Giải pháp nâng cao dung lượng mạng gsm 900

Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU *** Ngày nhu cầu thông tin ngày tăng trở nên quan trọng đời sống vật chất tinh thần xã hội Nó địi hỏi phải đáp ứng công nghệ để thoả mãn nhu cầu dung lượng, chất lượng dịch vụ đa dạng Mạng viễn thông tổ ong ứng dụng kỹ thuật viễn thơng có nhu cầu lớn phát triển nhanh Nó chiếm số phần trăm lớn không ngừng gia tăng toàn thuê bao toàn giới Trong tương lai hệ thống tổ ong sử dụng kỹ thuật số trở thành phương thức thông tin vạn Ở nước ta năm gần mạng thông tin di động số phát triển nhanh chóng tương lai tiếp tục phát triển Cùng với phát triển tăng cao số lượng thuê bao, dịch vụ mới, nhiều thiết bị đưa vào hoạt động làm cho mạng bị tải dẫn đến chất lượng thơng tin Chính để đáp ứng đòi hỏi ngày cao khách hàng nhiệm vụ hệ thống viễn thơng nói chung chuyển tải thơng tin nhanh kịp thời xác, đảm bảo hoạt động ổn định nhằm nâng cao nghiệp vụ khai thác quản lý nhanh tình cố xảy Trong viễn thông ta thấy bật vấn đề xun suốt q trình phát triển Đó yêu cầu chất lượng dịch vụ (Quality of Services) hiệu kinh tế mạng Vì vậy, giải vấn đề luôn vừa mục tiêu vừa động lực phát triển mạng viễn thông, hạ tầng sở quan trọng kinh tế đại xã hội đại Muốn vừa đảm bảo yêu cầu QoS vừa đạt hiệu kinh tế cao từ việc lập kế hoạch, thiết kế, lắp đặt việc vận hành, quản lý mạng phải thực theo quan điểm tính tối ưu Sau thời gian làm việc công ty viễn thông quân đội Viettel, em hiểu trạng chung mạng di động Với số lượng khách hàng hoà mạng tăng với tốc độ cao( gần năm sau gấp đơi năm trước năm gần đây) Thì vấn đề đặt hàng đầu công ty viễn thông nâng cao dung lượng mạng để đáp ứng tốt chất lượng dịch vụ Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49 Đồ án tốt nghiệp Chính em tìm hiểu nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nhằm phục vụ nhu cầu Với đồ án tốt nghiệp: GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƯỢNG MẠNG GSM 900 Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, đến em hoàn thành đồ án thời hạn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện tử - Viễn thông đặc biệt thầy giáo: Thạc sĩ Lâm Hồng Thạch thời gian hướng dẫn, bảo tận tình, tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt đồ án tố nghiệp Do thời gian khả nhiều hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong góp ý bổ sung thầy Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 19 Tháng 05 Năm 2009 Sinh viên thực Trần Văn Thanh Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49 Đồ án tốt nghiệp TÓM TẮT ĐỒ ÁN *** Với đồ án em xin trình bày giải pháp để nâng cao dung lượng mạng di động Bố cục gồm chương Chương I: Tổng quan mạng GSM Nội dung chương trình bày cách ngắn gọn tổng quát cấu trúc mạng GSM Chương giúp cho hình dung mạng GSM cấu tạo thành phần chức thành phần Chương II: Các giải pháp kỹ thuật để nâng cấp mở rộng mạng GSM Trong chương em xin trình bày số biện pháp nhằm nâng cao dung lượng mạng GSM Chương III: Giải pháp tính tốn mở rộng nâng cấp mạng Viettel khu vực TP Vinh năm 2009 Với chương em xin giới thiệu sơ qua trạng mạng viettel Thành phố Vinh giải pháp áp dụng để nâng cao dung lượng mạng Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49 Đồ án tốt nghiệp Chương Tổng quan mạng GSM 1.1 Cấu trúc tổng thể GSM Mạng thông tin di động số thực chất mạng di động mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobile Network) Một cách tổng quát PLMN hợp tác với mạng cố định để thiết lập gọi, qua giao diện PLMN tiếp xúc với bên ngoài, giới bao gồm mạng ngồi, nhà khai thác người sử dụng hình vẽ : GSM Hình 1.1 Cấu trúc chung GSM Ký hiệu: NSS: Mạng hệ thống chuyển mạch BSS: Hệ thống trạm gốc OSS: Hệ thống khai thác MS: Trạm di động Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49 Đồ án tốt nghiệp  Như vậy, hệ thống GSM chia thành nhiều hệ thống sau:  Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem )  Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)  Phân hệ bảo dưỡng khai thác OSS (Operation Subsystem)  Trạm di động MS (Mobile Station) 1.2 Các thành phần mạng Sơ đồ mơ hình hệ thống GSM mơ tả hình : SS