82 Trang 6 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 tầ
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
Giới thiệu về mạng GSM
Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM) là công nghệ mạng thông tin di động phổ biến, phục vụ hơn 2 tỷ người tại 212 quốc gia và vùng lãnh thổ Dịch vụ GSM cho phép người dùng Roaming, giúp các điện thoại di động từ các mạng GSM khác nhau có thể sử dụng tại nhiều địa điểm trên toàn cầu.
GSM là chuẩn điện thoại di động phổ biến nhất toàn cầu, nhờ khả năng phủ sóng rộng rãi, cho phép người dùng sử dụng điện thoại ở nhiều khu vực khác nhau So với các chuẩn trước đó, GSM cải thiện đáng kể về tín hiệu, tốc độ và chất lượng cuộc gọi Được xem là hệ thống di động thế hệ thứ hai (2G), GSM là một chuẩn mở và hiện đang được phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP).
Dự án Đối tác Thế hệ (3GPP) mang lại lợi thế cho khách hàng với GSM nhờ vào chất lượng cuộc gọi tốt, giá thành hợp lý và dịch vụ tin nhắn hiệu quả Đối với các nhà điều hành mạng, GSM cho phép triển khai thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết nối Hơn nữa, khả năng chuyển vùng của GSM giúp người dùng có thể sử dụng điện thoại của mình ở mọi nơi trên thế giới.
Lịch sử phát triển mạng GSM
Vào những năm đầu thập niên 1980, hệ thống viễn thông tế bào trên toàn cầu, đặc biệt là ở Châu Âu, đã phát triển mạnh mẽ nhưng thiếu sự chuẩn hóa về các chỉ tiêu kỹ thuật Điều này đã dẫn đến việc Liên minh Châu Âu về Bưu chính viễn thông CEPT thành lập nhóm đặc trách di động GSM với nhiệm vụ phát triển một tiêu chuẩn thống nhất cho hệ thống thông tin di động, nhằm đảm bảo tính tương thích và khả năng sử dụng trên toàn Châu Âu.
Ngày 27 tháng 3 năm 1991, cuộc gọi đầu tiên sử dụng công nghệ GSM được thực hiện bởi mạng Radiolinja ở Phần Lan (mạng di động GSM đầu tiên trên thế giới)
Năm 1989, Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European
Viện Tiêu chuẩn Viễn thông (Telecommunications Standards Institute) đã quy định chuẩn GSM như một tiêu chuẩn chung cho mạng thông tin di động trên toàn Châu Âu Năm 1990, tiêu chí kỹ thuật GSM giai đoạn I (phase I) đã được công bố.
Năm 1992, Telstra Australia trở thành mạng đầu tiên ngoài Châu Âu ký biên bản ghi nhớ GSM MoU Cũng trong năm này, thỏa thuận chuyển vùng quốc tế đầu tiên được thiết lập giữa mạng Finland Telecom của Phần Lan và Vodafone của Anh Đặc biệt, tin nhắn SMS đầu tiên cũng được gửi đi trong năm này, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực viễn thông.
Trong những năm tiếp theo, hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM đã phát triển mạnh mẽ, đi kèm với sự gia tăng nhanh chóng của các nhà điều hành và mạng di động mới, dẫn đến sự bùng nổ về số lượng thuê bao.
Năm 1996, số thành viên GSM MoU đã lên tới 200 nhà điều hành từ gần 100 quốc gia 167 mạng hoạt động trên 94 quốc gia với số thuê bao đạt 50 triệu
Năm 2000, GPRS được ứng dụng Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS) được đi vào hoạt động, số thuê bao GSM đã vượt quá 500 triệu Năm 2003, mạng EDGE đi vào hoạt động
Cho đến năm 2006 số thuê bao di động GSM đã lên tới con số 2 tỉ với trên
GSM Association dự đoán rằng vào năm 2012, mặc dù thị phần mạng di động 2G sẽ giảm xuống chỉ còn 70%, nhưng số lượng thuê bao GSM toàn cầu sẽ đạt 4,5 tỷ, với 700 nhà điều hành chiếm gần 80% thị phần thông tin di động trên thế giới.
Hình 1.1.Thị phần thông tin di động trên thế giới năm 2010
Mạng GSM
1.2.1.Mô hình hệ thống thông tin di động GSM
Hình 1.2 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM
OSS : Phân hệ khai thác và hỗ trợ BTS : Trạm vô tuyến gốc
AUC : Trung tâm nhận thực MS : Trạm di động
HLR : Bộ ghi định vị thường trú ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ
MSC : Tổng đài di động PSTN (Public Switched Telephone Network): BSS : Phân hệ trạm gốc Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
BSC : Bộ điều khiển trạm gốc PSPDN : Mạng chuyển mạch gói công cộng OMC : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng CSPDN (Circuit Switched Public Data Network):
Phân hệ chuyển mạch trong mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng (SS) đảm bảo việc quản lý kết nối hiệu quả Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) lưu trữ thông tin về vị trí của người dùng trong mạng di động mặt đất công cộng (PLMN) Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR) giúp xác thực và theo dõi các thiết bị kết nối vào mạng, đảm bảo an toàn và bảo mật cho hệ thống.
1.2.2.Các thành phần chức năng trong hệ thống
Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN (Public Land Mobile
Network) theo chuẩn GSM được chia thành 4 phân hệ chính sau:
Trạm di động MS (Mobile Station)
Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)
Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem)
Phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support Subsystem)
Giao diện vô tuyến số
Các kênh của giao diện vô tuyến bao gồm các kênh vật lý và các kênh logic
Kênh vật lý trong hệ thống TDMA GSM được tổ chức dựa trên nguyên tắc truyền dẫn, trong đó mỗi kênh vật lý tương ứng với một khe thời gian tại một tần số sóng mang vô tuyến cụ thể.
Dải tần số: 890 915 MHz cho đường lên uplink (từ MS đến BTS)
935 960 MHz cho đường xuống downlink (từ BTS đến MS)
Dải thông tần của một kênh vật lý là 200KHz Dải tần bảo vệ ở biên cũng rộng 200KHz
Các kênh từ 1 ÷ 124 được gọi là các kênh tần số vô tuyến tuyệt đối ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number) Kênh 0 là dải phòng vệ
GSM 900 có 124 tần số, bắt đầu từ 890,2MHz, với mỗi dải tần là một khung TDMA chứa 8 khe thời gian Do đó, tổng số kênh vật lý trong GSM 900 là 992 kênh.
EGSM (GSM mở rộng E : extended)
Hệ thống GSM nguyên thủy được mở rộng mỗi bằng tần thêm 10 MHz (tương đương 50 kênh tần số) thì được gọi là EGSM:
Dải tần số: 880 915 MHz uplink
Với n=ARFCN , 1 n 174 Kênh 0 là dải phòng vệ
DCS 1800 có số kênh tần số tăng gấp 3 lần so với GSM 900
Dải tần số: 1710 1785 MHz uplink
Kênh logic được tổ chức dựa trên nội dung tin tức và được gán cho các kênh vật lý Đặc trưng của các kênh logic là thông tin được truyền tải giữa BTS và MS.
Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lưu lượng TCH và các kênh báo hiệu điều khiển CCH
Hình 1.3 Phân loại kênh logic a Kênh lưu lượng TCH: Có hai loại kênh lưu lượng:
Bm hay kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin tiếng hay số liệu ở tốc độ 22,8 kbit/s
Lm hay kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin ở tốc độ 11,4 kbit/s b Kênh điều khiển CCH (ký hiệu là Dm): bao gồm:
Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel)
Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel)
Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicate Control Channel)
Kênh quảng bá BCH: BCH = BCCH + FCCH + SCH
FCCH (Frequency Correction Channel): Kênh hiệu chỉnh tần số cung cấp tần số tham chiếu của hệ thống cho trạm MS FCCH chỉ được dùng cho đường xuống
SCH (Synchronous Channel): Kênh đồng bộ khung cho MS
Kênh điều khiển quảng bá (BCCH) cung cấp thông tin quan trọng bao gồm mã vùng định vị (LAC), mã mạng di động (MNC), tần số của các cell lân cận, thông số dải quạt của cell và các thông số hỗ trợ truy cập.
Kênh điều khiển chung CCCH: CCCH là kênh thiết lập sự truyền thông giữa BTS và MS Nó bao gồm: CCCH = RACH + PCH + AGCH
RACH (Kênh Truy Nhập Ngẫu Nhiên) là kênh hướng lên cho phép MS gửi yêu cầu về kênh dành riêng Yêu cầu này được thể hiện trong bản tin đầu tiên mà MS gửi đến BTS trong quá trình thiết lập một cuộc liên lạc.
PCH (Kênh Tìm Gọi) được BTS sử dụng để gọi MS AGCH (Kênh Cấp Quyền Truy Nhập) là kênh hướng xuống cho phép truy nhập, cung cấp phản hồi từ BTS đối với yêu cầu kênh của MS, nhằm thiết lập kênh lưu lượng TCH và kênh DCCH cho thuê bao.
Kênh điều khiển riêng DCCH là kênh sử dụng cho cả hướng lên và hướng xuống, có chức năng trao đổi bản tin báo hiệu, cập nhật vị trí, đăng ký và thiết lập cuộc gọi, cũng như bảo dưỡng kênh.
Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH dùng để cập nhật vị trí và thiết lập cuộc gọi
Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH là một kênh hoạt động liên tục trong suốt quá trình liên lạc, có chức năng truyền tải các số liệu đo lường và kiểm soát công suất hiệu quả.
Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH liên kết với kênh TCH và hoạt động bằng cách sử dụng một khung FACCH để chuyển giao thông tin giữa các cell.
Các mã nhận dạng sử dụng trong hệ thống GSM
Trong hệ thống GSM, mỗi phần tử mạng và khu vực phục vụ được xác định bằng một mã số duy nhất Mã này được áp dụng toàn cầu, đảm bảo tính duy nhất cho từng đối tượng và được phân bố rộng rãi trong tất cả các phần tử của mạng.
Mã xác định khu vực LAI (Location Area Identity) là mã quốc tế cho các khu vực, được lưu trữ trong VLR và là một phần của mã nhận dạng tế bào toàn cầu CGI (Cell Global Identity) Khi một thuê bao xuất hiện trong vùng phủ sóng, nó sẽ nhận được CGI từ BSS và so sánh với LAI trước đó để xác định vị trí Nếu hai số liệu này khác nhau, thiết bị sẽ cập nhật LAI mới vào bộ nhớ Cấu trúc của một LAI bao gồm các thành phần xác định khu vực cụ thể.
• MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia của nước có mạng GSM
• MNC (Mobile Network Code): mã của mạng GSM, do quốc gia có mạng GSM qui định
• LAC (Location Area Code): mã khu vực, dùng để nhận dạng khu vực trong mạng GSM
Các mã số đa dịch vụ toàn cầu (International ISDN Numbers) là những mã tương ứng với các phần tử trong mạng GSM như MSC, VLR, HLR/AUC, EIR, BSC Những mã này đóng vai trò quan trọng trong việc suy ra các mã điểm báo hiệu, được sử dụng cho mạng báo hiệu CCS7 trong hệ thống GSM.
HLR/AUC có hai thành phần chính: mã số thuê bao đa dịch vụ toàn cầu (MSISDN) và mã nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI) MSISDN được sử dụng để thiết lập cuộc gọi từ mạng khác đến thuê bao trong mạng, trong khi IMSI được lưu trữ trong AUC để xác thực và quản lý thuê bao di động.
Mã nhận dạng tế bào toàn cầu CGI: CGI được sử dụng để các MSC và
BSC truy nhập các tế bào
CI (Cell Identity) gồm 16 bit dùng để nhận dạng cell trong phạm vi của LAI CGI được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu của MSC/VLR
Mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code):
Cấu trúc của mã nhận dạng trạm gốc như sau:
NCC (Network Color Code): mã màu của mạng GSM Được sử dụng để phân biệt với các mạng khác trong nước
BCC ( BTS Color Code ): mã màu của BTS Dùng để phân biệt các kênh sử dụng cùng một tần số của các trạm BTS khác nhau
Số thuê bao ISDN của máy di động - MSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number):
Mỗi thuê bao di động đều được gán một số máy MSISDN, được lưu trong danh bạ điện thoại Nếu số này được sử dụng cho tất cả các dịch vụ viễn thông của thuê bao, nó được gọi là đánh số duy nhất Ngược lại, nếu mỗi dịch vụ viễn thông sử dụng một số khác nhau, thì đó được gọi là đánh số mở rộng.
Thông số di động mạng GSM
Lý thuyết dung lƣợng và cấp độ dịch vụ
Lưu lượng và kênh vô tuyến đường trục
Hệ thống thông tin di động cellular sử dụng kênh vô tuyến đường trục, trong đó mỗi BTS chia sẻ một số kênh vô tuyến cho nhiều người dùng Tỷ lệ người dùng trên số kênh dùng chung càng cao thì hiệu quả sử dụng đường trục càng được nâng cao Hiệu suất sử dụng phổ tần số cũng tăng lên khi cùng một tần số được tái sử dụng nhiều lần ở các cell cách xa nhau.
Lưu lượng: Trong hệ thống viễn thông, lưu lượng là tin tức được truyền dẫn qua các kênh thông tin
Lưu lượng của một thuê bao được tính theo công thức:
C : số cuộc gọi trung bình trong một giờ của một thuê bao t : thời gian trung bình cho một cuộc gọi
A : lưu lượng thông tin trên một thuê bao (tính bằng Erlang)
Theo số liệu thống kê điển hình thì:
C = 1 : trung bình một người có một cuộc gọi trong một giờ t = 120s : thời gian trung bình cho một cuộc gọi là 2 phút
Như vậy, để phục vụ cho 1000 thuê bao ta cần một lưu lượng là 33 Erlang
Cấp độ dịch vụ - GoS (Grade of Service)
Khi một kênh vô tuyến bị chiếm toàn bộ thời gian, nó đạt dung lượng cực đại 1 Erl Tuy nhiên, do người sử dụng truy cập ngẫu nhiên, kênh thường có những khoảng thời gian trống, dẫn đến dung lượng không đạt mức lý tưởng Khi số lượng người dùng tăng lên, số cuộc gọi qua kênh cũng tăng, làm tăng thông lượng Trong trường hợp nhiều người dùng cùng truy cập một kênh, chỉ có một người được sử dụng, trong khi những người khác sẽ gặp phải tình trạng tắc nghẽn.
Hình 1.4 Lưu lượng: Muốn truyền, được truyền, nghẽn
Lưu lượng muốn truyền = Lưu lượng được truyền + Lưu lượng nghẽn
Offered Traffic = Carried Traffic + Blocked Traffic
Cấp phục vụ (GoS = Grade of Service) là yếu tố quyết định chất lượng phục vụ của một kênh đường trục, trong đó xác suất nghẽn cần phải được duy trì ở mức thấp Điều này đồng nghĩa với việc số lượng người dùng phải được giới hạn để đảm bảo lưu lượng truyền tải không vượt quá dung lượng kênh Nếu chấp nhận cấp phục vụ thấp hơn, tức là xác suất nghẽn cao hơn, thì có thể tăng dung lượng truyền tải, cho phép nhiều người dùng hơn GoS và xác suất nghẽn có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
Lưu lượng muốn truyền: A (lưu lượng muốn truyền)
Lưu lượng bị nghẽn : A*GoS (lưu lượng mất đi)
Lưu lượng được truyền : A*(1 - GoS) (lưu lượng phát ra)
Theo thống kê, người dùng cá nhân sẽ không nhận thấy sự tắc nghẽn hệ thống khi mức độ dưới 10% Để đảm bảo mạng hoạt động hiệu quả, mạng di động thường thiết lập mục tiêu chất lượng dịch vụ (GoS) là 2%, tức là tối đa 2% lưu lượng có thể bị nghẽn, trong khi ít nhất 98% lưu lượng sẽ được truyền tải thành công.
Mô hình ERLANG B là một hệ thống thông tin tiêu hao, trong đó người dùng không thực hiện cuộc gọi lại khi cuộc gọi không thành công Mô hình này giả định rằng xác suất cuộc gọi tuân theo phân phối Poisson, với số lượng người dùng lớn hơn nhiều so với số kênh chung Ngoài ra, không có kênh dự trữ và các cuộc gọi bị nghẽn sẽ không được thực hiện lại ngay lập tức.
Hình 1.5 Xác suất nghẽn GoS
Mô hình Erlang B là lựa chọn tối ưu cho mạng GSM, được xây dựng dựa trên các công thức toán học Để thuận tiện cho việc áp dụng, bảng Erlang B đã được
Ví dụ: Số kênh dùng chung là 10, GoS là 2% Tra bảng Erlang B ta có lưu lượng muốn truyền là A = 5,084 Erl Vậy lưu lượng được truyền là:
Hiệu suất sử dụng trung kế (đường trục)
Hiệu suất sử dụng trung kế được tính bằng tỷ số giữa lưu lượng truyền và số kênh của đường trục Trong ví dụ này, với số kênh dùng chung n = 10 và GoS = 2%, lưu lượng truyền đạt được là 4,9823 Erl.
Hiệu suất sử dụng trung kế = * 100 %
Hiệu suất thấp này tương ứng với GoS tốt, với xác suất nghẽn thấp Ví dụ, nếu GoS là 10%, lưu lượng truyền yêu cầu là 7,511 Erl, dẫn đến lưu lượng thực tế truyền đạt được là 6,7599 Erl Do đó, hiệu suất sử dụng trung kế đạt 100%.
Hiệu suất sử dụng trung kế tỷ lệ thuận với chất lượng dịch vụ (GoS); khi GoS cao, số kênh vô tuyến cần thiết cho lưu lượng truyền tải sẽ tăng lên Ngược lại, khi GoS thấp, số kênh vô tuyến cần thiết cho cùng một lưu lượng sẽ giảm, cho thấy sự linh hoạt trong việc quản lý tài nguyên vô tuyến.
