Tóm tắt luận văn Thạc sỹ ngành Kĩ thuật viễn thông: Tối ưu vùng phủ mạng thông tin di động 3G WCDMA

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

262
lượt xem 75
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt luận văn Thạc sỹ ngành Kĩ thuật viễn thông: Tối ưu vùng phủ mạng thông tin di động 3G WCDMA giới thiệu tổng quan về mạng thông tin di động 3G WCDMA, tìm hiểu các kỹ thuật cơ bản trong mạng, giao diện vô tuyến và các kênh mà mạng 3G WCDMA sử dụng, hoạt động tối ưu vùng phủ sóng mạng 3G WCDMA.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận văn Thạc sỹ ngành Kĩ thuật viễn thông: Tối ưu vùng phủ mạng thông tin di động 3G WCDMA

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- Ngô Quang Long TỐI ƢU VÙNG PHỦ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G WCDMA Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn Thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội, 2014
Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN MINH DÂN Phản biện 1: PGS.TS. TRẦN HỒNG QUÂN Phản biện 2: TS. ĐẶNG ĐÌNH TRANG Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc:....... giờ ....... ngày ....... tháng ...... năm ............... Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
1 LỜI MỞ ĐẦU Tại Việt Nam tính đến thời điểm hiện nay đang có 3 nhà mạng viễn thông lớn nhất triển khai và cung cấp các dịch vụ trên mạng thông tin di động 3G đó là Vinaphone, Mobifone, Viettel. Các nhà cung cấp dịch vụ này đang triển khai rất nhiều biện pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, trong số đó là hoạt động tối ưu vùng phủ sóng mạng 3G WCDMA, đây chính là lý do tôi chọn đề tài “Tối ưu vùng phủ mạng thông tin di động 3G WCDMA” Chương I giới thiệu tổng quan về mạng thông tin di động 3G WCDMA bao gồm các kiến trúc mạng với các phiên bản ngày càng hiện đại hơn, cấu trúc phân chia địa lý của vùng mạng di động. Chương II đi vào tìm hiểu các kỹ thuật cơ bản trong mạng, giao diện vô tuyến và các kênh mà mạng 3G WCDMA sử dụng. Chương III sẽ trình bày hoạt động tối ưu vùng phủ sóng mạng 3G WCDMA thực tế, từ quy trình đo kiểm driving test, các chỉ tiêu KPIs của mạng đến những biện pháp từ thực tế để nâng cao chất lượng vùng phủ sóng.
2 ̉ CHƢƠNG I TÔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS 1.1 Giới thiêu chƣơng ̣ Chương này mô tả kiến trúc tổng quát của một mạng thông tin di động 3G, nêu ra các kiến trúc mạng 3G WCDMA với các phiên bản R3, R4, R5, R6, cấu hình địa lý của mạng. 1.2 Kiến trúc của một hệ thống thông tin di động 3G Hình 1.1 Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS Mạng thông tin di động 3G là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng. Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói.
3 1.3 Các loại lƣu lƣợng và dịch vụ 3G WCDMA QoS ở W-CDMA được phân loại như sau: Loại hội thoại (Conversational, rt): Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (thoại chẳng hạn, video call). Loại luồng (Streaming, rt): Thông tin một chiều đòi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (phân phối truyền hình thời gian thực chẳng hạn: xem phim, ) Loại tương tác (Interactive, nrt): Đòi hỏi trả lời trong một thời gian nhất định và tỷ lệ lỗi thấp (trình duyệt Web, game online, bản đồ tìm địa chỉ…). Loại nền (Background, nrt): Đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực nhất được thực hiện trên nền cơ sở (e-mail, tải xuống các file ảnh, nhạc chuông…) 1.4 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 Hình 1.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3
4 1.4.1 Thiết bị người sử dụng (UE) UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng) là đầu cuối mạng UMTS của người sử dụng. 1.4.1.1 Các đầu cuối (TE) 1.4.1.2 Thẻ IC UMTS (UICC) 1.4.1.3 Thẻ SIM UMTS (USIM) 1.4.2 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS WCDMA bao gồm RAN (Radio Access Network : mạng truy nhập vô tuyến) và CN (Core Network : mạng lõi). RAN sẽ xử lý tất cả các chức năng về mặt vô tuyến trong khi CN xử lý các kết nối cuộc gọi thoại và số liệu trong hệ thống WCDMA, đồng thời thực hiện chức năng định tuyến và chuyển mạch với các mạng ngoài. 1.4.2.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm và điều khiển tải nguyên cho một hay nhiều trạm gốc, bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn. Xét về vai trò logic có RNC phục vụ (Serving-RNC), RNC trôi (Drift-RNC). 1.4.2.2 Nút B Trạm gốc trong UMTS được gọi là NodeB có nhiệm vụ thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa đầu cuối với nó. Nút B nhận tín hiệu trên giao diện Iub từ RNC và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu. Nó cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến.
