Sử dụng thiết bị đo đánh giá tham số KPI trong mạng thông tin di động thế hệ thứ 3

Kỹ thuật Điện tử – Thông tin<br /> <br /> SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO ĐÁNH GIÁ THAM SỐ KPI<br /> TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3<br /> Đào Huy Du*, Nguyễn Thị Hương, Tăng Cẩm Nhung<br /> Tóm tắt: Bài báo này trình bày một phương pháp đánh giá chất lượng mạng thông<br /> tin di động thế hệ thứ 3, ứng dụng vào để tối ưu hóa mạng thông tin di đông 3G tại<br /> Viettel Thái nguyên. Quá trình được thực nghiệm qua quá trình đo liên tục sử dụng<br /> thiết bị đo có thiết lập phần mềm chuyên dụng TEM và thiết bị hỗ trợ GPS cùng máy<br /> tính có cài đặt phần mềm Tems Investigation. Trong bài báo này, nhóm tác giả đã<br /> thực hiện việc đo liên tục nhằm phát hiện những lỗi bất thường, phân tích đưa ra<br /> tham số đã gây ảnh hưởng xấu đến hệ thống và đã đưa ra giải pháp khắc phục.<br /> Từ khóa: KPI; Tems Investigation; Tối ưu; Thông tin di động.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Tối ưu mạng là một quá trình để cải thiện toàn bộ chất lượng mạng khi đã thử nghiệm<br /> bởi các thuê bao di động và đảm bảo rằng các nguồn tài nguyên mạng được sử dụng một<br /> cách hiệu quả. Đối với tối ưu hóa, đầu vào cần thiết là tất cả các thông tin có sẵn về mạng<br /> và tình trạng của nó. Các số liệu thống kê, cảnh báo và lưu lượng của mạng được theo dõi<br /> một cách cẩn thận. Các phàn nàn của khách hàng cũng là một yếu tố đầu vào cần thiết cho<br /> việc tối ưu hóa. Quá trình tối ưu hóa bao gồm cả các phép đo đạc mức độ mạng và các<br /> phép đo kiểm tra thực địa để phân tích các vị trí có vấn đề và cũng để chỉ ra các vấn đề<br /> tiềm ẩn từ đó có thể đưa ra các biện pháp khắc phục và tối ưu hóa.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Quá trình tối ưu mạng thông tin di động.<br /> Việc đo đạc có thể được thực hiện bằng cách thử nghiệm trên UE và từ các phần tử của<br /> mạng. Các công cụ đo được chỉ ra trong hình 1. UE cung cấp các số liệu thích hợp như<br /> công suất phát đường lên; tốc độ và xác suất chuyển giao mềm; Ec/N0 của CPICH; BLER<br /> đường xuống… Các phần tử mạng vô tuyến có thể cung cấp các thông số đo đạc ở mức<br /> cell và mức kết nối: BLER đường lên, công suất phát đường xuống. Thông số đo đạc mức<br /> kết nối từ UE và từ mạng rất quan trọng để vận hành mạng và cung cấp QoS cần thiết cho<br /> dịch vụ. Thông số đo đạc ở mức cell quan trọng hơn trong pha tối ưu dung lượng, gồm:<br /> tổng công suất thu và tổng công suất phát. [1, 3]<br /> Mục đích của việc phân tích các kết quả đo đạc tức là phân tích chất lượng mạng là<br /> cung cấp cho nhà khai thác một cái nhìn tổng quan về chất lượng và hiệu năng mạng. Phân<br /> tích chất lượng và báo cáo bao gồm việc lập kế hoạch về các trường hợp đo tại hiện trường<br /> và đo bằng hệ thống quản lý mạng. Sau khi đã đặc tả các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ và đã<br /> phân tích số liệu thì có thể lập ra báo cáo điều tra. Đối với hệ thống thông tin di động thế<br /> hệ 2, thì chất lượng bao gồm: thống kê các cuộc gọi bị rớt, phân tích nguyên nhân bị rớt,<br /> <br /> <br /> 126 Đ. H. Du, N. T. Hương, T. C. Nhung, “Sử dụng thiết bị đo đánh giá … thế hệ thứ 3.