Tính toán tối ưu tần số vô tuyến (RP) trong mạng 3g

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Vũ Tuấn Anh TÍNH TOÁN VÀ TỐI ƯU TẦN SỐ VÔ TUYẾN (RF) TRONG MẠNG 3G Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70 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. Trần Hồng Quân 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 2012 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Mạng điện thoại 3G ra đời như một bước đột phá của ngành di động trên thế giới. Ở Việt Nam, việc triển khai mạng 3G vẫn đang ở giai đoạn đầu, trên cơ sở mạng 2G hiện có, vì vậy cần phải có phương pháp tính toán tối ưu một cách bài bản để cải thiện chất lượng mạng. Xuất phát từ nhu cầu của thực tế, em đã thực hiện luận văn “TÍNH TOÁN VÀ TỐI ƯU TẦN SỐ VÔ TUYẾN (RF) TRONG MẠNG 3G “. Đây là một đề tài rất rộng với nhiều hướng đi khác nhau, nhiều khía cạnh cần được làm rõ. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và tính hạn chế của một luận văn thạc sỹ, em chỉ đi sâu vào một khía cạnh : đó là quy trình tính toán quy hoạch vùng phủ vô tuyến và tối ưu vùng phủ vô tuyến và chất lượng mạng dựa trên các chỉ tiêu chất lượng KPI. Luận văn tập trung chủ yếu đến một số nội dung cơ bản sau: Chương I: Giới thiệu về mạng UMTS. Chương này giúp ta có được cái nhìn tổng quan về mạng 3G WCDMA. Chương II: Quy trình tính toán và tối ưu vô tuyến (RF) trong mạng 3G. Chương này trình bày tổng quan về toàn bộ quá trình triển khai, từ quy hoạch sơ bộ tới triển khai thương mại, sau đó sẽ trình bày về các bước quy hoạch và tối ưu vùng phủ. Chương III: Áp dụng lý thuyết tính toán và tối ưu vô tuyến (RF) vào mạng di động thực tế. Chương này sẽ trình bày kết quả tối ưu vô tuyến (RF) trong mạng 3G cho một mô hình mạng thông tin di động. 2 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ MẠNG UMTS Chương I sẽ giới thiệu chung về mạng UMTS, kiến trúc mạng UMTS, các kênh vật lý, logic, truyền tải trong WCDMA, cũng như các vấn đề về báo hiệu và các thủ tục vật lý trong WCDMA, từ đó ta sẽ có cái nhìn tổng quan về mạng 3G WCDMA. Nội dung chương này cũng đề cập tóm tắt đến các phương pháp triển khai mạng WCDMA trong thực tế. 1.1. Kiến trúc mạng 3G UMTS 1.1.1. Kiến trúc mạng GSM Hình 1.1. Mạng tham chiếu GSM 3 1.1.2. Xếp chồng UMTS trên nền GSM Mạng 3G UMTS dựa trên mạng lõi truyền thông GSM hiện có (CN), nên có phần lớn các nút của các hệ thống con NSS và GPRS-CN trong mạng GSM, nhưng có thêm RNC và các nút B của RNS. 1.1.3. Kiến trúc mạng UMTS Hình 1.2. Mạng tham chiếu UMTS 1.2. Giới thiệu về WCDMA 1.2.1. Thủ tục lớp vật lý trong WCDMA 1.2.1.1. Điều khiển công suất Về cơ bản, điều khiển công suất cần tới hai bước: • Ước lượng chất lượng tối thiểu chấp nhận được. • Đảm bảo công suất tối thiểu được sử dụng để duy trì chất lượng này. 4 1.2.1.2. Chuyển giao mềm Chuyển giao mềm là quá trình cho phép một kết nối được phục vụ đồng thời bởi một vài tế bào, thêm hoặc loại bỏ chúng khi cần thiết. Yêu cầu chuyển giao mềm trong WCDMA có liên quan chặt chẽ với