Luận văn thạc sĩ VNU UET nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa trong mạng GSM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN THỊ HƯƠNG TRÀ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA TRONG MẠNG GSM LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội- 2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN THỊ HƢƠNG TRÀ NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU HĨA TRONG MẠNG DI ĐỘNG GSM Nghành: Cơng nghệ Điện tử- Viễn Thông Chuyên nghành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Duy Bảo Hà Nội- 2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA v DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT vii LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GSM Lịch sử phát triển mạng GSM 1.2 Cấu trúc địa lý mạng 1.2.1 Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network) 1.2.2 Vùng phục vụ MSC 1.2.3 Vùng định vị (LA - Location Area) 1.2.4 Cell (Tế bào hay ô) 1.2.5 Khái niệm tế bào (Cell) 1.2.6 Kích thước Cell phương thức phủ sóng 1.2.7 Tái sử dụng lại tần số Tổng kết chương 12 CHƢƠNG II: CÁC CHỈ SỐ QUAN TRỌNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MẠNG 13 2.1 Đặc trưng đường truyền vô tuyến 13 2.1.1 Tổn hao đường truyền sóng vơ tuyến 13 2.1.2 Tính tốn lý thuyết 13 2.1.3 Các mơ hình lan truyền sóng thơng tin di động: 16 2.1.4 Vấn đề Fading 18 2.1.5 Ảnh hưởng nhiễu C/I C/A 19 2.1.6 Nhiễu đồng kênh C/I: 19 2.1.7 Nhiễu kênh lân cận C/A: 21 2.2 Các tiêu quan trọng đánh giá chất lượng mạng 21 2.2.1 Khái niệm chất lượng dịch vụ QOS 21 2.2.2 Tỷ lệ thiết lập gọi thành công CSSR (Call Setup Successful Rate) 21 2.2.3 Tỷ lệ rớt gọi trung bình (Average Drop Call Rate - AVDR) 22 2.2.4 Tỷ lệ rớt mạch TCH (TCH Drop Rate - TCDR) 22 2.2.5 Tỷ lệ nghẽn mạch TCH (TCH Blocking Rate - TCBR) 23 2.2.6 Tỉ lệ rớt mạch SDCCH (SDCCH Drop Rate - CCDR) 25 2.2.7 Tỷ lệ nghẽn mạch SDCCH (SDCCH Blocking Rate - CCBR) 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iv 2.2.8 Một số đại lượng đặc trưng khác 26 Tổng kết chương 28 CHƢƠNG III: PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU HÓA TRONG MẠNG GSM 30 3.1 Mục đích vai trị tối ưu hóa 30 3.2 Tối ưu hóa mạng dựa thống kê OMC 30 3.2.1 Tỷ lệ thành công gọi: (call success rate) 30 3.2.2 Tỷ lệ thiết lập gọi thành công: 32 3.2.3 SDCCH RF Loss: 34 3.2.4 TCH Blocking 35 3.2.5 Ấn định TCH thất bại (RF) 35 3.2.6 Hoạt động truy cập SDCCH: 36 3.2.7 Tỷ lệ thành công truy cập SDCCH: 37 3.2.8 Phân tách nguyên nhân việc rớt gọi: 38 3.3 Tối ưu hóa phương pháp drive test 45 3.3.1 Giới thiệu chung dirve test 45 3.3.2 Tối ưu hóa vùng bao phủ: 50 3.3.3 Tối ưu hóa chất lượng 63 3.3.4 Tối ưu hóa chuyển giao: 67 Tổng kết chương 85 KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 Phụ Lục 1: Báo cáo tối ƣu hóa tỉnh Ninh Thuận cho mạng VNM 88 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com v DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA *** Hình 1-1 Thị phần thông tin di động giới năm 2006 Hình 1-2 Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM Hình 1-3 Phân vùng chia ô Hình 1-4 Khái niệm Cell Hình 1-5 Khái niệm biên giới Cell Hình 1-6 Omni (3600) Cell site Hình 1-7 Sector hóa 1200 Hình 1-8 Mảng mẫu gồm cells 10 Hình 1-9 Khoảng cách tái sử dụng tần số 11 Hình 1-10 Sơ đồ tính C/I 11 Hình 2-1 Truyền sóng trường hợp coi mặt đất phẳng 14 Hình 2-2 Vật chắn tầm nhìn thẳng 15 Hình 2-3 Biểu đồ cường độ trường OKUMURA 16 Hình 2-4 Tỷ số nhiễu đồng kênh C/I 20 Hinh 3.1 Số lượng chuyển giao thất bại nhiều vấn đề phần cứng 31 Hinh 3.2 Các nguyên