Đo kiểm và tối ưu một số tham số vô tuyến

Đo kiểm và tối ưu một số tham số vô tuyến

MỤC LỤC

Nội dung Trang

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 2

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 2

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 4

LỜI MỞ ĐẦU 5

Phần 1 : GIỚI THIỆU VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP 6

1.GIỚI THIỆU CHUNG 6

2.CƠ CẤU TỔ CHỨC 6

Phần 2 : ĐO KIỂM VÀ TỐI ƯU MỘT SỐ THAM SỐ VÔ TUYẾN 8

1.TỔNG QUAN HỆ THỐNG GSM 8

1.1 Cấu trúc hệ thống GSM-GPRS 8

1.2 Các băng tần trong GSM 10

1.3 Tái sử dụng tần số 11

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng 11

2.CÁC LOẠI ANTENNA VÀ CÁC THÔNG SỐ QUAN TRỌNG 14

2.1 Các loại antenna 14

2.2 Các thông số đặc trưng của antenna APX18-206516L-CTO 16

3.GIỚI THIỆU CÁC THAM SỐ VÔ TUYẾN CHÍNH VÀ BÀI ĐO 17

3.1 Các tham số đánh giá chất lượng mạng 17

3.2 Các bài đo đánh gia tham số vô tuyến 20

3.3 Tiến hành đo 21

KẾT LUẬN 27

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AGC Auto Gain Control Bộ tự động điều chỉnh độ lợi AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực

BSC Base Station controler Điều khiển trạm gốc

BSS Base Sation system Hệ thống trạm gốc

BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit

BTS Base Tranceive Sation Trạm thu phát gốc

C/A Carrier to Adjacent Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh

lân cận CSSR Call Setup Success Rate Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành

công CDR Call Drop Rate Tỷ lệ rớt cuộc gọi

CSR Call Success Rate Tỷ lệ cuộc gọi thành công

C/I Carrier to Interferenca Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

EIR Equipment Identity Register Bộ nhận thực thiết bị

FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số GMS Global System for Mobile

KPI Key Performance Indicator Các chỉ số đặc tính chính

MSC Mobile Service Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động

MOS Mean Opinion Score Điểm chất lƣợng dịch vụ thoại NSS Network and Switching

OSS Operations support system Hệ thống hỗ trợ vận hành

QoE Quality of experience Chất lƣợng trải nghiệm

QoS Quality of service Chất lƣợng dịch vụ

Rxlev Receive signal level Mức tín hiệu thu

RxQual Receive quality level Mức chất lƣợng thu

UE User Equipment Thiết bị sử dụng

SDCCH Standalone Dedicated Control

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1 1 Cấu trúc hệ thống GSM-GPRS 8

Hình 1 2 Các giao diện giữa các thành phần trong mạng GSM-GPRS 9

Hình 1 3 Băng tần GSM 900 10

Hình 1 4 Băng tần DCS1800 11

Hình 1 5 7site x 1cells reuse và 4 site x 3cells reuse 11

Hình 1 6 Nhiễu đồng kênh 12

Hình 1 7 Nhiễu kênh lân cận 13

Hình 2 1 Omni Directional Antenna 15

Hình 2 2 Semi-directional antenna beamwidth 15

Hình 2 3 Độ rộng búp sóng của antenna APX18-206516L-CTO 17

Hình 3 1 Các màu tương ứng với mức thu của MS 19

Hình 3 2 Khu vực sóng yếu 01 22

Hình 3 3 Phần mềm tính toán downtilt -Kathrein scaladivision 23

Hình 3 4 Khu vực sóng yếu 02 23

Hình 3 5 Khu vực sóng yếu 03 24

Hình 3 6 Phân bố tỷ số tín hiệu trên nhiễu C/I tại TP Hải Phòng 26

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1 Electrical Spectifications 16

