Nâng cao chất lượng dịch vụ mạng 4g LTE bằng tối ưu vùng phủ tại vinaphone hưng yên

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Đức Hải NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG 4G(LTE) BẰNG TỐI ƯU VÙNG PHỦ TẠI VINAPHONE HƯNG YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI – 2021 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - Nguyễn Đức Hải NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG 4G(LTE) BẰNG TỐI ƯU VÙNG PHỦ TẠI VINAPHONE HƯNG YÊN CHUYÊN NGÀNH : MÃ SỐ: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN CHIẾN TRINH HÀ NỘI - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan luận văn thạc sỹ với đề tài “Nâng cao chất lượng dịch vụ mạng 4G(LTE) tối ưu vùng phủ Vinaphone Hưng Yên”là kết trình học tập nghiên cứu cá nhân Các số liệu, tài liệu sử dụng luận văn hồn tồn thu thập ban đầu trích dẫn từ nguồn tin cậy, bảo đảm tính xác, rõ ràng, việc xử lý, phân tích đánh giá số liệu thực cách trung thực, khách quan NGƯỜI VIẾT CAM DOAN Nguyễn Đức Hải ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ts Nguyễn Chiến Trinh tận tình bảo tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn cách tốt Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Cô khoa Sau Đại học - Học viện Cơng nghệ Bưu viễn thơng có hướng dẫn, giúp đỡ suốt thời gian tham gia học tập trường, đặc biệt giai đoạn đoạn làm luận văn tốt nghiệp Trong trình thực hiện, vài hạn chế lý luận, kinh nghiệm, thời gian nghiên cứu nên luận văn tránh khỏi sai sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp Thầy, Cơ giáo bạn để luận văn hoàn thiện Trân trọng cảm ơn Tác giả Nguyễn Đức Hải iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHẤT LƯỢNG MẠNG 4G 11 Tổng quan mạng 4G – LTE 11 1.1.1 Giới thiệu công nghệ LTE, LTE Advanced 11 1.1.2 Mục tiêu thiết kế mạng di động 4G 15 1.1.3 Các thông số lớp vật lý LTE Advanced 21 1.1.4 Tham số đo đánh giá tín hiệu thu RSRP, RSRQ, SINR 23 1.1.5 Tham số đo liên quan tốc độ liệu LTE DL UL 24 1.1.6 Khái niệm kênh mang BEARER 24 1.1.7 Các tham số QoS mức “Bearer” LTE 26 CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG 4G 2.1 Quy hoạch mạng LTE 2.2 Quy trình vận hành, quản lý chất lượng mạng 2.3 Quy trình thực tối ưu vùng phủ 33 2.3.1 Kế hoạch đo kiểm 35 2.3.2 Chuẩn bị sở liệu, thiết bị đo kiểm 35 2.3.3 Phân tích liệu 36 2.3.4 Tiến hành tối ưu 36 2.3.5 Kiểm tra đánh giá chất lượng mạng 37 2.4 Giải pháp cao chất lượng mạng 4G 38 2.5 Cách khắc phục chất lượng dịch vụ cho mạng 4G 47 Tổng kết chương 49 CHƯƠNG 3: TỐI ƯU VÙNG PHỦ SÓNG CHO MẠNG 4G VINAPHONE HƯNG YÊN 50 3.1 Sự cần thiết tối ưu 50 iv 3.2 Hệ thống giám sát OMC Hưng Yên 51 3.3 Đo kiểm phân tích kết 51 3.3.1 Giới thiệu phần mềm TEMS Investgation 55 3.3.2 Thiết bị đo kiểm đo 57 3.3.3 Tiến hành đo kiểm thực tế 65 3.4 Phân tích kết quy hoạch tối ưu lại vùng phủ 69 3.5 Đánh giá chất lượng sau tối ưu 76 3.6 Tổng kết chương 77 v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Q trình phát triển công nghệ thông tin di động đến 4G 15 Hình 1.2: Kiến trúc mạng LTE (khơng Roaming) 24 Hình 1.3: Bearer LTE sử dụng GTP giao diện S5/S8 25 Hình 1.4: Bearer LTE sử dụng PMIP giao diện S5/S8 26 Hình 2.1: Khái quát trình quy hoạch mạng LTE Hình 2.2: Quy trình vận hành mạng Hình 2.3: Quy trình thực quản lý chất lượng mạng 30 Hình 2.4: Quy