nhân việc thiết lập gọi trước ấn định 33 Hình 3.3: Cách cư xử chế độ rỗi(idle mode): 47 Hình 3.4: Mức tín hiệu yếu 50 Hình 3.5: Sự xuất tế bào kế cận- ảnh hưởng tế bào di chuyển nhanh: 53 Hình 3.6: Sự giảm mức độ tín hiệu- Ảnh hưởng tunnel: 54 Hình 3.7 : Cách cư xử ổn định – Một tế bào tương tự phục vụ thời gian dài: 55 Hình 3.8: Sự giao động kênh hopping trở nên nhiều ý nghĩa với mức thấp: 56 Hình 3.9 – lớp 3-4 tế bào gần với nhau- Đây điểm chồng lấn tế bào 58 Hình 3.10: Độ mạnh tất tế bào kế cận giống với 59 Hình 3.11: Cả độ mạnh tín hiệu SQI thay đổi nhanh xa vùng phục vụ bị khóa vật cản từ địa hình 60 Hình 3.12- Rớt gọi vùng phủ kém: 61 Hình 3.13- Truy cập thất bại sau rớt gọi 62 Hình 3.14: Độ mạnh tín hiệu giảm xuống – Bad FER: 64 Hình 3.15.- Chất lượng độ mạnh tín hiệu-FER OK: 65 Hình 3.16 Nhiễu C/A: 66 Hình 3.17 Chuyển giao dựa PBGT 69 Hình 3.18 Việc chuyển giao thực đến tế bào chất lượng tố sau vấn đề chất lượng 70 Hình 3.19: intracell handover, chuyển tốc độ từ full rate sang half rate 71 Hình 3.20: Chuyển giao dựa chất lượng 72 Hình 3.21: Ảnh hưởng điều khiển công suất lên chuyển giao 73 Hình 3.22: Chuyển giao ping-pong thiếu máy chủ trội 74 Hình 3.23: chuyển giao khơng cần thiết-Hiệu chỉnh công suất dự trữ chuyển giao 75 Hình 3.24: Missing neighbour 76 Hình 3.25: Nỗ lực chuyển giao thất bại gọi trở kênh cũ 79 Hình 3.26: Chuyển giao tin lớp 3: 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vi Hình 3.27: Thơng tin kênh đồng 81 Hình 3.28: Thơng tin hệ thống kiểu 82 Hình 3.29: Bản tin đo 83 Hình 3.30: Rớt gọi MS bị mắc kẹt overshooting cell: 84 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vii DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT *** A ACCH Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập ARFCH Absolute Radio Frequency Kênh tần số tuyệt đối Channel AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực AVDR Average Drop Call Rate Tỉ lệ rớt gọi trung bình B BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít Bm Full Rate TCH TCH toàn tốc BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C C/A Carrier to Adjacent Tỉ số sóng mang/nhiễu kênh lân cận CCBR SDCCH Blocking Rate Tỉ lệ nghẽn mạch SDCCH CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CCDR SDCCH Drop Rate Tỉ lệ rớt mạch SDCCH CCH Control Channel Kênh điều khiển LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com viii CCS7 Common Channel Signalling No7 Báo hiệu kênh chung số CCITT International Telegraph and Uỷ ban tư vấn quốc tế điện thoại Telephone Consultative Committee điện báo CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cell Cellular Ô (tế bào) CI Cell Identity Nhận dạng ô ( xác định vùng LA ) C/I Carrier to Interference Tỉ số sóng mang/nhiễu đồng kênh C/R Carrier to Reflection Tỉ số sóng mang/sóng phản xạ CSPDN Circuit Switch Public Mạng số liệu công cộng chuyển mạch Data Network gói Call Successful Rate Tỉ lệ gọi thành công CSSR D DCCH Kênh điều khiển dành riêng Dedicated Control Channel E EIR Bộ ghi nhận dạng thiết bị Equipment Identification Register ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Standard Institute Châu Âu F FDMA Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần số Access FACCH Fast Associated Kênh điều khiển liên kết nhanh Control Channel FCCH FER Frequency Correction Channel Frame Erasure Rate Kênh hiệu chỉnh tần số Tỷ lệ khung LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ix G GMSC Gateway MSC Tổng đài di động cổng GoS Grade of Service Cấp độ phục vụ GSM Global System for Mobile Thơng tin di động tồn cầu Communication H HLR Home Location Register Bộ đăng ký định vị thường trú HON Handover Number Số chuyển giao I IHOSR Incoming HO Successful Rate Tỉ lệ thành công Handover đến IMSI International Mobile Số nhận dạng thuê bao di động Subscriber Identity quốc tế Integrated Service Digital Mạng số đa dịch vụ ISDN Network L LA Location Area Vùng định vị LAC Location Area Code Mã vùng định vị LAI Location Area Identifier Số nhận dạng vùng định vị LAPD Link Access Procedures Các thủ tục truy cập đường on D channel truyền kênh D Link Access Procedures Các thủ tục truy cập đường on Dm channel truyền kênh Dm Haft Rate TCH TCH bán tốc LAPDm Lm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com x M MCC Mobile Country Code Mã quốc gia mạng di động MNC Mobile Network Code Mã mạng thông tin di động MS Mobile station Trạm di động MSC Mobile Service Tổng đài di động Switching Center MSIN Mobile station Identification Số nhận dạng trạm di động Number MSISDN Mobile station ISDN Number Số ISDN trạm di động MSRN MS Roaming Number Số vãng lai thuê bao di động N NMC Network Management Center Trung tâm quản lý mạng NMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động Bắc Âu O OHOSR Outgoing HO Successful Rate Tỉ lệ thành công Handover OSI Open System Interconnection Liên kết hệ thống mở OSS Operation and Support Phân hệ khai thác hỗ trợ Subsystem OMS Phân hệ khai thác bảo dưỡng Operation & Maintenace Subsystem P PAGCH Paging and Access Grant Kênh chấp nhận truy cập Channel nhắn tin LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 85 Tổng kết chƣơng Trong chương nghiên cứu hai phương pháp tối ưu hóa thường hay sử dụng nhà mạng: Tối ưu hóa dựa OMC cách kiểm tra số mạng từ BSC tối ưu hóa dựa drive test (máy TEMS), để tối ưu hóa vùng phủ, vấn đề chuyển giao rớt gọi Các phương pháp kiểm tra ứng dụng thực tế để kiểm tra tham số mang trình thiết lập đảm bảo gọi Nó hồn tồn đem lại thơng tin phục vụ cho việc xử lý tối ưu, đảm bảo cho việc thiết lập trì gọi tác động yếu tố gây nguy làm thất bại việc thiết lập gọi hay làm rớt mạng Nói cách khác, cách đạc xem xét tham số nói mạng, người điều hành xử lý tối ưu tham số mạng để đảm bảo gọi thực cách tốt LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN *** Luận văn tốt nghiệp trình bày nét mạng thơng tin di động GSM, với số công tác tối ưu hóa hệ thống thực mạng VNM Tối ưu hố cơng việc khó khăn đòi hỏi người thực phải nắm vững hệ thống, ngồi cần phải có kinh nghiệm thực tế trợ giúp nhiều phương tiện giám sát kiểm tra từ đưa cơng việc thực tối ưu hoá Sau thời gian làm thực tế cơng ty Huawei, em thấy tối ưu hố mảng đề tài rộng cần thiết cho mạng viễn thơng nói chung mạng thơng tin di động nói riêng Khả ứng dụng đề tài giúp ích cho người làm cơng tác tối ưu hố mạng, sở lý thuyết để phân tích tiến hành, từ hồn tồn tìm giải pháp tối ưu khoa học Với nhận thức hiểu biết thơng qua việc làm luận văn, em dự định tương lai tiếp tục nghiên cứu việc tối ưu hóa mạng WCDMA, dựa kiến thức tảng việc tối ưu hóa mạng GSM mà luận văn thực Nhân dịp này, em xin cảm ơn Lãnh đạo Nhà trường quan Nhà trường, thầy tận tình giảng dạy giúp đỡ em trình học tập làm luận văn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Hà Nội, Ngày tháng năm 2011 Học viên thực Trần Thị Hương Trà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO *** Tiếng Việt TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng (1999), Thông tin di động GSM, Nhà xuất bưu điện, Hà Nội, tr.5-12 Vũ Đức Thọ (1999), Tính tốn mạng thơng tin di động số