AUC ISDN VLR HLR EIR PSPDN MSC CSPDN BSS PSTN OSS BSC BTS PLMN MS : Truyền báo hiệu : Truyền lưu lượng Hình Mơ hình mạng GSM Các ký hiệu : AUC : Trung tâm nhận thực VLR : Bộ ghi định vị tạm trú BTS : Trạm thu phát gốc Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49 Đồ án tốt nghiệp SS : Hệ thống chuyển mạch ISDN : Mạng liên kết số đa dịch vụ HLR : Bộ ghi định vị thường trú EIR : Bộ ghi nhận dạng thiết bị BSC : Bộ điều khiển trạm gốc MS : Trạm di động BSS : Hệ thống trạm gốc OSS : Trung tâm khai thác bảo dưỡng PSPDN : Mạng số liệu cơng cộng chuyển mạch gói PSTN : Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng CSPDN : Mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch PLMN : Mạng di động công cộng mặt đất MSC : Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động 1.1.1.1 1.2.1 Phân hệ chuyển mạch SS Phân hệ chuyển mạch bao gồm chức chuyển mạch GSM sở liệu cần thiết cho số liệu thuê bao quản lý di động thuê bao Chức SS quản lý thơng tin người sử dụng mạng GSM với với mạng khác SS bao gồm thiết bị :  Tổng đài MSC Trong SS, chức chuyển mạch MSC thực hiện, nhiệm vụ MSC điều phối việc thiết lập gọi đến người sử dụng mạng GSM Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống BSS, mặt khác giao tiếp với mạng MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng gọi MSC cổng (GMSC) Để kết nối MSC với mạng khác cần phải thích ứng đặc điểm truyền dẫn GSM với mạng Các thích ứng gọi chức tương tác IWF ( Interworking funtions ) IWF bao gồm thiết bị để thích ứng giao thức truyền dẫn IWF cho phép kết nối với mạng PSTN, ISDN, PSPDN, CSPDN Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49 Đồ án tốt nghiệp thực kết hợp chức MSC hay thiết bị riêng SS cần giao tiếp với mạng để sử dụng khả truyền tải mạng cho việc truyền tải số liệu người sử dụng báo hiệu phần tử mạng GSM Ví dụ, mạng báo hiệu kênh chung số (SS7) bảo đảm hợp tác, tương tác thiết bị SS hay nhiều mạng GSM MSC thường tổng đài lớn điều khiển quản lý số điều khiển trạm gốc BSC Một tổng đài MSC thích hợp cho vùng thị ngoại ô dân cư vào khoảng triệu (với mật độ thuê bao trung bình)  Bộ đăng ký định vị thường trú HLR Ngồi MSC, SS cịn bao gồm sở liệu Bất kể vị trí th bao, thơng tin liên quan đến việc cung cấp dịch vụ viễn thông lưu giữ HLR, kể vị trí thời MS HLR thường máy tính đứng riêng có khả quản lý hàng trăm ngàn thuê bao khơng có khả chuyển mạch Một chức HLR nhận dạng thông tin nhận thực AUC, mà nhiệm vụ trung tâm quản lý số liệu bảo mật tính hợp pháp thuê bao  Bộ đăng ký định vị tạm trú VLR VLR sở liệu nối với hay nhiều MSC có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao thuê bao nằm vùng phục vụ MSC tương ứng đồng thời lưu giữ số liệu vị trí th bao nói mức độ xác HLR Các chức VLR thường liên kết với chức MSC  Tổng đài cổng GMSC SS chứa nhiều MSC, VLR HLR Để thiết lập gọi liên quan đến GSM mà khơng cần biết đến vị trí thời thuê bao MS, trước hết gọi phải định tuyến đến tổng đài cổng GMSC để lấy thơng tin vị trí th bao định tuyến gọi đến MSC quản lý thuê bao Để thực việc này, trước hết tổng đài cổng phải dựa số thoại danh bạ thuê bao để tìm HLR cần thiết hỏi HLR GMSC có giao diện Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49 Đồ án tốt nghiệp với mạng bên để kết nối mạng bên với mạng GSM Ngoài ra, tổng đài cổng GSM cịn có giao diện với mạng báo hiệu số để tương tác với phần tử khác NSS Do tính kinh tế cần thiết mạng nên không tổng đài cổng GSM đứng riêng mà thường kết hợp với GSM  Mạng báo hiệu kênh chung số (CCS7) Nhà khai thác mạng GSM có mạng báo hiệu CCS7 riêng hay chung phụ thuộc vào quy định nước Nếu nhà khai thác có mạng báo hiệu riêng điểm chuyển báo hiệu STP (Signalling Transfer Point) phận NSS thực điểm nút riêng hay kết hợp MSC tuỳ thuộc vào điều kiện kinh tế Nhà khai thác GSM dùng mạng riêng để định tuyến gọi GMSC MSC hay chí định tuyến gọi đến điểm gần trước sử dụng mạng cố định Lúc tổng đài giang TE (Transit Exchange) phận mạng GSM thực nút đứng riêng hay kết hợp với MSC 1.2.2 Phân hệ trạm gốc BSS BSS giao diện trực tiếp với trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến nên bao gồm thiết bị phát