5 1.4.3 Mạng lõi 1.4.3.1 Node hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS của tất cả các thuê bao. Nó lưu hai kiểu dữ liệu thuê bao: thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê bao. 1.4.3.2 Node hỗ trợ GPRS cổng (GGSN) Tất cả các cuộc truyền thông số liệu từ thuê bao đến các mạng ngoài đều qua GGSN, nó lưu cả hai kiểu số liệu: thông tin thuê bao và thông tin vị trí. 1.4.3.3 Cổng kết nối ngoài (BG) Chức năng của nó là để đảm bảo mạng an ninh chống lại các tấn công bên ngoài. 1.4.3.4 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) 1.4.3.5 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC) 1.4.3.6 MSC cổng (GMSC) 1.4.3.7 Môi trường nhà (HE) HE lưu các hồ sơ thuê bao của nhà khai thác mạng. Bao gồm có : Bộ ghi định vị thường trú (HLR) : có nhiệm vụ quản lý thuê bao di động. Trung tâm nhận thực (AuC) : nhận thực, mật mã hóa và bảo vệ sự toàn vẹn thông tin cho người sử dụng.
6 Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) : chịu trách nhiệm lưu các số nhận dạng thiết bị di động quốc tế. 1.4.3.8 Các mạng ngoài 1.4.3.9 Các giao diện Bao gồm có giao diện Cu, Uu, Iu, Iur, Iub. 1.5 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 Trong phiên bản R4, SGSN và GGSN của miền chuyển mạch gói vẫn không thay đổi và có thêm các giao diện ngoài. Để đáp ứng cho yêu cầu phát triển của mạng toàn IP, các thành phần của miền chuyển mạch kênh CS trong phiên bản R4 có cải tiến là MSC được chia làm hai phần khác nhau : MSC Server (chỉ xử lý phần báo hiệu) và CS-MGW (Circuit Switched Media Gateway : cổng phương tiện chuyển mạch kênh – xử lý dữ liệu thuê bao), tương tự thì GMSC cũng được chia thành GMSC Server và MGW. 1.6 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 và R6 Điểm mới của R5 và R6 là nó đưa ra một miền mới được gọi là phân hệ đa phương tiện IP (IMS: IP Multimedia Subsystem). Đây là một miền mạng IP được thiết kế để hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực IP. 1.7 Cấu hình địa lý của hệ thống thông tin di động 3G 1.7.1 Phân chia theo vùng mạng
7 Mỗi vùng mạng di động 3G được đại diện bằng tổng đài cổng GMSC hoặc GGSN, do đó tất cả các cuộc gọi đến một mạng di động từ một mạng khác đều được định tuyến qua một trong hai tổng đài cổng này. 1.7.2 Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN Một mạng thông tin di động được phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng nhỏ này được phục vụ bởi một MSC/VLR, hay SGSN. Ta gọi đây là vùng phục vụ của MSC/VLR hay SGSN. 1.7.3 Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến Vùng định vị (hay vùng định tuyến) là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR (hay SGSN) mà ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do và không cần cập nhật thông tin về vị trí cho MSC/VLR (hay SGSN) quản lý vị trí này. 1.7.4 Phân chia theo ô Ô là một vùng phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu.Trạm di động nhận dạng ô bằng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC: Base Station Identity Code). 1.7.5 Mẫu ô Bao gồm 2 kiểu mẫu ô là : ô phân đoạn (sectorized) và ô vô hương ngang (omnidirectional). 1.7.6 Tổng kết phân chia vùng địa lý trong hệ thống thông tin di động 3G