tính năng điều khiển công suất. 1.2.2. Báo hiệu trong UMTS WCDMA cung cấp một bộ giao thức được cấu trúc hóa cao, cả ở mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng người dùng, phân chia thành: tầng truy nhập – AS và tầng không truy nhập – NAS. Các xử lý liên quan tới WCDMA nằm ở tầng truy nhập AS, chia làm 3 lớp (RLC, MAC và lớp vật lý). Với mỗi lớp, các kênh khác nhau được xác định và ánh xạ lên một kênh khác. 1.2.3. Các kênh vật lý, logic và truyền tải 1.3. Các phương án triển khai mạng WCDMA trên nền GSM 1.3.1. Xếp chồng 1:1 với GSM Đây là phương án triển khai rất phổ biến nhưng không phải là phương pháp tốt nhất. Nó có thể được áp dụng cho bất kỳ trạm nào tái sử dụng giữa GSM và WCMDA. Do còn một số hạn chế, việc xếp chồng WCMDA lên một mạng GSM thường không phải là 1:1, mà ban đầu chỉ áp dụng cho một khu vực vùng phủ GSM nhất định. Ngoài ra, ta cũng có thể tạo ra một quy hoạch đặc biệt cho WCDMA dựa trên yêu cầu về vùng phủ và lưu lượng. 5 1.3.2. Xếp chồng 1:1 với Macro, Micro và In-building Khi triển khai phương án này, ta sẽ tận dụng được tài nguyên, nhưng việc quản lý các lớp sẽ phức tạp hơn và có thể sử dụng không hiệu quả dung lượng hiện có. 1.4. Tổng kết chương Chương I đã giới thiệu tổng quan về WCDMA UMTS được triển khai trên nền mạng GSM sẵn có. Tuy nhiên phương án này còn bộc lộ nhiều hạn chế và cần phải thực hiện các phương pháp tính toán và tối ưu một cách bài bản để cải thiện chất lượng mạng tốt hơn nữa. 6 CHƯƠNG II QUY TRÌNH TÍNH TOÁN VÀ TỐI ƯU VÔ TUYẾN (RF) TRONG MẠNG 3G Chương này trình bày tổng quan về toàn bộ quá trình triển khai, từ quy hoạch sơ bộ tới triển khai thương mại. Các phần sau tập trung vào các công cụ quy hoạch và mô hình hóa mạng nhằm đạt được sự cân bằng giữa vùng phủ và can nhiễu bằng các phân tích và mô phỏng lý thuyết. 2.1. Giới thiệu Trong quá trình quy hoạch mạng WCDMA, ta cần thực hiện đồng thời quy hoạch can nhiễu và vùng phủ. Bước đầu tiên của quá trình quy hoạch mạng là tối ưu vô tuyến bằng các công cụ quy hoạch mạng để có được ước lượng mạng thực tế. Từ đó ta có thể thực hiện căn chỉnh các sai khác khi triển khai trên thực tế để thu được vùng phủ và dung lượng mong đợi. 2.2. Tổng quan về quá trình triển khai mạng Hình 2.1. Chu trình của mạng 7 2.2.1. Quy hoạch mạng Việc quy hoạch mạng được thực hiện theo 2 bước: quy hoạch sơ bộ và quy hoạch chi tiết như hình 2.2. - Quy hoạch sơ bộ mạng: ước lượng số lượng các vị trí trạm cần thiết để có thể bao phủ được khu vực mục tiêu và đáp ứng các yêu cầu về cả dung lượng và vùng phủ. - Quy hoạch chi tiết mạng: ước lượng bố trí vị trí trạm để đáp ứng được các yêu cầu về dung lượng và vùng phủ nhờ các công cụ quy hoạch mạng sử dụng mô phỏng Monte Carlo. Hình 2.2. Tổng quan về quá trình quy hoạch mạng 2.2.2. Tối ưu hóa sơ bộ Quá trình tối ưu hóa (hình 2.3) bắt đầu với các thao tác tiền tối ưu để đảm bảo tất cả các tham số hệ thống và cấu hình RF đã được thiết lập theo quy hoạch và tất cả các tính năng đang làm việc bình thường dưới các điều kiện RF lý tưởng. Tối ưu RF về cơ bản đánh giá cấu hình RF: kiểu anten, góc phương vị, góc nghiêng, hay chiều cao để đảm bảo rằng 8 mức tín hiệu tiêu chuẩn (công suất tín hiệu thu RSCP) và can nhiễu (E c /N 0 ) đáp ứng mục tiêu thiết kế. Việc điều chỉnh tham số nên bắt đầu bằng tối ưu hóa dịch vụ thoại. Ở giai đoạn này, các tham số chọn lại, truy nhập và chuyển giao là quan trọng nhất. Với dịch vụ điện thoại hình hay dữ liệu PS, cần đánh giá thêm các tham số khác: tỷ lệ lỗi khối mục tiêu (BLER), gán công suất và điều khiển công suất, điều khiển thu và tranh chấp, tốc độ và kiểu chuyển mạch, và điều khiển liên kết vô tuyến (RLC). Thao tác tiền tối ưu Tối ưu RF Tối ưu dịch vụ thoại Tối ưu dịch vụ CS và PS Tùy chọn (Tối ưu hóa thay đổi liên hệ thống) Đảm bảo hệ thống sẵn sàng cho tối ưu Tập trung vào cấu hình RF và một số tham số hệ thống: gán PSC, danh sách được giám sát Tập trung vào chất lượng và hiệu năng duy trì. Biến đổi các tham số cụ thể về dịch vụ và RLC. Biến đổi một phần truy nhập, chuyển giao và cấu hình RF Tập trung vào chất lượng thoại: xác suất duy trì và truy nhập. Biến đổi các tham số truy nhập và chuyển giao. Biến đổi một phần cấu hình RF Tập trung vào cải thiện sự duy trì trong quá trình thay đổi giữa các hệ thống. Biến đổi các tham số lựa chọn lại giữa các hệ thống và chuyển giao Hình 2.3. Tổng quan về quá trình tối ưu 2.2.3. Tối ưu hóa liên tục Quá trình này bắt đầu được thực hiện sau khi đạt được QoS mong muốn cho mỗi dịch vụ và mạng đã được triển khai đầy đủ. [...]... một số vấn đề thường gặp trong việc tối ưu vô tuyến mạng 3G 3.1 Giới thiệu bài toán tối ưu vô tuyến mạng 3G Viettel Mobile 3.1.1 Mục đích, lý do và lợi ích tối ưu mạng vô tuyến 3.1.1.1 Mục đích tối ưu mạng vô tuyến - Nhận diện chính xác các suy giảm hiệu suất mạng - Đảm bảo hiệu suất mạng được duy trì với chất lượng dịch vụ không thay đổi - Tăng hiệu suất mạng hiện tại 3.1.1.2 Lý do tối ưu mạng vô tuyến. .. thực hiện, đề tài “TÍNH TOÁN VÀ TỐI ƯU TẦN SỐ VÔ TUYẾN (RF) TRONG MẠNG 3G" đã hoàn thành Đề tài với mục đích nghiên cứu, tìm hiểu, đưa ra giải pháp tính toán chi tiết và tối ưu hệ thống vô tuyến UMTS -3G là vô cùng cấp thiết đối với việc kinh doanh và phát triển của các mạng di động trong thời gian sắp tới Công tác quy hoạch tính toán chi tiết mạng vô tuyến sẽ giúp các mạng di động tối ưu về tài nguyên... 2.7 Thiết lập tham số và tối ưu hóa trong quá trình quy hoạch mạng Sau khi đã tối ưu được cấu hình vô tuyến, ta cũng cần ước lượng một số tham số sau: - Thiết lập DPCH tối đa - Ngưỡng tập hoạt động - Kích thước tối đa của tập hoạt động - Thiết lập PSC và mối quan hệ với vùng lân cận 2.8 Tối ưu hóa vô tuyến Bước đầu tiên của quá trình tối ưu mạng luôn là tối ưu RF, bất kể quy hoạch mạng lớn như thế nào... hiểu lý thuyết và học tập kinh nghiệm tối ưu của một số đơn vị, chương III trình bày các bước tối ưu vô tuyến (RF) trong thực tế theo quy trình của Viettel Telecom và những yêu cầu cụ thể cho từng bước thực hiện Ngoài ra, chương