Nghiên cứu, đề xuất các chỉ tiêu và bài đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến WCDMA của hệ thống 3g

Luận văn này được thực hiện để xây dựng bộ tiêu chuẩn các tham số đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến 3G trong môi trường đã có mạng 2G.. Đó là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÁC CHỈ TIÊU

VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN W-CDMA

-

ĐỖ THU THỦY

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÁC CHỈ TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP

ĐO ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG TRUY NHẬP VÔ

TUYẾN W-CDMA CỦA HỆ THỐNG 3G

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Xuân Dũng

Hà Nội-2010

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu,

đề xuất các chỉ tiêu và phương pháp đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến W- CDMA của hệ thống 3G” là công trình nghiên

cứu của riêng tôi, không sao chép từ bất cứ tài liệu nào

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Xuân Dũng đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành tốt luận văn này

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

TÓM TẮT NỘI DUNG 3

ABSTRACT 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Giới thiệu 5

1.2 Phạm vi của đề tài 8

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH CẤU HÌNH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TRONG MÔI TRƯỜNG MẠNG HỖN HỢP 2G/3G 11

2.1 Cấu hình và sơ đồ đấu nối mạng 11

2.1.1 Cấu trúc mạng GSM 11

2.1.2 Cấu trúc mạng UMTS 12

2.2 Các tiêu chuẩn về chất lượng mạng và chất lượng dịch vụ 24

2.2.1 Các tiêu chuẩn của tổ chức ITU 24

2.2.2 Các tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP 25

2.2.3 Các báo cáo kỹ thuật của 3GPP 27

2.3 Một số các công bố về chất lượng mạng 29

2.3.1 T-Mobile 29

2.3.2 France Telecom 31

2.3.3 ANACOM 32

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG BỘ THAM SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN WCDMA 34

3.1 Nghiên cứu, phân tích các tham số KPI và các vấn đề liên quan đến đo kiểm trong mạng 3G WCDMA 34

3.1.1 Tham số tỷ lệ lỗi khối BLER 34

3.1.2 Chuyển giao mềm 44

3.1.3 Chuyển giao cứng giữa các tần số 50

3.1.4 Chuyển giao cứng trong mạng lõi 57

3.1.5 Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công 69

3.2.1 Xây dựng bộ chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng phân hệ vô tuyến 84

3.2.2 Các tham số vùng phủ sóng 85

3.2.3 Các tham số miền CS (chuyển mạch kênh) 89

3.2.3 Các tham số miền PS (chuyển mạch gói) 100

3.2.4 Tổng hợp bộ chỉ tiêu và mức ngưỡng đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến WCDMA 108

CHƯƠNG 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO CHỈ TIÊU KPI 111

4.1 Giới thiệu các phương pháp đo 111

4.1.1 Phương pháp đo driving test 111

4.1.2 Phương pháp đo thống kê tại OMC 111

4.2 Các chỉ tiêu đo bằng phương pháp đo driving test 112

4.3 Các chỉ tiêu đo bằng phương pháp thống kê tại OMC 114

4.4 Một số kết quả đo chỉ tiêu chất lượng mạng phân hệ vô tuyến 3G 117

4.4.1 Kết quả đo vùng phủ sóng 117

4.4.2 Kết quả đo dịch vụ thoại 123

4.4.3 Cuộc gọi dữ liệu miền CS 131

- Chuyển giao 3G-2G (iRAT Handover) 137

4.5 Kết luận 139

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 140

TÀI LIỆU THAM KHẢO i

CÁC TỪ VIẾT TẮT ii

MỤC LỤC HÌNH Hình 2-1 Cấu trúc mạng GSM 12

Hình 2-2 Cấu trúc mạng UMTS 13

Hình 2-3 Cấu trúc mạng RAN của hệ thống UMTS 14

Hình 2-4 Các giao diện trong mạng UTRAN 17

Hình 2-5 Cấu trúc mạng lõi UMTS 19

Hình 2-6 Cấu trúc chức năng MSC 21

Hình 3-1 Cấu trúc mạng UMTS 34

Hình 3-2 Các khối truyền tải UL sử dụng để tính UL BER 37

Hình 3-3 Báo cáo đo DL BLER theo chu kỳ 39

Hình 3-4 Phân bổ DL BLER giám sát trong một cuộc gọi đơn 40

Hình 3-5 Báo cáo đo RRC bao gồm báo cáo DL BLER cho một cuộc gọi thoại 40

Hình 3-6 UL BLER liên quan đến lưu lượng kênh truyền tải UL 43

Hình 3-7 Tương quan giữa UL BLER và lỗi SIR 44

Hình 3-8 Yêu cầu cập nhật active set RRC để xóa liên kết vô tuyến chuyển giao mềm 45

Hình 3-9 Tổng hợp các sự kiện giao thức chuyển giao mềm 46

Hình 3-10 Thủ tục chuyển giao mềm Intra-RNC 47

Hình 3-11 Sơ đồ tổng quát các sự kiện giao thức – chuyển giao RNC trung gian 49

Hình 3-12 Bước 1 của chuyển giao Inter-frequency 53

Hình 3-13 Bước 2 của chuyển giao Inter-frequency 54

Hình 3-14 Bước 3 của chuyển giao Inter-frequency 55

Hình 3-15 Bản tin đáp ứng yêu cầu thiết lập kênh vô tuyến RNSAP 59

Hình 3-16 Thủ tục chuyển giao cùng tần số và định vị lại 61

Hình 3-17 Các bước chuyển giao giữa 2G và 3G 65

Hình 3-18 Dò tìm lỗi thủ tục chuẩn bị định vị lại RNAP 67

Hình 3-19 Thủ tục thiết lập kết nối RRC 70

Hình 3-20 Trường hợp UE không trả lời bản tin thiết lập kết nối RRC 72

Hình 3-22 Thủ tục thiết lập kênh mang vô tuyến RANAP 74

Hình 3-23 Ví dụ phân tích bản tin yêu cầu thiết lập kênh mang vô tuyến RANAP 76

Hình 3-24 Ví dụ về bản tin thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RANAP 76

Hình 3-25 Lỗi thiết lập kênh mang vô tuyến RANAP 77

Hình 3-26 Yêu cầu giải phóng kênh mang vô tuyến RANAP 77

Hình 3-27 Kịch bản cuộc gọi rơi từ phía UTRAN 79

Hình 3-28 Nhiều RAB bị rơi trong miền đơn do UTRAN, kết nối RANAP kết thúc 82

Hình 3-29 Cuộc gọi đa miền có RAB đơn bị rơi 82

Hình 3-30 Cuộc gọi multi-RAB đa miền có CS RAB bị rơi do phía mạng lõi 82

Hình 3-31 Các bộ đếm cần thiết để tính tỷ lệ cuộc gọi rơi 84

Hình 3-32 Không có pilot sơ cấp 86

Hình 3-33 Phân bố công suất của UE 87

Hình 3-34 Pilot pollution 88

Hình 3-35 Nhiễu pilot khi đo driving test 89

Hình 3-36 Sơ đồ khối thiết lập cuộc gọi 90

Hình 3-37 Lưu đồ thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh 91

Hình 3-38 Lưu đồ cuộc gọi chuyển giao interRAT 96

Hình 3-39 Lưu đồ thiết lập cuộc gọi chuyển mạch gói (PS) 101

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2-1 Các tham số tỉ lệ KPI đo kiểm tra theo T-Mobile 29