trình thực tối ưu 34 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: So sánh thông số đặc điểm hệ thống 13 Bảng 1.2: Mục tiêu thiết kế LTE 15 Bảng 1.3: Các yêu cầu hiệu suất phổ người dùng 18 Bảng 1.4: Các thông số lớp vật lý LTE 21 Bảng 1.5: Tốc độ đỉnh LTE theo lớp 21 Bảng 1.6: Tiêu chuẩn mức QCI 26 vii DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Từ Viết Tắt Thuật ngữ Tiếng Anh Thuật ngữ Tiếng Việt ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao bất đối xứng AGG Aggregate Tập hợp AON Active Optical Network Mạng quang chủ động ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình máy chủ động DPT Dynamic Packet Transport Vận chuyển gói tin động EVC Ethernet Virtual Connection Kết nối ảo Ethernet GPON Gigabit Passive Optical Networks Mạng quang thụ động Gigabit HSI Hight Speed Internet Internet tốc độ cao IGMP Internet Group Management Protocol Giao thức truyền thông IoT Internet of Things Mạng lưới thiết bị kết nối Internet IP Internet Protocol Giao thức Internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức Internet LAN Local Area Network Mạng cục LTE Long Term Evolution Tiến hóa dài hạn MAN-E Metropolitan Area Network-Ethernet Mạng liệu băng rộng MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NGN Next Generation Network Mạng hệ OAM Operation Administration Maintenance Khai thác quản lý bảo dưỡng PE Provider Edge Bộ định tuyến biên nhà cung cấp WAN Wide Area Network Mạng diện rộng I MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Hiện nay, công nghệ 4G gần phủ sóng tồn cầu, Việt Nam triển khai đưa vào khai thác mạng 4G Tuy công nghệ 5G thử nghiệm Việt Nam cịn nhiều khó khăn sở hạ tầng chưa đáp ứng được, quy hoạch tần số, thiết bị đầu cuối khách hàng… Chính mà cơng nghệ LTE (Long Term Evolution) hứa hẹn nhiều tiềm cho thị trường viễn thông Việt Nam Các nhà khai thác di động nói chung Viễn thơng Hưng n nói riêng khơng ngừng xây dựng mạng 4G/LTE dịch vụ tảng băng thơng rộng nhằm đa dạng hóa dịch vụ tăng ưu cạnh tranh thị trường Tỉnh Hưng Yên có nhà mạng cung cấp dịch vụ địa bàn gồm: Vinaphone, Viettel, MobiFone Vietnamobile Với đầy đủ loại dịch vụ: điện thoại cố định, ADSL, truyền số liệu, dịch vụ di động 2G, 3G ,4G Mặc dù tỉnh với diện tích nhỏ, dân số trung bình phân bố khơng đều, có nhiều khu cơng nghiệp địa bàn nên nhu cầu sử dụng dịch vụ mạng viễn thông di động người dân doanh nghiệp lớn, nhà mạng Vinaphone triển khai mạng 4G/LTE địa bàn tồn tỉnh, tính chất cạnh tranh thị phần doanh nghiệp viễn thông địa bàn cao, nên việc đánh giá chất lượng dịch vụ 4G để tìm giải pháp nâng cao chất lượng mạng thông tin di động nâng cao chất lượng dịch vụ mạng 4G toán nhà mạng quan tâm Là nhân viên di động làm việc tổ Vô tuyến – Trung tâm Điều hành thông tin - VNPT Hưng Yên người trực tiếp xử lý, tối ưu dịch vụ 4G Vinaphone Hưng Yên, em quan tâm nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ 4G Chính yếu tố mà em lựa chọn đề tài: “Nâng cao chất lượng dịch vụ mạng 4G(LTE) tối ưu vùng phủ Vinaphone Hưng Yên” nhằm mục đích tối ưu vùng phủ mạng 4G Vinaphone Hưng Yên đạt hiệu cao sở hạ tầng sẵn có Tổng quan vấn đề nghiên cứu: LTE chuẩn cho công nghệ truyền thông liệu không dây tiến hóa chuẩn GSM/UMTS Mục tiêu LTE tăng dung lượng liệu mạng không dây cách sử dụng kỹ thuật điều chế xử lý tín hiệu số (DSP) phát triển vào đầu kỷ 21 Một mục tiêu cao thiết kế lại đơn giản hóa kiến trúc mạng thành hệ thống dựa IP với độ trễ truyền dẫn tổng giảm đáng kể so với kiến trúc 66 Hình 3.10: Kết nối thiết bị cần đo kiểm  Hoặc kết nối thiết bị EQ1,EQ2,EQ3 Hình 3.11: Kết nối thiết bị đo với máy Tems Investgation  Thay đổi thứ tự EQ1,EQ2,EQ3 67 Hình 3.12: Cách thay đổi thứ tự Equipment để với yêu cầu đo  Add cellfile 2G, 3G, 4G (File chứa tất thông tin trạm BTS Long, Lat, Azimuth, CI, ARFCN, SC ): Giúp biết xác vị trí thơng tin trạm BTS Hình 3.13: Cách tạo cellfile đồ đo  Hiển thị tên cell, tên trạm: Giúp người đo biết khảo sát , đo kiểm trạm BTS 68 Hình 3.14: Cách hiển thị tên trạm, cell trạm phần mềm  Hiển thị đường kết nối đến Serving cell: Đường hiển thị thiết bị bắt sóng trạm BTS thời điểm đo để người đo dê dàng quan sát Hình 3.15: Cách hiển thị đường Line serving cell Kết Quả: 69 Hình 3.16: Kết đo thử nghiệm trước đo thực tế Sau kết nối thiết bị, thiết lập thông số cho đo đo thử Kết đo thử đảm bảo, không xảy lỗi tiến hành đo theo kế hoạch đo thực tế Trước di chuyển phải kiểm tra đảm bảo GPS kết nối: quan sát tín hiệu GPS hình máy TEMS Di chuyển theo tuyến đường ( route) định trước Sử dụng phần mềm phần mềm khác có chức lưu route để kiểm tra tuyến đường đo đo kiểm có đầy đủ route chưa Trong q trình đo kiểm phải dừng lại với thời gian 10-15 phút phải tạm dừng ghi logfile đê đảm bảo kết đo xác Sau đo kiểm xong, chép logfile từ máy đo máy tính đặt tên theo định dạng sau up logfile lên server theo quy định: Mã Tỉnh_Tên Huyện_2G/3G/4G_Bài đo_Mạng_Xemay/Oto_STT Sau thu log-file, nhóm phân tích tối ưu sử dụng phần mềm phân tích để đánh giá vùng phủ, đề xuất biện pháp điều chỉnh để nâng cao chất lượng vùng phủ 3.4 Phân tích kết quy hoạch tối ưu lại vùng phủ Do mục đích đề tài nghiên cứu tối ưu vùng phủ nhà mạng Vinaphone Hưng Yên nên em xin tập trung vào đo Scanner để phân tích rõ 70 vùng phủ để biết khu vực sóng 4G để tìm hướng giải tùy vào tình cụ thể gồm yếu tố ( bị chắn nhà cao tang, núi cao…) Bài đo Scanner đo để phân tích vùng phủ cách dễ dàng hiệu để biết thơng số trạm BTS (RSRP, RSRQ, Banwidth…) • Bài đo: 71 Hình 3.17: Tạo đo Scanner  Thiết bị dùng để đo Scanner PCTel IBflex Hình 3.18: Thiết bị PCTel IBflex    MCC: Mobile Country Code 452 MNC: Mobile Network Code ( nhà mạng Vinaphone 02 ) Tần số 3G nhà mạng Vinapone: 3003 ( BW90) ; 10788, 10813,10838 ( BW2100)  Tần số 4G nhà mạng Vinapone phổ biến là: 1300 ngồi cịn có tần 1275 575  Mapinfo & Googlearth phần mềm tiêu chuẩn hỗ trợ cho phân tích tối ưu mạng Các phần mềm hiển thị đầy đủ thông tin đo kiểm đồ số, thị tuyến đường, vị trí trạm gốc, độ cao địa hình, hiển thị môi trường xung 72 quanh Hỗ trợ chia lớp tín hiệu, phân khu vực, tọa độ GPS, trích xuất in v.v [3, 5] Trong hệ thống thông tin di động 4G_LTE, tín hiệu đo lường phổ biến mức cơng suất thu tín hiệu hữu ích RSRP, tỉ số tín hiệu nhiễu SINR tốc độ liệu LTE UL&DL Hiện nay, mạng 4G nhà mạng lớn đầu tư, lắp đặt thử nghiệm địa bàn thành phố Đà Nẵng Hầu hết thiết bị cung cấp từ hãng viễn thông hàng ZTE Các nhà mạng lớn Viettel, Vinaphone MobiFone hồn thành q trính thử nghiệm tiến đến thực công đoạn tối ưu, triển khai thương mại thành phố lớn Khác với công nghệ truy cập vô tuyến mạng 2G-GSM, 3G-WCDMA; mạng 4G-LTE sử dụng công nghệ OFDM