà còn cung

cấp các dịch vụ số liệu mới, nên tên của nó được chuyển thành đầu cuối Các nhà sản

xuất chính đã đưa ra rất nhiều đầu cuối dựa trên các khái niệm mới, nhưng trong thực

tế chỉ một số ít là được đưa vào sản xuất Mặc dù các đầu cuối dự kiến khác nhau về

kích thước và thiết kế, tất cả chúng đều có màn hình lớn và ít phím hơn so với 2G Lý

do chính là để tăng cường sử dụng đầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu hơn và vì thế

đầu cuối trở thành tổ hợp của máy thoại di động, modem và máy tính bàn tay

Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao

diện WCDMA) Nó đảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS Giao diện thứ

hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và đầu cuối Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các card thông minh

Mặc dù các nhà sản xuất đầu cuối có rất nhiều ý tưởng về thiết bị, họ phải tuân theo một tập tối thiểu các định nghĩa tiêu chuẩn để các người sử dụng bằng các đầu cuối khác nhau có thể truy nhập đến một số các chức năng cơ sở theo cùng một cách Các tiêu chuẩn này gồm:

 Bàn phím (các phím vật lý hay các phím ảo trên màn hình)

 Giải chặn PIN/PIN2 (PUK)

 Trình bầy IMEI

Các phần còn lại của giao diện sẽ dành riêng cho nhà thiết kế và người sử dụng

sẽ chọn cho mình đầu cuối dựa trên hai tiêu chuẩn (nếu xu thế 2G còn kéo dài) là thiết

kế và giao diện Giao diện là kết hợp của kích cỡ và thông tin do màn hình cung cấp (màn hình nút chạm), các phím và menu

1.1.5.1.2 UMTS IC SIM (UICC)

UMTS IC card là một card thông minh Điều mà ta quan tâm đến nó là dung lượng nhớ và tốc độ bộ xử lý do nó cung cấp Ứng dụng USIM chạy trên UICC

1.1.5.1.3 UMTS SIM

Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao) cài cứng trên card Điều này đã thay đổi trong UMTS, Modul nhận dạng thuê bao UMTS được cài như một ứng dụng trên UICC Điều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) điện tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh) Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC để hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng

USIM chứa các hàm và số liệu cần để nhận dạng và nhận thực thuê bao trong mạng UMTS Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao

Người sử dụng phải tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN Điểu này đảm bảo rằng chỉ người sử dụng đích thực mới được truy nhập mạng UMTS Mạng sẽ chỉ cung cấp các dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng USIM được đăng ký

1.1.5.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) là liên kết giữa người sử dụng và CN Nó gồm các phần tử đảm bảo các cuộc truyền thông UMTS trên vô tuyến và điều khiển chúng

UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện Giao diện Iu giữa UTRAN và CN, gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển mạch kênh;

giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử dụng Giữa hai giao diện này là hai nút, RNC và nút B

1.1.5.2.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC)

RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm cho một hay nhiều trạm gốc

và điều khiển các tài nguyên của chúng Đây cũng chính là điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN Nó được nối đến CN bằng hai kết nối, một cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS) và một đến miền chuyển mạch kênh (MSC)

Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn Sau thủ tục nhận thực và thỏa thuận khóa, các khoá bảo mật và toàn vẹn được đặt vào RNC Sau đó các khóa này được sử dụng bởi các hàm an ninh f8 và f9

RNC có nhiều chức năng logic tùy thuộc vào việc nó phục vụ nút nào Người sử dụng được kết nối vào một RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC) Khi người sử dụng chuyển vùng đến một RNC khác nhưng vẫn kết nối với RNC cũ, một RNC trôi (DRNC: Drift RNC) sẽ cung cấp tài nguyên vô tuyến cho người sử dụng, nhưng RNC phục vụ vẫn quản lý kết nối của người sử dụng đến CN Vai trò logic của SRNC và DRNC được mô tả trên hình 1.9 Khi UE trong chuyển giao mềm giữa các RNC, tồn tại nhiều kết nối qua Iub và có ít nhất một kết nối qua Iur Chỉ một trong số các RNC này (SRNC) là đảm bảo giao diện Iu kết nối với mạng lõi còn các RNC khác (DRNC) chỉ làm nhiệm vụ định tuyến thông tin giữa các Iub và Iur

Chức năng cuối cùng của RNC là RNC điều khiển (CRNC: Control RNC) Mỗi nút B có một RNC điều khiển chịu trách nhiệm cho các tài nguyên vô tuyến của nó

Hình 1.6 Vai trò logic của SRNC và DRNC

1.1.5.2.2 Node B

Trong UMTS trạm gốc được gọi là nút B và nhiệm vụ của nó là thực hiện kết nối

vô tuyến vật lý giữa đầu cuối với nó Nó nhận tín hiệu trên giao diện Iub từ RNC và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu Nó cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như "điều khiển công suất vòng trong" Tính năng này để phòng ngừa vấn đề gần xa; nghĩa là nếu tất cả các đầu cuối đều phát cùng một công suất, thì các đầu cuối gần nút B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở xa Nút

B kiểm tra công suất thu từ các đầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng giảm công suất hoặc tăng công suất sao cho nút B luôn thu được công suất như nhau từ tất cả các đầu cuối

1.1.5.3.1 Nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN)

SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node: nút hỗ trợ GPRS phục vụ) là nút chính của miền chuyển mạch gói Nó nối đến UTRAN thông qua giao diện IuPS và đến GGSN thông quan giao diện Gn SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS của tất cả các thuê bao Nó lưu hai kiểu dữ liệu thuê bao: thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê bao

 Số liệu thuê bao lưu trong SGSN gồm:

 IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao

di động quốc tế)

 Các nhận dạng tạm thời gói (P-TMSI: Packet- Temporary Mobile Subscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động tạm thời gói)

 Các địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gói)

 Số liệu vị trí lưu trên SGSN:

 Vùng định tuyến thuê bao (RA: Routing Area)

 Số liệu thuê bao lưu trong GGSN:

 IMSI

 Số liệu vị trí lưu trong GGSN:

 Địa chỉ SGSN hiện thuê bao đang nối đến

GGSN nối đến Internet thông qua giao diện Gi và đến BG thông qua Gp

1.1.5.3.3 Cổng biên giới BG

BG (Border Gatway: Cổng biên giới) là một cổng giữa miền PS của PLMN với các mạng khác Chức năng của nút này giống như tường lửa của Internet: để đảm bảo mạng an ninh chống lại các tấn công bên ngoài