Bảng 2-2 Các tham số KPI yêu cầu bắt buộc 30

Bảng 2-3 Các tham số chỉ tiêu về chất lượng mạng 32

Bảng 3-1 Bảng ánh xạ Bin của báo cáo DL BLER 41

Bảng 3-2 Các trường hợp cuộc gọi bị rớt mạng 81

Bảng 3-3 Các nguyên nhân thiết lập RRC 90

Bảng 4-1 Cách phân loại vùng phủ theo kênh pilot 117

Bảng 4-2 Phân bố các loại vùng phủ kênh pilot (một số cell điển hình, 6054 mẫu quét) 117 Bảng 4-3 Đồ thị phân bố các loại vùng phủ theo CPICH Ec/No và RSCP 117

Bảng 4-4 Phân bố vùng phủ pilot theo từng cell 118

Bảng 4-5 Phân bố Strong Pilot Count từ kết quả đo 119

Bảng 4-6 Thống kê chế độ nén (Compressed Mode) của các UE 119

Bảng 4-7 Thời gian trong chế độ nén 119

Bảng 4-8 Phân bố chất lượng theo kênh Pilot tại các cuộc gọi thoại (44628 mẫu) 123

Bảng 4-9 Kết quả đo dịch vụ thoại miền CS 123

Bảng 4-10 Thống kê cuộc gọi theo từng cell 123

Bảng 4-11 Thống kê cuộc gọi theo phân loại vùng phủ pilot 124

Bảng 4-12 Nguyên nhân lỗi truy nhập (block type) tương ứng với vùng phủ Pilot 124

Bảng 4-13 Nguyên nhân lỗi kết nối RRC tương ứng với vùng phủ Pilot 124

Bảng 4-14 Thống kê các cuộc gọi rớt mạch ứng với vùng phủ Pilot 125

Bảng 4-15 Thống kê hiệu năng chuyển giao mềm 127

Bảng 4-16 Chất lượng vùng phủ tại thời điểm thực hiện các cuộc gọi video 131

Bảng 4-17 Thống kê cuộc gọi rơi và tỷ lệ thiết lập cuộc gọi video thành công 132

Bảng 4-18 BLER kênh lưu lượng đường xuống của các cuộc goi video 133

LỜI NÓI ĐẦU

Thông tin di động thế hệ 3 (3G) đang ngày một hoàn thiện và trở nên phổ biến trên toàn thế giới Tại Việt Nam, cả ba nhà khai thác GSM lớn (Mobifone, Vinaphone, Viettel) đều gấp rút xây dựng và chính thức cung cấp dịch vụ 3G tới khách hàng Mặc dù việc triển khai mạng đang trong giai đoạn bắt đầu cũng như các dịch vụ 3G hiện tại còn khá hạn chế, song 3G đang ngày một thu hút được sự quan tâm từ phía khách hàng

Cũng như với phần lớn nhà khai thác GSM khác, khi triển khai 3G, VNPT cần tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng, cấu trúc mạng có sẵn của mạng GSM Việc tận dụng như trên mang lại ưu thế về thời gian triển khai, giảm chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng, nhà trạm, …, song, nhà khai thác cần hết sức lưu ý để xử lí các vấn đề phát sinh, đặc biệt là nhiễu

Tuy nhiên, việc triển khai 3G trong giai đoạn đầu luôn gặp các khó khăn do thiếu kinh nghiệm, năng lực xử lí thực tiễn Để khắc phục các hạn chế, nâng cao chất lượng mạng và năng lực phục vụ của hệ thống, nhà khai thác cần tranh thủ tiếp thu các bài học kinh nghiệm từ các nhà khai thác khác, đồng thời phải đầu tư, chuẩn bị con người, có định hướng phát triển rõ ràng, hợp lí

Một trong những vấn đề sống còn đối với mạng thông tin di động nói chung và 3G nói riêng là chất lượng, bao gồm cả chất lượng dịch vụ và chất lượng mạng Để nâng cao chất lượng chung của toàn hệ thống, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng, nhà khai thác phải có các phương án, giải pháp kĩ thuật đúng đắn, thích hợp Để đánh giá được chất lượng mạng cần thiết phải có một bộ tiêu chuẩn để đáp ứng yêu cầu đánh giá nói trên

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, em đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, đề xuất các chỉ tiêu và phương pháp đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến W-CDMA của hệ thống 3G” làm đề tài tốt nghiệp cao học

Luận văn này được thực hiện để xây dựng bộ tiêu chuẩn các tham số đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến 3G trong môi trường đã có mạng 2G Trên cơ sở các phân tích, đánh giá được nghiên cứu, luận văn đề xuất phương pháp đo kiểm đánh giá chất lượng mạng 3G trong thời gian sắp tới

Vì thời gian có hạn cũng như còn hạn chế về kiến thức nên quyển Luận văn của em khó tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô giáo và bạn bè

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Xuân Dũng và các thầy cô giáo trong khoa Điện tử-Viễn thông đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình để em hoàn thành luận văn này Bên cạnh đó em cũng xin gửi lời cảm

ơn chân thành tới các thầy cô giáo đã dạy dỗ, tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu học tập của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT NỘI DUNG

Mục tiêu của luận văn là đề xuất bộ chỉ tiêu và các phương pháp đo đánh giá chất

lượng mạng truy nhập vô tuyến nhằm phục vụ công tác quản lý mạng lưới, đo kiểm,

phát hiện sự cố, nâng cao chất lượng mạng cho mạng thông tin di động 3G CDMA Nội dung chính của luận văn gồm có:

W-− Giới thiệu tổng quan về hệ thống mạng 3G sử dụng công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA trong môi trường tồn tại sẵn mạng 2G

− Phân tích các tiêu chuẩn liên quan đến chất lượng mạng của hệ thống 3G WCDMA

− Cập nhật tình hình triển khai và xem xét các công bố về chất lượng mạng của các nhà khai thác đã có hệ thống WCDMA

− Nghiên cứu, đề xuất bộ chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến 3G-WCDMA:

ƒ Tổng quan về bộ chỉ tiêu chất lượng then chốt (KPI)

ƒ Xây dựng bộ chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến WCDMA

− Nghiên cứu, phân tích các phương pháp đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập

vô tuyến 3G WCDMA

ABSTRACT

The primary object of thesis is to construct the Key Performance Indicators (KPI) and the testing methods to evaluate the Network Performance in network‘s operations and maintenances, measurements and troubleshooting to enhance the quality of 3G W-CDMA mobile network

The main contents of this thesis includes:

− Overview of the 3G network system using WCDMA in environment 2G/3G

− Analysis of the standards related to the Network Performance (NP) and Quality

of Service (QoS) of 3G W-CDMA

− Update the deployments and QoS publications of other W-CDMA network operators in the world

− Research and construct the KPIs to evaluate the Network Performance of 3G CDMA network:

W-ƒ Overview of the Key Performance Indicators (KPIs)

ƒ Construct of KPIs to evaluate the Network Performance of 3G

− Research, analyse the testing methods to evaluate the quality of 3G W-CDMA network

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu

3G (third-generation technology) là công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba, nó cung cấp các dịch vụ thoại truyền thống (voice calls), điện thoại truyền hình ảnh (video calls) và các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, yêu cầu thời gian thực, trong môi trường vô tuyến di động Các dịch vụ dữ liệu 3G thông dụng bao gồm: chụp và gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại máy ảnh; gửi, nhận e-mail và file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin video và MP3; và nhắn tin dạng chữ với chất lượng cao Các thiết bị hỗ trợ 3G cho phép download và xem phim từ các chương trình TV, kiểm tra tài khoản ngân hàng, thanh toán hóa đơn điện thoại qua mạng, gửi bưu thiếp kỹ thuật số, dịch vụ mobile positioning…