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> thống kê chuyển giao và kết quả đo các lần gọi thành công. Các hệ thống thông tin di động<br /> thế hệ 3 có các dịch vụ rất đa dạng nên cần phải đưa ra các định nghĩa mới về chất lượng<br /> dịch vụ.<br /> 2. MỘT SỐ THAM SỐ CHÍNH ĐƯỢC LỰA CHỌN TRONG QUÁ TRÌNH TỐI ƯU<br /> VÔ TUYẾN THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3G<br /> 2.1. Khả năng phủ sóng Coverage (Probabilit Coverage Probability)<br /> Chỉ số này được thống kê trong clutter, cả trong nhà và ngoài trời, định kì: 15 phút, 30<br /> phút, 1 giờ, 1 ngày,… [3]. Phương thức đo lường tính toán cơ bản dựa trên DT (driving<br /> test) hoặc CQT (cascaded quadruplet trisection):<br /> + RSSI (The Received Signal Strength Indicator): Chỉ số cường độ tín hiệu thu chưa<br /> tính tới nhiễu thu được tại UE.<br /> + RSCP (Received Signal Code Power): công suất thu được trên kênh hoa tiêu (Pilot<br /> Chanel). RSCP chỉ công suất đo được trên kênh truyền vật lý đặc thù, được sử<br /> dụng như một số chỉ của cường độ tín hiệu và cũng như một tiêu chuẩn chuyển<br /> giao trong điều khiển công suất đường xuống và tính toán Path Loss.<br /> RSCP (dBm)  RSSI (dB)  Ec / N 0 (dBm) (1)<br /> + Ec/N0 (Energy Chip over Spetral Density of Noise): Tỷ số mức công suất tín hiệu<br /> thu được trên tổng nhiễu.<br /> Ec P<br />  10log( c )<br /> N0 Pi (2)<br /> Với Pc là công suất tín hiệu thu và Pi là công suất tổng nhiễu. Và với Ec trong (2) là<br /> năng lượng chip, có nghĩa là năng lượng của tín hiệu thu được tại máy thu mà chưa qua<br /> quá trình giải trải phổ và giải điều chế.<br /> 2.2. Chất lượng dịch vụ<br /> + Call Drop Rate - Tỉ lệ rớt cuộc gọi (CDR):<br /> KPI này đánh giá khả năng cung cấp dịch vụ một cách liên tục của mạng và vì vậy sẽ<br /> trực tiếp chỉ ra chất lượng của mạng.[3]<br /> KPI này được chia thành hai KPI là tỉ lệ rớt cuộc gọi trong miền CS (CS CDR) và tỉ lệ<br /> rớt cuộc gọi trong miền PS (PS CDR).<br />  CallDropped<br /> CSV _ Calls<br /> CSVDropRate  100 *<br />  CallSetupSuccess<br /> CSV _ Calls<br /> (3)<br /> Trong đó:  CallDropped<br /> CSV _ Calls<br /> : Tổng số cuộc gọi bị rớt.<br /> <br /> <br />  CallSetupS uccess<br /> CSV _ Calls<br /> : Tổng số cuộc gọi thiết lập thành công.<br /> <br /> + Call Setup Success Ratio - Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR)<br /> Chỉ số này được thống kê trong cell, cả trong nhà và ngoài trời, định kì: 15 phút, 30<br /> phút, 1 giờ, 1ngày…. Phương thức đo lường tính toán cơ bản dựa trên giá trị đếm của<br /> OMC. Chỉ số này thể hiện khả năng truy nhập dịch vụ của cell và RNC.