(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu chỉ số qos qoe để đánh giá chất lượng mạng di động vinaphone tại hải dương

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Trần Văn Tuấn NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ QoS/QoE ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE TẠI HẢI DƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI - 2021 download by : skknchat@gmail.com HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Trần Văn Tuấn NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ QoS/QoE ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE TẠI HẢI DƯƠNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS ĐẶNG THẾ NGỌC HÀ NỘI - 2021 download by : skknchat@gmail.com i LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Đặng Thế Ngọc, Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, người thầy dành nhiều thời gian tận tình hướng dẫn định hướng giúp đỡ cho tơi suốt q trình tìm hiểu nghiên cứu luận văn Thầy đưa nhiều ý kiến đóng góp q báu giúp tơi hồn thiện tốt luận văn Tơi xin chân thành cám ơn thầy cô Học Viện đào tạo cung cấp kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho tơi nói riêng lớp nói chung suốt q trình học tập trường Tơi xin cám ơn gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp VNPT Hải Dương động viên tạo điều kiện tốt cho Tôi xin chân thành cảm ơn ! download by : skknchat@gmail.com ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, thực hướng dẫn PGS.TS Đặng Thế Ngọc Những số liệu kết nêu luận văn trung thực, chưa công bố cơng trình khác Tơi khơng chép tài liệu hay cơng trình nghiên cứu người khác để làm luận văn Nếu phát có gian lận tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường Học Viện Bưu Chính Viễn Thơng khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) Hà nội, tháng 12 năm 2021 Tác giả luận văn Trần Văn Tuấn download by : skknchat@gmail.com iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG .vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG 4G VINAPHONE 1.1 Tổng quan mạng di dộng 4G 1.2 Mơ hình kết nối hệ thống 1.2.1 Thiết bị người dùng - UE 1.2.2 Mạng truy nhập vô tuyến - RAN 1.2.3 Mạng lõi chuyển mạch gói tiến hóa - EPC .7 1.3 Các giao thức giao diện kiến trúc hệ thống 11 1.3.1 Các giao thức lớp NAS .12 1.3.2 Các giao thức giao diện vô tuyến: 13 1.3.3 Các giao thức giao diện S1 mạng lõi EPC E–UTRAN: 17 1.3.4 Các giao thức giao diện S5/S8 mạng lõi EPC: 18 1.3.5 Các giao thức giao diện X2: 19 1.4 Kết luận chương 1: 20 CHƯƠNG - PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHỈ SỐ QoS/QoE MẠNG DI DỘNG 21 2.1 Chất lượng dịch vụ QoS 21 2.1.1 Đinh nghĩa QoS 21 2.1.2 Các quan điểm QoS 21 2.1.3 Các thành phần mạng di động có ảnh hưởng đến QoS 25 2.2 Chất lượng trải nghiệm QoE .27 2.2.1 Định nghĩa QoE 27 2.2.2 Mối quan hệ QoS QoE 28 2.3 Phương pháp tính tốn số QoS/QoE mạng di động 29 2.3.1 Phương pháp xây dựng số QoS/QoE 29 download by : skknchat@gmail.com iv 2.3.2 Các tham số phương pháp tính tốn SQI,UXI cho số QoS/QoE .29 2.3.3 Phương pháp tính toán QoS/QoE mạng di động 32 2.4 Kết luận chương 2: 35 CHƯƠNG - ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE HẢI DƯƠNG 36 3.1 Hiện trạng mạng