Công nghệ 3G được nhắc đến như là một chuẩn IMT-2000 của Tổ chức Viễn thông Thế giới (ITU) Lúc đầu 3G được dự kiến là một chuẩn thống nhất trên thế giới, nhưng trên thực tế, thế giới 3G đã bị chia thành 4 phần:

ƒ UMTS (W-CDMA)

UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), dựa trên công nghệ truy nhập vô tuyến W-CDMA, là giải pháp nói chung thích hợp với các nhà khai thác dịch vụ di động sử dụng GSM, tập trung chủ yếu ở châu Âu và một phần châu Á (trong đó có Việt Nam) UMTS được tiêu chuẩn hóa bởi tổ chức 3GPP, cũng là tổ chức chịu trách nhiệm định nghĩa chuẩn cho GSM, GPRS và EDGE

ƒ CDMA 2000

Một chuẩn 3G quan trọng khác là CDMA2000, là thế hệ kế tiếp của các chuẩn 2G CDMA và IS-95 Các đề xuất của CDMA2000 nằm bên ngoài khuôn khổ GSM tại Mỹ, Nhật Bản và Hàn Quốc CDMA2000 được quản lý bởi 3GPP2, là tổ chức độc lập với 3GPP Có nhiều công nghệ truyền thông khác nhau được sử dụng trong CDMA2000 bao gồm 1xRTT, CDMA2000-1xEV-DO và 1xEV-DV CDMA 2000 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 144 kbit/s tới trên 3 Mbit/s Chuẩn này đã được chấp nhận bởi ITU

ƒ TD-SCDMA

Chuẩn được ít biết đến hơn là TD-SCDMA đang được phát triển tại Trung Quốc bởi các công ty Datang và Siemens Nó được đưa vào hoạt động năm 2005

ƒ Wideband CDMA

Hỗ trợ tốc độ giữa 384 kbit/s và 2 Mbit/s Khi giao thức này được dùng trong một mạng diện rộng WAN, tốc độ tối đa là 384 kbit/s Khi nó dùng trong một mạng cục bộ LAN, tốc độ tối đa là 1,8 Mbit/s Chuẩn này cũng được công nhận bởi ITU Theo hiệp hội các nhà cung cấp di động toàn cầu (GSA) thì tính đến tháng 07/2008 đã có 228 nhà khai thác thương mại của 94 quốc gia trên thế giới triển khai

hệ thống 3G theo công nghệ WCDMA, năm 2006 được coi là năm của điện thoại 3G và theo dự báo của các chuyên gia thì đến năm 2010 số lượng thuê bao 3G có thể đạt con số 1 tỷ trên toàn thế giới

Ở Việt Nam, Bộ Thông tin và Truyền thông đã cấp giấp phép triển khai mạng 3G cho 4 doanh nghiệp là Viettel, Vinaphone, MobiFone, liên doanh HT Mobile và EVN Telecom Giấy phép 3G cấp cho 4 doanh nghiệp lần này là tiêu chuẩn IMT-

2000 trong băng tần số 1900-2200 MHz Trong bối cảnh như vậy, các yếu tố có tác động mạnh mẽ và quan trọng nhất đến việc thu hút khách hàng sử dụng dịch vụ 3G của các doanh nghiệp này chính là: vùng phủ sóng, thời gian triển khai, sự đa dạng của các dịch vụ 3G sẽ được cung cấp đến khách hàng và quan trọng hơn cả là chất

lượng của các dịch vụ này Đó là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện

ở mức độ hài lòng của đối tượng sử dụng dịch vụ đó, thực chất là sự trải nghiệm của người dùng khi sử dụng dịch vụ đó, ví dụ như là các yếu tố: tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công, chất lượng thoại, chất lượng hình ảnh (video call) sẽ được khách hàng quan tâm đến khi sử dụng dịch vụ điện thoại hình ảnh (video call) 3G…

Xét về góc độ phát triển và quản lý mạng thì chất lượng của các dịch vụ được cung cấp bởi một mạng (ở đây ta không xét đến trường hợp các dịch vụ được thiết lập liên mạng) sẽ được quyết định bởi chất lượng mạng (Network Performance - NP) của mạng lưới đó, nếu không xét đến ảnh hưởng của thiết bị đầu cuối của người dùng

Theo khuyến nghị E.800 của ITU thì Chất lượng mạng được định nghĩa là năng lực của một mạng (hoặc là một phần mạng) cung cấp chức năng liên quan đến truyền thông tin giữa những người sử dụng Năng lực này được thể hiện thông qua một tập hợp các tham số và các giá trị ngưỡng tương ứng với các tham số đó Trên thực tế số lượng các tham số này là khá nhiều và mỗi nhà khai thác mạng sẽ căn cứ vào yêu cầu phát triền mạng lưới, chiến lược kinh doanh của mình để lựa chọn và xây dựng nên một bộ tham số chất lượng mạng cơ bản (Key Performance Indicator – KPI), bộ tham số này cũng sẽ được đưa ra trong thỏa thuận giữa nhà khai thác mạng với bên cung cấp thiết bị và hạ tầng mạng Việc xây dựng bộ tham số KPI này đòi hỏi sự linh hoạt của nhà khai thác, ví dụ như là việc có thể phân chia KPI theo các mức sử dụng cho các mục đích khác nhau: đo kiểm chất lượng mạng tổng thể;

đo kiểm trong vận hành, bảo dưỡng mạng, phát hiện và xử lý sự cố trong mạng hoặc

là xây dựng KPI cho vùng phủ sóng, cho miền mạng lõi CS (Circuit-switched) hay miền mạng lõi PS (Packet-switched) Trên cơ sở các bộ tham số KPI của các nhà khai thác thì các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế như là 3GPP, ITU sẽ phân tích và xây dựng nên một bộ tham số KPI khuyến nghị cho toàn bộ các nhà khai thác mạng trên thế giới

Trong quá trình xây dựng bộ tham số KPI thì các nhà khai thác mạng còn cần quan tâm đến phương pháp đo kiểm các tham số KPI này sao cho hiệu quả và phản

ánh đúng thực tế mạng lưới nhất Có hai phương pháp được sử dụng đó là đo kiểm ngay trên thực tế mạng lưới và lấy thống kê theo thời gian dựa theo chức năng thống kê sẵn có của trung tâm điều hành mạng Phương pháp thứ nhất thường được

sử dụng để nghiên cứu về những trải nghiệm của khách hàng trong khi phương pháp thứ hai lại thường được áp dụng khi mạng đã có đủ lưu lượng sau một thời gian đầu khai thác mạng Ngoài ra, còn có một vấn đề đó là các chỉ tiêu ngưỡng dùng cho các tham số KPI không phải là cố định mà có thể sẽ được thay đổi cho phù hợp với các chiến lược phát triển mạng mới, sau khi đo kiểm các tham số KPI trong một khoảng thời gian nhất định

Như vậy, chất lượng mạng chính là yếu tố được các nhà khai thác mạng quan tâm hàng đầu và cũng là vấn đề khó khăn nhất trong quá trình phát triển và quản lý mạng lưới

Với những phân tích trên đây, em đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, đề xuất các chỉ tiêu và phương pháp đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến W- CDMA của hệ thống 3G” là đề tài tốt nghiệp cao học với mong mỏi được học hỏi,

khám phá thêm những kiến thức hữu ích và mới mẻ liên quan đến 3G nói chung, chất lượng mạng của hệ thống 3G WCDMA nói riêng và sẽ là một đóng góp tốt cho công việc hiện tại của em, phục vụ cho công tác đo kiểm chất lượng mạng lưới