 LA hiện thời của thuê bao

 MSC/SGSN hiện thời mà thuê bao nối đến

Ngoài ra VLR có thể lưu giữ thông tin về các dịch vụ mà thuê bao được cung cấp

Cả SGSN và MSC đều được thực hiện trên cùng một nút vật lý với VLR vì thế được gọi là VLR/SGSN và VLR/MSC

1.1.5.3.5 Mobi e switching cente MSC

MSC thực hiện các kết nối CS giữa đầu cuối và mạng Nó thực hiện các chức

năng báo hiệu và chuyển mạch cho các thuê bao trong vùng quản lý của mình Chức năng của MSC trong UMTS giống chức năng MSC trong GSM, nhưng nó có nhiều khả năng hơn Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa UTRAN và MSC Các MSC được nối đến các mạng ngoài qua GMSC

GMSC có thể là một trong số các MSC GMSC chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng định tuyến đến vùng có MS Khi mạng ngoài tìm cách kết nối đến PLMN của một nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR về MSC hiện thời quản lý MS

1.1.5.3.7 Môi trường nhà

Môi trường nhà (HE: Home Environment) lưu các hồ sơ thuê bao của hãng khai thác Nó cũng cung cấp cho các mạng phục vụ (SN: Serving Network) các thông tin về thuê bao và về cước cần thiết để nhận thực người sử dụng và tính cước cho các dịch vụ cung cấp Tất cả các dịch vụ được cung cấp và các dịch vụ bị cấm đều được liệt kê ở đây

 Bộ ghi định vị thường trú (HLR)

HLR là một cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ quản lý các thuê bao di động Một mạng

di động có thể chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng của từng HLR và tổ chức bên trong mạng

Cơ sở dữ liệu này chứa IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động quốc tế), ít nhất một MSISDN (Mobile Station ISDN: số thuê bao có trong danh bạ điện thoại) và ít nhất một địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gói) Cả IMSI và MSISDN có thể sử dụng làm khoá để truy nhập đến các thông tin được lưu khác Để định tuyến và tính cước các cuộc gọi, HLR còn lưu

giữ thông tin về SGSN và VLR nào hiện đang chịu trách nhiệm thuê bao Các dịch vụ khác như chuyển hướng cuộc gọi, tốc độ số liệu và thư thoại cũng có trong danh sách cùng với các hạn chế dịch vụ như các hạn chế chuyển mạng

HLR và AuC là hai nút mạng logic, nhưng thường được thực hiện trong cùng một nút vật lý HLR lưu giữ mọi thông tin về người sử dụng và đăng ký thuê bao Như: thông tin tính cước, các dịch vụ nào được cung cấp và các dịch vụ nào bị từ chối

và thông tin chuyển hướng cuộc gọi Nhưng thông tin quan trọng nhất là hiện VLR và SGSN nào đang phụ trách người sử dụng

 Trung tâm nhận thực (AuC)

AUC (Authentication Center) lưu giữ toàn bộ số liệu cần thiết để nhận thực, mật

mã hóa và bảo vệ sự toàn vẹn thông tin cho người sử dụng Nó liên kết với HLR và được thực hiện cùng với HLR trong cùng một nút vật lý Tuy nhiên cần đảm bảo rằng AuC chỉ cung cấp thông tin về các vectơ nhận thực (AV: Authetication Vector) cho HLR

AuC lưu giữ khóa bí mật chia sẻ K cho từng thuê bao cùng với tất cả các hàm tạo khóa từ f0 đến f5 Nó tạo ra các AV, cả trong thời gian thực khi SGSN/VLR yêu cầu hay khi tải xử lý thấp, lẫn các AV dự trữ

 Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR)

EIR (Equipment Identity Register) chịu trách nhiệm lưu các số nhận dạng thiết bị

di động quốc tế (IMEI: International Mobile Equipment Identity) Đây là số nhận dạng duy nhất cho thiết bị đầu cuối Cơ sở dữ liệu này được chia thành ba danh mục: danh mục trắng, xám và đen Danh mục trắng chứa các số IMEI được phép truy nhập mạng Danh mục xám chứa IMEI của các đầu cuối đang bị theo dõi còn danh mục đen chứa các số IMEI của các đầu cuối bị cấm truy nhập mạng Khi một đầu cuối được thông báo là bị mất cắp, IMEI của nó sẽ bị đặt vào danh mục đen vì thế nó bị cấm truy nhập mạng Danh mục này cũng có thể được sử dụng để cấm các seri máy đặc biệt không được truy nhập mạng khi chúng không hoạt động theo tiêu chuẩn

1.1.5.4 Các giao diện

Vai trò các các nút khác nhau của mạng chỉ được định nghĩa thông qua các giao diện hác nhau Các giao diện này được định nghĩa chặt chẽ để các nhà sản xuất có thể kết nối các phần cứng khác nhau của họ

 Giao diện Cu: Giao diện Cu là giao diện chuẩn cho các card thông minh Trong

UE đây là nơi kết nối giữa USIM và UE

Đây là giao diện mà qua đó UE truy nhập vào phần cố định của mạng Giao diện này nằm giữa nút B và đầu cuối

 Giao diện Iu: Giao diện Iu kết nối UTRAN và CN Nó gồm hai phần, IuPS

cho miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh CN có thể kết

nối đến nhiều UTRAN cho cả giao diện IuCS và IuPS Nhưng một UTRAN chỉ

có thể kết nối đến một điểm truy nhập CN

 Giao diện Iur: Đây là giao diện RNC-RNC Ban đầu được thiết kế để đảm bảo

chuyển giao mềm giữa các RNC, nhưng trong quá trình phát triển nhiều tính

năng mới được bổ sung Giao diện này đảm bảo bốn tính năng nổi bật sau:

- Lưu thông kênh riêng

- Lưu thông kênh chung

- Quản lý tài nguyên toàn cục

 Giao diện Iub: Giao diện Iub nối nút B và RNC Khác với GSM đây là giao diện mở

1.2 Giới thiệu bài toán tối ƣu và các KPI trong mạng 3G

1.2.1 Mục đích của tối ƣu

Mục đích chủ yếu của việc tối ưu hóa mạng là để duy trì và cải thiện toàn bộ chất lượng và dung lượng hiện thời của mạng di động Để nhận biết được:

 Làm cho mạng hiện tại có hiệu suất cao hơn song song với việc đầu tư hiệu quả

cơ sở hạ tầng, để thu hồi vốn nhanh và sinh lãi

 Nhận diện chính xác các suy giảm hiệu suất mạng Các suy giảm này được nhận diện thông qua việc giám sát liên tục các KPI mạng đã được định nghĩa hay qua các phản ánh của khách hàng

 Khi bắt đầu thiết kế mạng, chất lượng dịch vụ (QoS) phải được đề nghị đến khách hàng Tối ưu để chắc chắn hiệu suất mạng được duy trì với chất lượng dịch vụ không thay đổi

1.2.2 Lý do của công việc tối ƣu hóa

 Sau khi hoàn thành triển khai mạng, phát hiện lỗi khi giám sát KPI do việc hoạch định ban đầu không tốt bởi tín hiệu đường truyền vô tuyến thật sự không như công cụ thiết kế dự đoán, do cơ sở dữ liệu đầu vào để thiết kế không chính xác và phân bố tải lưu lượng thật sự thì khác so với các dự đoán dựa trên các thống kê khi thiết kế

 Do việc bổ sung các tính năng mới, dịch vụ mới (ví dụ như nâng cấp lên HSDPA, HSUPA, các dịch vụ giải trí ) trong nỗ lực để giới thiệu các dịch vụ mới với ảnh hưởng thấp nhất đến chất lượng dịch vụ hiện tại và với chi phí đầu

 Do lưu lượng ngày càng tăng, cấu trúc mạng thay đổi nhanh chóng và ngày càng phức tạp

1.2.3 Lợi ích của công việc tới ƣu hóa

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

 Giảm tỷ lệ rời bỏ mạng của khách hàng

 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

Như vậy, ta đã nhìn thấy tầm quan trọng của công việc tối ưu mạng, tiếp theo sẽ đi tìm hiểu về KPI và nó được sử dụng như thế nào để đánh giá chất lượng mạng

1.3 h i qu t chung về c c PI ạng 3G - UMTS

1.3.1 Định nghĩa, đặc điểm và mục đích của việc sử dụng KPI

 Định nghĩa và c c đặc điểm của KPI

KPI là các chỉ thị có thể định lượng được trong một điều kiện, thủ tục và thiết bị

đo lường cho trước, hơn nữa còn là các chỉ thị then chốt để hướng dẫn cho việc xác định các mục tiêu tối ưu mạng sau này Các KPI được các nhà vận hành sử dụng để theo dõi trạng thái và chất lượng dịch vụ của mạng một cách toàn diện, có đáp ứng tốt các yêu cầu đã thoả thuận với khách hàng hay không

KPI phải có định nghĩa, biểu thức rõ ràng và trọn vẹn trong đó phải bao gồm cả thủ tục và điểm đo lường Không thể so sánh các KPI chỉ dựa trên tên hay biểu thức của chúng Khi các KPI được so sánh rất cần thiết phải biết định nghĩa chính xác, đặc biệt là chỉ tiêu lọc được sử dụng để lựa chọn đầu vào, các mức thoả thuận và các liên

Các KPI cần được phân tích một cách chi tiết cho mỗi dịch vụ (thoại, thoại video, video hoặc gói), cho mỗi phần tử mạng (cell, Node B, RNC, SGSN, MSC), cho mỗi loại thuê bao (dựa trên IMSI) để điều hành qua các kết quả dữ liệu thu nhận được và hạn chế phạm vi của các vấn đề giúp dễ dàng tách biệt, và tìm ra các nguyên nhân cơ bản gây ra các sự cố của mạng

 Mục đích của việc sử dụng KPI

Mục đích chủ yếu của việc sử dụng KPI là để đo lường chất lượng của dịch vụ theo một cách phù hợp và duy nhất Qua việc kiểm soát sự thay đổi của các KPI ta có

thể phát hiện các vấn đề của mạng nhanh nhất có thể

Việc kiểm tra các KPI cho một mạng là một chức năng của công việc quản lý chất lượng mạng hàng ngày Việc kiểm tra này sẽ cho nhà vận hành các thông tin liên

quan đến việc mạng đang thực hiện chức năng của nó như thế nào:

 Mạng có đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng không?

 Chất lượng mạng có thay đổi không? Tăng lên hay giảm đi?

 Khu vực gặp sự cố ở đâu?

 Đã gặp phải những loại vấn đề gì?

 Cách thức đo đạc KPI:

Các đo lường KPI có thể được tập hợp bằng cách cả chủ động lẫn bị động

 Kiểm tra chủ động bao gồm việc sử dụng một cách chủ động một dịch vụ xác định (và chỉ một dịch vụ đó) tại một thời điểm cho trước và ước lượng chất lượng của nó Để đạt được các kết quả rõ ràng, rất quan trọng phải giới hạn các kiểm tra đó với một khung thời gian bị hạn chế và giữ môi trường mạng một cách ổn định nhất có thể trong khi thực hiện Xử lý

sự cố và tối ưu nên được phân biệt với đo lường KPI Ưu điểm của kiểm tra chủ động là nó sinh ra thông tin có tính đặc trưng cao

 Kiểm tra bị động nghĩa là thống kê tất cả lưu lượng thuê bao và việc sử dụng dịch vụ được kiểm soát một cách liên tục trong các nút mạng, có thể được thực hiện với sự hỗ trợ của các công cụ phần mềm dành riêng cho các đo lường bị động Với cách tiếp cận này thật dễ dàng để thu thập một

số lượng dữ liệu lớn, tuy nhiên sẽ không biết được nhiều về từng trường hợp riêng sử dụng dịch vụ (không có thông tin trong tải cell, loại RAB được sử dụng )

1.3.2 Phân loại các KPI

 Phương ph p phân loại theo nhóm chất lượng dịch vụ

Theo ITU-T E800, các KPI chất lượng dịch vụ được chia thành 4 nhóm đó là:

 Nhóm các KPI khả năng truy cập dịch vụ

 Nhóm các KPI về khả năng duy trì dịch vụ

 Nhóm các KPI tính di động

- Nhóm KPI lưu lượng: chỉ ra lưu lượng của mạng, sự thay đổi của lưu lượng theo thời gian, và sự phân bố theo khu vực Các KPI lưu lượng được sử dụng