Bảng 3 1 Bảng giá trị RxQual tương ứng với BER 20

Bảng 3 2 Thông số KPI 24

Bảng 3 3 Thống kê phân bố mức tín hiệu thu 25

Bảng 3 4 Thốngchất lượng tín hiệu thu 26

LỜI MỞ ĐẦU

Được sự giới thiệu của Trường Đại Học Điện Lực và sự đồng ý của Công ty

Cổ Phần Viễn Thông Di Động Toàn Cầu Gtel Mobile, em đã được thực tập tại phòng kỹ thuật thuộc Công ty Cổ Phần Viễn Thông Di Động Toàn Cầu nhằm mục đích tìm hiểu,nắm bắt cũng như vận dụng một cách tổng hợp những kiến thức đã học trong nhà trường vào thực tiễn tại đơn vị

Trong thời gian thực tập,được sự giúp đỡ nhiệt tình của các cô chú lãnh đạo,các anh chị đang công tác tại Công ty Cổ Phần Viễn Thông Di Động Toàn Cầu,em đã được tiếp xúc,học hỏi rất nhiều về những kiến thức thực tế Đó là những kiến thức về cách thức vận hành hoạt động,phương thức kết nối giữa các thiết bị,sửa lỗi khắc phục sự cố viễn thông…mà trước đây đã được các thầy cô giáo giảng dạy ở trường.Thực tập tại công ty đã giúp em củng cố bổ sung thêm phần kiến thức lí thuyết đã học

Trong suốt thời gian thực tập,em đã cố gắng hoàn thành tốt các nội dung mà khoa đã đề ra trong đề cương thực tập Báo cáo thực tập này là tổng hợp những kiến thức mà em đã được học và kinh nghiệm thực tiễn khi thực tập tại công ty

Bài báo cáo thực tập của em với đề tài: “Đo kiểm và tối ưu một số tham số

vô tuyến” bao gồm 2 phần chính

Phần 1 : GIỚI THIỆU VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP

Phần 2 : ĐO KIỂM VÀ TỐI ƯU MỘT SỐ THAM SỐ VÔ TUYẾN

1 Tổng quan hệ thống GSM

2 Các loại anten và các thông số quan trọng

3 Giới thiệu các tham số vô tuyến chính và các bài đo

Do kiến thức và kinh nghiệm bản thân còn nhiều hạn chế nên báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô

và bạn đọc.Em xin chân thành cảm ơn!

Phần 1 : GIỚI THIỆU VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP 1.GIỚI THIỆU CHUNG

Công ty Cổ phần Viễn Thông Di Động Toàn Cầu (Gtel Mobile JSC) được thành lập ngày 8/7/2008, dưới hình thức một công ty liên doanh giữa hai cổ đông - Tổng Công ty viễn thông Toàn cầu (GTel Corp) và Tập đoàn VimpelCom (Liên bang Nga) Tháng 4/2012, GTel Mobile JSC chính thức trở thành doanh nghiệp viễn thông 100% vốn trong nước, bước sang một giai đoạn mới phát triển trên thị trường viễn thông Việt Nam Đồng hành với thương hiệu mới Gmobile là khẩu hiệu

“Nghĩ mới – Làm mới”.GTel Mobile JSC là nhà cung cấp và khai thác các dịch vụ viễn thông di động trên nền tảng công nghệ GSM/EDGE băng tần 1800MHz Để triển khai hệ thống mạng viễn thông di động của mình, GTEL Mobile JSC đã và đang hợp tác với rất nhiều tập đoàn viễn thông hàng đầu thế giới như Alcatel Lucent, Ericsson, Huawei, Comverse, IBM, qua đó xây dựng được các hệ thống thiết bị mạng của Công ty thuộc hàng tiên tiến nhất trên thế giới

Cho đến 08/2012, Gtel Mobile JSC khai thác và sử dụng thương hiệu 𝐁𝐞𝐞𝐥𝐢𝐧𝐞𝑽𝑵 tại thị trường viễn thông Việt Nam Tháng 09/2012, Gtel Mobile JSC công bố và chính thức tái cung cấp dịch vụ dưới thương hiệu mới Gmobile thay thế

cho thương hiệu Beeline𝑉𝑁.Sau khi chuyển đổi đầu số của mạng vẫn giữ nguyên như cũ là 099 và 0199, riêng đầu số 099 được xem là đầu số vàng của lãnh vực Viễn thông