Đề tài “Nghiên cứu, đề xuất các chỉ tiêu và phương pháp đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến W-CDMA của hệ thống 3G” được xây dựng bao

gồm các nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan : Giới thiệu, tóm tắt mục tiêu của luận văn và nội dung các

chương trong luận văn;

Chương 2: Giới thiệu tổng quan về hệ thống mạng 3G sử dụng công nghệ truy nhập

vô tuyến WCDMA Phân tích cấu hình mạng thông tin di động trong môi trường mạng hỗn hợp 2G/3G: Phần đầu của chương đề cập đến cấu trúc tổng quan của mạng 2G, 3G Khi triển khai 3G trên nền mạng 2G, một trong những hướng ưu tiên

là tái sử dụng cơ sở hạ tầng có sẵn của 2G Chương này nêu ra các cấu trúc mạng

3G WCDMA, cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN Bên cạnh đó, trong chương này em sẽ tập trung phân tích các tiêu chuẩn liên quan đến chất lượng mạng của hệ thống 3G và tìm hiểu một số các công bố về chất lượng mạng của các nhà khai thác mạng 3G trên thế giới, để làm tiền đề cho việc nghiên cứu đề xuất bộ tham số đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến 3G trong chương 3;

Chương 3: Nghiên cứu, đề xuất bộ tham số đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô

tuyến 3G WCDMA Chương này bao gồm hai nội dung chính đó là: nghiên cứu, phân tích một số các tham số chất lượng mạng truy nhập vô tuyến và các vấn đề liên quan đến đo kiểm trong mạng 3G WCDMA, trên cơ sở việc phân tích này sẽ tiến hành xây dựng, tổng hợp một bộ chỉ tiêu chất lượng mạng truy nhập vô tuyến 3G WCDMA (KPI);

Xây dựng các tham số đánh giá chỉ tiêu chất lượng mạng, chất lượng dịch vụ 3G: Mục tiêu của đo kiểm và đánh giá có thể xét theo các yêu cầu khác nhau Nói chung, đối với mạng thông tin di động, ngoài mục tiêu đánh giá về chi phí, người ta thường thực hiện đánh giá theo 2 mục tiêu khác: dung lượng và vùng phủ Để thực hiện các hàm mục tiêu nêu trên, trước hết cần xác định các tham số liên quan và ảnh hưởng của các tham số này đến mục tiêu chung;

Phân tích các vấn đề kĩ thuật và các công cụ hỗ trợ đánh giá chất lượng mạng thông tin di động 3G Ngoài ra, do bộ chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá chất lượng mạng, chất lượng dịch vụ liên quan đến rất nhiều tham số, quá trình nên để có thể xử lí các vấn

đề liên quan, cần sử dụng phần mềm đo kiểm và các công cụ hỗ trợ phân tích, đánh giá Đây cũng là một nội dung được trình bày trong chương 4 với mục tiêu đánh

giá, xác định các ưu điểm, hạn chế và giới hạn năng lực của các công cụ liên quan;

Chương 4: Nghiên cứu các phương pháp đo các chỉ tiêu KPI Trong chương này,

em sẽ tìm hiểu và phân tích hai phương pháp đo được sử dụng thường xuyên trong thực tế để đo kiểm, thu thập số liệu về các tham số KPI trong mạng 3G Mỗi phương pháp đo sẽ có những đặc điểm và những yêu cầu khác nhau, thích hợp cho việc đo kiểm một số các chỉ tiêu KPI khác nhau Đối với mỗi chỉ tiêu KPI, ngoài

những yêu cầu chung liên quan đến phép đo, còn có những yêu cầu riêng biệt khác nhau

Xây dựng các phương pháp đo kiểm đánh giá chất lượng mạng 3G: Nếu việc đo kiểm đánh giá theo hướng như trên được duy trì liên tục trong suốt quá trình triển khai và khai thác mạng lưới, chất lượng của mạng, dịch vụ sẽ ngày một nâng cao, phục vụ khách hàng sẽ tốt hơn Chương 4 sẽ trình bày tổng hợp các quá trình liên quan đến đo kiểm chất lượng mạng, bao gồm thu thập số liệu chất lượng mạng thực

tế, đo kiểm trên mạng lưới và cuối cùng là đánh giá kết quả thu được qua đo kiểm,

đề xuất các bước xử lí tiếp theo dựa trên các điều kiện triển khai, phát triển của mạng Đồng thời chương 4 còn đưa ra một số kết quả đo thử nghiệm

Chương 5: Kết luận Chương này nêu lên những kết luận chung về việc quản lý

chất lượng mạng cũng như là các phương pháp đánh giá chất lượng mạng trong hệ thống 3G WCDMA, đồng thời cũng đưa ra những hướng phát triển tiếp theo của đề tài

Thêm vào đó, chương 5 còn :Nhận xét, khuyến nghị về đo kiểm đánh giá chất lượng mạng 3G trong điều kiện đã có mạng 2G dựa trên cơ sở bộ tiêu chuẩn kỹ thuật: Trên cơ sở các phân tích, đánh giá đã thực hiện, luận văn đề xuất một số giải pháp, hướng triển khai đo kiểm đánh giá sẽ được thực hiện trong mạng 2G/3G trong thời gian tới

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH CẤU HÌNH MẠNG THÔNG

TIN DI ĐỘNG TRONG MÔI TRƯỜNG MẠNG HỖN HỢP

2G/3G

Mạng 3G của VNPT được triển khai khi nhà khai thác đã có mạng GSM Việc tồn tại mạng GSM từ trước mang đến cả thuận lợi lẫn khó khăn cho quá trình triển khai, khai thác và quản lí hệ thống 3G Một mặt, nhà khai thác có điều kiện triển khai nhanh hệ thống 3G trên cơ sở hạ tầng về trạm, thiết bị, anten, … đã có sẵn Ngược lại, để hai hệ thống hoạt động tốt và có thể kết hợp với nhau, nhà khai thác phải qui hoạch, tính toán, quản lí hệ thống một cách chặt chẽ, hiệu quả Chương 2 sẽ trình bày tổng quan cấu hình, các cấu trúc mạng 3G WCDMA, cấu trúc mạng truy nhập

vô tuyến UTRAN Đồng thời, phân tích các tiêu chuẩn liên quan đến chất lượng mạng của hệ thống 3G và tìm hiểu một số các công bố về chất lượng mạng của các nhà khai thác mạng 3G trên thế giới, để làm tiền đề cho việc nghiên cứu đề xuất bộ tham số đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến 3G trong chương 3

và modun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module);

• Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem) bao gồm một nhóm các phần

tử mạng cung cấp chức năng thông tin vô tuyến giữa MS và mạng cố định BSS bao gồm trạm gốc BTS (Base Transceiver Station) và bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller);

• Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem) là phần tử mạng cung cấp khả năng chuyển mạch và quản lý thuê bao NSS bao gồm tổng đài di động MSC (Mobile Services Switching Centre), bộ định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register), bộ định vị thường trú HLR (Home Location Register), bộ nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identification Register), trung tâm nhận thực AuC (Authentication Centre)

Hình 2-1 Cấu trúc mạng GSM

2.1.2 Cấu trúc mạng UMTS

Cấu trúc mạng UMTS dựa trên cấu trúc chung của mạng thế hệ thứ 2 như được biểu diễn trên Hình 2-2