để kiểm soát tải của các cell điểm nóng và mạng Các KPI đó là các tham chiếu

cho việc phát triển dung lượng mạng

- Nhóm KPI khả năng truy cập dịch vụ: là khả năng của một dịch vụ có thể đạt được trong phạm vi các dung sai đặc trưng và các điều kiện cho trước khác nhau khi được yêu cầu bởi người dùng Ví dụ như khả năng liên lạc với mạng Nói cách khác, các nhà vận hành phải theo dõi tỷ lệ thành công thiết lập cuộc gọi, tỷ lệ thành công tìm gọi và xác suất nghẽn

- Nhóm KPI khả năng duy trì dịch vụ: là khả năng của một dịch vụ một khi đạt được có thể tiếp tục được cung cấp dưới các điều kiện cho trước trong khoảng thời gian được yêu cầu Ví dụ các nhà vận hành phải theo dõi tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR)

- Nhóm KPI tính di động dịch vụ: chỉ ra khả năng cung cấp các dịch vụ một cách liên tục Ví dụ nhà vận hành phải theo dõi tỷ lệ thành công chuyển giao mềm,

tỷ lệ thành công chuyển giao liên tần số

 Phân loại theo đối tượng đo lường

Theo cách phân loại này, các KPI được chia thành 2 nhóm là:

- Nhóm KPI mức RNC sử dụng để giám sát trạng thái vận hành và chất lượng toàn diện của mạng

- Nhóm KPI mức cell được sử dụng để giám sát trạng thái vận hành và chất lượng của mỗi cell trong mạng

 Phân loại theo phương thức thu thập dữ liệu để x c định KPI

Theo cách phân loại này KPI được chia thành 2 nhóm là:

 Các KPI được xác định bằng quá trình drive test và CQT

 Các KPI lấy từ hệ thống OSS-RC

1.3.3 Các bộ đếm

Như đã được trình bày ở trên Các bộ đếm là các chương trình được đặt vào phần mềm của các thiết bị trong mạng như Node B, RNC, OSS-RC Chúng đếm các sự kiện xảy ra trong quá trình vận hành của mạng ví dụ: số lần cố gắng thiết lập, có lỗi thiết lập, hay thành công thiết lập kết nối vô tuyến Các KPI được tính toán trên cơ sở

dữ liệu của các bộ đếm từ đó hỗ trợ tốt việc quản lý, xử lý sự cố và cải thiện chất lượng mạng

Mỗi nhà cung cấp thiết bị có một ký hiệu bộ đếm riêng và ý nghĩa của chúng cũng khác nhau Ký hiệu bộ đếm được ghi đầu tiên trong tên bộ đếm Ví dụ: Huawei

ký hiệu bộ đếm là VS, Erisson ký hiệu bộ đếm là PS

Bảng 1.2 cho ví dụ dữ liệu thống kê được đo vào ngày 1/3/2011 trong dự án tối

ưu chất lượng dịch vụ 3G tại khu vực Nghệ An Thực hiện đo tại RNC có tên là RCPD05

Trong đó:

RAB Congestion: Đếm số lần RAB bị tắc nghẽn

RAB Est Att: Số lần khởi tạo kết nối RAB

RAB Est Success: Số lần khởi tạo kết nối RAB thành công

SHO Attempt: Số lần cố gắng chuyển giao mềm

Call Attempt: số lần cố gắng thiết lập cuộc gọi

Call Drop: số cuộc gọi bị rớt

HHO att: Số lần cố gắng thực hiện chuyển giao cứng

HHO Success: Số lần thực hiện chuyển giao cứng thành công

HHOSR: tỷ lệ thành công chuyển giao cứng

CS InRAT HO Attempt: số lần cố gắng thực hiện chuyển giao giữa các hệ

thống khác nhau miền chuyển mạch kênh

Bảng 1.2 Thống kê các bộ đếm

1.3.4 Quy trình tối ƣu mạng

Công việc tối ưu mạng vô tuyến UMTS bao gồm việc thực hiện đánh giá phân tích chất lượng, xử lý các vấn đề để cải tiến chất lượng hệ thống bởi nhiều phương tiện

và đo lường kỹ thuật khác nhau

 C c giai đoạn tối ƣu ạng 3G – UMTS

Sau khi thiết kế và kế hoạch mạng, kiểm tra thử và cấu trúc mạng, công việc tối

ưu và kế hoạch mạng đi vào giai đoạn tối ưu mạng Công việc tối ưu được phân chia thành tối ưu kỹ thuật và tối ưu duy trì và vận hành tuỳ theo thời gian, mục tiêu công việc và nội dung công việc

Tối ưu mạng 3G-UMTS được chia thành 5 giai đoạn như sau:

Hình 1.6 Quy trình tối ưu mạng 3G UMTS

1.3.5 Thủ tục tối ƣu mạng 3G UMTS

1.3.5.1 Công tác chuẩn bị

 Mục tiêu

Xác định tối ưu và mục tiêu tối ưu là gì, chuẩn bị, phối hợp các công cụ tối ưu, tổ chức nhân sự và phân công trách nhiệm Xác nhận chỉ tiêu nghiệm thu và lên kế hoạch làm việc

 Nội dung công việc

 Phân tích yêu cầu

- Phân tích yêu cầu của khách hàng với việc tối ưu mạng bao gồm vùng phủ, dung lượng và Qos của mạng

- Xác định thời gian và chỉ tiêu của việc nghiệm thu dự án

 Điều tra và tập hợp tài liệu

- Gồm: báo cáo mô phỏng mạng vô tuyến UMTS khu vực cần tối ưu trong giai đoạn kế hoạch mạng, thông tin về vị trí, fi-đơ và thiết lập tham số hệ thống được kế hoạch, các vấn đề còn tồn đọng trong mạng

 Chuẩn bị công cụ tối ưu

- Các công cụ Drive test, máy thu và GPS, card siêu tốc, máy phântích báo hiệu, máy phân tích phổ, la bàn

 Phát triển dự án

- Việc kế hoạch sẽ được thực hiện tuỳ theo quy mô dự án, nguồn lực con người và yêu cầu của khách hàng tới mạng, biên chế cấu thành mà đưa ra phương pháp và kế hoạch tối ưu