thu đường vô tuyến quản lý chức Mặt khác BSS thực giao diện với tổng đài NSS Tóm lại BSS thực đấu nối MS với tổng đài, tức kết nối thuê bao di động MS với người sử dụng viễn thông khác Do vậy, BSS phải phối ghép với NSS thiết bị BSC Ngoài ra, BSS cần phải điều khiển nên đấu nối với OSS BSS gồm hai thiết bị : BTS giao diện với MS BSC giao diện với MSC  Đài vô tuyến gốc BTS Một BTS bao gồm thiết bị phát, thu, anten khối xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vơ tuyến Có thể coi BTS Modem vơ tuyến phức tạp có thêm số chức khác Một phận quan trọng BTS khối chuyển đổi mã thích ứng tốc độ TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit) TRAU thực trình mã hóa giải mã tiếng đặc thù cho GSM Đồng thời thực thích ứng tốc độ trường hợp truyền số liệu TRAU phận BTS đặt xa BTS, chẳng hạn đặt BSC MSC Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49 Đồ án tốt nghiệp  Đài điều khiển trạm gốc BSC BSC có nhiệm vụ quản lý tất giao diện vô tuyến thông qua lệnh điều khiển từ xa BTS MS Các lệnh chủ yếu lệnh ấn định, giải phóng kênh vơ tuyến quản lý chuyển giao Một phía BSC nối với BTS cịn phía nối với MSC NSS Trong thực tế, BSC tổng đài nhỏ có khả tính tốn đáng kể Vai trị chủ yếu quản lý kênh giao diện vô tuyến chuyển giao HO Một BSC trung bình quản lý hàng chục BTS, tạo thành hệ thống trạm gốc Tập hợp trạm gốc mạng gọi phân hệ trạm gốc Giao diện quy định BSC MSC giao diện A, giao diện BSC BTS giao diện Abis 1.2.3 Trạm di động MS MS thiết bị phức tạp, có khả máy tính nhỏ Nó bao gồm hai thiết bị : thiết bị di động ME module nhận dạng thuê bao SIM SIM có dạng card thông minh chia nhỏ gắn giá, loại khố, tháo khỏi MS cách dễ dàng Khơng có SIM, máy di động gọi trừ trường hợp khẩn cấp mạng cho phép SIM lưu giữ thơng tin liên quan đến th bao phân biệt qua số nhận dạng IMSI Ngồi việc chứa chức vơ tuyến chung xử lý cho giao diện vơ tuyến, MS cịn phải cung cấp giao diện với người sử dụng (như micro, loa, hiển thị, bàn phím để quản lý gọi) giao diện với số thiết bị đầu cuối khác giao diện với máy tính cá nhân, Fax Như ta nhận thấy MS có chức sau :  Thiết bị đầu cuối: Để thực dịch vụ người sử dụng (thoại, fax, số liệu )  Kết cuối di động: Để thực truyền dẫn giao diện vô tuyến vào mạng  Thích ứng đầu cuối: Làm việc cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49 Đồ án tốt nghiệp 1.2.4 Phân hệ khai thác bảo dưỡng OSS Hiện OSS xây dựng theo nguyên lý mạng quản lý viễn thông TMN (Telecommunication Management Network) Lúc này, mặt hệ thống khai thác bảo dưỡng nối đến phần tử mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR phần tử mạng khác trừ BTS thâm nhập đến BTS thực qua BSC) Mặt khác hệ thống khai thác bảo dưỡng lại nối đến máy tính chủ đóng vai trị giao tiếp người máy OSS thực ba chức : khai thác bảo dưỡng mạng, quản lý thuê bao tính cước, quản lý thiết bị di động Dưới ta xét tổng quát chức nói trên:  Chức khai thác bảo dưỡng mạng Khai thác hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi mạng : Tải hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao hai nhờ nhà khai thác giám sát toàn chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng kịp thời xử lý cố Khai thác bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm vấn đề xuất thời điểm thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng tương lai, để tăng vùng phủ sóng Việc thay đổi mạng thay đổi“mềm” qua báo hiệu (chẳng hạn thay đổi thông số handover để thay đổi biên giới tương đối hai ô) thực “cứng” đòi hỏi can thiệp trường (chẳng hạn bổ sung thêm dung lượng truyền dẫn, thay đổi công suất phát lắp đặt thêm trạm mới) hệ thống viễn thông đại, việc khai thác thực máy tính tập trung trạm Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị sửa chữa cố hỏng hóc Nó có số quan hệ với khai thác Các thiết bị mạng viễn thơng đại có khả tự phát số cố hay dự báo cố thông qua kiểm tra Trong nhiều trường hợp người ta dự phịng cho thiết bị để có cố thay thiết bị dự phòng Sự thay thực tự động, ngồi việc giảm nhẹ cố người khai thác thực điều khiển từ xa Bảo dưỡng bao gồm hoạt động trường nhằm thay thiết bị có cố Trần Văn Thanh Lớp: ĐT6 - K49