di động VNPT Hải Dương .36 3.1.1 Cấu trúc mạng di động Hải Dương .36 3.1.2 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến 4G 37 3.1.3 Cấu trúc trạm vô tuyến Hải Dương .38 3.2 Các kịch đánh giá chất lượng mạng di động 4G 40 3.2.1 Chất lượng mạng 4G theo mức tỉnh/thành phố 40 3.2.2 Chất lượng mạng 4G theo mức quận/huyện 41 3.2.3 Chất lượng mạng 4G theo mức trạm 42 3.2.4 Chất lượng mạng 4G theo mức Cell 42 3.3 Phương thức đo kiểm đánh giá để nâng cao chất lượng QoS/QoE .42 3.3.1 Phương thức đo kiểm đánh giá .42 3.3.2 Phương thức xác định kết thực QoS,QoE .44 3.3.3 Trường hợp xử lý thực tế nâng cao chất lượng VNPT Hải Dương 45 3.4 Đánh giá chất lượng mạng di động Vinaphone Hải Dương 48 3.4.1 Đánh giá chất lượng trải nghiệm QoE 48 3.4.2 Đánh giá chất lượng dịch vụ QoS 51 3.5 Kết luận chương 3: 55 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 download by : skknchat@gmail.com v DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 3G Thir 4G Four ARQ Auto BER Bit e CDMA Cod EPC Evo E-UTRAN Env EPS Evo FDD Freq FDMA Freq Acc GPRS Gen GSM Glob Tele HSPA High HSS Hom ITU Inter IMS IP M LTE Lon PDN-GW Pack PCRF Poli Func PCC Poli S-GW Serv TB Tran download by : skknchat@gmail.com vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1: KPI thành phần, ngưỡng trọng số QoS 32 Bảng 2: KPI thành phần, ngưỡng trọng số QoE 34 Bảng 1: Phân bố số lượng trạm di động 4G địa bàn tỉnh Hải Dương .36 Bảng 2: Kết cần đạt QoS,QoE theo nhóm tỉnh/TP 41 Bảng 3: Phân nhóm VNPT tỉnh/TP 41 Bảng 4: Mục tiêu công việc thực nâng cao chất lượng QoS,QoE .43 Bảng 5: Bảng điểm đánh giá kết thực QoS 45 Bảng 6: Bảng điểm đánh giá kết thực QoE .45 Bảng 7: Thống kê KPI đo kiểm khu vực TMN 47 Bảng 8: Thống kê KPI hệ thống khu vực thử nghiệm 47 Bảng 9: Số liệu thực tế VNPT Hải dương QoE mức trạm tháng 09/2021 48 Bảng 10: Số liệu thực tế VNPT Hải dương QoE mức trạm tháng 10/2021 .48 Bảng 11: Thống kê số trạm điểm tham số ảnh hưởng QoE tháng 09/2021 .49 Bảng 12: Thống kê số trạm điểm tham số ảnh hưởng QoE tháng 10/2021 49 Bảng 13: Số liệu thực tế VNPT Hải dương QoS mức Cell tháng 09/2021 51 Bảng 14: Số liệu thực tế VNPT Hải dương QoS mức Cell tháng 10/2021 52 Bảng 15: Thống kê số Cell điểm tham số ảnh hưởng QoS tháng 9/2021 53 Bảng 16: Thống kê số Cell điểm tham số ảnh hưởng QoS tháng 10/2021 53 download by : skknchat@gmail.com vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Kiến trúc hệ thống LTE .4 Hình 2: E-UTRAN với giao diện X2 eNodeB Hình 3: Kết nối eNodeB nút khác Hình 4: EPC giao diện liên quan Hình 5: Kết nối MME nút logic khác Hình 6: Kết nối S-GW nút khác Hình 7: Kết nối P-GW nút khác Hình 8: Kết nối PCRF nút logic khác 10 Hình 9: Các giao thức mặt phẳng điều khiển hệ thống EPS 12 Hình 10: Các giao thức giao diện vô tuyến 4G-LTE 13 Hình 11: Chế độ UM phân lớp RLC 15 Hình 12: Chế độ AM phân lớp RLC .16 Hình 13: MAC Layer .16 Hình 14: Các giao thức mặt phẳng người sử dụng hệ thống EPS 19 Hình 15: Các giao thức mặt phẳng điều khiển mặt phẳng người sử dụng cho giao diện X2 .20 Hình 1: Bốn góc nhìn QoS 21 Hình 2: Mối quan hệ góc nhìn 23 Hình 3: Quy trình quản lý QoS 24 Hình 4: Mơ hình QoS .25 Hình 5: Hành trình trải nghiệm khách hàng 29 Hình 6: Các kỹ thuật sử dụng tính tốn SQI & UXI 30 Hình 7: Kỹ thuật tính tốn – chuẩn hóa 30 Hình 8: Kỹ thuật tính tốn – trọng số 31 Hình 9: Kỹ thuật tổng hợp tính tốn 31 Hình 10: Các bước tính tốn số QoS/QoE .32 Hình 1: Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến 4G - VNPT Hải Dương 37 Hình 2: Cấu trúc trạm vô tuyến di động VNPT Hải Dương 38 Hình 3: Sơ đồ khối BBU 3900 LTE Huawei 39 Hình 4: Sơ đồ khối RRU 3959 /(3971) LTE Huawei .40 download by : skknchat@gmail.com viii Hình 5: Quy trình đánh giá nâng cao chất lượng QoS,QoE 43 Hình 6: Các mức thiết lập tín hiệu tham chiếu 46 Hình 7: So sánh thơng số chất lượng tín hiệu khu vực TMN 46 download by : skknchat@gmail.com 51 3.4.2 Đánh giá chất lượng dịch vụ QoS Bảng 13: Số liệu thực tế VNPT Hải dương QoS mức Cell tháng 09/2021 Cell STT Name 4G-BGG001M11-HDG 4G-BGG001M12-HDG 4G-BGG001M13-HDG 4G-BGG002M11-HDG 4G-BGG002M12-HDG 4G-BGG002M13-HDG 4G-BGG003M11-HDG 4G-BGG003M12-HDG 4G-BGG003M13-HDG 10 4G-BGG004M11-HDG 11 4G-BGG004M12-HDG 12 4G-BGG004M13-HDG 13 4G-BGG005M11-HDG 14 4G-BGG005M12-HDG 15 4G-BGG005M13-HDG 16 4G-BGG006M11-HDG 17 4G-BGG006M12-HDG 18 4G-BGG006M13-HDG 19 4G-BGG007M11-HDG 20 4G-BGG007M12-HDG 21 4G-BGG007M13-HDG 22 4G-BGG008M11-HDG 23 4G-BGG008M12-HDG 24 4G-BGG008M13-HDG 25 4G-BGG009M11-HDG 26 4G-BGG009M12-HDG 27 4G-BGG009M13-HDG 28 4G-BGG010M11-HDG 29 4G-BGG010M12-HDG 30 4G-BGG010M13-HDG … … … … … … … … … … 1086 4G-TPO066M11-HDG 1087 4G-TPO066M12-HDG 1088 4G-TPO066M13-HDG 1089 4G-TPO067S11-HDG 1090 4G-TPO068S11-HDG 1091 4G-TPO069M11-HDG 1092 4G-TPO069M12-HDG 1093 4G-TPO069M13-HDG 1094 4G-TPO070M11-HDG 1095 4G-TPO070M12-HDG 1096 4G-TPO070M13-HDG 1097 4G-TPO071M11-HDG 1098 4G-TPO071M12-HDG 1099 4G-TPO071M13-HDG 1100 4G-TPO073M11-HDG download by : skknchat@gmail.com 52 Bảng 14: Số liệu thực tế VNPT Hải dương QoS mức Cell tháng 10/2021 Cell STT Name 4G-BGG001M11-HDG 4G-BGG001M12-HDG 4G-BGG001M13-HDG 4G-BGG002M11-HDG 4G-BGG002M12-HDG 4G-BGG002M13-HDG 4G-BGG003M11-HDG 4G-BGG003M12-HDG 4G-BGG003M13-HDG 10 4G-BGG004M11-HDG 11 4G-BGG004M12-HDG 12 4G-BGG004M13-HDG 13 4G-BGG005M11-HDG 14 4G-BGG005M12-HDG 15 4G-BGG005M13-HDG 16 4G-BGG006M11-HDG 17 4G-BGG006M12-HDG 18 4G-BGG006M13-HDG 19 4G-BGG007M11-HDG 20 4G-BGG007M12-HDG 21 4G-BGG007M13-HDG 22 4G-BGG008M11-HDG 23 4G-BGG008M12-HDG 24 4G-BGG008M13-HDG 25 4G-BGG009M11-HDG 26 4G-BGG009M12-HDG 27 4G-BGG009M13-HDG 28 4G-BGG010M11-HDG 29 4G-BGG010M12-HDG 30 4G-BGG010M13-HDG … … … … … … … … … … 1086 4G-TPO066M11-HDG 1087 4G-TPO066M12-HDG 1088 4G-TPO066M13-HDG 1089 4G-TPO067S11-HDG 1090 4G-TPO068S11-HDG 1091 4G-TPO069M11-HDG 1092 4G-TPO069M12-HDG 1093 4G-TPO069M13-HDG 1094 4G-TPO070M11-HDG 1095 4G-TPO070M12-HDG 1096 4G-TPO070M13-HDG 1097 4G-TPO071M11-HDG 1098 4G-TPO071M12-HDG 1099 4G-TPO071M13-HDG 1100 4G-TPO073M11-HDG download by : skknchat@gmail.com 53 Theo số liệu thực tế tháng 9,10/2021 VNPT Hải Dương ta có bảng thống kê cell có tham số đạt điểm từ đến sau: Bảng 15: Thống kê số Cell điểm tham số ảnh hưởng QoS tháng 9/2021 Điểm Bảng 16: Thống kê số Cell điểm tham số ảnh hưởng QoS tháng 10/2021 Điểm Kiểm tra báo cáo công cụ giám sát chất lượng mạng lưới bảng thống kê bảng 3.15, bảng 3.16 ta nhận thấy đa phần Cell có điểm số SQI1, SQI2, SQI3, đạt