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san FEE, 08 - 2018 127<br />  Kỹ thuật Điện tử – Thông tin<br /> <br />  CallSetupSuccess<br /> CSV _ Calls<br /> CSSR  100 * (4)<br />  CallTrySetup<br /> CSV _ Calls<br /> <br /> Trong đó:  CallSetupSuccess : Tổng số cuộc gọi thiết lập thành công<br /> CSV _ Calls<br /> <br /> <br />  CallTrySet up : Tổng số cuộc gọi cố gắng thiết lập<br /> CSV _ Calls<br /> <br /> 2.3. Các vấn đề tối ưu<br /> Tối ưu vùng phủ: Là các tác động vào mạng lưới (phần mềm/phần cứng) để thay đổi<br /> vùng phủ sóng của mạng. Thu hẹp vùng phủ để giảm nhiễu, mở rộng vùng phủ để tăng<br /> dung lượng. Việc tác động căn cứ vào kết quả đo Driving Test, phản ảnh của khách hàng<br /> và theo dõi các chỉ số KPIs của hệ thống tại khu vực đó như: CDR, CSSR, HOSR,<br /> Rxlev…<br /> Tối ưu chất lượng mạng: là việc tác động vào hệ thống để thay đổi chất lượng của<br /> mạng cho phù hợp với nhu cầu sử dụng. Bằng cách theo dõi các chỉ số KPI, phản ánh của<br /> khách hàng, các chỉ số CDR, RSCP, Ec/N0.<br /> Tối ưu dung lượng mạng: là việc tác động vào mạng lưới để làm nâng cao hay giảm<br /> bớt năng lực đáp ứng của mạng tại một điểm cụ thể. Việc tác động này cần phải dựa vào<br /> hiệu suất của hệ thống (TU) và cả mức nghẽn (TCR, SCR).<br /> 2.4. Tham số đánh giá chất lượng mạng 3G<br /> Để có thể thực hiện tối ưu, cần phải xác định các đại lượng cụ thể để đánh giá hiệu quả<br /> công việc, trong đó các tham số chất lượng điển hình (Key Performance Indicator – KPI)<br /> đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Khi việc đánh giá chất lượng mạng theo hàm mục tiêu tối<br /> ưu theo lí thuyết gặp nhiều khó khăn, việc xác định chất lượng qua các tham số KPI sẽ<br /> mang đến giải pháp thực tế và khả thi. [2, 3]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Sử dụng KPI trong tối ưu mạng.<br /> Việc kiểm tra các KPI cho một mạng là một chức năng của công việc quản lý chất<br /> lượng mạng hàng ngày. Việc kiểm tra này sẽ cho nhà vận hành các thông tin liên quan đến<br /> việc mạng đang thực hiện chức năng của nó như thế nào:<br /> <br /> <br /> 128 Đ. H. Du, N. T. Hương, T. C. Nhung, “Sử dụng thiết bị đo đánh giá … thế hệ thứ 3.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> + Mạng có đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng không?<br /> + Chất lượng mạng có thay đổi không? Tăng lên hay giảm đi?<br /> + Khu vực gặp sự cố ở đâu?<br /> + Đã gặp phải những loại vấn đề gì?<br /> Bảng 1. Phân loại KPI.<br /> KPI dành cho nhà quản lý KPI dành cho quá trình đo kiểm (Driver<br /> Test)<br /> Bao gồm 15 KPI chia làm 2 nhóm: Bao gồm 17 KPI chia làm 2 nhóm:<br />  Nhóm KPI đánh giá Traffic & Resouce:  Nhóm KPI đánh giá vùng phủ: gồm 2<br /> Gồm 4 chỉ tiêu là Voice Traffic, Video chỉ tiêu là RSCP và Ec/No.<br /> Call Traffic, PS Traffic, DL Load.  