- Ban tài chính kế toán

- Ban thương mại

- Ban công nghệ thông tin

- Ban kỹ thuật

Trong đó nhiệm vụ chính của Ban kỹ thuật là :

Quản lý công việc quy hoạch, thiết kế tối ưu cho mạng luới bao gồm mạng

vô tuyến (BSS), mạng truyền dẫn (TRANSMISSION), mạng lõi (CORE NETWORK), hệ thống backbone IP/MPLS '

Phụ trách công tác báo cáo, phân tích, đánh giá chất lượng mạng lưới nhằm đưa ra phương án đầu tư phát triển và tối ưu các phần tử mạng lưới một cách kịp thời và hiệu quả

Triển khai mạng lưới trong quá trình phát triển mạng lưới, đảm bảo hiệu quả đầu tư ca, thời gian triển khai ngắn

Vận hành khai thác và đảm bảo các hoạt động tối ưu mạng luới đuợc thực hiện mang lại hiệu quả

Quản lý công tác giám sát, vận hành và ứng cứu nhà trạm, hệ thống truyền dẫn, mạng Vô tuyến, mạng lõi, hệ thống nguồn

Quản lý giám sát các hoạt động can thiệp mạng lưới đảm bảo vấn đề an ninh,

an toàn

Quản lý đối tác, nhà thầu, nhân viên trong việc thực hiện công tác bảo dưỡng định kỳ, ứng cứu khẩn cấp và xử lý sự cố, đảm bảo tối ưu chi phí an toàn mạng lưới

Phần 2 : ĐO KIỂM VÀ TỐI ƯU MỘT SỐ THAM SỐ VÔ TUYẾN

1.TỔNG QUAN HỆ THỐNG GSM

Hệ thống GSM là hệ thống di động tế bào được phân chia theo thời gian và tần số , mỗi kênh vật lý được đặc trưng bởi tần số sóng mang và số khe thời gian.Hệ thống di động tế bào được thiết kế để hoạt động với nhóm các sóng vô tuyến năng lượng thấp trải rộng trên các khu vực dịch vụ địa lý Mỗi nhóm sóng vô tuyến này phục vụ các MS hiện nay nằm gần chúng Vùng được phục vụ bởi mỗi nhóm các sóng vô tuyến được gọi là một CELL

Các tín hiệu uplink và downlink cho một người dùng được gán các tần số khác nhau,kiểu kĩ thuật này được gọi là song công phân chia theo tần số FDD

Dữ liệu cho người dùng khác nhau được chuyển tải trong khoảng thời gian gọi là khe thời gian, một số khe tạo thành một khung Đây là loại kỹ thuật được gọi

là đa truy nhập theo thời gian TDMA

Hình 1 2 Các giao diện giữa các thành phần trong mạng GSM-GPRS

NSS xử lý việc chuyển cuộc gọi giữa mạng bên ngoài và mạng vô tuyến, cũng nhƣ cung cấp việc truy cập đến 1 số cơ sở dữ liệu bên ngoài.MSC là đơn vị trung tâm của NSS, ngoài ra có 3 cơ sở dữ liệu khác nhau gọi là:

- Bộ ghi vị trí gốc(HLR-Home Location Register): chứa đựng thông tin ban

đầu của khách hàng, nơi ở(thuộc sự quản lý của MSC), số IMSI

- Bộ ghi vị trí trạm trú(VLR-Visitor Location Register): chứa đựng tạm thời

thông tin khách hàng khi họ chuyển vùng sang nơi quản lý của MSC khác

- Trung tâm nhận thực (AUC-Authentication Center): là cơ sở dữ liệu đƣợc

bảo vệ nghiêm ngặt Xử lý mật mã và nhận thực khách hàng khi đối chiếu

với cơ sở dữ liệu gốc

OSS gồm 1 hay 1 số OMC (trung tâm bảo trì hoạt động) dùng để theo dõi và

bảo trì hoạt động của MS, BS, BSC và MSC trong hệ thống

Các giao diện của BSS:

Mặc dự GSM là một chuẩn chung tuy nhiờn thực tế thỡ chức năng của cỏc trạm BTS sẽ khỏc nhau tuỳ theo từng nhà cung cấp thiết bị

