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 (