Nhóm KPI đánh giá Performance: gồm<br />  Nhóm KPI đánh giá Performance (đặc 15 chỉ tiêu là CSSR, V-CSSR PDP<br /> tính): Gồm 11 chỉ tiêu là P1SR, RAB Activation Success Rate, CDR, V-CDR,<br /> CR, CSSR, CS CDR, PS CDR, SHOSR, SHOSR, IFHOSR, IRHOSR, LUSR,<br /> HHOSR, CS InRAT HOSR, PS InRAT R99 Avg Throughput DL&UL, HSPA<br /> HOSR, HSDPA Throughput, HSUPA Avg Throughput DL&UL, AMR Access<br /> Throughput. Delay Time, VC Access Delay Time,<br /> PS Access Delay Time, PS Ping Delay<br /> Time.<br /> <br /> <br /> Bảng 2. Các tham số chất lượng mạng 3G.<br /> STT TÊN DIỄN GIẢI GIÁ TRỊ YÊU CẦU<br /> 1 CPICH Ec/Io Ec/Io của kênh CPICH 97% số mẫu có CPICH<br /> Ec/No ≥ -12 dB<br /> 2 CPICH RSCP RSCP của kênh CPICH 98% số mẫu có CPICH<br /> RSCP ≥ -95 dBm<br /> 3 Pilot Polution ratio Ô nhiễm Pilot Số mẫu bị ô nhiễm Pilot ≤<br /> 5%<br /> 4 UE_TX_Power Công suất phát UE 98% số mẫu UE có công<br /> suất phát ≤ 10dBm<br /> 5 Soft/Softer Handover Tỷ lệ chuyển giao mềm/ mềm ≥ 98%<br /> Success Rate hơn thành công<br /> 6 Inter-Freq Handover Tỷ lệ chuyển giao cứng thành ≥ 97%<br /> Success Rate công<br /> 7 Inter-RAT Handover Tỷ lệ chuyển giao 2G - 3G ≥ 95%<br /> Success Rate thành công<br /> 8 CS Quality (DL) BLER đường xuống cuộc gọi Hơn 95% số mẫu có BLER<br /> miền CS ≤ 2%<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san FEE, 08 - 2018 129<br />  Kỹ thuật Điện tử – Thông tin<br /> <br /> 9 CSV Access Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thoại ≥ 98%<br /> Successful Rate thành công<br /> <br /> 10 CSV Drop Rate Tỷ lệ rớt cuộc thoại đối với tất cả các<br /> cell thuộc vùng kín.<br /> đối với tất cả các cell<br /> thuộc vùng hở<br /> 11 CSD Access Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi video ≥ 98%<br /> Successful Rate thành công<br /> 12 CSD Drop Rate Tỷ lệ rớt cuộc gọi video đối với tất cả các<br /> cell thuộc vùng kín.<br /> đối với tất cả các cell<br /> thuộc vùng hở<br /> 13 PSD Access Success Tỷ lệ thiết lập truyền dữ liệu ≥ 98%<br /> Rate thành công<br /> 14 PSD Drop Rate Tỷ lệ rớt truyền dữ liệu đối với tất cả các cell<br /> thuộc vùng kín.<br /> đối với tất cả các<br /> cell thuộc vùng hở<br /> 15 PSD_RTT Round Trip Time miền PS 95% số mẫu có<br /> PSD_Latency (độ trễ) < 200<br /> ms<br /> 16 PSD Ave UL/DL thông lượng trung bình của Đường UL): ≥184Kbps<br /> Throughput dường lên/xuống miền PS Đường xuống (DL): ≥210<br /> Kbps lên<br /> 17 HSDPA Access Tỷ lệ thiết lập truyền dữ liệu ≥ 98%<br /> Successful Rate HSDPA thành công<br /> 18 HSDPA Crop Rate Tỷ lệ rớt truyền dữ liệu đối với tất cả các cell<br /> HSDPA thuộc vùng kín.<br /> đối với tất cả các<br /> cell thuộc vùng hở<br /> 19 HSDPA_RTT Round Trip Time qua<br /> HSDPA<br /> 20 HSDPA Thông lượng trung bình ≥ 600 Kbps<br /> Ave_Throughput truyền dữ liệu sử dụng<br /> HSDPA<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 130 Đ. H. Du, N. T. Hương, T. C. Nhung, “Sử dụng thiết bị đo đánh giá … thế hệ thứ 3.