- Giao diện Um: Đõy là giao diện giữa MS và BTS (air interface) Giao diện này sử dụng giao thức LAPDm cho bỏo hiệu, cú chức năng dẫn đường cuộc gọi, đo lường bỏo cỏo, chuyển giao (handover), xỏc thực, cấp phộp, cập nhật khu vực Lưu lượng (thoại) và bỏo hiệu được truyền trong từng bursts 0.577

ms tại mỗi khoảng 4.615 ms, tạo thành từng khối dữ liệu 20 ms

- Giao diện Abis: Đõy là giao diện giữa BTS và BSC, thường được truyền trờn đường DS-1, ES-1 hay E1 của mạch vũng TDM Sử dụng kờnh con

(subchannel)TDM cho lưu lượng (TCH), giao thức LAPD cho giỏm sỏt BTS

và bỏo hiệu vụ tuyến, và truyền tớn hiệu đồng bộ từ BSC tới BTS và MS

- Giao diện A: Giao diện giữa BSC và MSC Nú được sử dụng cho cỏc kờnh lưu lượng mang và phần BSSAP của chồng giao thức SS7 (SS7 stack) Mặc

dự việc chuyển mó diễn ra thường xuyờn giữa BSC và MSC, nhưng khụng làm ảnh hưởng đến thụng tin SS7,chỉ thoại hoặc dữ liệu CS được chuyển mó với tỉ lệ tương thớch

- Giao diện Ater: Giao diện giữa BSC và đơn vị chuyển mó Tờn giao diện gắn liền với nhà cung cấp (vớ dụ: Giao diện Ater của Nokia - Ater by Nokia) Giao diện này làm nhiệm vụ truyền tải, mà khụng làm thay đổi, thụng tin giao diện A từ BSC tới đơn vị chuyển mó (TRAU là một bộ phận của BTS, nh-ng cũng có thể đặt cách xa BTS và thậm chí trong nhiều tr-ờng hợp đ-ợc

P DCS1800 làm việc trong khoảng tần số 1710 - 1880 MHz, phõn bố như sau:

Hình 1 4 Băng tần DCS1800

Với độ rộng băng tần là 75MHz cho cả đường lên và đường xuốngTrong DCS1800 chia làm 374 kênh tần số, mỗi kênh có 2 tần số : 1 cho hướng lên và 1 cho hướng xuống, khoảng cách giữa 2 tần số hướng lên và hướng xuống trong cùng

1 kênk là 95 Mhz, độ rộng băng mỗi kênh là 200 KHz

1.3 Tái sử dụng tần số

Tài nguyên tần số của hệ thống di động là hữu hạn.Các thuê bao khác nhau

có thể sử dụng cùng 1 tần số ở các địa điểm khác nhau.Chất lượng truyền thông khi tái sử dụng tần số phải được đảm bảo

Hình 1 5 7site x 1cells reuse và 4 site x 3cells reuse

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng

Tổn hao đường truyền sóng vô tuyến

Hệ thống GSM được thiết kế với mục đích là một mạng tổ ong dày đặc và bao trùm một vùng phủ sóng rộng lớn Kích thước cực đại của một Cell thông thường có thể đạt tới bán kính R=35 Km Dải tần số được sử dụng lại hữu hạn và có thể bị ảnh hưởng bởi các loại sóng vô tuyến khác ,vì vậy tổn hao đường truyền và nhiễu là không thể tránh khỏi

Fading trong thông tin vô tuyến

Fading là hiện tượng sai lạc tín hiệu thu môt cách bất thường xảy ra đối với các hệ thống vô tuyến do tác đông của môi trường truyền dẫn

Một số loại nhiễu trong thông tin di động GSM

- Nhiễu đồng kênh C/I

Nhiễu đồng kênh xảy ra khi cả hai máy phát trên cùng một tần số hoặc trên cùng một kênh Máy thu điều chỉnh ở kênh này sẽ thu được cả hai tín hiệu với cường độ phụ thuộc vào vị trí của máy thu so với hai máy phát

