TỐI ƯU VÔ TUYẾN MẠNG DI ĐỘNG 3G WCDMA

Trong thời đại công nghệ phát triển hiện nay, nhu cầu trao đổi, kết nối thông tin của con người ngày càng tăng cao, các dịch vụ thông tin di động đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống của chúng ta, các thiết bị điện thoại di động, vô tuyến dần trở thành một công cụ không thể thiếu đối với mỗi người và các dịch vụ di động, viễn thông theo nó cũng ngày càng phát triển.Tại Việt Nam hiện nay có 3 nhà mạng viễn thông lớn cung cấp các dịch vụ của mạng di động 3G là Viettel, Vinaphone, Mobifone. Công nghệ 3GUMTS đã được các nhà mạng ở Việt Nam đưa vào hoạt động và khai thác từ tháng 102009, với ưu thế là có tốc độ truyền tải dữ liệu và các ứng dụng ngày càng phong phú, nó đã tác động lớn đến người dùng Việt Nam trong những năm qua. Mặc dù hiện nay mạng 4GLTE hay 5G đang dần trở thành xu hướng phát triển ở Việt Nam, 3G vẫn được người dùng ưu chuộng bởi độ phổ biến của nó.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MƠN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – VIỄN THÔNG  TIỂU LUẬN TỐI ƯU VÔ TUYẾN MẠNG DI ĐỘNG 3G WCDMA MÔN: HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN TP HỒ CHÍ MINH – 12/2021 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Bố cục 1.5 Giới hạn CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG 3G UMTS 2.1 Giới thiệu 2.1.1 Mạng 3G .7 2.1.2 Chuẩn WCDMA 2.2 Cấu trúc mạng WCDMA CHƯƠNG III CÁC GIAO THỨC, KỸ THUẬT CHÍNH TRONG 3G 12 3.1 Các giao thức 3G 12 3.1.1 Các lớp giao thức 12 3.1.1.1 Điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) 13 3.1.1.2 Điều khiển liên kết vô tuyến (RLC) 13 3.1.1.3 Điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 14 3.1.2 Các kênh vô tuyến 14 3.1.2.1 Các kênh logic 15 3.1.2.2 Các kênh vật lý 15 3.1.2.3 Các kênh vận chuyển 16 3.2 Các kỹ thuật 3G 16 3.2.1 Điều khiển công suất 16 3.2.2 Trải phổ 17 3.2.3 Chuyển giao WCDMA 17 CHƯƠNG IV LẬP KẾ HOẠCH VÀ TỐI ƯU MẠNG 3G WCDMA 19 4.1 Giới thiệu chung tối ưu hóa mạng 3G WCDMA 19 4.1.1 Mục đích 19 4.1.2 Lý .19 4.1.3 Lợi ích việc tối ưu 20 4.2 Driving test số phần mềm tối ưu mạng vô tuyến 20 4.2.1 Driving test 20 4.2.2 Một số phần mềm tối ưu mạng vô tuyến 20 4.3 Lập kế hoạch 21 4.3.1 Sự phân bố vị trí địa lý loại Snapshots, hỗ trợ người dùng hoạt động 21 4.3.2 Lập kế hoạch WCDMA chi tiết với mô thống kê 22 4.3.2.1 Cấu hình kịch mơ 22 4.3.2.2 Kịch A: Một hồ sơ người dùng, lưu lượng truy cập không đồng (Phân bổ) 22 4.3.2.3 So sánh với kết mong đợi từ lý thuyết 23 4.3.2.4 Kịch B: Nhiều hồ sơ người dùng, lưu lượng truy cập không đồng (Phân bổ) 23 4.3.3 Tốc độ trạm di động trình lập kế hoạch 24 4.4 Tối ưu hóa hiệu suất trước vận hành WCDMA 26 4.4.1 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến cách thay đổi độ nghiêng xuống 26 4.4.2 Tối ưu hóa mạng vô tuyến cách thay đổi độ rộng tia ăng-ten .27 KẾT LUẬN VỀ KẾT QUẢ TỐI ƯU 28 KẾT LUẬN 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Cấu trúc mạng WCDMA .8 Hình 3.1 Kiến trúc giao thức vơ tuyến WCDMA 12 Hình 4.1 Tốc độ liệu trung bình liên kết lên 22 Hình 4.2 Biểu diễn đồ họa ảnh chụp nhanh Kịch B .24 Hình 4.3 Ví dụ phân tích vùng phủ đường xuống 25 Hình 4.4 Ảnh hưởng độ nghiêng ăng ten đến công suất 26 Hình 4.5 Tác động độ nghiêng ăng ten lên giá trị I 26 Hình 4.6 Tác động độ nghiêng ăng ten đến xác suất phủ sóng UL, cho cấu hình phân phái cho tất dịch vụ 27 Hình 4.7 Ảnh hưởng độ rộng chùm tia ăng-ten lên công suất 27 Hình 4.8 Tác động độ rộng chùm tia ăng-ten lên giá trị I 27 Hình 4.9 Ảnh hưởng độ rộng chùm tia ăng-ten lên xác suất phủ sóng UL, cho cấu hình phân