1.3.5.2 Tập hợp dữ l ệu

 Mục tiêu

Tập hợp dữ liệu mạng cho các phân tích và định hướng các vấn đề

 Nội dung làm việc

 Thu thập dữ liệu CQT, Driving test

 Thu thập dữ liệu OMC

 Thu thập các than phiền của người dùng

và cấu trúc mạng

Tối ưu kỹ thuật:

 Thẩm tra vị trí đơn

 Thu thập dữ liệu cảnh báo

 Thu thập dữ liệu bám báo hiệu

 Nội dung cụ thể

 Thu thập dữ liệu Driving test: sử dụng các máy quét và UE để ghi dữ liệu của cả đường lên và đường xuống, cố gắng tránh kiểm tra lặp lại Sử dụng các máy quét để thu thập công suất hoa tiêu, Ec/Io, công suất phát UE, các cell hàng xóm, RSSI, và FER/BLER

 Thực hiện kiểm tra chất lượng cuộc gọi (CQT): để kiểm tra việc truy cập

và đàm thoại có bình thường không thông qua kiểm tra quay số CQT trong miền CS bao gồm: tỷ lệ thành công tìm gọi, tỷ lệ rớt cuộc gọi, tỷ lệ QoS tồi và trễ tìm gọi trung bình Các thành phần của CQT trong miền PS bao gồm: tỷ lệ thành công thâm nhập, tỷ lệ thành công kích hoạt 6 phiên PDP, thời gian kích hoạt trung bình phiên PDP, tỷ lệ rớt cuộc gọi, tốc độ truyền dữ liêu trung bình đường lên

 Thu thập dữ liệu OMC: áp dụng cho giai đoạn tối ưu duy trì vận hành được thực hiện cả bằng việc sử dụng báo cáo mặc định và bằng việc hỏi ngẫu nhiên dữ liệu thống kê hệ thống trong khung thời gian khác nhau

 Thu thập than phiền của người dùng: áp dụng cho giai đoạn tối ưu duy trì

và vận hành Các than phiền của người dùng là trải nghiệm của chính họ

và thường được kèm theo việc mô tả mạng và thông tin địa lý Các than phiền sẽ được xử lý một cách cẩn thận bằng phương pháp phân loại

 Thu thập dữ liệu cảnh báo: phòng thiết bị OMC được trang bị các hộp cảnh báo và phản ứng nhanh sẽ đưa ra các cảnh báo của hệ thống

 Thu thập dữ liệu bám báo hiệu: là phương pháp thường được sử dụng trong quá trình tối ưu có thể được thực hiện trên cả UE và RNC Dữ liệu được thu thập trong UE là báo hiệu giao diện vô tuyến và dữ liệu được tập hợp trong RNC có phạm vi rộng mà có thể được phân loại thành đa người dùng, đơn ngưòi dùng và người dùng trong một cell đặc biệt trong RNC

1.3.5.3 Định hướng và phân tích dữ l ệu

 Mục tiêu

Ước lượng chất lượng mạng dựa trên việc phân tích dữ liệu đã được thu thập, tập trung vào định hướng vấn đề và cung cấp hướng dẫn cho bước tối ưu tiếp theo của mạng

 Nội dung công việc

 Các phân tích Drive test và CQT

 Các phân tích thống kê chất lượng OMC

 Các phân tích các than phiền người dùng

 Các phân tích dữ liệu cảnh báo

 Các phân tích báo hiệu

 C c phương ph p phân tích dữ liệu thường được sử dụng:

 Các phân tích đa chiều - phân tích dữ liệu từ nhiều khả năng khác nhau Ví dụ: như vấn đề rớt cuộc gọi thì có nguyên nhân khác nhau gì?

 Các phân tích xu hướng - kết luận từ xu hướng thay đổi theo thời gian để đưa ra các chỉ dẫn Ví dụ: xu hướng tỷ lệ rớt cuộc gọi theo thời gian được minh hoạ trong (Hình 1.7)

Hình 1.7 Biểu đồ xu hướng của tỷ lệ rớt cuộc gọi theo thời gian

 Các phân tích thông thường - tìm ra dữ liệu thông thường bao gồm các biến đổi quá lớn, quá thấp và tìm ra thông tin về các nguyên nhân

 Các phân tích tương phản - tạo ra sự tương phản từ tập dữ liệu khác nhau

từ cùng một khả năng và tìm ra sự khác biệt

 Các phân tích ảnh hưởng và nguyên nhân - với một kết quả đặc trưng, chúng

ta sẽ đào sâu các nhân tố và phân tích mức độ quan trọng của các nhân tố khác nhau hoặc kết hợp chúng lại

Qua việc phân tích các thống kê chất lượng OMC, các KPI của cell, của một vị trí, của mạng có thể thu được và các vấn đề chủ yếu trong mạng có thể được xác định Tất cả các việc trên sẽ kết hợp với việc phân tích dữ liệu Drive test, dữ liệu kiểm tra quay số (CQT), các phân tích báo hiệu đặc trưng và các than phiền người dùng sẽ định hướng được vấn đề giúp cho việc tìm ra các phương pháp xử lý sự cố từ đó đưa ra kế hoạch điều chỉnh tối ưu mạng phục vụ cho giai đoạn triển khai tối ưu

1.3.5.4 Thi hành các thiết kế tối ưu

 Mục đích:

Thực hiện triển khai tối ưu mạng dựa trên thiết kế tối ưu

 Nội dung công việc:

Thi hành các yêu cầu trong bản thiết kế tối ưu mạng và ghi lại kết quả và các thủ tục cần thiết dựa trên điều kiện thực tế

 Nội dung cụ thể:

 Các bảng ghi điều chỉnh được điền vào theo bản kế hoạch tối ưu và được gửi tới các kỹ sư thiết bị, sau đó chuyển tiếp tới người quản lý dự án và các

nhóm liên quan Các thành phần được điều chỉnh phải trình bày một cách rõ ràng Ví dụ, cell 1011 thêm vào một cell hàng xóm có ID là 1042

 Các yêu cầu điều chỉnh được gửi tới phòng thiết bị OMC trong suốt qúa trình Drive test sẽ được ghi lại một cách chính xác

 Nếu việc thi hành yêu cầu kéo theo đội thứ ba ví dụ như đội kỹ thuât điều chỉnh anten, làm một bảng ghi điều chỉnh tối ưu và in ra ba bản hai bản giao cho đội kỹ thuật, quản lý dự án và giữ lại một bản