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> 2.5. Quy trình thực hiện đo kiểm tối ưu.<br /> Lưu đồ thực hiện:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3. SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO ĐÁNH GIÁ THAM SỐ KPI<br /> TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G<br /> Vùng thực hiện:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Bản đồ khu vực khảo sát.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san FEE, 08 - 2018 131<br />  Kỹ thuật Điện tử – Thông tin<br /> Lấy số liệu về các trạm cần đo Cell name, Tên Cell, mã vùng (LAC), kinh độ<br /> (LONGITUDE), vĩ độ (LATITUDE), hướng anten (ANT_DIRECTION), độ rộng chùm<br /> (ANT_BEAM_WIDTH), mã nhận dạng trạm gốc (BSIC), tần số của kênh BCCH<br /> (ARFCN), mã nhận dạng mạng (MNC), mã nhận dạng cell (CI).<br /> Thực hiện đo kiểm vùng phủ: Sử dụng máy C702. Lock mạng WCDMA theo các bước<br /> sau rồi để máy ở chế độ rỗi để đo vùng phủ Vì ở chế độ rỗi BTS luôn phát với công suất<br /> lớn nhất, giá trị này chính là giá trị công suất được khai trên hệ thống do vậy đo ở chế độ<br /> này ta có thể xác định được vùng phủ thực tế của cell.[2, 4,5 ,6]<br /> Kết quả đo vùng phủ:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Cường độ trường RSCP của khu Hình 5. Khu vực có vùng phủ kém.<br /> vực đo và vùng lân cận.<br /> Tạo các Report từ các logfile để có đánh giá định tính về vùng phủ.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6. Biểu đồ thể hiện chất lượng của Hình 7. Biểu đồ thể hiển chất lượng của<br /> CPICH RSCP sau khi tạo report từ logfile. Ec/No sau khi tạo report từ logfile.<br /> Nhận xét, đánh giá:<br /> Khu vực tiến hành drive test thuộc khu vực nội thành có mật độ dân số trung bình.<br /> Tiêu chuẩn vùng phủ cho khu vực này là RSCP ≥ -95 dBm, Ec/No ≥ -12 dBm.<br /> Nhìn vào hình 4, ta có thể thấy cường độ trường tại khu vực này tương đối tốt, thể hiện<br /> qua số tín hiệu có màu xanh và vàng tương đối nhiều. Duy chỉ có khu vực màu đỏ hình 7<br /> được khoanh tròn là có vấn đề cần giải quyết để có thể cải thiện tín hiệu.<br /> Qua biểu đồ hình 6, ta có thể dễ dàng nhận thấy vùng này đạt về chỉ số RSCP và Ec/No<br /> vì số mẫu có chỉ số RSCP lớn hơn -95 dBm chiếm ~ 99 %, chỉ có 7 mẫu đo không đạt<br /> (RSCP < -95dBm), trong khi chỉ tiêu cần đạt là tỉ lệ RSCP lớn hơn -95dBm là từ 95% trở<br /> lên. Trong biểu diễn mức Ec/Io trên đường ở hình 7, có thể thấy hầu hết các vị trí có mức<br /> thu chất lượng Ec/Io dưới -12 dBm.<br /> Tuy nhiên, vẫn còn khu vực có chất lượng vùng phủ thấp (khu vực khoanh đỏ trong<br /> hình 5). Mức cường độ tín hiệu thấp là một trong các vấn đề lớn nhất của mạng. Vùng phủ<br /> của một cell chủ yếu phụ thuộc vào hiệu quả của việc thiết kế vị trí đặt trạm, hướng cell,<br /> đặc điểm của địa hình. Và mức cường độ thấp có thể là hệ quả của các vị trí không hợp lý.<br /> <br /> <br /> 132 Đ. H. Du, N. T. Hương, T. C. Nhung, “Sử dụng thiết bị đo đánh giá … thế hệ thứ 3.