III cũng đưa ra hướng giải quyết đối với một số vấn đề thường gặp trong việc tối ưu vô tuyến mạng 3G Viettel, thông qua việc tối ưu vô tuyến khu vực quận Đống Đa – Hà Nội 23... đường truyền 14 CHƯƠNG III ÁP DỤNG LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ TỐI ƯU VÔ TUYẾN (RF) TRONG MẠNG 3G VIETTEL MOBILE KHU VỰC QUẬN ĐỐNG ĐA – HÀ NỘI Vận dụng các kiến thức có được ở chương I và chương II, trên cơ sở làm việc thực tế, tìm hiểu lý thuyết và học tập kinh nghiệm tối ưu của một số đơn vị, chương III trình bày các bước tối ưu vô tuyến (RF) trong mạng 3G Viettel khu vực quận Đống Đa - Hà Nội và những... tra các thông số anten - Thực hiện đo kiểm Driving Test trước khi tối ưu - Kiểm tra phần cứng thiết bị và các cảnh báo từ OMC_R 3.1.2.2 Quá trình nhận diện lỗi, thực thi những tác động tối ưu và kiểm tra kết quả (quá trình tối ưu hóa mạng) Tối ưu có thể xem là một phần của quá trình quản lý đặc tính chất lượng mạng Mục tiêu của việc tối ưu mạng vô tuyến là để đạt được tối đa hiệu suất của mạng di động... kiến trúc mạng, các thủ tục lớp vật lý, truyền tải và báo hiệu hay các phương án triển khai mạng WCDMA dựa trên nền GSM sẵn có - Xây dựng quy trình tính toán và tối ưu vô tuyến (RF) trong mạng 3G từ quy hoạch sơ bộ tới triển khai thương mại - Đề ra quy trình xử lý tối ưu vô tuyến một cách bài bản trong thực tế Luận văn đã đề xuất được giải pháp xử lý khắc phục một số hiện tượng xấu khi tối ưu đồng thời... lượng mạng và chi phí đầu tư mạng 3G Trong khi đó, tối ưu vô tuyến là công việc thường xuyên, liên tục để nâng cao chất lượng mạng cũng như chất lượng dịch vụ Trên cơ sở tìm hiểu phân tích lý thuyết, đánh giá thực tiễn, học tập kinh nghiêm tính toán và tối ưu của một số nhà khai thác mạng trên thế giới cũng như ở trong nước, luận văn đã : - Nghiên cứu và tìm hiểu những vấn đề tổng quan liên quan đến mạng. .. làm công tác hoạch định và tối ưu vô tuyến Thông qua quá trình làm luận văn, trong thời gian tới, người thực hiện sẽ tiếp tục nghiên cứu trên một số khía cạnh như sau : - Nghiên cứu các yếu tố gây suy giảm chất lượng mạng vô tuyến - Nghiên cứu các giải pháp hoạch định tần số, tối ưu việc tái sử dụng tần số để tận dụng tài nguyên mạng, giảm can nhiễu, nâng cao chất lượng mạng - Tiếp tục nghiên cứu,... mỗi bước tối ưu ảnh hưởng hoạt động của mạng và dịch vụ khách hàng thì mỗi hành động phải được quyết định cẩn thận trước khi thực hiện 17 3.2 Các tham số mạng 3G Viettel Mobile khu vực quận Đống Đa – Hà Nội Hình 3.2 Sơ đồ phân bố các trạm BTS và vùng phủ tại quận Đống Đa của Viettel 3.3 Tính toán tối ưu vô tuyến mạng 3G Viettel Mobile khu vực quận Đống Đa – Hà Nội 3.3.1 Thu thập và phân tích số liệu . giải quyết đối với một số vấn đề thường gặp trong việc tối ưu vô tuyến mạng 3G. 3.1. Giới thiệu bài toán tối ưu vô tuyến mạng 3G Viettel Mobile 3.1.1 NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Vũ Tuấn Anh TÍNH TOÁN VÀ TỐI ƯU TẦN SỐ VÔ TUYẾN (RF) TRONG MẠNG 3G Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70