 Đánh giá ảnh hưởng sớm sau khi thi hành bản thiết kế tối ưu

 Nếu cần thiết, khôi phục lại trạng thái trước

1.3.5.5 Công nhận thiết kế tối ưu

 Mục đích:

Sau khi thi hành phương pháp tối ưu mạng, công nhận kết quả tối ưu bằng các kiểm tra khác nhau

 Nội dung công việc:

 Sau khi phương pháp tối ưu được thi hành, dựa trên bản ghi điểu chỉnh tối

ưu và dữ liệu chất lượng mạng trước khi điều chỉnh thực hiện một cách có trọng điểm các thủ tục thu thập dữ liệu và thực hiện phân tích dữ liệu trước, sau khi điều chỉnh

 Tuỳ theo sự tương phản dữ liệu chất lượng mạng trước và sau khi điều chỉnh, chắc chắn rằng các vấn đề mạng đã được giải quyết chưa và chất lượng mạng có cao hơn yêu cầu không Nếu các yêu cầu không được đáp ứng, thực hiện lại các thủ tục thu thập dữ liệu

 Chú ý: để đảm bảo sự chính xác của kết quả thẩm tra, khuyến nghị nên lựa chọn

cùng môi trường để thực hiện các kiểm tra dữ liệu tương phản

1.3.5.6 Biên soạn báo cáo tối ưu

 Mục đích:

Biên soạn báo cáo tối ưu mạng, ghi các đo lường được áp dụng trong tối ưu và hiệu quả thu được

 Nội dung công việc:

Hoàn thành báo cáo tối ưu, ghi lại các đo lường được thực hiện và kết quả đạt được trong đó bao gồm quá trình và phương pháp điều chỉnh tối ưu cùng với bảng của các tham số kỹ thuật trước và sau khi tối ưu, các phân tích vấn đề còn tồn tại, các khuyến nghị cho việc phát triển mạng, kết luận và phụ lục

Kết luận chương 1

Chương 1 đã nêu một cách khái quát về sự tiến hóa đi lên mạng 3G Đồng thời cũng nêu ra được lý do và mục đích chọn nghiên cứu đề tài Kết thúc chương ta đã có một cái nhìn tổng quát về khái niệm, mục đích và cách phân loại các KPI Chương 2 sẽ

tìm hiểu về giao thức và các kỹ thuật chính được sử dụng trong 3G

CHƯƠNG 2: CÁC GIAO THỨC VÀ KỸ THUẬT CHÍNH TRONG 3G

2.1 Các giao thức trong 3G – UMTS

- Lớp 2 chịu trách nhiệm cung cấp các chức năng như ánh xạ, mã hóa, truyền lại

và phân đoạn Gồm có 4 lớp con là điều khiển truy nhập môi trường (MAC), điều khiển liên kết vô tuyến (RLC), giao thức hội tụ dữ liệu gói (PDCP) và điều khiển quảng bá/đa phương (BMC)

- Lớp 3 được chia thành hai mặt phẳng: mặt phẳng điều khiển (C-Plane) và mặt phẳng người sử dụng (U-Plane) PDCP và BMC chỉ có ở mặt phẳng người dùng Trong mặt phẳng điều khiển lớp 3 bao gồm điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) kết cuối tại RAN và các lớp con cao hơn: quản lý di động (MM), quản lý kết nối (CC), quản lý di động GPRS (GMM), quản lý phiên (SM) kết cuối tại mạng lõi (CN)

2.1.1.1 Lớp điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC)

Lớp con điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) nằm trong mặt phẳng điều khiển

và chứa tất cả các thuật toán cần thiết cho việc cấu hình và vận hành ngăn xếp giao

thức UTRAN Các thuật toán trong phạm vi lớp RRC có ảnh hưởng trực tiếp lên chất lượng của mạng

 Chức năng chính của lớp RRC:

- Thiết lập, thiết lập lại, duy trì và giải thoát một kết nối RRC giữa UE và UTRAN bao gồm thiết lập liên kết báo hiệu lớp 2, điều khiển truy nhập, lựa chọn lại cell Yêu cầu thiết lập kết nối RRC được gửi từ UE

- Thiết lập và giải thoát vật mang vô tuyến (RB), có thể có nhiều vật mang vô tuyến được thiết lập cho một UE tại cùng một thời điểm Những vật mang này được thiết lập phụ thuộc vào chất lượng dịch vụ (QoS) được yêu cầu RNC phải chịu trách nhiệm đảm bảo rằng chất lượng dịch vụ yêu cầu phải đạt được

- Cấp phát, tinh chỉnh và giải thoát các tài nguyên vô tuyến cho kết nối RRC Xử

lý việc cấp phát các tài nguyên vô tuyến (mã, các kênh chia sẻ) RRC liên lạc với UE để chỉ thị cấp phát tài nguyên mới khi chuyển giao được quản lý

- Nhắn gọi, thông báo: RRC quảng bá thông tin nhắn gọi từ mạng tới các UE

- Quảng bá thông tin được cung cấp bởi tầng không truy nhập (mạng lõi) hoặc tầng truy nhập Đây chính là quảng bá thông tin hệ thống lặp lại một cách định

kỳ

- UE đo đạc báo cáo và điều khiển theo báo cáo: RRC chỉ thị cái gì cần phải đo, khi nào và như thế nào để báo cáo

- Điều khiển công suất vòng ngoài dùng để thiết lập giá trị SNR đích

- Điều khiển mã hóa cung cấp các thủ tục để thiết lập mã hóa

2.1.1.2 Điều khiển l ên kết vô tuyến (RLC)