CELLULAR, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, tr.13-21 Tiếng anh Asha K Mehrotra, (1996), GSM System Engineering, Artech House, Inc Boston London, pp.15-21 Leo Libin (2006), “traffic statistics analysis”, Huawei International Ltd, China, pp.21-28 Nick.Brown (2004), Guidle for network design and optimization , AIRCOM International Ltd,Englan, pp.30-45 Somer GOKSEL (2003), Optimization and log file analysis in GSM, AIRCOM International Ltd, England, pp 47,49, 67,70-85 J Dahlin (1996), Ericsson´s Multiple Reuse Pattern For DCS 1800, in Mobile Communications International, Sweden LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ Lục 1: Báo cáo tối ƣu hóa tỉnh Ninh Thuận cho mạng VNM Executive summary This document recorded monthly Test based on the drive test and OMC analysis carried out by Huawei Methodology: Drive testing based on test phone inside the vehicle, without external antenna or mobile car kit Call duration is 90 seconds, and call interval is 15 seconds Drive test Date & time: Equipment: TEMS tool kits V9 Drive Test Engineer: Cluster: Ninh Thuan Province Voice Service Part RxLevSub Figure 1: RxLevSub in Ninh Thuan Province – Overall RxlevSub (dBm) Samples Percentage Cumulative -68 =< x 396823 55.57% 55.57% -80 =< x < -68 212148 29.71% 85.27% -90 =< x < -80 81530 11.42% 96.69% -100=< x < -90 21033 2.95% 99.64% -110 =< x < -100 2601 0.36% Table 1: RxLevSub Statistics – Ninh Thuan Overall 100.00% LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Figure 2: RxLevSub in Phan Rang Center – Ninh Thuan Province Figure 3: RxLevSub In Tan Son Center – Ninh Thuan Province RxQualSub LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Figure 4: RxQualSub – Ninh Thuan Province - Overall RxQualSub Samples Percentage Cumulative to 597888 90.76% 90.76% to 28696 4.36% 95.12% to 32145 4.88% 100.00% Table 2: RxQualSub Statistics – Ninh Thuan Provinces Figure 5: RxQualSub – Phan Rang Center – Ninh Thuan Province LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Figure 6: RxQualSub – Tan Son Center – Ninh Thuan Province C/I Best Figure 7: C/I Best – Ninh Thuan Province - Overall C/I Best Samples Percentage Cumulative 15 to 35 592983 93.15% 93.15% 10 to 15 27842 4.37% 97.53% -5 to 10 15753 2.47% Table 3: C/I Best – Ninh Thuan Province - Overall 100.00% LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Figure 8: C/I Best – Phan Rang Center – Ninh Thuan Provinces Figure 9: C/I Best – Tan Son Center – Ninh Thuan Provinces SQI LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Figure 10: SQI – Ninh Thuan Province – Overall SQI Samples Percentage Cumulative Above 25 10650 1.75% 1.75% 12 to 25 568937 93.60% 95.35% to 12 28267 4.65% 100.00% Figure 11: SQI – Phan Rang Center – Ninh Thuan Province LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Figure 12: SQI – Tan Son Center – Ninh Thuan Provinces Summary of Voice DT RxLevSub (dBm) RxQualSub LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com SQI Driving Test Event Statistics Events Blocked Call Count Call Established 594 Call Attempt 597 Call Attempt Retry Call Setup 16 594 Dropped Call Handover (Intra cell) Handover Handover Failure 738 KPI Statistics Indicator DT Results LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Call Setup Success Rate Call Drop Rate Handover Success Rate 99.50% 0.34% 98.78% Conclusion for voice service Followed the DT route, we could realized the area have good coverage, the signals with 96.69% of samples have RxLevSub >= -90dBm and 95.12% of samples have RxQualSub