8 1.8 Lộ trình phát triển thông tin di động lên thế hệ thứ tƣ 4G Theo dự kiến của Cục Tần Số Vô Tuyến Điện thì sớm nhất sau 2015, 4G mới được triển khai tại Việt Nam, khi ấy người dùng có thể sử dụng dịch vụ trên nền mạng 4G với tốc độ từ 100 Mbps tới 1Gbps. 1.9 Kết luận chƣơng Hệ thống thông tin di động 3G WCDMA đang triển khai tại Việt Nam hiện nay được tiêu chuẩn hóa bởi 3GPP dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật của GSM. Hiện tại các nhà khai thác mạng vẫn đang triển khai đồng thời các dịch vụ trên nền tảng GSM và 3G WCDMA. Kiến trúc mạng thông tin di động càng về sau càng phức tạp hơn, có nhiều thành phần hơn và đòi hỏi các thiết bị trong đó phải có khả năng xử lý nhanh hơn.
10 2.1.2 Các mã trải phổ WCDMA sử dụng hai loại mã trải phổ là mã ngẫu nhiên và mã hoá kênh. Mỗi mã đều có đặc trưng là trực giao. 2.1.2.1 Mã ngẫu nhiên Mã ngẫu nhiên (Scramble code) có độ dài cố định là 38.400 chip được sử dụng trong khác khung dữ liệu 10ms. Mã này được dùng ở cả hai hướng đường lên và đường xuống. 2.1.2.2 Mã định kênh Mã định kênh sử dụng ở giao diện vô tuyến được xây dựng trên cơ sở kỹ thuật hệ số trải phổ khả biến trực giao OSVF .Tín hiệu sau khi được mã hoá định kênh sẽ có tốc độ được tính theo “chip”, và tốc độ của nó sẽ là 3.840 Mchip. 2.2 Điều khiển công suất Các máy đầu cuối phải được điều khiển công suất phát sao cho công suất thu của chúng tại trạm gốc không phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng với trạm gốc, và làm giảm nhiễu giữa các mobile với nhau. 2.2.1 Điều khiển công suất vòng hở (OLPC) OLPC sử dụng chủ yếu để điều khiển công suất cho đường lên. Trong quá trình điều khiển công suất, UE xác
11 định cường độ tín hiệu truyền dẫn bằng cách đo đạc mức công suất thu của tín hiệu hoa tiêu từ BTS ở đường xuống. Sau đó, UE điều chỉnh mức công suất truyền dẫn theo hướng tỷ lệ nghịch với mức công suất tín hiệu hoa tiêu thu được. Do vậy, nếu mức công suất tín hiệu hoa tiêu càng lớn thì mức công suất phát của UE (P_trx) càng nhỏ. 2.2.2 Điều khiển công suất vòng kín (CLPC) Trong CLPC, NodeB điều khiển UE tăng hoặc giảm công suất phát. Quyết định tăng hoặc giảm công suất phụ thuộc vào mức tín hiệu thu SNR tại NodeB. Khi NodeB thu tín hiệu từ UE, nó so sánh mức tín hiệu thu với một mức ngưỡng cho trước. Nếu mức tín hiệu thu được vượt quá mức ngưỡng cho phép, NodeB sẽ gửi lệnh điều khiển công suất phát tới UE để giảm mức công suất phát của UE. Nếu mức tín hiệu thu được nhỏ hơn mức ngưỡng, NodeB sẽ gửi lệnh điều khiển đến UE để tăng mức công suất phát. 2.3 Chuyển giao Quá trình chuyển đổi từ một trạm phát sóng này sang một trạm phát sóng khác được gọi chung là chuyển giao. Trong WCDMA có thể chia chuyển giao thành các loại như sau:
12  Chuyển giao trong cùng một hệ thống: (Intra- system HO): được chia làm 2 loại nhỏ sau:  Chuyển giao cùng tần số (Intra-frequency HO): là chuyển giao xuất hiện giữa các cell sử dụng cùng một tần số. Loại chuyển giao được sử dụng ở đây thường là chuyển giao mềm và mềm hơn.  Chuyển giao khác tần số (Inter- frequency HO): xảy ra giữa các cell sử dụng tần số khác nhau. Chuyển giao này thường là chuyển giao cứng.  Chuyển giao giữa các hệ thống (Inter-system HO): xuất hiện giữa các cell thuộc hai công nghệ truy nhập vô tuyến (RAT) khác nhau hay các chế độ truy nhập vô tuyến (RAM) khác nhau. Chuyển giao này chỉ có thể là chuyển giao cứng. Với mỗi loại hình chuyển giao có cơ chế chuyển giao, thuật toán chuyển giao riêng. Xét về thủ tục có thể chia chuyển giao thành các loại như sau: 2.3.1 Chuyển giao cứng (HHO- Hard Handover) Chuyển giao cứng là một loại thủ tục chuyển giao trong đó tất cả các liên kết vô tuyến cũ của một máy di động được giải phóng trước khi các liên kết vô tuyến mới được thiết lập.
13 2.3.2 Chuyển giao mềm (SHO) và chuyển giao mềm hơn(Softer HO) Trong suốt quá trình chuyển giao mềm, một máy di động đồng thời giao tiếp với cả 2 hoặc nhiều cell ( đối với cả 2 loại chuyển giao mềm) thuộc về các trạm gốc khác nhau của cùng một bộ điều khiển mạng vô tuyến (intra- RNC) hoặc các bộ điều khiển mạng vô tuyến khác nhau (inter-RNC). Trong trường hợp chuyển giao mềm hơn, một máy di động được điều khiển bởi ít nhất 2 sector trong cùng một BS, RNC không quan tâm và chỉ có một vòng điều khiển công suất hoạt động. Chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn chỉ có thể xảy ra trong một tần số sóng mang, do đó chúng là các quá trình chuyển giao trong cùng tần số. 2.4 Kiến trúc của giao diện vô tuyến WCDMA/FDD Giao diện vô tuyến được chia thành 3 lớp gồm có :  Lớp vật lý (L1)  Lớp liên kết số liệu ( L2)  Lớp mạng ( L3) 2.5 Các kênh của WCDMA Trong UMTS có 3 loại kênh sau đây :  Kênh logic : định nghĩa loại thông tin được truyền đi
14  Kênh truyền tải : mỗi kênh truyền tải này được mô bởi cách và đặc tính nào của dữ liệu được truyền qua giao diện vô tuyến  Kênh vật lý : cung cấp truyền số liệu trên giao diện vô tuyến, bao gồm các bit và ký hiệu vật lý (các tín hiệu điện), theo đó trong UMTS thì 1 tần số cụ thể là tập hợp của các mã và pha. 2.6 Kết luận chƣơng Để phục vụ tốt cho tối ưu, luận văn đã trình bày nền tảng kiến thức về các kỹ thuật cơ bản, bao gồm có trải phổ, điều khiển công suất, chuyển giao, các kênh vô tuyến của 3G WCDMA (kênh vật lý, logic, truyền tải), như vậy trong quá trính tối ưu sử dụng các phần mềm đo kiểm (ví dụ như TEMS) sẽ dễ dàng phát hiện được các lỗi ban đầu ngay tại hiện trường driving test.