Chức năng chính của RLC là truyền dữ liệu từ mặt phẳng người dùng hay mặt phẳng điều khiển trên giao diện vô tuyến Hai chế độ truyền khác nhau được sử dụng: trong suốt (không thêm vào nhãn giao thức) và không trong suốt Trong chế độ truyền không trong suốt lại gồm có 2 chế độ con đó là có phản hồi (giao thức truyền lại được

sử dụng và việc phân phối dữ liệu được bảo đảm) và không có phản hồi (giao thức truyền lại không được sử dụng, nên việc phân phối dữ liệu không được đảm bảo) RLC cung cấp các dịch vụ tới các lớp cao hơn gồm truyền dữ liệu (trong suốt, có phản hồi và không có phản hồi), thiết lập chất lượng dịch vụ giao thức truyền lại chỉ cho có phản hồi được đưa ra bởi lớp 3 để cung cấp các chất lượng dịch vụ khác nhau

và thông báo các lỗi không sửa được bởi RLC lên lớp cao hơn

Tóm lại các chức năng của RLC là ánh xạ giữa các đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) lớp cao lên các kênh logic, thực hiện mã hóa nhằm ngăn chặn dữ liệu thu không chính xác được thực hiện cho chế độ RLC không trong suốt, phân đoạn/ kết hợp dữ liệu các PDU lớp cao có độ dài biến đổi vào trong/từ các đơn vị tải RLC bé hơn nên kích thước của RLC có thể điều chỉnh tới các định dạng vận chuyển thực tế (quyết định khi dịch vụ được thiết lập), sửa lỗi quyết định truyền lại chỉ trong chế độ truyền

dữ liệu có phản hồi, điều khiển luồng, cho phép RLC thu được để điều khiển tốc độ mà tại đó thực thể truyền RLC ngang hàng có thể gửi thông tin

2.1.1.3 Điều khiển truy nhập môi trường (MAC)

Lớp MAC chịu trách nhiệm điều phối truy cập tới môi trường vật lý mà trên đó

dữ liệu được truyền Điều này có nghĩa là lớp MAC chứa các hàng đợi trên đó được đặt vào các dòng dữ liệu khác nhau cần truyền Lớp MAC cũng có trách nhiệm cho

các đo lường liên quan đến lưu lượng trên các kênh logic sau đó báo cáo cho lớp 3

Các chức năng BMC chỉ có trong chế độ không phản hồi và trong suốt cung cấp định trình broadcast/ multicast và truyền dẫn dữ liệu người dùng

Tóm lại, lớp vật lý là lớp thấp nhất ở giao diện vô tuyến Lớp vật lý được sử dụng

để truyền dẫn ở giao diện vô tuyến Mỗi kênh vật lý ở lớp này được xác định bằng một

tổ hợp tần số, mã ngẫu nhiên hoá (mã định kênh) và pha (chỉ cho đường lên) Các kênh được sử dụng vật lý để truyền thông tin của các lớp cao trên giao diện vô tuyến, tuy nhiên cũng có một số kênh vật lý chỉ được dành cho hoạt động của lớp vật lý Để truyền thông tin ở giao diện vô tuyến, các lớp cao phải chuyển các thông tin này qua lớp MAC đến lớp vật lý bằng cách sử dụng các kênh logic MAC sắp xếp các kênh này

lên các kênh truyền tải trước khi đưa đến lớp vật lý để lớp này sắp xếp chúng lên các kênh vật lý

2.1.2 Các kênh WCDMA

Các kênh của WCDMA được chia thành các loại kênh sau đây:

 Kênh vật lý (PhCH): Kênh mang số liệu trên giao diện vô tuyến Mỗi PhCH

có một trải phổ mã định kênh duy nhất để phân biệt với kênh khác Một người

sử dụng tích cực có thể sử dụng các PhCH riêng, chung hoặc cả hai Kênh riêng là kênh PhCH dành riêng cho một UE còn kênh chung được chia sẻ giữa các UE trong một ô

 Kênh truyền tải (TrCH): Kênh do lớp vật lý cung cấp cho lớp 2 để truyền số

liệu Các kênh TrCH được sắp xếp lên các PhCH

 Kênh Logic (LoCH): Kênh được lớp con MAC của lớp 2 cung cấp cho lớp

cao hơn Kênh LoCH được xác định bởi kiểu thông tin mà nó truyền

2.1.2.1 Các kênh logic, LoCH:

Nói chung các kênh logic (LoCH: Logical Channel) được chia thành hai nhóm: các kênh điều khiển (CCH: Control Channel) để truyền thông tin điều khiển và các kênh lưu lượng (TCH: Traffic Channel) để truyền thông tin của người sử dụng Các kênh logic và ứng dụng của chúng được tổng kết trong bảng dưới

Bảng 2.1 Danh sách các kênh logic

CCH (Control

Channel: Kênh

điều khiển)

BCCH(Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá)

Kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống

PCCH (Paging Control Channel: Kênh điều khiển tìm gọi)

Kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin tìm gọi

CCCH (Common Control Channel: Kênh điều khiển chung)

Kênh hai chiều để phát thông tin điều khiển giữa mạng và các UE Được sử dụng khi không có kết nối RRC hoặc khi truy nhập một cell mới

DCCH (Dedicated Control Channel: Kênh điều khiển riêng)

Kênh hai chiều điểm đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa

UE và mạng Được thiết lập bởi thiết lập kết nối của RRC

TCH (Traffic

Channel: Kênh

lưu lượng)

DTCH (Dedicated Traffic Channel: Kênh lưu lượng riêng)

Kênh hai chiều điểm đến điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của người sử dụng DTCH có thể tồn tại

cả ở đường lên lẫn đường xuống CTCH (Common Traffic

Channel: Kênh lưu lượng chung)

Kênh một chiều điểm đa điểm để truyền thông tin của một người sử dụng cho tất cả hay một nhóm người

sử dụng quy định hoặc chỉ cho một người sử dụng Kênh này chỉ có ở đường xuống

2.1.2.2 Các kênh truyền tải, TrCH

Các kênh lôgic được lớp MAC chuyển đổi thành các kênh truyền tải Tồn tại hai kiểu kênh truyền tải: các kênh riêng và các kênh chung Điểm khác nhau giữa chúng là: kênh chung là tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm các người sử dụng trong cell, còn kênh kênh riêng được ấn định riêng cho một người sử dụng duy nhất Các kênh truyền tải chung bao gồm:

- BCH (Broadcast channel): Kênh quảng bá

- FACH (Fast Access Channel): Kênh truy nhập nhanh

- PCH (Paging Channel): Kênh tìm gọi

- DSCH (Down Link Shared Channel): Kênh chia sẻ đường xuống

- CPCH (Common Packet Channel): Kênh gói chung

Kênh riêng chỉ có một kênh duy nhất là DCH (Dedicated Channel: Kênh riêng) Kênh truyền tải chung có thể được áp dụng cho tất cả các người sử dụng trong cell hoặc cho một người hoặc nhiều người đặc thù Khi kênh truyền tải chung được sử dụng để phát thông tin cho tất cả các ngừơi sử dụng thì kênh này không cần có địa chỉ