Hình 1 6 Nhiễu đồng kênh

Tỷ số sóng mang trên nhiễu được định nghĩa là cường độ tín hiệu mong

muốn trên cường độ nhiễu

C/I = 10log(Pc/Pi)

Trong đó:

Pc là công suất tín hiệu thu mong muốn

Pi là công suất nhiễu thu được

Do việc sử dụng lại tần số, nên nhiễu đồng kênh là vấn đề cần được quan tâm trong kĩ thuật tái sử dụng tần số.Kí hiệu C/I là tỉ số cường độ tín hiệu sóng mang ở ô

tế bào hiện tại trên cường độ tín hiệu nhiễu đồng kênh do các ô tế bào khác gây ra

Tỉ số C/I phụ thuộc vào nhiều nhân tố: vị trí của MS, phân bố các cell đồng kênh, chiều cao, vị trí và kiểu anten của trạm BTS ở các cell đồng kênh

Trong hệ thống mạng GSM, C/I phải lớn hơn 9dB

- Nhiễu kênh lân cận C/A

Nhiễu kênh lân cận xảy ra khi sóng vô tuyến được điều chỉnh và thu riêng kênh C song lại chịu nhiễu từ kênh lân cận C-1 hoặc kênh C+1 Mặc dù thực tế sóng

vô tuyến không được chỉnh để thu kênh lân cận đó, nhưng nó vẫn gây nhiễu tới kênh mà máy thu đang điều chỉnh

Hình 1 7 Nhiễu kênh lân cận

Tỷ số sóng mang trên kênh lân cận được định nghĩa là cường độ của sóng mang mong muốn trên cường độ của sóng mang kênh lân cận

C/A = 10log(Pc/Pa)

Trong đó:

Pc là công suất thu tín hiệu mong muốn

Pa là công suất thu tín hiệu của kênh lân cận

Mỗi cell có thể được cấp phát một số kênh Nhưng do hạn chế của phần cứng, mặc dù các kênh này có tần số khác nhau (200kHz trong mạng GSM), nhưng nhiễu kênh lân cận cũng là một vấn đề đáng bàn

Trong hệ thống mạng GSM, C/A phải lớn hơn -9dB

2.CÁC LOẠI ANTENNA VÀ CÁC THÔNG SỐ QUAN TRỌNG

Antenna là thành phần không thể thiếu trong hệ thống mạng di động ,là một linh kiện điện tử có thể bức xạ hoặc thu nhận sóng điện từ Có nhiều loại ăngten: ăngten lưỡng cực, ăngten mảng Trong một hệ thống thông tin vô tuyến, ăng-ten có hai chức năng cơ bản Chức năng chính là để bức xạ các tín hiệu RF từ máy phát dưới dạng sóng vô tuyến hoặc để chuyển đổi sóng vô tuyến thành tín hiệu RF để xử

lý ở máy thu

Các đặc trưng của một ăng-ten là nền tảng để hiểu ăng-ten được sử dụng như thế nào trong hệ thống thông tin vô tuyến Các đặc trưng có liên hệ với nhau bao gồm tăng ích, tính định hướng, mẫu bức xạ (ăng-ten), và phân cực Các đặc trưng khác như búp sóng, độ dài hiệu dụng, góc mở hiệu dụng được suy ra từ bốn đặc trưng cơ bản trên.Các thông số này rất quan trọng và cần được nắm rõ khi thiết kế

Hình 2 1 Omni Directional Antenna

- Anten định hướng (Semi-directional):

Có hướng phát sóng rất hẹp, thiết bị thu sóng cần nằm chính xác trong phạm

vi phát sóng hẹp này của anten định hướng mới có thể thu được sóng phát từ anten.Anten định hướng có độ lợi lớn hơn anten đẳng hướng, từ 12dBi hoặc cao hơn.Anten định hướng có nhiều kiểu dáng và kích thước khác nhau, điển hình có các loại anten: Yagi, Patch, Backfire, Dish

Các loại anten định hướng này rất lý tưởng cho khoảng cách xa, kết nối không dây điểm-điểm

Hình 2 2 Semi-directional antenna beamwidth

- Anten định hướng cao: