Tài liệu TỐI ƯU MẠNG THÔNG TIN TRUY NHẬP 3G

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- ĐINH THU HIỀN TỐI ƯU MẠNG THÔNG TIN TRUY NHẬP 3G CHUYÊN NGÀNH : MÃ SỐ Kỹ thuật điện tử : 60.48.15 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI -2012 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HỮU LẬP Phản biện 1: ……………… …….……………………………….................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... Phản biện 2: ……………………………………………………...................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... 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: -ThưviệncủaHọcviệnCôngnghệBưuchínhViễnthông LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có những bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ. Với sự hình thành nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới đã tạo ra sự cạnh tranh để thu hút thị phần thuê bao giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa ra các chính sách khuyến mại, giảm giá và đã thu hút được rất nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ. Cùng với đó, mức sống chung của toàn xã hội ngày càng được nâng cao đã khiến cho số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến trong các năm gần đây và nhu cầu về các dịch vụ cao cấp hơn trên điện thoại như lướt web tốc độ cao, truyền data dung lượng lớn, video call cũng bắt đầu xuất hiện. Đứng trước thách thức mà các công nghệ cũ chưa thể đáp ứng được, một công nghệ mới đòi hỏi phải được đưa vào ứng dụng. Chính vì thế, từ năm 2009, các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động ở nước ta đã triển khai công nghệ di động thế hệ thứ ba, gọi tắt là 3G. Đến thời điểm hiện tại,việc lắp đặt các thiết bị 3G gần như đã hoàn tất và đã được đưa vào sử dụng phục vụ người tiêu dùng. Mặc dù mới được triển khai nhưng do sự bùng nổ của công nghệ smartphone và nhu cầu sử dụng các dịch vụ như đã nói ở trên, do đó bên cạnh việc các nhà cung cấp dịch vụ chạy đua trong việc triển khai thì việc quan trọng hơn đó là phải cung cấp cho khách hàng dịch vụ có chất lượng tốt và ổn định. Các nhà cung cấp mạng có thể đạt được điều này từ việc thực hiện thiết kế ban đầu tốt nhằm đạt được hiệu quả về kinh tế mà vẫn có được chất lượng mạng đạt yêu cầu. Tuy nhiên, sau khi mạng đã được triển khai thì để giúp chất lượng mạng ngày càng tốt hơn và phát triển mạng thế nào cho hợp lý thì cần phải thực hiện tối ưu mạng lưới. Có thể nói, tối ưu mạng là một công việc cần thiết, luôn phải thực hiện trong quá trình tồn tại của một mạng di động, mang một ý nghĩa thực tế cao. CHƯƠNG I TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G UMTS/WCDMA Giới thiệu Chương này sẽ tập trung trình bày tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba và một bộ phận quan trọng của nó là hệ thống UMTS mà cụ thể là công nghệ truy cập vô tuyến WCDMA (chế độ FDD) trong hệ thống UMTS thông qua tìm hiểu sơ bộ về cấu trúc mạng và các kênh vô tuyến trong hệ thống.  Dịch vụ chuyển mạch kênh: dựa vào nền tảng của hệ thống GSM nó gồm dịch vụ thoại, tin nhắn, tin nhắn đa phương tiện, fax…  Dịch vụ chuyển mạch gói: có tốc độ truyền tải dữ liệu cao hơn, cơ chế xử lý khác so với hệ thống cũ, dữ liệu được đóng gói và truyền đi như trong hệ thống mạng máy tính. Các dịch vụ nó cung cấp bao gồm truy cập internet, xem video trực tuyến, xem truyền hình, tải dữ liệu tốc độ cao… Về cấu trúc của một hệ thống UMTS thì bao gồm các phần tử mạng logic và các giao diện. Hệ thống thông tin di động 3G UMTS/WCDMA WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là hệ thống đa truy cập theo mã sử dụng băng thông rộng. Công nghệ này hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình... WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz, 2110 MHz 2170 MHz.  Hệ thống WCDMA bao gồm hai dịch vụ: Hình 1.4. Kiến trúc mạng 2G GSM &3G WCDMA WCDMA sử dụng 2 loại mã là mã trải phổ (Spreading code ) hay còn được gọi là mã kênh, loại mã thứ 2 là mã xáo trộn (Scrambling code). Hai loại mã này CHƯƠNG II CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G được sử dụng để phân biệt kênh, thuê bao và cell. Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD được xây Giới thiệu dựng trên ba kiểu kênh: kênh logic, kênh truyền tải và truyền tải. Nhiều kênh truyền tải được ghép chúng vào Chương này trình bày quản lý tài nguyên vô tuyến và hai trong các vấn đề quan trọng cần quan tâm khi thực hiện tối ưu mạng truy nhập di động 3G đó là điều khiển công suất và chuyển giao. kênh vật lý. Kênh vật lý được xây dựng trên công nghệ đa 2.1 kênh vật lý. Kênh logic được hình thành trên cơ sở đóng gói các thông tin từ lớp cao trước khi sắp xếp vào kênh truy nhập CDMA kết hợp với FDMA/FDD. Mỗi kênh vật lý được đặc trưng bởi một cặp tần số và một mã trải phổ. Ngoài ra kênh vật lý đường lên còn được đặc trưng bởi góc pha. Quản lý tài nguyên vô tuyến Việc quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) trong mạng di động 3G có nhiệm vụ cải thiện việc sử dụng nguồn tài nguyên vô tuyến. Các mục đích của công việc quản lý tài nguyên vô tuyến RRM có thể tóm tắt như sau :  Đảm bảo QoS cho các dịch vụ khác nhau. Kết luận  Duy trì vùng phủ sóng đã được hoạch định. Chương 1 trình bày tổng quan về cấu trúc mạng về  Tối ưu dung lượng hệ thống. hệ thống thông tin di động thứ 3 mà cụ thể là hệ thống UMTS WCDMA, qua đó chúng ta có thể thấy được lịch sử 2.2 phát triển của hệ thống thông tin di động, hiểu hơn về hệ tuyến RRM thống WCDMA và giao diện vô tuyến của hệ thống Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến có thể chia thành các chức năng: UTMS/WCDMA. Các chức năng của quản lý tài nguyên vô Quản lý di động là chức năng quan trọng của mạng  Điều khiển công suất  Điều khiển chuyển giao  Điều khiển thu nạp Mục đích của quản lý di động là giám sát vị trí các thuê  Điều khiển tải bao, cho phép gọi, SMS và các dịch vụ khác của mobile Điều khiển công suất phone. Quản lý di động bao gồm những nội dung chính Mục tiêu của việc điều khiển công suất là sử dụng 2.3 GSM và UMTS, cho phép các mobile phone hoạt động. như sau: các mức công suất khác nhau trên đường lên và đường  Thủ tục cập nhật vị trí xuống. Các mục tiêu của điều khiển công suất có thể tóm  Nhận dạng thuê bao di động tạm thời tắt như sau:  Chuyển vùng  Location Area  Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đường lên. , nó cũng làm tiêu tốn nguồn của thiết bị di động  Tối ưu dung lượng hệ thống bằng việc điều khiển nhiễu.  Làm tăng tối đa tuổi thọ pin của đầu cuối di động. 2.5 Khái quát về chuyển giao trong các hệ thống thông tin di động Các mạng di động cho phép người sử dụng có thể Có 3 kiểu điều khiển công suất trong các hệ thống WCDMA : truy nhập các dịch vụ trong khi di chuyển nên có thuật ngữ “tự do” cho các thiết bị đầu cuối. Tuy nhiên tính “tự do”  này gây ra một sự không xác định đối với các hệ thống di  Điều khiển công suất vòng kín động. Sự di động của các đầu cuối gây ra một sự biến đổi  2.4 Điều khiển công suất vòng mở Điều khiển công suất vòng bên ngoài. động cả trong chất lượng liên kết và mức nhiễu, đầu cuối Quản lý di động và chuyển giao đôi khi còn yêu cầu thay đổi trạm gốc phục vụ. Quá trình này được gọi là chuyển giao . Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc xử lý sự Thủ tục chuyển giao có thể chia thành 3 phần : Đo di động của đầu cuối. Nó đảm bảo tính liên tục của các đạc, quyết định, và thực thi chuyển giao. dịch vụ vô tuyến khi người sử dụng di động di chuyển qua 2.6 ranh giới các ô tế bào. Chuyển giao trong cùng tần số có thể là chuyển giao cứng Chuyển giao trong cùng tần số Có 4 kiểu chuyển giao trong các mạng di động hoặc chuyển giao mềm. Chuyển giao mềm chỉ có trong WCDMA: chuyển giao bên trong hệ thống (Intra-system công nghệ CDMA. So với chuyển giao cứng thô=ự ng HO); Chuyển giao giữa các hệ thống (Inter-system HO); thường, chuyển giao mềm có một số ưu điểm. Tuy nhiên, chuyển giao bên trong hệ thống lại được chia ra: chuyển nó cũng có một số các hạn chế về sự phức tạp và việc tiêu giao cứng và chuyển giao mềm và mềm hơn. thụ tài nguyên tăng lên. Việc quy hoạch chuyển giao mềm Các mục đích của chuyển giao có thể tóm tắt như sau: ban đầu là một trong các phần cơ bản của của việc hoạch định và tối ưu mạng vô tuyến  Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi 2.7 GSM người sử dụng di động di chuyển qua ranh giới của Các chuẩn WCDMA và GSM hỗ trợ chuyển giao cả các tế bào.  Giữ cho QoS đảm bảo mức yêu cầu.  Làm giảm nhỏ mức nhiễu trong toàn bộ hệ thống bằng cách giữ cho máy di động được kết nối với BS tốt nhất.  Roaming giữa các mạng khác nhau  Cân bằng tải Chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và hai hướng giữa WCDMA và GSM. Sự chuyển giao này có thể sử dụng cho mục đích phủ sóng và cân bằng tải. 2.8 Chuyển giao giữa các tần số trong WCDMA Chuyển giao giữa các cell ở các tần số khác nhau trong hệ thống UMTS xảy ra trong các trường hợp sau: khi một site sử dụng nhiều tần số để tăng dung lượng, các cell tham gia sử dụng nhiều sóng mang và cả trong trường hợp hệ thống sử dụng phương thức phân lớp cell, các cell CHƯƠNG 3 micro, macro.. sử dụng các tần số khác nhau. Kết luận TỐI ƯU MẠNG TRUY NHẬP THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G Quản lý tài nguyên vô tuyến là bài toán quan trọng khi thiết kế bất kỳ hệ thống thông tin di động, đặc biệt là trong Giới thiệu hệ thống tế bào sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Chương này đã trình bày các chức năng cơ bản của quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống WCDMA và những điểm khác biệt trong thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến so với các hệ thống khác. Trong đó, điều khiển công suất và điều khiển chuyển giao có những điểm khác biệt quan trọng so với các hệ thống thông tin di động trước đó Phần đầu của chương này đề cập