Theo chức năng, cấu trúc mạng UMTS được chia làm 3 nhóm:

• Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment): là thiết bị đầu cuối vô tuyến, cung cấp giao diện người sử dụng tới mạng thông qua kênh vô tuyến;

• Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Radio Access Network) hoặc Mạng truy nhập

vô tuyến mặt đất UTRAN (Terrestrial Radio Access Network): là nhóm phần tử mạng cung cấp tất cả các chức năng vô tuyến;

• Mạng lõi CN (Core Network): là nhóm phần tử mạng cung cấp chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi và kết nối dữ liệu tới mạng bên ngoài (như mạng PSTN hay mạng Internet) HSS (Home Subcriber Server) là máy chủ thuê bao thường trú

Hình 2-2 Cấu trúc mạng UMTS

Thiết bị người sử dụng UE bao gồm 2 phần tử:

• Thiết bị di động ME (Mobile Equipment): thiết bị vô tuyến vật lý thực hiện truyền thông vô tuyến qua giao diện mở Uu Giao diện Uu là một đặc tính kỹ thuật mới dựa trên giao thức được sử dụng bởi công nghệ vô tuyến WCDMA

• Modun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): card đặc biệt chứa những thông tin nhận dạng, chi tiết thuê bao, xác thực và thuật toán mật mã hóa Nó tương đương với SIM GSM

Giữa ME và USIM có thể định nghĩa một giao diện mới, được gọi là giao diện Cu

Đó là giao diện điện giữa USIM và ME và theo chuẩn định nghĩa cho GSM

Mạng truy nhập vô tuyến RAN thực hiện tất cả các chức năng vô tuyến trong việc kết nối thiết bị người sử dụng tới mạng lõi, bao gồm:

• Điều khiển và quản lý kênh vô tuyến;

• Quản lý kết nối và vị trí;

• Quản lý kết nối và điều khiển cuộc gọi không phải là chức năng của RAN và được thực hiện bởi mạng lõi

Hình 2-3 Cấu trúc mạng RAN của hệ thống UMTS

2.2.2.3 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN

Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS (UTRAN) được biểu diễn trên Hình 2-3 UTRAN bao gồm một số phân hệ mạng vô tuyến RNS (Radio Network

Subsystems) Mỗi RNS được tạo bởi một hay nhiều phần tử Node B, tương đương với một trạm BTS của mạng GSM Node B thực hiện truyền phát và nhận sóng vô tuyến tới hoặc từ UE

RNC kiểm soát tài nguyên vô tuyến của những Node B được kết nốt tới RNC và cung cấp kết nối tới mạng lõi RNC tương ứng logic với BSC trong mạng GSM

Số lượng Node B tối đa có thể kết nối với RNS cụ thể gần như biến đổi giữa thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau và phụ thuộc vào cấu hình phần tử cũng như sự phát triển của sản phẩm

Node B

Node B là nút logic chịu trách nhiệm phát và nhận sóng vô tuyến trong một cell 3GPP định nghĩa một cell là một vùng địa lý được phủ bởi một Node B Trong một cell có thể có một hoặc nhiều hơn một sector Một sector là một vùng nhỏ nằm trong một cell Chức năng chính của Node B là thực hiện xử lý giao diện vô tuyến lớp 1 và quản lý cơ bản về tài nguyên vô tuyến, bao gồm:

• Mã hóa kênh và đan xen;

• Thích ứng tốc độ;

• Trải phổ;

• Giám sát hiệu suất;

• Điều khiển công suất vòng trong

Thuật ngữ Node B được thông qua trong quá trình chuẩn hóa UMTS, nó tương tự như BTS trong GSM

Phần tử chức năng - RNC

RNC là phần tử trung tâm của mỗi RNS trong một mạng Chức năng chính của RNC là điều khiển, quản lý lưu lượng và điều khiển kênh được sử dụng bởi những Node B kết nối với nó Quản lý tài nguyên vô tuyến của cell Node B bao gồm:

• Điều khiển cấp phép (Admission Control);

• Cấp phát mã

• Điều khiển chuyển giao

• Điều khiển tắc nghẽn và tải

• Điều khiển công suất vòng ngoài

Chuyển giao được điều khiển bởi RNC nhưng có thể được khởi tạo bởi RNC hoặc mạng lõi

Phân tập RNC

Để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu trong UTRAN, UMTS sử dụng phân tập macro Phân tập macro cho phép truyền phát tín hiệu của cùng một UE qua 2 hay nhiều Node B Khi Node B đang cung cấp chức năng phân tập macro thuộc RNS khác nhau, tính lưu động của thiết bị đầu cuối trong RAN được hỗ trợ bởi giao diện Iur giữa các RNC Trong tình huống này, các RNC liên quan có hai vai trò logic:

• RNC gốc (Serving RNC): Mỗi kết nối giữa UE tới RAN đều có một SRNC SRNC được định nghĩa là RNC có giao diện Iu và đường báo hiệu cho UE

• RNC tạm thời (Drift RNC): Một RNC là DRNC nếu nó cung cấp tài nguyên vô tuyến để hỗ trợ SRNC kết nối với UE

Tất cả dữ liệu cần thiết để hỗ trợ tính lưu động được truyền tải giữa SRNC và

DRNC qua giao diện Iur

Các giao diện trong mạng UTRAN

Hình 2-4 Các giao diện trong mạng UTRAN

Hình 2-4 biểu diễn các giao diện trong mạng UTRAN, bao gồm:

• Uu (UMTS User): giao diện vô tuyến WCDMA giữa UE và Node B, qua đó UE truy nhập vào mạng;

• Iu (Interface UMTS): giao diện giữa mạng lõi và RAN, tương đương với giao diện A trong GSM;

• Iub (Interface UMTS Node B): giao diện giữa Node B và RNC gốc, nó tương đương với giao diện Abis trong GSM Tuy nhiên, khác với Abis, giao diện Iub

là giao diện mở;

• Iur (Interface UMTS RNC): giao diện giữa 2 RNS để hỗ trợ chức năng kết nối liên RNS mà không cần qua mạng

Công nghệ truyền tải trong UTRAN

ATM là công nghệ truyền tải được định nghĩa trong tiêu chuẩn UMTS cho giao diện phạm vi mạng truy nhập vô tuyến RAN Nó được chọn bởi vì khả năng cung cấp những đặc tính truyền tải khác nhau phụ thuộc vào từng loại lưu lượng được truyền:

• Lớp thích ứng ATM loại 2 (AAL-2) được sử dụng trên giao diện Iub, Iur và Iu

để truyền tải lưu lượng thoại Nó còn được sử dụng trên Iub để mang lưu lượng

dữ liệu;

• Lớp thích ứng ATM loại 5 (AAL -5) được sử dụng trên giao diện Iu để truyền tải lưu lượng dữ liệu Nó cũng được sử dụng trên tất cả các giao diện ( Iub, Iur, Iu) để mang thông tin báo hiệu)

2.2.2.4 Tổng quan cấu trúc mạng lõi

Hình 2-5 Cấu trúc mạng lõi UMTS

Mạng lõi (Core Network – CN) bao gồm những thực thể vật lý cung cấp chức năng như sau:

• Chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi;

• Quản lý thông tin người sử dụng cho thuê bao và tính lưu động;

• Điều khiển tính năng mạng và dịch vụ;

• Cơ cấu chuyển mạch, truyền phát cho báo hiệu và thông tin

Mạng lõi cũng cung cấp kết nối hướng tới mạng ngoài như mạng PSTN, mạng Internet và một số mạng dữ liệu hoặc thoại khác

