Mạng gprs và vấn đề tối ưu hoá nhằm nâng ao chất lượng ứng dụng cho mạng gprs vinaphone

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN NGỌC HUY ĐỀ TÀI: MẠNG GPRS VÀ VẤN ĐỀ TỐI ƯU HÓA NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ỨNG DỤNG CHO MẠNG GPRS VINAPHONE LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM MINH VIỆT Hà NỘI 2004 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113817211000000 MỤC LỤC CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ GPRS .1 1.1 TRIỂN KHAI GPRS TRÊN THẾ GIỚI .1 1.2 GIỚI THIỆU GPRS .1 1.2.1 Định nghĩa công nghệ GPRS 1.2.2 Các đặc điểm GPRS .3 1.2.3 GPRS pha 1.2.4 Các đặc điểm mạng người dùng GPRS 1.2.4.1 Các tính năn.g mạng GPRS7 1.2.4.2 Các đặc điểm người dùng GPRS 1.2.5 Những giới hạn GPRS 1.3 KỸ THUẬT GPRS VÀ CÁC GIAO DIỆN 1.3.1 Máy di động (MS) GPRS 1.3.2 Thay đổi BSS GPRS 1.3.3 Các thay đổi mạng lõi GPRS 1.3.4 Các phần tử mạng GPRS khác 1.3.5 Các giao diện kết hợp GPRS 1.4 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN GPRS 1.4.1 Giới thiệu 1.4.2 Các kênh vật lý GSM/GPRS 1.4.2.1 Cấu trúc kênh vật lý GSM (P-GSM) 1.4.2.2 Cấu trúc kênh vật lý GSM (E-GSM) 1.4.2.3 Cấu trúc kênh vật lý DCS 1800 1.4.3 Cấu trúc đa khung GPRS 1.4.4 Các kênh logic sử dụng GPRS 1.4.4.1 Các kênh điều khiển logic gói 1.4.4.2 Kênh lưu lượng số liệu gói 1.4.5 Các lược đồ mã hóa GPRS 1.4.5.1 Q trình mã hóa 1.4.5.2 Lược đồ mã hóa CS-1 1.4.5.3 Lược đồ mã hóa CS-2 1.4.5.4 Lược đồ mã hóa CS-3 1.4.5.5 Thuật tốn mã hóa CS-4 1.4.5.6 So sánh lược đồ mã hóa 1.5 CÁC GIAO THỨC MẠNG GPRS 1.5.1 Ngăn xếp giao thức GPRS 1.5.2 Chức NSAPI SAPI 1.5.3 Giao thức hội tụ phụ thuộc mạng SNDCP (SubNetwork Dependent Convergence Protocol) 1.5.4 Giao thức điều khiển liên kết logic LLC 1.5.5 Giao thức điều khiển liên kết vô tuyến RLC(Radio Link Control) 1.5.6 Giao thức điều khiển truy nhập truyền thông MAC (Medium Access Control) 1.5.7 Giao thức lớp liên kết vô tuyến GSM-RF 1.5.8 Giao thức phân hệ trạm gốc GPRS BSSGP(Base Station Subsystem GPRS Protocol) 1.5.9 Giao thức đường hầm GPRS(GTP: GPRS Tunnelling Protocol) 1.5.10 Các giao thức TCP/UDP IP 1.6 QUẢN TRỊ DI ĐỘNG TRONG MẠNG GPRS 1.7 ĐỊNH TUYẾN GÓI VÀ TRUYỀN TẢI DỮ LIỆU 1.7.1 Giao thức liệu gói PDP Context chức định tuyến 1.7.2 Các trạng thái PDP (Packet Data Protocol States) 1.7.2.1 Trạng thái dừng (Inactive state ) 1.7.2.2 Trạng thái kích hoạt 1.7.3 Khởi tạo, thay đổi huỷ bỏ PDP Context 1.7.3.1 Thủ tục khởi tạo PDP context 1.7.3.2 Khởi tạo từ phía thuê bao 1.7.3.3 Khởi tạo từ phía mạng 1.7.3.4 Thủ tục thay đổi PDP context 1.7.4 Định tuyến truyền tải liệu 1.8 TƯƠNG TÁC MẠNG GPRS 1.8.1 Các giao diện tương tác mạng 1.8.2 Giao diện Gi sử dụng kết nối IP 1.8.2.1 Truy nhập xuyên suốt tới Internet 1.8.2.2 Truy nhập không xuyên suốt tới INTRANET ISP 1.8.2.3 Đánh số đánh địa 1.8.3 Giao diện Gi sử dụng kết nối X.25 1.8.4 Tương tác mạng GPRS CHƯƠNG TỐI ƯU HÓA MẠNG GPRS 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỐI ƯU HÓA MẠNG GPRS 2.1.1 Đánh giá hiệu suất mạng 2.1.2 Phân tích tối ưu hóa 2.1.3 Kiểm tra chất lượng mạng 2.1.4 Dự báo tối ưu 2.1.5 Đo lường hi ệu suất mạng 2.2 TỐI ƯU HÓA THAM SỐ BSS VÀ SGSN CHO MẠNG GPRS 2.2.1 Tối ưu hóa tham số BSS 2.2.1.1.Điều khiển truy nhập vơ tuyến 2.2.1.2 Điều khiển TBF 2.2.1.3.Tham số điều khiển công suất 2.2.1.4 Tham số điều khiển lưu lượng 2.2.1.5 Các tham số tương tác GSM/GPRS 2.2.2 Tối ưu hóa tham số SGSN CHƯƠNG TỐI ƯU HÓA MẠNG GPRS CỦAVINAPHONE 3.1 CẤU HÌNH MẠNG GPRS VINAPHONE 3.2 TỐI ƯU HÓA GPRS CHO MẠNG VINAPHONE 3.2.1 Đánh giá hiệu suất mạng 3.2.1.1 Đánh giá qua đo kiểm thực tế (Drive Test) 3.2.1.2 Đánh giá qua phân tích thống kê sở liệu phần mạng truy nhập 3.2.1.3 Đánh giá phân tích số liệu thống kê GSN 3.2.1.4 Phân tích số liệu liên kết Gb 3.2.1.5 Phân tích số liệu liên kết Gi 3.2.1.6 Một số đề xuất nâng cao chất lượng 3.2.2 Đánh giá chất lượng qua đo kiểm trường kiểm tra hoạt động phần tần số vô tuyến 3.2.2.1 Chuẩn bị, thiết lập kết đo kiểm 3.2.2.2 Môi trường đo 3.2.2.3 Đo độ trễ chu trình ( Round-Trip Test) 3.2.2.4 Băng thông(BandWidth-BW) 3.2.2.5 Đo ứng dụng 3.2.2.6 Kết đo thử báo hiệu 3.2.3 Phân tích tối ưu RAN 3.2.3.1 Phân tích RAN 3.2.3.2 Khuyến nghị cho tối ưu database RAN 3.2.4 Tối ưu hóa GSN 3.2.4.1 Các tham số SGSN 3.2.4.2 Phân tích số liệu thống kê SGSN 3.2.4.3 Phân tích tối ưu giao diện Gb 3.2.4.4 Phân tích tối ưu giao diện Gi 3.2.5 Các cơng cụ sử dụng phân tích tối ưu MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chương 1- Tổng quan 1.1… 1.1.1… 1.1.2… 1.2… Chương 22.1… 2.2… … Chương 4-Kết bàn luận Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục MỞ ĐẦU Dịch vụ GPRS Việt Nam hai nhà khai thác mạng sử dụng công nghệ GSM Vinaphone Mobiphone tiến hành thử nghiệm từ nhiều năm qua Kể từ tháng 6/2004, GPRS thức cung cấp bước đầu đáp ứng phần yêu cầu người sử dụng Tuy nhiên, để đảm bảo chất lượng dịch vụ số lượng người dùng tăng lên sẵn sàng cho dịch vụ gia tăng mới, nhà khai thác mạng cần phải thực thêm phương án nhằm tối ưu hóa mạng lưới Từ thực tiễn đó, đề tài “ Mạng GPRS vấn đề tối ưu hóa chất lượng ứng dụng cho mạng GPRS Vinaphone” tác giả nghiên cứu Mục đích luận văn thạc sỹ nghiên cứu tổng quan hệ thống GPRS phương pháp tối ưu hóa chất lượng dịch vụ GPRS Phần cuối luận văn trình bày q trình phân tích tối ưu hóa mạng GPRS Vinaphone Do hạn chế thời gian nghiên cứu tài liệu tham khảo, luận văn trình bày số khía cạnh q trình tối ưu hóa chất lượng dịch vụ GPRS khơng thể tránh thiếu sót Một điều cần ý chất lượng dịch vụ GPRS phụ thuộc nhiều vào chất lượng vô tuyến GSM vấn đề tối ưu hóa chất lượng phần vơ tuyến khơng thuộc phạm vi nghiên cứu luận văn Để mở rộng, nghiên cứu sâu đề tài này, mong quan tâm, giúp đỡ đóng góp ý kiến bảo thầy cơ, đồng nghiệp người Tơi xin tỏ lịng biết ơn thày giáo TS Phạm Minh Việt tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn Hà Nội ngày 25 tháng 10 năm 2004 Người trình bày Nguyễn Ngọc Huy CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ GPRS 1.1 TRIỂN KHAI GPRS TRÊN THẾ GIỚI Tình hình triển khai GPRS nay: • 44 quốc gia chấp nhận triển khai GPRS • 78 nhà cung cấp toàn giới thỏa thuận hệ thống thương mại GPRS • 17 nhà cung cấp thử nghiệm GPRS (ở Anh Mỹ) Các dịch vụ GPRS phổ biến tương lai: Thư điện tử Internet Email Các dịch vụ thơng tin Tìm kiếm việc làm Truy cập LAN từ xa Truyền file Web Browsing Truyền ảnh Các ảnh động 1.2 GIỚI THIỆU GPRS 1.2.1 Định nghĩa công nghệ GPRS Mạng GPRS Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu ETSI phát triển dựa tảng công nghệ GSM GPRS cung cấp dịch vụ chuyển mạch gói với tốc độ khác nhau, mặt lý thuyết tốc độ lên tới 171,2 kbps Tuy nhiên hệ thống thương mại hỗ trợ tốc độ tối đa lên tới 115kbps Tốc đ ộ tuỳ thuộc kiểu mã hố mức chất lượng tín hiệu mạng GSM GPRS sử dụng phương thức chuyển mạch gói cho phép sử dụng hiệu tài nguyên so với phương thức chuyển mạch kênh truyền thống, tài nguyên sử dụng có yêu cầu nhiều người sử dụng chia sẻ chung kênh vật lý GPRS hoạt động dựa mạng GSM, cung cấp dịch vụ chuyển mạch gói định hướng tới người sử dụng GPRS chia sẻ dung lượng kênh vô tuyến hệ thống GSM dựa phần tử mạng GSM BSC (Base Station Controller: Bộ điểu khiển trạm gốc), đ ồng thời sử dụng thêm số phần tử mạng nhằm quản lý tốt q trình truyền gói tin định hướng Các thành phần bao gồm: PCU (Packet Control Unit: Khối điều khiển gói), SGSN (Serving GPRS Support Node: Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS), GGSN (Gateway GPRS Support Node: Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS cổng) SGSN điều khiển hàng đợi quản lý mức chất lượng dịch vụ (QoS), GGSN cung cấp phương tiện truy nhập tới mạng số liệu bên mạng Internet, mạng chuyển mạch gói cơng cộng Một đặc đ iểm quan trọng mạng GPRS phân loại người sử dụng theo mức QoS, điều tạo sở cho việc ấn định dung lượng kênh người sử dụng khác Khi tài nguyên bị tải, mạng cung cấp cho tất thuê bao, việc ấn định kênh phụ thuộc vào thứ tự ưu tiên Mức QoS phụ thuộc vào nhiều yếu tố mạng đường lên(Uplink: MS ->BTS) đường xuống (Downlink: BTS ->MS), bao gồm: kênh số liệu ấn đ ịnh cho người sử dụng, phương tiện truy nhập, việc truyền lại phát lỗi gói Các ưu điểm mạng GPRS: - Cho phép giảm thời gian kết nối, tốc độ truyền tải thông tin cao - Sử dụng hiệu nguồn tài nguyên vô tuyến - Hỗ trợ giao thức mạng chuyển mạch gói X25, IP - Tính cước thơng tin dựa lượng thơng tin truyền tải, không dựa thời gian truy nhập 1.2.2 Các đặc điểm GPRS - Đưa sơ đồ mã hóa giao diện - Đưa khái niệm Chất lượng dịch vụ (QoS) - Hỗ trợ truyền liệu tốc độ cao thấp (9.6 – 171.2kbps) - Hỗ trợ kiểu truyền liệu đa dạng (CONS/CNLS – ACK/UNACK) - Hỗ trợ đa giao thức liệu gói (PDPs) - Hỗ trợ SMS qua GPRS - Cho phép chia sẻ chức điều khiển GSM 1.2.3 GPRS pha Để quản lý tính phức tạp mạng GPRS, ETSI định nghĩa pha Pha đầu bao gồm thành phần cung cấp dịch vụ chuyển mạch gói: - Các dịch vụ truyền liệu gói khơng có hướng (IP) có hướng (X.25) - Các thực thể mạng GPRS (kết hợp địa IP tĩnh và/ địa động) - Bảo mật GPRS riêng biệt, dùng thuật toán mã hóa đặc biệt thích hợp với liệu dạng gói - Quản lý chặn kết thúc gọi, hiển thị gọi - Hỗ trợ SMS qua GPRS - Hỗ trợ cho tính cước GPRS - Giới hạn chất lượng dịch vụ Pha 2: Vẫn tiếp tục phát triển mạng với bổ sung: - Các dịch vụ điểm tới đa điểm - Dịch vụ IP di động GPRS - Modem GPRS ISDN - Hỗ trợ Chất lượng dịch vụ