phái, tất dịch vụ 28 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề: Trong thời đại công nghệ phát triển nay, nhu cầu trao đổi, kết nối thông tin người ngày tăng cao, dịch vụ thông tin di động đóng vai trị vơ quan trọng đời sống chúng ta, thiết bị điện thoại di động, vô tuyến dần trở thành công cụ thiếu người dịch vụ di động, viễn thơng theo ngày phát triển Tại Việt Nam có nhà mạng viễn thông lớn cung cấp dịch vụ mạng di động 3G Viettel, Vinaphone, Mobifone Công nghệ 3GUMTS nhà mạng Việt Nam đưa vào hoạt động khai thác từ tháng 10/2009, với ưu có tốc độ truyền tải liệu ứng dụng ngày phong phú, tác động lớn đến người dùng Việt Nam năm qua Mặc dù mạng 4G-LTE hay 5G dần trở thành xu hướng phát triển Việt Nam, 3G người dùng ưu chuộng độ phổ biến Trong q trình triển khai khai thác mạng di động 3G, khâu tối ưu mạng đóng vai trị quan trọng để nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng dung lượng kịp thời khắc phục cố xảy trình vận hành Với vai trị quan trọng vậy, cơng việc tối ưu mạng 3G cần triển khai thường xuyên, liên tục theo chu trình suốt trình từ triển khai đến trình khai thác, vận hành Mặc dù 3G vào hoạt động Việt Nam từ lâu việc số lượng người nắm rõ việc tối ưu hạn chế Các nhà cung cấp dịch vụ 3G Việt Nam triển khai nhiều biện pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, với mục đích muốn hiểu biết mạng di động 3G cách để tối ưu nó, lý tơi chọn đề tài “TỐI ƯU VƠ TUYẾN MẠNG DI ĐỘNG 3G WCDMA” 1.2 Mục tiêu - Tìm hiểu mạng 3G, cấu trúc mạng WCDMA, giao thức, kỹ thuật 3G - Tìm hiểu q trình lập kế hoạch tối ưu mạng tuyến 3G WCDMA 1.3 Nội dung nghiên cứu - Cấu trúc mạng WCDMA - Các giao thức, kỹ thuật 3G - Cách lập kế hoạch tối ưu mạng vô tuyến 3G WCDMA 1.4 Bố cục Chương 1: Tổng quan Trình bày vấn đề, lý chọn đề tài, mục tiêu, giới hạn nghiên cứu bố cục tiểu luận Chương 2: Tổng quan mạng di động 3G UMTS Tìm hiểu tổng quan mạng 3G chuẩn WCDMA Tìm hiểu cấu trúc mạng WCDMA Chương 3: Các giao thức, kỹ thuật 3G Tìm hiểu lớp giao thức, kênh vô tuyến mạng 3G Các kỹ thuật mạng 3G như: trải phổ, điều khiển công suất, chuyển giao WCDMA Chương 4: Lập kế hoạch tối ưu mạng 3G WCDMA Lập kế hoạch cách xây dựng kịch mơ Thực việc tối ưu hóa mạng vơ tuyến cách thay đổi độ nghiêng xuống thay đổi độ rộng chùm tia ăng-ten 1.5 Giới hạn Bài tiểu luận giới hạn tìm hiểu, chưa nghiên cứu sâu cách tính tốn, phân tích, mơ phỏng,… CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG 3G UMTS 2.1 Giới thiệu 2.1.1 Mạng 3G "3G" thuật ngữ cho hệ thứ ba công nghệ viễn thơng di động khơng dây Ngồi truyền liệu tốc độ cao, mạng 3G kèm với cải tiến khác đặt cách xa 2G hàng dặm, bao gồm truy cập nâng cao vào đa phương tiện, Internet tốc độ cao chuyển vùng quốc tế 3G bước nhảy vọt từ mạng 2G trước theo nhiều cách: + Tốc độ cao lên đến mbps (với W-CDMA CDMA2000) 28 mbps (với HSPA +), cho phép tải lên tải xuống tệp nhanh (ngay với số lượng lớn) + Tăng cường quyền riêng tư bảo mật + Nó cho phép thứ khác chơi game độ nét cao, truyền hình di động, phát video hội nghị trực tiếp + Duyệt giao thức ứng dụng web không dây tốc độ cao (WAP) 3G chắn cách mạng hóa giao tiếp sử dụng Internet Nó ghi nhận rộng rãi để tạo điện thoại thơng minh tính Facebook, Twitter, Instagram ứng dụng di động khác Mạng 3G sử dụng rộng rãi Trên thực tế, nhiều công ty viễn thông giới cung cấp dịch vụ 3G gói liệu 3G 2.1.2 Chuẩn WCDMA Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) tiêu chuẩn hệ thứ ba (3G) sử dụng phương pháp truy cập kênh đa truy cập (DS-CDMA) phân chia mã trực tiếp (DS-CDMA) phương pháp song công phân chia tần số (FDD) để cung cấp dịch vụ tốc độ cao dung lượng cao WCDMA biến thể sử dụng phổ biến Hệ thống Viễn thơng Di động Tồn cầu (UMTS) Nó phát triển NTT DoCoMo Nhật Bản hình thành tảng Mạng 3G Tự Tiếp cận Đa phương tiện (FOMA) Hệ thống WCDMA phần UMTS Nó phát triển Chương trình Đối tác 3G, bao gồm mạng di động cốt lõi phát triển thuộc mạng truyền thơng Hệ thống di động tồn cầu (GSM) tồn giới WCDMA có hai chế độ: + Frequency Division Duplex (FDD): Tách người dùng cách sử dụng mã tần số Một tần số sử dụng cho uplink, tần số khác sử dụng cho đường xuống + Time Division Duplex (TDD): Tách người dùng cách sử dụng mã, tần số thời gian, tần số sử dụng cho uplink downlink Mặc dù WCDMA thiết kế để hoạt động mạng lõi GSM phát triển, sử dụng phận mã đa truy cập (CDMA) cho giao diện khơng khí Trên thực tế, phần lớn hệ thống 3G hoạt động sử dụng CDMA, phần lại sử dụng phận thời gian nhiều truy cập (TDMA) Chế độ TDD WCDMA thực sử dụng kết hợp TDMA CDMA CDMA cho phép nhiều người dùng chia sẻ kênh lúc, TDMA cho phép người dùng chia sẻ kênh cách cắt vào khoảng thời gian khác CDMA cung cấp lợi ích đa dạng đa đường bàn giao mềm 2.2 Cấu trúc mạng WCDMA Hệ thống WCDMA xây dựng sở mạng GPRS Về mặt chức có hai nhóm phần tử mạng: + Mạng lõi (CN) thực chức chuyển mạch, định tuyến gọi kết nối số liệu + Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN) thực chức liên quan đến vơ tuyến Trong mạng lõi sử dụng toàn cấu trúc phần cứng mạng GPRS cịn mạng truy nhập vơ tuyến phần nâng cấp WCDMA Ngoài để hoàn thiện hệ thống, WCDMA cịn có thiết bị người dung (UE) thực giao diện người dùng với hệ thống Từ quan điểm chuẩn hóa, UE UTRAN bao gồm giao thức thiết kế dựa công nghệ vô tuyến WCDMA, trái lại mạng lõi định nghĩa hoàn toàn dựa GSM Điều cho phép hệ thống WCDMA phát triển mang tính tồn cầu sở cơng nghệ GSM (1) Hình 2.1 Cấu trúc mạng WCDMA  Thiết bị người dùng UE (User Equipment) Thiết bị người dùng UE yếu tố kiến trúc mạng 3G UMTS tổng thể, tạo thành giao diện cuối với người dùng.UE kết hợp thiết bị di động module nhận dạng thuê bao (USIM) Thiết bị người dùng UE gồm hai phần: - Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến sử dụng cho thông tin vô tuyến giao diện Uu - Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): Là thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng th bao, thực thuật tốn nhận thực, lưu giữ khóa nhận thực số thơng tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối (1)  Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) UTRAN bao gồm nhiều hệ thống Mạng Vô tuyến (RNS) Một RNS mạng UTRAN bao gồm Bộ điều khiển Mạng Vô tuyến (RNC) nhiều Nút B Các RNS kết nối với thông qua giao diện Iur nút B kết nối với giao diện Iub UTRAN gồm hai phần tử: điều khiển mạng vô tuyến (RNC) Node B Các đặc tính UTRAN: - UTRAN có chế truyền tải truyền tải ATM - Hỗ trợ UTRAN tất chức liên quan, đặc biệt ảnh hưởng lên việc thiết kế, hỗ trợ chuyển giao mềm thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù WCDMA - Đảm bảo tính chung với GSM cần thiết - Đảm bảo tính chung cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh chuyển mạch gói ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến cách sử dụng giao diện để kết nối từ UTRAN đến hai vùng PS CS mạng lõi - Cài đặt công suất ban đầu tỷ lệ tín hiệu nhiễu (SIR) - Bảo lưu tài nguyên vô tuyến (1)  Node B (Trạm gốc) Nút B thuật ngữ WCDMA / UMTS cho máy thu trạm gốc vô tuyến, định nghĩa 3GPP Nó cung cấp vùng phủ sóng vô tuyến chuyển đổi liệu mạng vô tuyến RNC Nút B nút viễn thông mạng thông tin di động cụ thể, cụ thể mạng tuân theo tiêu chuẩn UMTS Nút B cung cấp kết nối điện thoại di động (UE) mạng điện thoại rộng Nút B tương ứng với BTS (trạm thu phát gốc) GSM  Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller) RNC phần tử mạng UMTS chịu trách nhiệm kiểm soát Node B kết nối với nó, sở hữu kiểm sốt tài ngun vơ tuyến RNC thực quản lý tài nguyên vô tuyến, số chức quản lý di động RNC kết nối với mạng lõi chuyển mạch kênh thông qua cổng đa phương tiện (MGW) RNC điểm truy cập tất dịch vụ UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN (1) Các chức RNC:  Ánh xạ Tham số QoS vào giao diện khơng khí  Lập lịch giao diện khơng khí  Kiểm sốt bàn giao  Kiểm sốt cơng suất vịng ngồi  Kiểm sốt nhập học  Cài đặt cơng suất ban đầu tỷ lệ tín hiệu nhiễu (SIR)  Bảo lưu tài nguyên vô tuyến  Phân bổ mã  Kiểm soát tải  Mạng lõi CN (Core Network) Mạng lõi kết hợp chức thông minh vận tải Chúng hỗ trợ việc vận chuyển thơng tin tín hiệu giao thơng, bao gồm việc chuyển hướng CN có chức logic kiểm sốt dịch vụ cung cấp thơng qua giao diện xác định; chúng bao gồm việc quản lý tính di động Thơng qua hạt nhân mạng, UMTS kết nối với mạng viễn thông khác, giao tiếp khơng người dùng di động UMTS, mà với mạng khác Các phần tử mạng lõi: 10 - Kênh truy cập ngẫu nhiên vật lý (PRACH) (uplink) - Kênh liệu vật lý chuyên dụng (DPDCH) (up and downlink) - Kênh điều khiển vật lý chuyên dụng (DPCCH) (up and downlink) - Kênh chia sẻ Đường nối xuống Vật lý (PDSCH) (liên kết xuống) - Kênh gói phổ biến vật lý (PCPCH) - Kênh đồng hóa (SCH) - Kênh thí điểm chung (CPICH) - Kênh báo mua lại (AICH) - Kênh dẫn phân trang (PICH) - Kênh dẫn trạng thái CPCH (CSICH) - Kênh định phát va chạm /chỉ định kênh (CD / CA-ICH) 3.1.2.3 Các kênh vận chuyển - Kênh vận chuyển chuyên dụng (DCH) (lên xuống đường) - Kênh phát sóng (BCH) (đường dẫn xuống) - Chuyển tiếp Kênh Truy nhập (FACH) (xuống liên kết) - Kênh phân trang (PCH) (đường xuống) - Kênh Truy cập Ngẫu nhiên (RACH) (uplink) Kênh mang yêu cầu dịch vụ từ UEs cố gắng truy cập vào hệ thống - Uplink Common Packet Channel (CPCH) (uplink) - Kênh chia sẻ đường xuống (DSCH) (đường dẫn xuống) 3.2 Các kỹ thuật 3G 3.2.1 Điều khiển cơng suất Trong trường hợp máy phát gây nhiễu đến gần máy thu k ( đến gần nút B chẳng hạn), công suất máy phát tăng cao dẫn đến MAI tăng cao, tỷ số tín hiệu nhiễu giảm mạnh máy thu k khơng thể tách tín hiệu Hiện tượng gọi tượng gần xa Để tránh tượng hệ thống phải điều khiển công suất cho công suất thu nút B tất UE (lý tưởng) Điều khiển công suất WCDMA chia thành: - Điều khiển cơng suất vịng lập hở (OLPC) - Điều khiển cơng suất vịng lặp kín (CLPC) Điều khiển cơng suất vịng lập hở thực tự động UE thực thủ tục xin truy nhập nút B (dựa công suất mà thu từ kênh hoa tiêu phát từ B), UE chưa có kết nối với nút Điều khiển cơng suất vịng lập kín thực UE kết nối với nút B Điều khiển cơng suất vịng lập kín chia thành: - Điều khiển cơng suất nhanh vịng trong: thực nút B Điều khiển cơng suất nhanh vịng thực nhanh với 1500 lần giây dựa so sánh SIR thu với SIR đích 16 - Điều khiển cơng suất chậm vịng ngồi thực RNC để thiết lập SIR đích cho nút B Điều khiển công suất dựa so sánh tỷ lệ lỗi khối (BLER) thu với tỷ lệ đích (2) 3.2.2 Trải phổ  Nguyên lý trải phổ Trải phổ nghĩa biến đổi độ rộng băng tín hiệu ban đầu tín hiệu có băng thông rộng Theo nguyên lý dung lượng kênh truyền Shannon: C=B.log2(1+S/N) Trong đó: C dung lượng kênh [b/s], B băng thơng tín hiệu [Hz], cơng suất tín hiệu trung bình [W], N cơng suất nhiễu trung bình [W] Tỷ số độ rộng băng tần truyền thực với độ rộng băng tần thông tin cần truyền gọi độ lợi xử lý (GP) hệ số trải phổ Với W băng thơng tín hiệu trải phổ Rb tốc độ thơng tin, ta có: W>>Rb Trong WCDMA, W= 3.84Mchip/s Rb (tín hiệu thoại) = 12kbit/s (2)  Các mã trải phổ - Mã ngẫu nhiên Mã ngẫu nhiên (Scramble code) có độ dài cố định 38.400 chip sử dụng khác khung liệu 10ms Mã dùng hai hướng đường lên đường xuống - Mã định kênh Mã định kênh sử dụng giao diện vô tuyến xây dựng sở kỹ thuật hệ số trải phổ khả biến trực giao OSVF Tín hiệu sau mã hố định kênh có tốc độ tính theo “chip”, tốc độ 3.840 Mchip (2) 3.2.3 Chuyển giao WCDMA Chuyển giao WCDMA phân loại thành ba loại khác hỗ trợ chế độ chuyển giao khác nhau: - Chuyển giao tần số: Dựa vào phép đo Ec / No thực từ CPICH Gồm có ba loại: Soft, softer hard handover 17 - Chuyển giao khác tần số: chuyển giao tần số khác hệ thống Chỉ hỗ trợ chuyển giao cứng - Chuyển giao hệ thống: Chuyển giao cho hệ thống khác, ví dụ: từ WCDMA sang GSM Chỉ hỗ trợ bàn giao cứng  Chuyển giao mềm (SHO) Chuyển giao mềm thủ tục UE ln trì đường vơ tuyến nối đến UTRAN Trong chuyển giao mềm UE đồng thời nối đến hay nhiều ô thuộc Node B khác RNC (SHO nội RNC) hay thuộc RNC khác (SHO RNC) Hướng xuống: Một số NodeB truyền tín hiệu đến UE, kết hợp đường truyền Tốn tài nguyên Hướng lên: Một số NodeB nhận truyền UE số chúng nhận đường truyền xác  Chuyển giao mềm hơn: Chuyển giao vùng phủ sóng trạm gốc khu vực khác Trong chuyển giao mềm UE nối đến hai đoạn ô Node B SHO HO mềm xảy tần số sóng mang hệ thống  Chuyển giao cứng (HHO) thủ tục HO tất đường truyền vơ tuyến cũ UE giải phóng trước thiết lập đường truyền vô tuyến (1) (2) (4) 18 CHƯƠNG IV LẬP KẾ HOẠCH VÀ TỐI ƯU MẠNG 3G WCDMA 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỐI ƯU HĨA MẠNG 3G WCDMA 4.1.1 Mục đích Mục đích chủ yếu việc tối ưu hóa mạng để trì cải thiện tồn chất lượng dung lượng thời mạng di động Mục đích việc tối ưu mạng để nhận biết được: - Để làm cho mạng có hiệu suất cao bên cạnh việc đầu tư vào sở hạ tầng để đạt hiệu cao hơn, giúp cho việc thu hồi vốn nhanh sinh lợi nhuận - Nhận diện xác suy giảm hiệu suất mạng Các suy giảm nhận diện thông qua việc giám sát liên tục KPI mạng định nghĩa hay qua phản ánh khách hàng - Khi bắt đầu thiết kế mạng, chất lượng dịch vụ (QoS) phải đề nghị đến khách hàng Tối ưu để chắn hiệu suất mạng trì với chất lượng dịch vụ không thay đổi (1) 4.1.2 Lý Các lý để thực tối ưu mạng: - Sau hoàn thành triển khai mạng, phát lỗi giám sát KPI việc hoạch định ban đầu khơng tốt tín hiệu đường truyền vơ tuyến thật không công cụ thiết kế dự đoán, sở liệu đầu vào để thiết kế khơng xác phân bố tải lưu lượng thật khác so với dự đốn dựa thống kê thiết kế - Do việc bổ sung tính mới, dịch vụ (ví dụ nâng cấp lên HSDPA, HSUPA, dịch vụ giải trí ) nỗ lực để giới thiệu dịch vụ với ảnh hưởng thấp đến chất lượng dịch vụ với chi phí đầu tư bổ sung thấp - Tối ưu để hiệu chỉnh vấn đề nhận diện làm giảm hiệu suất mạng sau kiểm tra (Audit) mạng - Thực hiệu chỉnh, tối ưu giám sát nhận diện đặc tính chất lượng mạng KPI suy giảm - Cải thiện hiệu suất mạng để đạt yêu cầu kinh doanh - Do lưu lượng ngày tăng, cấu trúc mạng thay đổi nhanh chóng ngày phức tạp -Tinh chỉnh, thay đổi tham số hoạt động mạng tăng giảm vùng phục vụ cell thay đổi tham số chuyển giao, thay đổi góc ngẩng anten, tăng, giảm cơng suất phát,… (1) 19 4.1.3 Lợi ích việc tối ưu - Duy trì, cải thiện chất lượng dịch vụ - Giảm tỉ lệ rời bỏ mạng khách hàng - Thu hút khách hàng qua việc cung cấp dịch vụ hay chất lượng dịch vụ tốt việc nâng cao đặc tính mạng - Đạt tối đa lợi nhuận dịch vụ tạo việc sử dụng tối đa hiệu suất phần tử chức mạng (1) 4.2 DRIVING TEST VÀ MỘT SỐ PHẦN MỀM TỐI ƯU MẠNG VÔ TUYẾN 4.2.1 Driving test Driving test việc đo kiểm ô tô (hoặc xe máy), công việc kỹ sư tối ưu vô tuyến kiểm tra, đo thử chất lượng phủ sóng mạng truy nhập vô tuyến giai đoạn đầu triển khai mạng hay trình tối ưu mạng truy nhập vô tuyến Các công cụ cần chuẩn bị tiến hành Driving test: máy thu GPS, máy đo TEM pocket, laptop có kết nối tới máy đo Driving Test chủ yếu đo tín hiệu đường xuống(downlink) mà khơng phải đo đường lên (uplink) tín hiệu đường xuống (downlink) phân bố khắp vùng phủ sóng NodeB nên khơng thể đánh giá xác nhờ kết thống kê Trên thực tế UE báo tín hiệu đường xuống (downlink) mang tính gần vị trí địa lý UE thay đổi thường xun nên khơng thể đánh giá xác khu vực tín hiệu downlink có vấn đề Vì cần phải thông qua Driving Test Riêng uplink, tất tín hiệu UE điểm đầu thu NodeB nên dễ dàng nhận biết (2) 4.2.2 Một phần phần mềm tối ưu mạng vô tuyến  Atoll Atoll phần mềm tảng 64 bít cho phép nhà mạng đơn giản hóa việc thiết kế tối ưu mạng việc kết hợp mô liệu thực tế mạng Các nét bật Atoll: - Đặc tính thiết kế mạng tiên tiến: đặc tính thiết kế mạng đơn cơng nghệ (GSM/UMTS/LTE,CDMA2000/LTE) mạng kết hợp đa cơng nghệ GSM/UMTS/LTE, lập mơ hình lưu lượng mơ dựa Monte-Carlo - Tích hợp công cụ tối ưu: AFP (tự động cấp phát tần số) ACP (tự động chỉnh thông số cell), ASP (tự động thiết lập vị trí trạm mới) 20 - Kiến trúc mở linh động: hỗ trợ mơi trường đa người dùng - Đặc tính đồ số tiên tiến  TEMS Investigation TEMS Investigation công cụ test cho phép chuẩn đoán, đo kiểm lỗi, vùng phủ thời gian thực TEMS cho phép giám sát kênh thoại truyền data qua kết nối GPRS, EDGE, chuyển mạch kênh (CSD) chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD) Các phiên truyền data, voice kiểm sốt phạm vi TEMS TEMS trang bị chức kiểm tra giám sát tiên tiến với khả phân tích xử lý mạnh mẽ Vì TEMS tiện ích cho kỹ sư có kinh nghiệm làm việc RF TEMS Investigation có hai Mode hoạt động Idle Mode Dedicated Mode, đó: - Idle Mode sử để đo vùng phủ trạm, sở tối ưu vùng phủ tốt - Dedicated Mode sử dụng để đo chi tiết chất lượng gọi RxLev, C/I, Handover,… 4.3 LẬP KẾ HOẠCH 4.3.1 SỰ PHÂN BỐ VỊ TRÍ ĐỊA LÝ CỦA CÁC LOẠI SNAPSHOTS, SỰ HỖ TRỢ CỦA NGƯỜI DÙNG HOẠT ĐỘNG Số lượng người dùng hoạt động cho hồ sơ người dùng trình bày dạng biến ngẫu nhiên theo sau trình ghép kênh phân phối Sau biết số lượng người dùng hoạt động, chúng phải phân bố ngẫu nhiên mặt phẳng khơng gian Do đó, phải tạo trình mơ mà đầu vào sử dụng số MS hoạt động thời điểm định, kích thước khu vực Các phân tích thực 16,9 km² diện tích hệ thống 3G thử nghiệm (có 19 BS ba lớp), với người dùng phân phối ngẫu nhiên Trên đầu nó, mã tạo x tọa độ y MS hoạt động Trong Hình 4.1, mơ tả kết mơ đồ họa Bằng cách hồn thành quy trình tạo ảnh chụp nhanh đóng vai trị đầu vào cho trình mơ NPSW để lập kế hoạch WCDMA (5) 21 Hình 4.1 Tốc độ liệu trung bình liên kết lên 4.3.2 LẬP KẾ HOẠCH WCDMA CHI TIẾT VỚI MƠ PHỎNG THỐNG KÊ 4.3.2.1 Cấu hình kịch mơ Chọn hai kịch mô với phân phối lưu lượng truy cập không đồng đánh giá nhiều mục đích Các phân tích dựa ảnh chụp nhanh có 1140 người dùng hoạt động hệ thống Thử nghiệm 13,5 km² mạng vơ tuyến có 10 BS ba lớp giống hệt (độ nghiêng ° góc phương vị 90, 210 330 °) (5) 4.3.2.2 Kịch A: Một hồ sơ người dùng, lưu lượng truy cập không đồng (Phân bổ) Tất 1140 người dùng hoạt động có dịch vụ tốc độ liệu kbit / s, phân bố không đồng cách bố trí mạng Các thống kê từ kết đồ thị tóm tắt Bảng I (5) 22 4.3.2.3 So sánh với kết mong đợi từ lý thuyết Trong phần này, tiến hành so sánh kết từ Kịch A người dùng phân phối không đồng nhất, với kết mặt lý thuyết, kịch