15 CHƢƠNG 3 TỐI ƢU VÙNG PHỦ MẠNG 3G WCDMA UMTS 3.1 Giới thiệu chƣơng Vùng phủ sóng của mạng thông tin di động thế hệ 3 là phần diện tích không gian mà ở đó các thuê bao sử dụng được các dịch vụ mà nhà mạng cung cấp trên nền công nghệ 3G WCDMA, trong đó các thuê bao có thể đứng tại 1 vị trí hoặc di chuyển mà vẫn sử dụng tốt các dịch vụ được cung cấp (bao gồm voice, data, multimedia…). Tối ưu hóa vùng phủ sóng là hoạt động thực hiện rất nhiều các biện pháp khác nhau (sửa lỗi thiết bị phần cứng, căn chỉnh góc ngẩng anten, thiết kế trạm hợp lý hơn, tối ưu quan hệ giữa các neighbor NodeB….) dựa trên kiến thức cơ bản và kinh nghiệm thực tế nhằm đưa chất lượng phục vụ của mạng lên tốt nhất có thể, chất lượng này dựa theo các thông số đánh giá chất lượng KPI, thông số đánh giá vùng phủ (RSCP, tỉ số Ec/No). 3.2 Các thông số đánh giá vùng phủ sóng 3G WCDMA KPI (Key Performance Indicators): các chỉ số thể hiện chất lượng mạng, là chỉ số làm tiêu chí đánh giá mạng di động tốt hay tồi. Các KPI được chia làm 2 loại phục vụ cho các đối tượng khác nhau:
16 - KPI dành cho nhà quản lý : bao gồm 15 KPI chia làm 2 nhóm:  Nhóm KPI đánh giá Traffic & Resouce: Gồm 4 chỉ tiêu là Voice Traffic, Video Call Traffic, PS Traffic, DL Load  Nhóm KPI đánh giá Performance: Gồm 11 chỉ tiêu là P1SR, RAB CR, CSSR, CS CDR, PS CDR, SHOSR, HHOSR, CS InRAT HOSR, PS InRAT HOSR, HSDPA Throughput, HSUPA Throughput - KPI dành cho đo kiểm: bao gồm 17 KPI chia làm 2 nhóm:  Nhóm KPI đánh giá vùng phủ: Gồm 2 chỉ tiêu là RSCP, Ec/No  Nhóm KPI đánh giá Performance: Gồm 15 chỉ tiêu là CSSR, V-CSSR PDP Activation Success Rate, CDR, V-CDR, SHOSR, IFHOSR, IRHOSR, LUSR, R99 Avg Throughput DL&UL, HSPA Avg Throughput DL&UL, AMR Access Delay
17 Time, VC Access Delay Time, PS Access Delay Time, PS Ping Delay Time. 3.3 Quy trình thực hiện tối ƣu vùng phủ thực tế Hình 3.2 Quy trình tiến hành Driving Test 3.4 Xử lý tối ƣu vùng phủ sóng mạng 3 WCDMA trong thực tế 3.4.1 Giới thiệu chung về phần mềm TEMS Investigation TEMS Investigation là một công cụ test cho phép chúng ta chuẩn đoán, đo kiểm lỗi, vùng phủ theo thời gian thực. TEMS Investigation có hai Mode hoạt động là Idle Mode và Dedicated Mode, trong đó:
18 - Idle Mode được sử để đo vùng phủ của trạm, trên cơ sở đó chúng ta có thể tối ưu vùng phủ tốt hơn. - Dedicated Mode được sử dụng để đo chi tiết về chất lượng cuộc gọi như RxLev, C/I, Handover,… 3.4.2 Thủ tục đo và đánh giá vùng phủ sóng Tùy thuộc vào mục đích đo khác nhau mà chúng ta có các bài đo khác nhau khác nhau. Để đo được vùng phủ chính xác của các ô thì cần phải ghi dữ liệu trong chế độ Idle mode (MS rỗi). Cách đánh giá vùng phủ qua RSCP và Ec/No : Với trƣờng hợp RSCP kém :  Trong trường hợp vùng phủ của trạm phục vụ kém tại gần trạm yêu cầu kiểm tra lại phần cứng lắp đặt bao gồm: các đầu connector nối feeder, jumper với tủ NodeB và Antenna, kiểm tra lại góc phương vị (Azimuth) và góc cụp (Tilt) của anten.  Trong trường hợp vùng phủ RSCP kém tại các khu vực xa trạm (thưa trạm), rà soát và đẩy nhanh tiến độ lắp đặt, tích hợp và phát sóng của các trạm phục vụ tại khu vực đó. Với trƣờng hợp Ec/No kém :