Ví dụ: kênh BCH để phát thông tin quảng bá cho tất cả các người sử dụng trong cell Khi kênh truyền tải chung áp dụng cho một người sử dụng đặc thù, thì cần phát nhận dạng người sử dụng trong băng (trong bản tin sẽ được phát) Kênh PCH là kênh truyền tải chung được sử dụng để tìm gọi một UE đặc thù sẽ chứa thông tin nhận dạng người

sử dụng bên trong bản tin phát Danh sách các kênh truyền tải và ứng dụng của chúng dược cho ở bảng dưới

Bảng 3.3 Danh sách các kênh truyền tải

DCH (Dedicated

Channel: Kênh riêng)

Kênh hai chiều được sử dụng để phát số liệu của người sử dụng Được ấn định riêng cho người sử dụng Có khả năng thay đổi tốc độ và điều khiển công suất nhanh

Shared Channel: Kênh

chia sẻ đường xuống)

Kênh chung đường xuống để phát số liệu gói Chia sẻ cho nhiều UE Sử dụng trước hết cho truyền dẫn số liệu tốc độ cao

2.1.2.3 Các kênh vật lý:

Một kênh vật lý được coi là tổ hợp của tần số, mã ngẫu nhiên, mã định kênh và

cả pha tương đối (đối với đường lên) Kênh vật lý (Physical Channel) bao gồm các kênh vật lý riêng (DPCH: Dedicated Physical channel) và kênh vật lý chung (CPCH:

Common Physical Channel) Các kênh vật lý được tổng kết ở hình 3.7 và bảng 3.4

Hình 3.7 Tổng kết các kiểu kênh vật lý Bảng 3.4 Danh sách các kênh vật lý

DPCH (Dedicated Physical

Channel: Kênh vật lý riêng)

Kênh hai chiều đường xuống/đường lên được ấn định riêng cho UE Gồm DPDCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng) và DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật

lý điều khiển riêng)

DPDCH (Dedicated

Physical Data Channel:

Kênh vật lý số liệu riêng

Khi sử dụng DPCH, mỗi UE được ấn định ít nhất một DPDCH Kênh được sử dụng để phát số liệu người sử dụng từ lớp cao hơn

DPCCH (Dedicated

Physical Control Channel:

Kênh vật lý điều khiển

riêng)

Khi sử dụng DPCH, mỗi UE chỉ được ấn định một DPCCH Kênh được sử dụng để điều khiển lớp vật lý của DPCH DPCCH là kênh đi kèm với DPDCH chứa: các ký hiệu hoa tiêu, các ký hiệu điều khiển công suất (TPC: Transmission Power Control), chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải

Các ký hiệu hoa tiêu cho phép máy thu đánh giá hưởng ứng xung kim của kênh vô tuyến và thực hiện tách sóng nhất quán

TPC để điều khiển công suất vòng kín nhanh cho cả đường lên và đường xuống

PRACH (Physical Random

Access Channel: Kênh vật

lý truy nhập ngẫu nhiên)

Kênh chung đường lên Được sử dụng để mang kênh truyền tải RACH

P-Channel: Kênh hoa tiêu

Kênh S-CPICH đảm bảo tham khảo nhất quán chung trong một phần cell hoặc đoạn cell cho trường hợp sử dụng anten thông minh có búp sóng hẹp Chẳng hạn có thể sử dụng S-CPICH làm tham chuẩn cho S-CCPCH (kênh mang các bản tin tìm gọi) và các kênh DPCH đường xuống

P-CCPCH (Primary

Common Control Physical

Channel: Kênh vật lý điều

khiển chung sơ cấp)

Kênh chung đường xuống Mỗi cell có một kênh để truyền BCH

S-CCPCH (Secondary

Common Control Physical

Channel: Kênh vật lý điều

khiển chung thứ cấp)

Kênh chung đường xuống Một cell có thể có một hay nhiều S-CCPCH Được sử dụng để truyền PCH và FACH

SCH (Synchrronization

Channel: Kênh đồng bộ)

Kênh chung đường xuống Có hai kiểu kênh SCH: SCH

sơ cấp và SCH thứ cấp Mỗi cell chỉ có một SCH sơ cấp

và thứ cấp Được sử dụng để tìm cell PDSCH (Physical

Downlink Shared Channel:

Kênh vật lý chia sẻ đường

xuống)

Kênh chung đường xuống Mỗi cell có nhiều PDSCH (hoặc không có) Được sử dụng để mang kênh truyền tải DSCH

sẽ thu khung vô tuyến trên S-CCPCH AP-AICH (Access

Indicator Channel: Kênh

Kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH Được sử dụng để điều khiển va chạm PCPCH

Hình : Quá trình chuyển đổi kênh giữa các lớp

2.2 Các kỹ thuật chính sử dụng trong 3G - UMTS

a

9

b

để mang tin Vì vậy người ta gọi phương pháp này là điều chế trải phổ, tín hiệu thu được gọi là tín hiệu trải phổ

2.2.1.1 Các loại mã trong kỹ thuật trải phổ

Mã trải phổ (Mã phân kênh): được sử dụng trên đường xuống để phân biệt

những người dùng và các kênh trong phạm vi một cell, còn ở trên đường lên chúng được sử dụng để phân biệt dữ liệu và các kênh điều khiển từ cùng thiết bị người dùng Các mã trải phổ là các mã trực giao được gọi là các mã hệ số trải phổ biến đổi trực giao (OVSF) Tất cả các mã OVSF có cùng hệ số trải phổ cho trước đều trực giao với nhau Các mã OVSF có các hệ số trải khác nhau từ 4 đến 512 phụ thuộc vào các dữ liệu có tốc độ symbol khác nhau Trên đường lên SF dao động từ 4 - 256 còn trên đường xuống SF dao động từ 4 - 512 Các mã OVSF được tạo ra nhờ các cây mã OVSF (Hình 2.6)

Ví dụ về việc sử dụng mã OVSF Đối với dịch vụ thoại AMR, SF đường xuống

là 128 như vậy có nghĩa có nhiều nhất 128 dịch vụ thoại có thể được hỗ trợ trên một sóng mang WCDMA