Để hỗ trợ cả thoại và dữ liệu trong mạng lõi, 2 vùng logic được định nghĩa:

• Vùng chuyển mạch kênh: bao gồm tất cả các phần tử mạng lõi hỗ trợ kết nối chuyển mạch kênh Nó gồm MSC, GMSC dựa trên mạng lõi GSM hiện tại

• Vùng chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các phần tử mạng lõi hỗ trợ kết nối chuyển mạch gói và được dựa trên tiến trình của chuẩn GPRS cho truyền tải gói trong mạng GSM

mã hóa tới RAN MSC cũng kết hợp với VLR có chức năng như một cơ sở dữ liệu vị trí cho dịch vụ chuyển mạch kênh và lưu giữ vị trí hiện thời của UE trong vùng phục vụ của MSC;

• GMSC (Gateway MSC): chuyển mạch kênh tại điểm mạng UMTS được kết nối tới mạng chuyển mạch kênh bên ngoài (ví dụ, mạng PSTN) GMSC quản lý kết nối chuyển mạch kênh, bao gồm cả chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi tới MSC phục vụ

Chức năng MSC/GMSC

• Khối thích ứng tốc độ và chuyển mã chuyển đổi lưu lượng thoại (TRAU) được

mã hóa để truyền dẫn trong RAN thành chuẩn lưu lượng 64kbps TDM cho chuyển mạch kênh trong MSC hay GMSC

Máy chủ MSC/GMSC và Media Gateway tạo nên một khối chức năng hoàn chỉnh cho từng MSC hay GMSC riêng biệt

Phần tử chuyển mạch gói SGSN và GGSN

Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (Serving GPRS Support Node - SGSN) thực hiện các

chức năng trong vùng chuyển mạch gói tương tự chức năng MSC thực hiện trong

vùng chuyển mạch kênh SGSN có nhiệm vụ phân phát gói dữ liệu tới UE trong vùng phục vụ và thực hiện những chức năng sau:

• Giao thức và giao diện hội thoại giữa mạng vô tuyến - phần tử chuyển mạch gói trong mạng lõi;

• Quản lý xác định thẩm quyền và di động, bao gồm chuyển giao SGSN;

• Định tuyến dữ liệu tới RNC thích hợp có yêu cầu kết nối tới UE trong vùng phục vụ;

• Định tuyến dữ liệu tới GGSN khi có yêu cầu kết nối tới mạng ngoài

Chức năng đăng kí vị trí cho phép lưu trữ thông tin thuê bao và thông tin vị trí cho dịch vụ chuyển mạch gói của thuê bao đã đăng ký với SGSN

GGSN (Gateway GPRS Support Node) cung cấp tính năng tương tự như GMSC và thực hiện hoạt động với các mạng chuyển mạch gói bên ngoài, kết nối lõi UMTS tới mạng Internet, ISP và Intranet Chức năng GGSN bao gồm:

• Định tuyến gói dữ liệu ngoài tới SGSN phục vụ;

• Báo hiệu và truyền tải dữ liệu từ mạng lõi UMTS;

HSS dựa trên việc nâng cấp HLR trong GSM, có khả năng điều khiển quá trình cập nhật vị trí khi một UE chuyển vùng xung quanh mạng, cập nhật vị trí phục vụ mới

và yêu cầu bộ nhớ xóa bản ghi vị trí cũ

Trung tâm nhận thực AuC có nhiệm vụ bảo mật thuê bao, giữ khóa và thuật toán mật mã hóa AuC được kết hợp với HSS và lưu trữ khóa nhận dạng cho từng thuê bao đã đăng ký trong HSS Khóa nhận dạng được sử dụng để đảm bảo các chức năng sau:

• Tạo ra dữ liệu được dùng để nhận thực UE;

• Mã hóa thông tin được truyền qua đường vô tuyến giữa UE và mạng

AuC truyền dữ liệu cần thiết để nhận thực và mã hóa/giải mã qua HSS đến bộ nhớ

vị trí trong MSC và SGSN

Giao diện CN

Với yêu cầu hỗ trợ cả 2 lưu lượng chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh, giao diện

Iu giữa CN và RAN bao gồm 2 loại:

• Iu-CS: giao diện được sử dụng để hỗ trợ lưu lượng chuyển mạch kênh IuCS mang thông tin về tiến trình cuộc gọi, quản lý di động và quản lý RNS giữa một RNC và MSC gốc;

• Iu-PS: giao diện được sử dụng để hỗ trợ lưu lượng chuyển mạch gói IuPS mang thông tin về truyền phát dữ liệu gói, quản lý di động giữa RNC và SGSN gốc

Các giao diện khác trong mạng lõi UMTS bao gồm:

• Giao diện Gc: được sử dụng bởi GGSN để truy tìm vị trí thuê bao và thông tin thuê bao cho dịch vụ chuyển mạch gói từ HSS;

• Giao diện Gn: trao đổi thông tin giữa SGSN và GGSN;

• Giao diện Gr: kết nối SGSN và HSS để truyền tải vị trí, thông tin thuê bao Trao đổi thông tin có thể xảy ra khi UE yêu cầu dịch vụ hay khi UE di chuyển tới vùng phục vụ của SGSN khác;

• Giao diện C: Giao diện chuẩn GSM cho kết nối của GMSC tới HSS;

• Giao diện D: Giao diện chuẩn GSM cho kết nối của MSC tới HSS;

• Giao diện E: Giao diện chuẩn GSM cho kết nối của GMSC tới MSC

Theo khuyến nghị E.800 của ITU thì Chất lượng dịch vụ viễn thông là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện ở mức độ hài lòng của đối tượng sử dụng

dịch vụ đó Chất lượng mạng (NP) được định nghĩa là năng lực của một mạng (hoặc

là phần mạng) cung cấp chức năng liên quan đến truyền thông tin giữa những người

sử dụng

Chất lượng mạng (NP) và chất lượng dịch vụ (QoS) được phản ánh thông qua bộ

tham số chất lượng mạng cơ bản (KPI - Key Performance Indicators) Chương này

sẽ phân tích các khuyến nghị và tiêu chuẩn của các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ITU, 3GPP) về NP và QoS

2.2.1 Các tiêu chuẩn của tổ chức ITU

Tổ chức ITU có 2 khuyến nghị liên quan đến QoS và NP: ITU E.800 và ITU I.350

- ITU-T Recommendation E.800: “Terms and definitions related to Quality

of Service and Network Performance including dependability” Khuyến nghị

này đưa ra khái niệm cơ bản về QoS và NP, đồng thời chỉ ra mối liên quan

giữa chúng

- ITU-T Recommendation I.350: “General aspects of Quality of Service and

Network Performance in digital networks, including ISDNs” Khuyến nghị

này cũng đưa ra khái niệm cơ bản về QoS và NP

Điểm khác biệt giữa 2 khuyến nghị này là: E.800 đưa ra khái niệm về QoS rộng hơn so với I.350, còn trong I.350 khái niệm về QoS được giới hạn bởi các tham số

có thể quan sát được trực tiếp và có thể đo được tại điểm truy cập dịch vụ của người

sử dụng Và I.350 đưa ra các tham số về NP cho nhà cung cấp mạng dùng để thiết

kế, cấu hình, khai thác và bảo dưỡng

2.2.2 Các tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP

Tổ chức 3GPP đưa ra 5 tiêu chuẩn liên quan đến QoS và NP: 3GPP TS 32.401,

TS 32.403, TS 32.405, TS 32.406 và TS 32.407:

