Tối ưu hóa mạng truy nhập vô tuyến hệ thống thông tin di động 3g mobifone1

LỜI NÓI ĐẦU Từ đầu kỷ XX đến loài người đạt nhiều thành tựu khoa học, kỹ thuật; xã hội loài người phát triển mạnh mẽ tất mặt Trong xã hội ngày nay, thông tin liên lạc nhu cầu khơng thể thiếu tiếp tục ghóp phần quan trọng cho phát triển giới tương lai Vì thơng tin liên lạc có thông tin di động nghiên cứu ứng dụng từ sớm, bắt đầu với hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ analog, mạng di động sử dụng công nghệ số ứng dụng rộng rãi phát triển vô mạnh mẽ Một xu hướng rõ nét lĩnh vực thông tin di động nhà cung cấp dịch vụ việc mở rộng dung lượng khai thác có việc áp dụng nghiên cứu xác định lộ trình phát triển cơng nghệ để tăng cường khả cung cấp đa dịch vụ tốt đến khách hàng ngày quan tâm nhiều Trong đó, 3G WCDMA - Hệ thống thông tin di động hệ giải pháp công nghệ tiên tiến nhà khai thác mạng viễn thông phát triển cách rộng rãi toàn giới Tại Việt Nam, mạng 2G GSM tảng thông tin di động, bên cạnh mạng 3G WCDMA nhà khai thác di động triển khai khai thác nhằm đem lại thêm nguồn tài nguyên vô tuyến để cung cấp dịch vụ tốc độ cao, tăng chất lượng dịch vụ thoại truyền thống đáp ứng nhu cầu thuê bao ngày tăng Việc xây dựng hai mạng riêng biệt GSM 3G WCDMA phương án không hiệu quả, nhà mạng hy vọng 3G WCDMA dần thay GSM Vì việc xây dựng mạng 3G WCDMA tảng GSM nhà khai thác di động Việt Nam có MobiFone lựa chọn đưa vào triển khai thực tế Đến nay, sau năm mạng 3G WCDMA cấp phép, có 30.000 trạm thu phát sóng 3G đưa vào phục vụ, mạng 3G doanh nghiệp viễn thông phủ sóng rộng tồn quốc, đáp ứng nhu cầu dịch vụ viễn thông nhu cầu truy nhập internet người dân, tỷ lệ phủ sóng theo dân số từ 54,71% đến 93,68%, tổng số thuê bao 3G đạt triệu, tốc độ truy nhập đạt đến 14,4 Mb/s Để tiếp tục trì đà phát triển mạng 3G WCDMA đáp ứng tốt nhu cầu khách hàng, từ đầu công tác tối ưu hóa mạng 3G WCDMA doanh nghiệp khai thác viễn thông đặt lên hàng đầu Và thời gian tới, cơng tác tiếp tục trọng đầu tư để hoàn thiện mạng lưới làm tiền đề cho phát triển hệ thống thông tin di động hệ Xuất phát từ sở lý luận trên, với kiến thức tích luỹ thời gian học tập chuyên ngành Kỹ Thuật Viễn Thông trường đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội, q trình làm việc Cơng ty Cổ Phần Viễn Thơng Tin Học Bưu Điện Tơi tìm hiểu, nghiên cứu hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “TỐI ƯU HĨA MẠNG TRUY NHẬP VƠ TUYẾN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G MOBIFONE ” hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Tiến Sỹ Trần Hồi Trung Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo: Tiến Sỹ Trần Hoài Trung thầy cô Bộ môn Kỹ Thuật Viễn Thông, Khoa Điện-Điện Tử, Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập trường thời gian tơi hồn thiện đề tài MỤC LỤC Tờ phụ bìa Trích yếu luận văn cao học Lời nói đầu Mục lụcDanh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ .3 1.1 Giới thiệu tổng quan mạng 3G 1.1.1 Khái niệm 3G 1.1.2 Lộ trình phát triển từ 2G đến 3G .4 1.1.2.1 Phát triển 3G sử dụng công nghệ WCDMA 1.1.2.2 Phát triển 3G sử dụng công nghệ CDMA-2000 .6 1.2 Cấu trúc mạng UMTS 3G-WCDMA .7 1.2.1 Các thành phần mạng 3G-WCDMA .8 1.2.1.1 UE (User Equipment) 1.2.1.2 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) .8 1.2.1.3 Mạng lõi CN (Core Network) 1.2.1.4 Các mạng 11 1.2.1.5 Các giao diện UMTS 11 1.2.2 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN .13 1.2.2.1 Sơ đồ cấu trúc UTRAN 13 1.2.2.2 Đặc trưng UTRAN 13 1.2.2.3 Các thành phần UTRAN 14 1.3 HSPA UMTS 15 1.4 Tổng quan phát triển mạng 3G-WCDMA giới 20 1.5 Kết luận chương 23 CHƯƠNG 2: SỰ PHÁT TRIỂN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G TẠI VIỆT NAM 24 2.1 Phát triển mạng 3G nhà khai thác di động Việt Nam .24 2.1.1 Quá trình phát triển 3G nhà mạng MobiFone 26 2.1.1.1 Tổng quan nhà mạng Mobifone 26 2.1.1.2 Định hướng công nghệ dịch vụ theo tiêu chuẩn Châu Âu 3GPP qui định áp dụng cho mạng MobiFone .28 2.1.1.3 Giai đoạn thử nghiệm 3G MobiFone .29 2.1.1.4 MobiFone triển khai 3G thành phố lớn 30 2.1.2 Tổng quan mạng 3G Vinaphone, Viettel Telecom, EVN Telecom – Hanoi Telecom 31 2.2 Những thuận lợi khó khăn chung q trình triển khai mạng 3G Việt Nam .32 2.2.1 Các yếu tố thuận lợi 32 2.2.1.1 Thuận lợi mặt kinh tế, xã hội 32 2.2.1.2 Thuận lợi mặt công nghệ 33 2.2.2 Các yếu tố khó khăn 34 2.2.2.1 Cơ sở hạ tầng 34 2.2.2.2 Vấn đề can nhiễu 38 2.2.2.3 Hệ thống truyền dẫn cần phải nâng cấp 39 2.2.2.4 Khó khăn từ phía khách hàng 39 2.3 Đề xuất giải pháp khắc phục khó khăn triển khai phát triển mạng 3G thời gian tới 40 2.3.1 Giải pháp nâng cấp mạng truyền dẫn GSM để sử dụng cho mạng 3G 40 2.3.1.1 Mạng backhaul 2G/3G kết hợp dựa công nghệ ATM 42 2.3.1.2 Ghép kênh chéo qua ATM .42 2.3.1.3 Phối hợp truy nhập 43 2.3.1.4 Lọc kênh 44 2.3.1.5 Tối ưu dải thông mạng backhaul GSM 44 2.3.1.6 Lựa chọn mạng backhaul .47 2.3.2 Giải pháp dịch dụ đáp ứng nhu cầu khách hàng 51 2.4 Kết luận chương 52 CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HĨA MẠNG TRUY NHẬP VƠ TUYẾN HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 3G MOBIFONE 54 3.1 Mục đích tối ưu hóa hệ thống thông tin di động 3G 54 3.2 Cơng cụ tối ưu hóa mạng 3G MobiFone 55 3.2.1 Nemo outdoor .55 3.2.2 TEMS Investigation 57 3.3 Quy trình tối ưu hóa mạng truy nhập vô tuyến 3G MobiFone 59 3.3.1 Tổng quan .59 3.3.2 Quy trình đo kiểm mạng 3G 61 3.3.2.1 Đo kiểm phần mạng truy nhập vô tuyến 61 3.3.2.2 Quy trình Driver Test Cluster_mạng MobiFone UMTS 62 3.4 Phân tích số KPI 68 3.4.1 Các yêu cầu tiêu KPI mạng 3G MobiFone .69 3.4.2 KPI Chất lượng dịch vụ 70 3.4.2.1 Tỷ lệ kết nối báo hiệu RRC thành công 70 3.4.2.2 Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mạng vô tuyến RAB 70 3.4.2.3 Tỷ lệ thiết lập gọi thành công 71 3.4.2.4 Tỷ lệ rớt gọi 71 3.4.3 KPI Handover .71 3.4.3.1 Tỷ lệ chuyển giao mềm thành công RNC .71 3.4.3.2 Tỷ lệ chuyển giao cứng thành công tần số 72 3.4.3.3 Tỷ lệ chuyển giao hệ thống CS 72 3.4.3.4 Tỷ lệ chuyển giao hệ thống PS 73 3.4.4 KPI tiêu dung lượng mạng 74 3.4.4.1 Thời gian truy nhập dịch vụ CS 12.2K 74 3.4.4.2 Thời gian truy nhập dịch vụ CS 64K .75 3.4.4.3 Tốc độ upload download liệu PS trung bình 75 3.4.4.4 Lưu lượng Erlang dịch vụ CS 75 3.4.4.5 Lưu lượng dịch vụ PS 76 3.4.4.6 Chỉ số nhiễu tải đường lên .76 3.4.4.7 Chỉ số tải đường xuống DL 76 3.4.5 KPI hiệu suất sử dụng tài nguyên 77 3.4.5.1 Tỷ lệ Cell bị cố 77 3.4.5.2 Tỷ lệ Cell bận 77 3.4.5.3 Tỷ lệ cell trạng thái chờ 77 3.5 Tối ưu hóa mạng truy nhập vơ tuyến UMTS .78 3.5.1 Tối ưu hóa vùng phủ sóng 78 3.5.1.1 Vùng phủ sóng yếu 79 3.5.1.2 Chồng lấn vùng phủ .80 3.5.1.3 Mất cân tải đường lên, đường xuống 80 3.5.1.4 Vùng phủ khơng có cell phục vụ 81 3.5.2 Khắc phục tượng rớt gọi .81 3.5.2.1 Rớt gọi RTWP cao 82 3.5.2.2 Rớt gọi vấn đề vùng phủ 84 3.5.3 Khắc phục tượng Over shooting 85 3.5.4 Khắc phục tượng Pilot Pollution 86 3.5.5 Khắc phục tượng thiếu Neighbour 87 3.5.6 Khắc phục truy cập thất bại 88 3.5.7 Tối ưu hóa phần chuyển giao 90 3.6 Thực tế số cơng tác tối ưu hóa 3G MobiFone miền Trung 90 3.6.1 Mạng 3G MobiFone Miền Trung với thiết bị Nokia-Siemens 91 3.6.2 Các tiêu chất lượng mạng đặt cho 3G MobiFone miền Trung 95 3.6.3 Số liệu thống kê chất lượng mạng 3G VMS III tháng 3-2010 96 3.6.4 Một số minh họa tối ưu hóa VMS III .97 3.6.4.1 Xử lý vấn đề Handover lỗi từ vùng WCDMA qua GSM 97 3.6.4.2 Sự tráo đổi sector 99 3.6.4.3 Vùng phủ sóng .100 3.6.5 Thống kê chất lượng mạng 3G MobiFone miền Trung sau tối ưu .104 3.7 Kết luận chương 105 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 106 LỜI CẢM ƠN 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt 1xEV- DO 1x Evolution – Data Optimized Pha 1- Tối ưu liệu 3G Third Generation Thế hệ 3GPP Third Generation Global Dự án hội nhập toàn cầu hệ Partnership Project 3GPP2 Third Generation Global Dự án hội nhập toàn cầu hệ Partnership Project A ACK Acknowlegement Tín hiệu phản hồi AMR Adaptive Multi-Rate codec Bộ mã hoá giải mã đa tốc độ thích nghi AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực AV Authetication Vector Vector nhận thực AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa điều chế thích ứng B BHCA Busy Hour Call Attempts Số gọi bận BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit BLER Block Error Rate Tốc độ lỗi Block BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân BSIC Base station identity code Mã nhận dạng trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm gốc C CDG The CDMA Development Group Nhóm phát triển CDMA CDMA Code Division Multiple Access Truy nhập phân chia theo mã CEPT European Conference of Postal and Nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Telecommunications châu Âu CN Core Network Mạng lõi CS Circuit Switching Chuyển mạch kênh CRC Cylic Redundancy Check Mã vòng kiểm tra dư thừa D DECT Digital Enhanced Cordless Tiêu chuẩn cho hệ thống thiết bị Telecommunications điện thoại số tầm ngắn châu Âu DL Downlink Đường xuống DRNC Drif RNC RNC trôi DSCH Downlink Shared Channel Kênh truyền tải đường xuống riêng DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp E E-AGCH E-DCH Absolute Grant Channel Kênh cho phép tuyệt đối E-DPCH Enhanced-Dedicated Physical Kênh vật lý riêng nâng cao Channel E-DPCCH Enhanced-Dedicated Physical Kênh vật lý điều khiển riêng nâng cao Control Channel EDGE Enhanced Data Rates for Evolution Các tốc độ liệu tăng cường cho tiến hoá EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIRP Equivalent Isotropic Radiated Công suất xạ đẳng hướng tương power đương E-RGCH E-DCH Relative Grant Channel Kênh cho phép tương đối E-DCH Ec/Io The received energy per chip (= Tỷ số lượng tín hiệu thu code bit) and the interference level chip mức nhiễu UMTS Energy per Chip / power density in Là lượng nhận the band chip chia cho mật độ lượng Ec/No band ETSI European Telecommunication Viện chuẩn hố viễn thơng Châu Âu Standard Institute F FCS Fast Cell Selection Chọn lựa cell nhanh FDD Frequency Division Duplex Phương thức song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple access Đa truy nhập phân chia theo tần số FER Frame Error Rate Tỷ số lỗi khung G GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói chung GP Gain Processer Độ lợi xử lý GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GSM Global System for Mobile Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu Telecommunication H HLR Home Location Registor Bộ đăng ký thường trú HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói ốc độ cao HSDPA High Speed Downlink Packet Truy nhập gói đường xuống tốc độ Access cao HE Home Environment Môi trường nhà HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói lên xuống tốc độ cao HARQ Hybrid Automatic Retransmission Cơ chế yêu cầu truyền lại lai Query HO Handover Chuyển giao I IMT-2000 International Mobile Thơng tin di động tồn cầu 2000 Telecommunication 2000 IMT- MC IMT- Multicarrier IMT đa sóng mang IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU International Telecommunication Liên hợp viễn thông quốc tế Union Iub   Giao diện RNC nút B Iur   Giao diện RNC IMEI International Mobile Equipment Số nhận dạng thiết bị di động quốc tế Identity K KPI Key performace Indicator Bộ thị hiệu L LOS Line of sight Tầm nhìn thẳng M ME Mobile Equipment Thiết bị di động MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MGW Media Gateway Nút cổng Softswitch MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MIMO Multi input multi output Đa phân tập Anten In/Out MSC Mobile Service Switching Centre Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSS MSC server Nút chuyển mạch Softswitch O OFDM OMC Orthogonal frequency-division Ghép kênh phân chia theo tần số trực multiplexing giao Operation Mainternance Center Trung tâm điều hành quản lý khai thác P PCU Packet Control Unit Đơn vị điều khiển gói PDP Packet Data Protocol Giao thức số liệu gói PN Pseudo Noise Giả tạp âm P-TMSI Packet- Temporary Mobile Số nhận dạng thuê bao di động tạm Subscriber Identity thời gói PSAX Lucent PacketStar Cổng phương tiện đa dịch vụ PPS-IN Prepaid System - Interligent Hệ thống điều khiển thuê bao trả Network trước IN Q QPSK Quardrature Phase Phase Shift Khoá dịch pha cầu phương Keying R RAM Radio Access Mode Chế độ truy nhập vô tuyến RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network subsystem Phân hệ mạng vô tuyến RRC Radio Resoure Control protocol Giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến RTWP Received Total Wideband Power Là thông số biểu thị tổng mức độ nhiễu băng tần UMTS cell RRM Radio Resouse Management Thuật tốn quản lý tài ngun vơ tuyến S SCP Service Control Point Nút hỗ trợ điều khiển dịch vụ PPS-IN SDP Service Data Point Nút hỗ trợ điều khiển liệu PPS-IN SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SHO Soft Handover Chuyển giao mềm SRNC Serving RNC RNC phục vụ SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu SMS Short Messaging Service Dịch vụ nhắn tin ngắn SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm STP Signaling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu T TDD Time Division Duplex Phương thức song công phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TFC Transport format combinations Truyền tải kết hợp định dạng TPC Transmission Power Control Điều khiển công suất phát TSC Trantsit/Gateway Center Trung tâm chuyển tiếp gọi U UE User Equipment Thiết bị người sử dụng UL Uplink Đường xuống UMTS  Universal Mobile Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu Telecommunication System USIM UMTS Subscriber Identify Module Modul nhận dạng thuê bao UMTS UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất Network UMTS ... 3: TỐI ƯU HĨA MẠNG TRUY NHẬP VƠ TUYẾN HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 3G MOBIFONE 54 3.1 Mục đích tối ưu hóa hệ thống thông tin di động 3G 54 3.2 Cơng cụ tối ưu hóa mạng 3G MobiFone ... MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G MOBIFONE” nhằm đáp ứng nhu cầu thiết thực toán tối ưu hóa mạng Mobifone, sở để áp dụng cơng tác tối ưu hóa cho nhà khai thác dịch vụ di động. .. tối ưu mạng truy nhập vô tuyến 3G MobiFone thời gian tới Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài Lý thuyết tối ưu hóa hệ thống thơng tin di động nói chung hệ thống thông tin di động 3G WCDMA nghiên cứu