lý tưởng tất người dùng đồng phân phối thuộc cấu hình (cùng tốc độ liệu, giống Yêu cầu Eb / Io, hệ số hoạt động thoại 1) Việc so sánh tương tự tiến hành, với kịch có người dùng phân phối đồng thuộc Hồ sơ Kết mô cho thấy kết cho kịch với phân phối lưu lượng truy cập đồng khác so với người phân bố không đồng người dùng thuộc hồ sơ Từ đầy đủ hợp lý, so sánh với kết mong đợi từ lý thuyết kết Kịch A, với bổ sung chúng tơi giả định 100% hoạt động giọng nói Kịch A1 Điều giảm số lượng người dùng phục vụ xuống 1085 Kết là, hệ số tải trung bình tăng lên 0,46 Các Hệ số tải đường lên tính sau: đó, Rk tốc độ bit (8 Kbit / s), ρk tuyến tính bắt buộc Eb/No = 4.47 , W băng thông (3840 KHz), ν = giọng nói hệ số hoạt động N số lượng người dùng phục vụ theo lĩnh vực Giả sử i = 38,0 (tỷ lệ giao thoa khác tế bào) Sử dụng kết mô từ A (1), nhận i = 0,378 Dựa kết Bảng II, nhận thấy gần kết hợp hoàn hảo kết mô lý thuyết (5) 4.3.2.4 Kịch B: Nhiều hồ sơ người dùng, lưu lượng truy cập không đồng (Phân bổ) So với kịch trước, tình phức tạp hơn, thời điểm, ba người dùng khác cấu hình hoạt động (Bảng III) 23 Ở Hình 4.2, mơ tả ảnh chụp nhanh cho Kịch B dạng đầu từ trình mơ Ở 600 người dùng phục vụ, số cịn lại bị từ chối quyền hạn chế Thông lượng tổng hợp 24,78 Mbit / s hệ số tải đường lên 0,63 Hệ số SHO trung bình Hình 4.2 Biểu diễn đồ họa ảnh chụp nhanh Kịch B 4.3.3 Tốc độ trạm di động trình lập kế hoạch Trong phần này, phân tích mạng vô tuyến nâng cao lập kế hoạch xem xét tác động tốc độ trạm di động Bên cạnh Kịch B, người nghiên cứu giới thiệu thêm hai kịch C D, kịch bao gồm tốc độ khác MS Để đánh giá, người nghiên cứu xem xét lĩnh vực Bảng IV bao gồm kết từ trình mơ dung lượng Trạm di động với tốc độ nhỏ cung cấp công suất tốt Ngược lại, xác suất phủ sóng Bảng V cho thấy, điện thoại di động cao tăng tốc độ, xác suất phủ sóng tốt trải nghiệm (giảm biên độ mờ nhanh) 24 Trong Hình 4.3, người nghiên cứu cách xác suất phủ sóng đường xuống đặt giá trị xác suất phủ sóng đường lên (5) Hình 4.3 Ví dụ phân tích vùng phủ đường xuống 25 4.4 Tối ưu hóa hiệu suất trước vận hành WCDMA 4.4.1 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến cách thay đổi độ nghiêng xuống Để xác định độ nghiêng tối ưu, người nghiên cứu mô ăng ten nghiêng (0º, 7º, 4º, 10º 14º) Mô cho thấy góc nghiêng tối ưu từ 7º đến 10º (cài đặt cao chiều cao ăng-ten (50m)) Tỷ lệ i giảm xuống nghiêng lên Đây trường hợp độ rộng chùm tia ăng-ten không tỏa nhiều công suất cho BS khác từ phía bên kia, kết cho thấy mạng phục vụ nhiều người dùng trường hợp khơng có có ăng ten nhỏ nghiêng Đó số giá trị tối ưu độ nghiêng tùy thuộc vào mơi trường vị trí BS Nếu góc cao, dịch vụ giảm BS khơng vị trí để phục vụ khu vực lớn trường hợp với độ nghiêng vừa đủ Do tồn dải ăng ten kết mơ hình xạ cho thấy xác suất bao phủ hàm góc nghiêng có biến thể định giá trị i Những kết rút từ hình 4.4 - 4.6 (5) Hình 4.4 Ảnh hưởng độ nghiêng ăng ten đến cơng suất Hình 4.5 Tác động độ nghiêng ăng ten lên giá trị I 26 Hình 4.6 Tác động độ nghiêng ăng ten đến xác suất phủ sóng UL, cho cấu hình phân phái cho tất dịch vụ 4.4.2 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến cách thay đổi độ rộng tia ăng-ten Trong trường hợp thứ hai, minh họa việc cải thiện lực chức phân tách BS coi vị trí với 3, cung cách mô ăng-ten khác độ rộng chùm tia Các kết đồ họa hiển thị Hình 4.7 - 4.9 Hình 4.7 Ảnh hưởng độ rộng chùm tia ăng-ten lên cơng suất Hình 4.8 Tác động độ rộng chùm tia ăng-ten lên giá trị I 27 Hình 4.9 Ảnh hưởng độ rộng chùm tia ăng-ten lên xác suất phủ sóng UL, cho cấu hình phân phái, tất dịch vụ Trong ba trường hợp theo phân chia khu vực, lý cho cố kết nối đường lên số trạm di động khơng đủ sức mạnh Với phân khúc cao phục vụ lớn số lượng người dùng (dung lượng lớn hơn) Đối với trường hợp khu vực việc lựa chọn độ rộng dải tần ăng ten đóng vai trò quan trọng Ăng-ten với 65º tối ưu cho trường hợp ăng-ten lớp với 33º tốt cho kịch phân phái Để đạt số lượng người dùng phục vụ cao hơn, điều quan trọng phải kiểm soát giao diện cách hiệu quả, trực tiếp giảm cơng suất (5) KẾT LUẬN VỀ KẾT QUẢ TỐI ƯU Kết nghiên cứu cho thấy tốc độ trạm di động thuộc tính q trình lập kế hoạch có tác động đến kết thơng lượng Khu vực dịch vụ xác, hướng xuống hướng lên cân Trạm di động với tốc độ nhỏ cung cấp dung lượng tốt di động cao tốc độ dẫn đến xác suất phủ sóng tốt Kết mô cho hiệu suất trước vận hành tối ưu hóa WCDMA cho thấy ln tồn góc nghiêng bố cục mơi trường mạng định Các mạng phục vụ nhiều người dùng trường hợp có góc độ thấp ăng-ten bị nghiêng Từ khía cạnh khác, lựa chọn tốt ăng-ten với băng thông thấp tốt Với phân tách cao hơn, công suất cải thiện xác suất phủ sóng gia tăng, can thiệp tăng lên Tất điều kết hợp lại dẫn đến kết luận có thay đổi chiến lược kinh doanh nhà khai thác di động (các dịch vụ đưa ra), cần nhiều hỗ trợ từ công cụ lập kế hoạch lựa chọn vị trí trạm gốc, phân tích chất lượng, phân bổ tài nguyên hiệu tối ưu hóa mạng di động với phương tiện tương đối đơn giản (ăng-ten nghiêng lựa chọn ăng-ten xác) Do đó, giao thoa kiểm soát dung lượng phạm vi bao phủ cân cải thiện (5) 28 KẾT LUẬN Trong thời đại công nghệ phát triển nay, lượng truy cập thông tin ngày lớn, để đáp ứng nhu cầu truy cập lớn nhà mạng phải đảm bảo chất lượng dịch vụ, tránh việc truy cập bị tắc nghẽn có biện pháp để tối ưu mạng Bài tiểu luận nêu trình bày cách khái quát mạng di động 3G, cấu trúc mạng WCDMA giao thức, kỹ thuật mạng 3G Các cách để lập kế hoạch tối ưu mạng vô tuyến 3G WCDMA Qua tiểu luận em thấy tối ưu hóa cơng việc khó khăn, địi hỏi người kỹ sư tối ưu phải nắm vững kiến thức lý thuyết kinh nghiệm thực tế trợ giúp công cụ đưa giải pháp tối ưu cách hiệu 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ketnoi.com 123docz.net [Trực tuyến] https://123docz.net//document/3148576-toi-uu-mang-3g-wcdma-duatren-viec-toi-uu-cac-kpi-viettel.htm Khổng, Văn Nhất THƯ VIỆN TÀI LIỆU thuvientailieu.vn [Trực tuyến] 16 01 2016 http://www.thuvientailieu.vn/tai-lieu/de-tai-toi-uuhoa-mang-3g-39245/ Nguyễn, Phạm Anh Dũng slideshare [Trực tuyến] 28 03 2012 https://www.slideshare.net/lamchanvinh/3-g-ts-nguyen-pham-anh-dung Toni Janevski, Senior Member, IEEE, and Vladimir Nikolic sci-hub.se [Online] 2008 https://sci-hub.se/10.1109/MELCON.2008.4618442 Ngô, Quang Long Thư viện số HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG [Trực tuyến] 2014 http://dlib.ptit.edu.vn/handle/HVCNBCVT/1200 Dũng, TS Nguyễn Phạm Anh Thông tin di động Hà Nội : Nhà xuất bưu điện, 2002 Sons, John Wiley and Radio Network Planning and Optimisation for UMTS 2nd Edition 2006 30 ... muốn hiểu biết mạng di động 3G cách để tối ưu nó, lý tơi chọn đề tài “TỐI ƯU VƠ TUYẾN MẠNG DI ĐỘNG 3G WCDMA? ?? 1.2 Mục tiêu - Tìm hiểu mạng 3G, cấu trúc mạng WCDMA, giao thức, kỹ thuật 3G - Tìm hiểu... hiểu q trình lập kế hoạch tối ưu mạng tuyến 3G WCDMA 1.3 Nội dung nghiên cứu - Cấu trúc mạng WCDMA - Các giao thức, kỹ thuật 3G - Cách lập kế hoạch tối ưu mạng vô tuyến 3G WCDMA 1.4 Bố cục Chương... mạng di động 3G UMTS Tìm hiểu tổng quan mạng 3G chuẩn WCDMA Tìm hiểu cấu trúc mạng WCDMA Chương 3: Các giao thức, kỹ thuật 3G Tìm hiểu lớp giao thức, kênh vô tuyến mạng 3G Các kỹ thuật mạng 3G