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 8. Mức thu cường độ tín hiệu thấp.<br /> Đánh giá, phân tích:<br /> Mức thu cường độ tín hiệu thấp thường ở các vùng thưa trạm hoặc ở khu vực có địa<br /> hình phức tạp, nhiều đồi núi hoặc ở những khu vực có quá nhiều nhà cao tầng che khuất.<br /> Khi đó ở một số vị trí của MS sẽ bị che chắn, tín hiệu bị suy giảm nhiều.., những vùng như<br /> thế được coi là các vùng lõm mà ở đây mức thu tín hiệu rất thấp.<br /> Nhìn trên cửa sổ Line Chart thấy rằng mức thu mà MS thu được của cả cell Serving lẫn<br /> cell neighbor giảm đáng kể và có thể xống qúa thấp. Khi đó giá trị C/I giảm theo và tỷ lệ<br /> lỗi khung (FER) và tỷ lệ lỗi bít (BER) cũng tăng lên và làm tăng khả năng rớt cuộc gọi.<br /> Nếu khi Driving Test ta thấy rằng mức thu các cell xuống quá thấp (< 100dBm) và cuộc<br /> gọi bị rớt thì nguyên nhân là do thiếu vùng phủ.<br /> Một số giải pháp có thể thực hiện để giải quyết vấn đề trên:<br /> Tối ưu hóa các tham số RF;<br /> Điều chỉnh các tham số kỹ thuật;<br /> Điều chỉnh lại tilt, Azimult của các Anten;<br /> Nâng độ cao Anten;<br /> Xây dựng thêm trạm mới;<br /> Điều chỉnh các tham số vô tuyến;<br /> Tối ưu hóa danh sách cell neighbor.<br /> Khi thiếu vùng phủ xảy ra ở khu vực thưa trạm hoặc khu vực đồi núi thì dựa vào địa<br /> hình, khoảng cách vị trí có mức thu thấp tới các trạm xung quanh để đưa ra tác động một<br /> cách hiệu quả, tránh tác động không cần thiết. Các tác động có thể:<br /> Điều chỉnh lại tilt, Azimult của các Anten, nâng độ cao anten.<br /> Nếu vùng phủ tồn tại nằm gần vị trí một site, nguyên nhân là do che chắn thì có thể<br /> nâng độ cao anten để vượt qua vật che chắn.<br /> Nếu vùng phủ tồn tại nằm gần site và ở giữa 2 sector thì có thể điều chỉnh góc Azimult.<br /> Chú ý là trước khi điều chỉnh Azimult thì phải kiểm tra vị trí ứng với góc Azimult hiện tại<br /> xem nếu điều chỉnh thì có bị mất vùng phủ hay không. Nếu bị mất vùng phủ hoặc có khả<br /> năng phủ kém thì không được điều chỉnh Azimult.<br /> Nếu vùng phủ bị mất hoặc có mức thu kém và gần trạm, không có vật che chắn thì nên<br /> kiểm tra lại gá anten.<br /> Kiểm tra lại suy hao của BTS (trong trường hợp địa hình không bị che chắn và ở gần vị<br /> trí trạm) hoặc kiểm tra lại gá của anten vì nếu anten lắp sai gá thì khi đó búp sóng chính<br /> của anten sẽ hướng lên trên dẫn tới mức thu khu vực chân trạm cũng như ở khoảng cách<br /> gần (500-800m) rất thấp.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san FEE, 08 - 2018 133<br />  Kỹ thuật Điện tử – Thông tin<br /> Kiểm tra lại suy hao của BTS, feeder, sai CSDL<br /> Trong trường hợp này vị trí vùng phủ kém cũng ở gần trạm, không có vật che chắn, khi<br /> đó nên kiểm tra lại suy hao BTS, Feeder, sai feeder..<br /> Kiểm tra công suất phát của BTS, tăng công suất nếu BTS chưa phát với công suất<br /> cực đại.<br /> Nếu bán kính khu vực mất sóng hoặc sóng yếu nhỏ (