đến mục đích, lý do và lợi ích của việc tối ưu mạng di động nói chung và mạng 3G nói riêng. Phần tiếp theo trình bày quy trình tối ưu chung, các chỉ số đánh giá thường dùng khi tối ưu 3G, các phương pháp và một số công cụ tối ưu. Cuối cùng là đưa ra một số minh họa việc ứng dụng tối ưu vùng phủ vào thực tế. 3.2. Quy trình tối ưu hóa mạng 3G Tối ưu hóa mạng là để duy trì và cải thiện toàn bộ chất lượng và dung lượng hiện thời của mạng di động, việc thực hiện tối ưu mạng thường tuân theo một quy trình chung như được biểu diễn ở hình bên dưới. 3.3 Các chỉ số đánh giá chất lượng mạng 3G Các chỉ số KPI trong 3G tuân theo nguyên lí SMART, có nghĩa là nó phải đảm bảo các yếu tố: Specific (Cụ thể), Mesurable (Có thể đo lường), Attainable (Có thể đạt được), Relevant (Phù hợp), Time-bound ( Giới hạn về thời gian). 3.4 Các phương pháp tối ưu Để thực hiện tối ưu mạng nói di động nói chung và mạng 3G nói riêng chủ yếu dựa trên hai phương pháp sau: - Thực hiện driving test để thu thập các thông tin dưới dạng logfile, sau đó sử dụng các công cụ phần mềm tối ưu để phân tích dữ liệu, nhận định và đưa ra các phương pháp điều chỉnh. - Dựa trên các số liệu về hoạt động của mạng thu được trên hệ thống OMC, tiến hành phân tích và điều chỉnh Với cả hai phương pháp này đều có thể tiến hành Hình 3.1. Quy trình tối ưu hóa mạng thông tin di động điều chỉnh cả về mặt tham số vật lý và tham số logic. Ngoài ra, cũng có thể thực hiện tối ưu dựa và các phản hồi Chỉ số RSCP , EcNo được cải thiện sau khi điều chỉnh góc của khách hàng, tuy nhiên chỉ khác vấn đề phân tích ban azimuth của HUHU44A (tại Huế) từ 0 -> 340 độ. đầu, việc thực hiện tối ưu vẫn được đưa về hai phương pháp trên. 3.5 Giới thiệu một số công cụ tối ưu Có hai công cụ được trình bày ở phần này đó là: - 3.6 TEMS investigation Actix Ứng dụng thực hiện tối ưu vùng phủ mạng truy nhập di động 3G Khi thực hiện tối ưu vùng phủ thì cần tập trung cải thiện 2 thông số đó là RSCP và Ec/Io. Một vùng phủ tốt nói chung thì RSCP và Ec/No đối với dịch vụ voice call và video call phải có giá trị mục tiêu đạt được như sau: RSCP ≥ -105dBm trên 95% mẫu đo Ec/No ≥ -12dB trên 95% mẫu đo 3.6.2 Một số minh họa cho việc tối ưu vùng phủ Vấn đề 1: vùng phủ ở mức thấp, góc azimuth phủ sóng không hiệu quả. Hình 3.8. Vùng phủ trước và sau khi điều chỉnh Vấn đề 2: Mức RSCP bị giảm xuống, do bị che chắn bởi công trình mới xây dựng, trong trường hợp này là khách sạn Sài Gòn Giải pháp: hạ góc nghiêng xuống tại HUHU42B, tăng công suất phát CPICH tại HUHU02A Kết quả: Cải thiện rõ rệt chỉ số Ec/No và RSCP Hình 3.9. Tín hiệu bị che lấp bởi công trình mới xây dựng và sau khi khắc phục Tối ưu vùng phủ theo Cluster Sau khi thực hiện Driving test trước tối ưu, đội tối ưu hóa đã phân tích và đưa ra các giải pháp điều chỉnh như Bảng 3.3: Bảng 3.3: Các đề xuất điều chỉnh cho Cluster 4 Item s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Date Site C ELL 1-Apr-10 HC1311 HC1311 3 1-Apr-10 HC1313 HC1313 1 1-Apr-10 HC1313 HC1313 2 1-Apr-10 HC1313 HC1313 3 1-Apr-10 HC1091 HC1091 3 1-Apr-10 HC1261 HC1261 1 1-Apr-10 HC1261 HC1261 2 1-Apr-10 HC1261 HC1261 3 1-Apr-10 HC1381 HC1381 1 1-Apr-10 HC1381 HC1381 2 1-Apr-10 HC1381 HC1381 3 1-Apr-10 HC1312 HC1312 1 1-Apr-10 HC1312 HC1312 2 1-Apr-10 HC1312 