- 3GPP TS 32.401 V7.0.0 (2007-06): “Digital cellular telecommunications

system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Telecommunication management; Performance Management (PM); Concept and requirements”

Tiêu chuẩn này đưa ra các khái niệm và yêu cầu về quản lý đo chất lượng và lựa chọn dữ liệu kết quả đo chất lượng trong các mạng GSM và UMTS Tiêu chuẩn này cũng đưa ra cái nhìn tổng quan về cách lưu giữ số liệu và truyền

dữ liệu đo đến hệ thống khai thác (Operation System) để xử lý và đánh giá

kết quả Tuy nhiên tiêu chuẩn này không đề cập đến cách thu thập dữ liệu và cũng không đưa ra tiêu chuẩn để tính toán và phân tích các dữ liệu đo liên quan đến chất lượng

- 3GPP TS 32.403 V6.9.0 (2005-09): “Digital cellular telecommunications

system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Telecommunication management; Performance Management (PM); Performance measurements UMTS and combined UMTS/GSM”

Tiêu chuẩn này liệt kê tất cả các phép đo liên quan đến việc đánh giá chất lượng đường truyền vô tuyến nhằm mục đích điều khiển chuyển giao, quản

lý di động trong mạng, đó là:

ƒ Các phép đo liên quan đến RNC qui định các thủ tục đo lường liên quan đến phần mạng truy nhập như: thiết lập kết nối RRC, quyết định chuyển giao, điều khiển công suất

ƒ Các phép đo liên quan đến SGSN qui định các thủ tục đo liên quan đến kết nối giữa RNC với phần chuyển mạch gói của mạng lõi (PS CN)

ƒ Các phép đo liên quan đến GGSN qui định các thủ tục đo liên quan đến kết nối giữa phần mạng chuyển mạch gói của mạng lõi (PS CN) với các mạng bên ngoài

ƒ Các phép đo liên quan đến MMS qui định các thủ tục đo liên quan đến các dịch vụ tin nhắn đa phương tiện

Nhìn chung tiêu chuẩn này đã qui định các thủ tục đo liên quan đến cả mạng truy nhập và mạng lõi Tuy nhiên, kết quả mới chỉ dừng lại ở việc liệt kê khái niệm các bộ đếm giao thức, sử dụng các bộ đếm thống kê và kết quả đo được tính theo phân bố kết gauge, được đo tại các thời điểm khác nhau (Ví dụ: Với phép đo thiết lập kết nối RRC thành công: mới chỉ đưa ra được số lượng thiết lập kết nối RRC thành công)

Tài liệu tiêu chuẩn này chưa chỉ ra được mối liên hệ giữa các sự kiện đo đến chất lượng dịch vụ và chất lượng mạng Thông thường, trong các tiêu chuẩn này, các sự kiện giao thức mới chỉ được xác định ở mức rất chung chung (không cụ thể) (Ví dụ: thủ tục chuyển giao có thể được xác định thông qua các bản tin: cấu hình lại kênh vật lý RRC, cấu hình lại kênh truyền tải RRC, cấu hình lại kênh mang vô tuyến RRC, thiết lập kênh mang vô tuyến RRC hoặc xoá kênh mang vô tuyến RRC, tuy nhiên không biết được các bản tin đó dùng trong trường hợp nào, chuyển giao trong cùng tần số hay chuyển giao khác tần số và cũng chưa có phân tích về nguyên nhân của các sự kiện gây lỗi trong mạng)

- 3GPP TS 32.405 V6.9.0 (2008-09): “Digital cellular telecommunications

system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Telecommunication management; Performance Management (PM); Performance measurements - Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN)”

Có thể nói, tiêu chuẩn này “là một tập con” của TS 32.403, bởi nó chỉ tập trung vào các thủ tục đo liên quan đến mạng truy nhập, trong đó có đưa thêm các thủ tục đo liên quan đến HSDPA/HSUPA

- 3GPP TS 32.406 V7.1.0 (2008-06): “Digital cellular telecommunications

system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Telecommunication management; Performance Management (PM); Performance measurements Core Network (CN) Packet Switched (PS) domain”

Cũng như tiêu chuẩn trên, tiêu chuẩn này cũng “là một tập con” của TS 32.403, tập trung vào các chỉ tiêu liên quan đến phần chuyển mạch gói của mạng lõi

- 3GPP TS 32.407 V7.2.0 (2008-09): “Digital cellular telecommunications

system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Telecommunication management; Performance Management (PM); Performance measurements Core Network (CN) Circuit Switched (CS) domain”

Tiêu chuẩn này đưa ra các phép đo chất lượng liên quan đến phần chuyển mạch kênh của mạng lõi (CS CN)

2.2.3 Các báo cáo kỹ thuật của 3GPP

Ngoài ra các khuyến nghị của ITU cũng như các tiêu chuẩn của 3GPP, 3GPP cũng đưa ra 2 báo cáo kỹ thuật (Technical Report) liên quan đến QoS và NP là TR 32.814 và TR 22.925:

- 3G TR 22.925 V3.1.1 (2000-01): “Universal Mobile Telecommunications

System (UMTS); Service aspects; Quality of Service and Network Performance”

Báo cáo kỹ thuật này xác định các tham số và giá trị của các tham số được dùng làm chuẩn để xây dựng các tiêu chuẩn cho hệ thống UMTS, và được coi là nguyên tắc đối với các khai thác và cung cấp dịch vụ khi thiết kế mạng

và cung cấp dịch vụ Trong báo cáo này, yêu cầu đối với các tham số về QoS

và NP được phân loại như sau:

ƒ Yêu cầu chung

ƒ Yêu cầu hỗ trợ dịch vụ Thoại

ƒ Yêu cầu hỗ trợ dịch vụ Truyền Dữ liệu

ƒ Yêu cầu hỗ trợ dịch vụ Tin nhắn

ƒ Yêu cầu hỗ trợ dịch vụ Fax

ƒ Yêu cầu hỗ trợ dịch vụ Đa phương tiện

Và tương ứng với các tham số này là các giá trị tham số được xác định như là mức ngưỡng đối với từng loại hình dịch vụ

Tuy nhiên các tham số này mới chỉ phản ánh được một số các dịch vụ cơ bản, chưa có các tham số về cách thức thực hiện kết nối với mạng, cách thu thập dữ liệu, chúng có ảnh hưởng thế nào đến QoS và NP thì vẫn chưa được đề cập trong báo cáo này

- 3GPP TR 32.814 V7.0.0 (2007-03): “3rd Generation Partnership Project;

Technical Specification Group Services and System Aspects; Telecommunication management; UTRAN and GERAN Key Performance Indicators (KPI)”

Báo cáo kỹ thuật này đưa ra đề xuất về một bộ chỉ tiêu chất lượng cơ bản (KPI) cho mạng UTRAN và GERAN, dùng để đo chất lượng mạng Bộ chỉ tiêu KPI này được đưa ra bởi sự hợp tác của 8 nhà khai thác và cung cấp thiết bị Đồng thời báo cáo này cũng đưa ra công thức tính và cách tính KPI thông qua các bộ đếm, theo đó các KPI trong mạng UTRAN được phân loại như sau:

Các tham số liên quan đến truy nhập:

ƒ Tỷ lệ thiết lập RAB thành công (CS/PS)

ƒ Tỷ lệ kết nối RRC thành công

ƒ Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công

ƒ

ƒ Tỷ lệ kết nối bị rơi (CS/PS)

ƒ Tỷ lệ cuộc gọi bị rơi (CS/PS)