cho tốc độ liệu cao nhiều mạng 3G, ưu điểm mạnh vượt trội 4G tốc độ liệu Về lý thuyết, điều kiện lý tưởng, tốc độ liệu đỉnh 4G LTE đạt đến 300Mbps Vấn đề vùng phủ PA1 tham số RSRP ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng dịch vụ Quan sát kết khảo sát số liệu từ nhà mạng cho thấy chiều cao Anten Site 215176 20, Anten Site 215094 cao 22m Bên cạnh đó, khu vực có nhiều tịa nhà cao tầng làm che chắn hướng sóng gây suy giảm tín h iệu mạnh Giải pháp khả thi cho vùng phủ PA1 tăng công suất PCPICH 215094_2 từ 33dBm -> 36dBm, tăng công suất P-CPICH 215176_1 từ 33dBm -> 39dBm điều chỉnh góc nghiêng M -tilt từ sang Vấn đề vùng phủ PA2 RSRP thấp diện tích bao phủ rộng Quan sát kết DriverTest nhận thấy khu vực khơng có Sector hướng vào, khoảng cách trạm lại lớn Do hướng hiệu chỉnh tạm thời tăng công suất P-CPICH 215016_2 từ 33-> • Kết phân tích từ kết đo thực tế giải pháp tối ưu vùng phủ nhà mạng Vinaphone TP Hưng Yên 73 Hình 3.19: Kết đo kiểm 4G thực tế Văn Giang-Hưng Yên Hình 3.20: Kết đo kiểm 4G thực tế Văn Lâm-Hưng Yên 74 Cần kiểm tra hướng cell cell trạm 4G_VLM029_HY, khuyến nghị ngẩng Tilt ăng ten cell 3, cụp ăng ten cell Nếu nên bổ sung thêm trạm để vùng phủ tốt Hình 3.21: Kết đo kiểm 4G thực tế Văn Lâm-Hưng Yên Cần kiểm tra hướng cell trạm 4G_VLM009_HY, khuyến nghị ngẩng Tilt ăng ten để vùng phủ gần trạm tốt hơn, nâng cao độ cao anten để sóng phủ qua nhà cao tầng tốt xa 75 Hình 3.22: Kết đo kiểm 4G thực tế Văn Lâm-Hưng Yên Cần kiểm tra hướng cell trạm 4G_VLM017_HY, khuyến nghị ngẩng Tilt ăng ten để vùng phủ gần trạm tốt 76 Hình 3.23: Kết đo kiểm thực tế Văn Giang-Hưng Yên 3.5 Đánh giá chất lượng sau tối ưu Khu vực tiến hành Drive Test thuộc khu vực huyện lại khu vực có mât độ dân số cao Nhìn vào hình ảnh q trình phân tích phần mềm trình đo thực tế, thấy cường độ trường TP Hưng Yên tương đối tốt, thể qua số tín hiệu màu xanh tương đối nhiều Duy có vài khu vực màu đỏ khoanh trịn có vấn đề cần giải để cải thiện tín hiệu tốt Qua trình thực địa Drive Test nhận thấy 77 khu vực có vùng phủ chủ yếu khu vực bị che chắn tịa nhà cao tầng nên khó để đưa biện pháp khắc phục dài hạn, sử dụng biện pháp ngắn hạn tác động vào phần khí chỉnh tilt, Azimult, nâng độ cao anten hay tăng công suất phát trạm BTS để mở rộng vùng phủ lắp đặt them nhà trạm BTS khu vực sóng để cải thiện vùng phủ Ngoài ra, số vùng lõm không đưa biện pháp khắc phục nhu cầu sử dụng Internet khơng cao, khách hàng truy cập Internet sử dụng dịch vụ mạng khác 2G hay 3G 3.6 Tổng kết chương Tối ưu hóa vùng phủ trình thực liên tục, định kỳ nhằm khắc phục vấn đề phát sinh trình vận hành, khai thác hạ tầng mạng Tối ưu hóa giải pháp khai thác hiệu hạ tầng mạng, đáp ứng nhu cầu biến động người dùng, nâng cao chất lượng dịch vụ Hằng năm, Vina phone Hưng Yên kiểm tra định kỳ vùng phủ (RSRP, RSRQ) tốc độ DL/UL cách đo BMK (benchmarking) để so sánh vùng phủ tốc độ DL/UL so với nhà mạng khác Vina phone, Viettel Chương trình bày chi tiết công việc tối ưu mạng công cụ tối ưu, bước thiết lập đo, đánh giá kết đo Thông qua bảng thống kê KPI sau trình đo đạc thấy chất lượng tín hiệu, số đạt chất lượng tương đối tốt Nhờ vào liệu Drive test, thấy phần thực trạng mạng khảo sát Từ đó, kiến thức có liên quan, có phương án tối ưu thích hợp cho trường hợp cụ thể Để đảm bảo tính ổn định mạng lưới nâng