HC1312 3 1-Apr-10 HC1138 HC1138 1 1-Apr-10 HC1138 HC1138 2 1-Apr-10 HC1138 HC1138 3 1-Apr-10 HC1265 HC1265 1 1-Apr-10 HC1265 HC1265 2 1-Apr-10 HC1265 HC1265 3 1-Apr-10 HC1136 HC1136 1 1-Apr-10 HC1136 HC1136 2 1-Apr-10 HC1136 HC1136 3 1-Apr-10 HC1357 HC1357 1 1-Apr-10 HC1357 HC1357 2 1-Apr-10 HC1357 HC1357 3 RNC C luster HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 HCRNC01 4 Classification Rem ark Audit Change dir 270-->240 Overshooting eTilt: 0-->2, Site Audit Overshooting eTilt: 0-->4 Overshooting eTilt: 0-->4 Audit Change dir of Secto 60--> r1 100 Overshooting eTilt 0 /0/0->5/5/6, mTilt 8/88->4/4/4 Overshooting eTilt 0 /0/0->5/5/6, mTilt 8/88->4/4/4 Overshooting eTilt 0 /0/0->5/5/6, mTilt 8/88->4/4/4 Overshooting eTilt 0 /0/6->5/5/5, mTilt 6/6/6 2/2/2, Dir 3 -> 20->0 Overshooting eTilt 0 /0/6->5/5/5, mTilt 6/6/6 2/2/2, Dir 8 120 -> 0-> Overshooting eTilt 0 /0/6->5/5/5, mTilt 6/6/6 2/2/2, Dir 1 -> 90->240 Audit eTilt 2 /2/2->5/5/4 Audit eTilt 2 /2/2->5/5/4 Audit eTilt 2 /2/2->5/5/4, Dir 240->210 Overshooting dow etilt + n 1 Overshooting dow etilt + n 1 Overshooting dow etilt + n 1 Overshooting eTilt 4 /4/4->7/7/7, dir 340->0 Overshooting eTilt 4 /4/4->7/7/7, dir 100->12 0 Overshooting eTilt 4 /4/4->7/7/7 Overshooting Dir 0->20 Overshooting eTilt 7 9 -> Overshooting eTilt 6 7 -> Overshooting dow e-Tilt +1 n Overshooting dow e-Tilt +3, Dir 100->130 n Overshooting dow e-Tilt +3 n Kết quả sau khi thực hiện điều chỉnh, vùng phủ của cluster 4 đã được cải thiện rõ rệt, việc cải thiện này được thể hiện ở bên dưới: RSCP improve after tuning Hình 3.11 : Vùng phủ trước và sau điều chỉnh 3.7 Khuyến nghị Một số khuyến nghị được đưa ra trong luận văn: - Các nhà khai thác dịch vụ cần phải tiến hành kiểm tra giám sát và thực hiện tối ưu mạng liên tục trong suốt quá trình hoạt động của mạng. Cần phải có một kế hoạch phát triển mạng phương diện tối ưu vùng phủ cùng với giải pháp khắc tối ưu với hiện tại và tương lai sao cho - phục và cải thiện chất lượng mạng. không bị lãng phí mà vẫn theo kịp với sự gia tăng của số lượng thuê bao và nhu cầu, đòi hỏi của khách hàng. - Cần phải xây dựng một đội ngũ tối ưu mạnh cùng với một kế hoạch tối ưu đặt ra cho phù hợp với sự phát triển của mạng. Bên cạnh đó cần phải trang bị đầy đủ các công cụ để có thể hỗ trợ một cách tốt nhất cho việc tối ưu. - Xu hướng phát triển của các nhà mạng là hướng tới cung cấp mạng di động LTE, do đó cần phải có kế hoach chuẩn bị về công nghệ cũng như kỹ thuật tối ưu để có thể đáp ứng kịp sự bùng nổ của dịch vụ này. Kết luận Với kinh nghiệm thực tế, em đã trình bày trong chương này một số vấn đề quan trọng khi thực hiện tối ưu mạng di động 3G, bên cạnh đó là một số trường hợp cụ thể trên KẾT LUẬN Luận văn tốt nghiệp đã trình bày những nét cơ bản nhất về mạng thông tin di động 3G, cùng với một số công tác tối ưu hóa được thực hiện trong thực tế mạng. Vì luận văn mới chỉ đề cập đến việc tối ưu vùng phủ cho mạng 3G nên luận văn này cần được hoàn thiện nhiều hơn nữa với các phương diện tối ưu khác như tối ưu dung lượng, tối ưu cho các chỉ số chất lượng mạng…Ngoài ra, do thời gian có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy rất cần những ý kiến đóng góp, bổ sung, những kinh nghiệm thực tế để luận văn này được hoàn thiện.