Các tham số liên quan đến tính di động của thuê bao:

ƒ Tỷ lệ kết nối bị rơi (CS/PS)

ƒ Tỷ lệ Hard Handover thành công

ƒ Tỷ lệ Inter System Handover thành công (CS/PS)

Các tham số liên quan đến dung lượng

Các phép đo thông lượng (CS/PS)

Trong tài liệu này cũng mô tả có 3 kiểu KPI khác nhau được sử dụng: KPI tính theo

Tỷ lệ (Rate), KPI tính theo giá trị trung bình (Mean) và KPI tính theo thống kê (Cumulative)

2.3.1 T-Mobile

T-Mobile đưa ra các tham số chỉ tiêu chất lượng mạng UMTS trong thỏa thuận với bên bán thiết bị, hạ tầng mạng Các tham số KPI này được xây dựng dựa vào đo drive test và mục tiêu về chất lượng mạng T-Mobile phân chia UTRAN KPI ra hai mức :

- KPI mức 1: các tham số chỉ tiêu đo được ở mức cao sử dụng đo chất lượng tổng thể và giám sát năng lực mạng của bên mua thiết bị

- KPI mức 2: các tham số chỉ tiêu chi tiết về kĩ thuật sử dụng trong vận hành, định cỡ mạng, phát hiện và xử lí sự cố trong mạng

Các bảng dưới đây thể hiện cho các tham số chỉ tiêu KPI mức 1 Trong đó Bảng 2-1 đưa ra các tham số KPI sử dụng trong đo kiểm tra cho hệ thống mạng thử nghiệm, triển khai và mạng tương lai

Bảng 2-2 Bảng 2-2 đưa ra các tham số KPI bắt buộc

Bảng 2-1 Các tham số tỉ lệ KPI đo kiểm tra theo T-Mobile

Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi thoại trong miền chuyển

mạch kênh

≤ 2.0 %

Tỷ lệ rơi cuộc gọi thoại trong miền chuyển mạch

BLER đường lên của cuộc gọi thoại miền chuyển

mạch kênh

95% số mẫu có BLER ≤ 2.0%

Soft/Softer Handover Overhead ≤ 1.7

Tỷ lệ lỗi chuyển giao 3G/2G trong cuộc gọi thoại

BLER đường lên của cuộc gọi dữ liệu trong miền

chuyển mạch kênh

95% số mẫu có BLER ≤ 1%

Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi dữ liệu miền chuyển mạch

Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ liệu miền chuyển mạch gói ≤ 2.0 %

Thông lượng đường xuống trung bình của cuộc gọi

dữ liệu (kbps) (áp dụng cho phiên bản 99 và khi

không có tải)

≥ 150 (bộ đếm) ≥ 240 (Drive Test)

Thông lượng đường lên trung bình của cuộc gọi dữ

liệu (kbps) (áp dụng cho phiên bản 99 và khi có tải)

≥ 150 (Counter) ≥ 210 (Drive Test)

Tỷ lệ lỗi chuyển giao 3G/2G trong miền chuyển

mạch gói

≤ 5.0 %

TT Các tham số KPI Giá trị ngưỡng

1 Thời gian thiết lập cuộc goi CSV (Mobile to PSTN) ≤ 6 seconds

2 Thời gian thiết lập cuộc gọi CSV (Mobile to Mobile) ≤ 9 seconds

3 Thời gian thiết lập cuộc gọi CSD (Mobile to Mobile) ≤ 9 seconds

5 Thời gian thiết lập cuộc gọi PSD ≤ 5 seconds

7 Thời gian thiết lập phiên dữ liệu HSDPA ≤ 5 seconds

8 Độ khả dụng của Cell (for R5) ≥ 99.7 %

2.3.2 France Telecom

France Telecom đánh giá chất lượng mạng 3G dựa theo hai phương pháp: dựa vào thống kê các chỉ số chất lượng KPI và dựa vào đo kiểm tra drive test Phương pháp thống kê được thực hiện ở các vùng phủ theo cell, site, cluster, polygon và được đánh giá theo tháng, tuần, ngày, giờ bận Chỉ số KPI ở cell được sử dụng trong

xử lý sự cố, tối ưu và định cỡ mạng, còn KPI ở lớp mạng cho cái nhìn vĩ mô về chất lượng mạng

KPI dựa trên thống kê chỉ phù hợp khi mạng có đủ tải và lưu lượng do đó thường không được sử dụng trong những tháng đầu đưa mạng vào khai thác KPI dựa trên driving test có thể so sánh được với KPI dựa trên thống kê và thường được

sử dụng để nghiên cứu về trải nghiệm khách hàng Các tham số chỉ tiêu gồm 2 loại: chỉ tiêu về chất lượng mạng và chỉ tiêu về vùng phủ sóng Các chỉ tiêu về chất lượng mạng bao gồm:

- Call Setup Success full rate (CSSR)

- Call Drop Rate (CDR)

- Inter – RAT Handover 3G-2G

- Throughput (FTP)

Bảng 2-3 Các tham số chỉ tiêu về chất lượng mạng

Worst Typical Best

2.3.3 ANACOM

Vào tháng 6 và tháng 7 năm 2007, ANACOM đã đưa ra đánh giá về chất lượng dịch vụ mạng di động về chất lượng thoại (GSM), video telephony (UMTS) và vùng phủ sóng (GSM và WCDMA) cho 3 nhà khai thác OPTIMUS, TMN và VODAFONE tại 2 thành phố Azoers và Madeira bằng phân tích các tham số kỹ thuật và chuyển đổi sang chỉ tiêu chất lượng phù hợp với cách đánh giá từ phía người dùng Các tham số chất lượng bao gồm:

• Vùng phủ sóng (Network Coverage)

• Khả năng truy nhập dịch vụ (Service Accessibility)

• Thời gian thiết lập cuộc gọi (Call set up time)

• Chất lượng âm thanh cuộc gọi (Call Audio Quality)

• Chất lượng hình ảnh cuộc gọi (Call Video Quality)

Dữ liệu được thu thập trong các giờ, các ngày từ 11/06 đến 30/07 năm 2007 sử dụng thiết bị đo mô phỏng tự động thực hiện cuộc gọi từ đầu cuối đến đầu cuối với

9076 mẫu đo với thời gian đo là 83 tiếng, quãng đường đi là 3269 km

Kết quả đo với số lỗi lớn nhất là 4,1% ở Azores và 5,1% ở Madeira xét với mức ngưỡng cần đạt là 95%

Đo kiểm thực hiện ở hai khu vực: nội thị đông đúc và các tuyến đường chính cho cả hai mạng GSM và WCDMA

Thiết lập cuộc gọi thoại với mạng GSM với các thông số:

• Tỉ lệ các cuộc gọi MOC/MTC: 1/1

• Thời gian thực hiện cuộc gọi:120 giây

• Khoảng thời gian giữa thời điểm bắt đầu các cuộc gọi: 180 giây

• Thời gian thiết lập cuộc gọi lớn nhất cho phép: 20 giây

Thiết lập cuộc gọi video telephony với mạng WCDMA với các thông số:

• Tỉ lệ các cuộc gọi MOC/MTC: 1/1

• Thời gian thực hiện cuộc gọi: 120 giây

• Khoảng thời gian giữa thời điểm bắt đầu các cuộc gọi: 210 giây

• Thời gian thiết lập cuộc gọi lớn nhất cho phép: 20 giây

• Thời gian thiết lập dịch vụ thoại hình ảnh lớn nhất cho phép: 30 giây