cao khả phục vụ khách hàng chu trình tối ưu q trình liên tục khơng dừng, chu trình khống thể thiếu Trong chu trình tối ưu Drive test thủ tục quan trọng góp phần chu trình tối ưu hồn hảo hơn, việc ý thức tầm quan trọng Drive test hiểu rõ trình phân tích Drive test giúp cho kỹ sư đưa định để tối ưu mạng lưới cách xác thong qua nghiên cứu số KPIs đo kiểm chất lượng vùng phủ mạng thông tin 78 di động 4G LTE số RSRP, RSRQ, SINR, tốc độ truy cập liệu, tỉ lệ thành công truy nhập, kết nối, tỉ lệ gọi thành công, tỉ lệ gọi bị rớt Hai số đo kiểm trình bày nghiên cứu RSRP tốc độ Dowload liệu (Throughput DL) Mơ hình nghiên cứu thực dựa cácsố liệu kết khảo sát mạng 4G LTE khu vực TP Hưng Yên nhà mạng Vinaphone Kết DriverTest cho thấy khu vực có nhiều điểm cho chất lượng vùng phủ thấp Việc đảm bảo chất lượng thỏa mãn yêu cầu dịch vụ băng rộng điều kiện trì hạ tầng mạng thách thức, đặc biệt biến động hạ tầng đô thị mật độ thuê bao tăng nhanh Nghiên cứu đề xuất giải pháp hiệu chỉnh, tối ưu mạng cho hai vùng phủ yếu PA1 PA2 Về lâu dài, cần có giải pháp tổng thể, cần thay đổi vị trí lắp đặt trạm cho phép lắp đặt trạm phát tịa nhà cao tầng, trí bổ sung thêm nhà trạm cần để đảm bảo vùng phủ sóng Vinaphone phủ tồn Thành phố Thay đổi chiều cao Anten, Azimuth, góc ngẩng ăng ten nhà trạm nhằm đảm bảo an tồn, mỹ quan thị, phù hợp mơi trường thị có mật th bao cao, nhiều điểm mù 79 III KẾT LUẬN Nội dung luận văn tập trung nghiên cứu số chất lượng, đo kiểm, đánh giá chất lượng tối ưu vùng phủ để nâng cao hiệu mạng di động 4G VNPT Hưng Yên Đây toán quan trọng, giúp hiểu hệ thống hỗ trợ đắc lực cho trình triển khai thêm trạm trình vận hành, bảo dưỡng đảm bảo chất lượng đem lại lợi ích to lớn cho VNPT Hưng Yên người sử dụng Do thời gian làm luận văn có hạn hạn chế không tránh khỏi việc hiểu biết vấn đề dựa lý thuyết nên luận văn tốt nghiệp em khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong có ý kiến đánh giá, góp ý thầy bạn để luận văn thêm hoàn thiện Hướng phát triển luận văn không bó hẹp số KPI phạm vi mạng vô tuyến màm rộng số KPI toàn mạng KPI lưu lượng, KPI dịch vụ, Ngoài ra, đề tài đề cập đến liên kết KPI thu thập từ hệ thống với KPI từ Drivetest Từ đó, nhiệm vụ tối ưu thực cách triệt để hơn, giúp cho mạng 4G vận hành cách hiệu 80 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TEMS Discovery Training – ASCOM [2] TEMS Investgation -ASCOM [3] eRAN 7.0 KPI Reference – HUAWEI [4] Dimensioning of LTE Network – Helsinki University of Technology [5] LTE RF Optimization Guide v1.0 – HUAWEI [6] LTE Signaling, Troubleshooting and Optimization, First Edition - Ralf Kreher and Karsten Gaenger [7] LTE-Advanced CarrierAggregation Optimization – Nokia Network ... lý, tối ưu dịch vụ 4G Vinaphone Hưng Yên, em quan tâm nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ 4G Chính yếu tố mà em lựa chọn đề tài: ? ?Nâng cao chất lượng dịch vụ mạng 4G( LTE) tối ưu vùng. ..HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Đức Hải NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG 4G( LTE) BẰNG TỐI ƯU VÙNG PHỦ TẠI VINAPHONE HƯNG YÊN CHUYÊN NGÀNH : MÃ SỐ: KỸ THUẬT... chất lượng mạng LTE quy hoạch tần số tối ưu vùng phủ Mục đích nghiên cứu: 10 Mục đích nghiên cứu luận văn để đánh giá chất lượng trạng mạng di động 4G Vinaphone Hưng Yên Trên sở tối ưu vùng phủ