điểm nhiên cịn số Cell có số điểm ( điểm 1, 2, 3) Còn số SQI4 SQI5 đa phần Cell có điểm khơng cao download by : skknchat@gmail.com 54 SQI Resource Availability - 4G RB Utilization : hiệu suất sử dụng khối tài nguyên 4G Nguyên nhân : Cell có hiệu suất sử dụng khối tài nguyên cao Phương án xử lý : Kiểm tra cấu hình trạm, băng thơng nhỏ 15Mhz triển khai nâng băng thơng lên 15Mhz cịn băng thơng lớn 15Mhz nhỏ 20Mhz triển khai nâng băng thông lên 20Mhz Nếu băng thông lớn 20Mhz nhỏ 40Mhz triển khai lắp sector, cịn băng thơng lớn 40Mhz triển khai lắp trạm 4G SQI Accessibility - 4G ERAB SS Rate: Cell có tỉ lệ thiết lập ERAB thành công thấp Nguyên nhân : Lỗi phần cứng thiết bị, vùng phủ sóng trạm xa (Overshoot) vượt sang vùng phục vụ trạm khác, hệ thống khai báo tham số chưa nguyên nhân gây Phương án xử lý : Xử lý kiểm tra phần cứng, chỉnh Anten cho vùng phủ sóng hợp lý, phân tích tham số khai báo lại cho đúng, thực tối ưu vùng phủ trạm trạm lân cận hợp lý SQI Retainability - 4G E-UTRAN Retainability : Cell có số rớt gọi 4G cao tính cơng thức 4G E-UTRAN Retainability = – 4G Service Drop Rate Nguyên nhân : Có thể gây 4G tỉ lệ rớt dịch vụ lỗi phần cứng thiết bị Anten dây Jumper bị ngấm nước, mối nối anten dây bị hở gây lỗi sóng đứng Chỉ số nhiễu UL RSSI cao, vùng phủ kém, overshoot, chéo cell, khai báo tham số chưa Phương án xử lý : Xử lý phần cứng, kiểm tra lại phần đấu nối feeder, jumper, anten Điều chỉnh vùng phủ sóng, khai báo lại tham số, thực chương trình tối ưu SQI Service Integrity - 4G CQI : Chỉ số thể chất lượng kênh truyền từ eNodeB đến UE, CQI cao chất lượng kênh truyền tốt tính theo cơng thức: download by : skknchat@gmail.com 55 4G CQI = Sum of (Lv.6 to 15)/Sum of (Lv.0 to 15) Nguyên nhân : gây 4G CQI thấp số nhiễu cao, vùng phủ Phương án xử lý : Điều chỉnh vùng phủ sóng, khai báo tối ưu tham số liên quan, thực chương trình tối ưu SQI Quality of Coverag - 4G Quality of coverage : số thể mức thu 4G gồm phần Indoor RSRP Outdoor RSRP Nguyên nhân : Vùng phủ sóng kém, vùng hở điểm lõm sóng nhiều Thiết bị khách hàng vị trí có nhiều thiết bị che chắn, nhà xưởng có nhiều thiết bị can nhiễu Phương án xử lý : Điều chỉnh vùng phủ sóng, chuẩn bị sở hạ tầng phát sóng thiết bị mới, bổ sung thiết bị Small Cell, Remote sector, trạm Macro… Qua phân tích đánh giá số SQI ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ QoS 4G ta nhận thấy số SQI1 ,SQI2, SQI3 khắc phục biện pháp kĩ thuật để số cải thiện điểm số SQI4 SQI5 ảnh hưởng nhiều đến QoS Để thiện số ta ngồi điều chỉnh kỹ thuật đơi có trường hợp khó khắc phục hồn tồn nhiều yếu tố chẳng hạn khách hàng gần trạm phát sóng lại lại vùng có nhiều thiết bị che chắn, hấp thụ dẫn đến mức thu vị trí làm cho chất lượng kênh truyền kém, có số lượng nhỏ khách hàng sử dụng lắp đặt bổ sung thiết bị thu phát sóng bên phát sinh nhiều chi phí Hay vị trí lắp đặt thiết bị thu phát sóng phải khoảng thời gian đợi tập đoàn phê duyệt cung cấp thiết bị 3.5 Kết luận chương 3: Chương đưa kịch báo cáo phục vụ đánh giá chất lượng mạng di động 4G Dựa vào phương pháp thu thập, tổng hợp số liệu tính tốn số chất lượng dịch vụ QoS số chất lượng trải nghiệm QoE mạng di động 4G chương 2, chương cuối luận văn đưa số liệu QoS,QoE thực tế tính đến thời điểm gần nhất, từ đánh giá chất lượng mạng di động 4G download by : skknchat@gmail.com 56 VNPT Hải Dương Tuy nhiên nguyên nhân gây suy giảm chất lượng QoS,QoE chủ yếu nguyên nhân khách quan, việc đánh giá chất lượng mạng chưa chặt chẽ Để đảm bảo dịch vụ cung cấp cho khách hàng với chất lượng tốt nhất, cần phải nghiên cứu tiêu hướng tới cảm nhận khách hàng KQI, CEI để đánh giá chất lượng mạng cách khách quan download by : skknchat@gmail.com 57 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Luận văn nghiên cứu số QoS/QoE, cơng thức tính cho mạng di động 4G VNPT Hải Dương Đồng thời áp dụng công cụ giám sát, báo cáo chất lượng mạng di động 4G, phục vụ điều hành xử lý kịp thời có suy giảm chất lượng Bên cạnh đó, việc đánh giá chất lượng dịch vụ 4G góp phần phục vụ cho công tác phát triển mạng công tác kinh doanh Hướng phát triển luận văn hướng tới Nghiên cứu KQI dịch vụ 4G giải pháp đánh giá chất lượng tồn trình tới mức người dùng, hướng đến trải nghiệm khách hàng (CEI) Đẩy mạnh công tác điều hành chất lượng dịch vụ mạng 4G thơng qua việc nâng cấp, hồn thiện cơng cụ báo cáo tiệm cận thời gian thực: + Báo cáo nhanh chất lượng 4G, tiệm cận thời gian thực + Gửi thông tin cảnh báo chất lượng đến cá nhân (sms, email) có suy giảm số chất lượng mạng download by : skknchat@gmail.com 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quách Thanh Tâm, (2018), Nghiên cứu tiêu KPI mạng 4G ứng dụng đánh giá chất lượng mạng 4G, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng, 66 [2] Trần Hồng Diệu, (2016), Nghiện cứu xây dựng cơng cụ đo kiểm đánh giá chất lượng dịch vụ di động 4G(LTE), Luận văn thạc sĩ công nghệ kỹ thuật điện tử-truyền thông, Đại học Công nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội, 129 [3] Eurescom, "Project P806-GI: A Common Framework for QoS/Network Performance in a multi-Provider Environment Deliverable 1; The EQoS Framework – Version 2," European Institute for Research and Strategic Studies in Telecommunications 1999 [4] J Saliba, et al., "User-perceived quality of service in wireless data networks," ACM Personal and Ubiquitous Computing, vol 9, pp 413 - 422 200 [5] M Ditze and I Jahnich, "Towards end-to-end QoS in service oriented architectures Industrial Informatics," presented at 3rd IEEE International Conference on Industrial Informatics, 2005 [6] OFCOM, (2014), Consumer experiences of mobile phone calls, [7] OFCOM, (2013), Measuring mobile voice and data quality of experience, [8] Qualinet White Paper, (2013), Definitions of quality of experience, download by : skknchat@gmail.com ... - Trần Văn Tuấn NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ QoS/ QoE ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE TẠI HẢI DƯƠNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo... - ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE HẢI DƯƠNG 36 3.1 Hiện trạng mạng di động VNPT Hải Dương .36 3.1.1 Cấu trúc mạng di động Hải Dương .36 3.1.2 Cấu trúc mạng. .. chất lượng, đảm bảo dịch vụ cung cấp cho khách hàng để phục vụ thực tiễn cho công việc tại, học viên đăng ký đề tài luận văn nghiên cứu ? ?Nghiên cứu số QoS/ QoE để đánh giá chất lượng mạng di động