Với cùng một cấp phục vụ, trung kế càng lớn (số kênh dùng chung lớn) thì hiệu quả sử dụng trung kế cũng cao
Lưu lượng được truyền (GoS = 2%)
Hiệu suất sử dụng trung kế
Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng phủ sóng
Tổn hao đường truyền sóng vô tuyến
Hệ thống GSM được thiết kế để tạo ra một mạng tổ ong dày đặc, nhằm bao phủ một vùng rộng lớn và đảm bảo vùng phủ liên tục cho tất cả các khu dân cư Vùng phủ sóng được chia thành các cell nhỏ, mỗi cell được phục vụ bởi một trạm phát vô tuyến gốc (BTS) Kích thước tối đa của một cell có thể đạt tới bán kính 35 km, dẫn đến việc suy hao đường truyền là điều không thể tránh khỏi.
Suy hao đường truyền tỉ lệ với bình phương khoảng cách từ trạm thu đến trạm phát gốc (BTS) khi sử dụng một anten và công suất phát đã biết Trong môi trường đô thị với nhiều tòa nhà cao tầng, mức suy hao có thể tăng lên theo luỹ thừa 4 hoặc cao hơn.
Dự đoán tổn hao đường truyền trong thông tin di động GSM gặp nhiều khó khăn do tính di động của trạm di động và anten thu thấp Những yếu tố này gây ra sự biến đổi liên tục của địa hình truyền sóng, yêu cầu trạm di động phải được đặt ở vị trí tối ưu để thu nhận các tia phản xạ hiệu quả.
Không gian truyền sóng có thể được coi là không gian tự do, nơi không có tia phản xạ và sóng vô tuyến được truyền đi Đối với anten vô hướng, công thức suy hao đường truyền trong không gian tự do được áp dụng để tính toán độ suy giảm tín hiệu.
Công thức này có thể được viết lại như sau:
Trong đó: d = khoảng cách từ anten phát đến anten thu [km] f = tần số làm việc [MHz]
Trong môi trường di động hiện nay, các công thức lý thuyết đơn giản không còn phù hợp do sự truyền sóng chủ yếu qua nhiều đường Những sóng này thường bị tán xạ, nhiễu xạ và suy giảm bởi nhiều trạng thái khác nhau của vật thể cố định và chuyển động Thêm vào đó, sự khúc xạ trong tầng đối lưu cũng làm cho đường truyền sóng bị uốn cong.
Mô hình mặt đất bằng phẳng:
Một số biện pháp khắc phục
Can nhiễu kênh chung là một thách thức lớn đối với hệ thống thông tin di động tế bào Để giảm thiểu tình trạng này, có nhiều phương pháp hiệu quả được áp dụng.
1 Tăng cự ly sử dụng lại tần số (D)
2 Hạ thấp độ cao anten trạm gốc
3 Sử dụng Anten định hướng ở BTS (Sector hóa)
Phương pháp đầu tiên cho thấy rằng việc tăng cự ly sử dụng lại tần số D có thể giảm thiểu can nhiễu kênh chung Tuy nhiên, điều này dẫn đến việc số lượng cell trong mỗi mảng mẫu tăng lên, kéo theo số kênh tần số dành cho mỗi cell giảm, từ đó làm giảm dung lượng phục vụ.
Phương pháp thứ 3 mang lại hai lợi ích quan trọng: giảm thiểu can nhiễu kênh chung khi giữ nguyên khoảng cách sử dụng lại tần số và đồng thời tăng cường dung lượng hệ thống Nội dung chi tiết về phương pháp này sẽ được trình bày ở phần sau.
Ngoài ra, các kỹ thuật khác như: Điều khiển công suất phát sóng kiểu động Truyền phát gián đoạn
Nhảy tần cũng làm cải thiện thêm đáng kể tỷ số C/ I của hệ thống
Một số kỹ thuật tăng chất lƣợng hệ thống:
Việc nhảy tần là quá trình phân phối ngẫu nhiên các cụm dữ liệu trên các kênh tần số khác nhau nhằm giảm thiểu nhiễu trong hệ thống Điều này đặc biệt quan trọng đối với các mạng lớn, nơi việc tái sử dụng tần số gặp nhiều khó khăn Khi thực hiện nhảy tần, cần lưu ý rằng số lượng tần số có thể vượt quá số trạm thu/phát (TRX) trong một cell Việc lựa chọn các tần số khác nhau cho nhảy tần giúp các cụm dữ liệu có thể nhảy theo nhiều cách khác nhau, từ đó giảm thiểu khả năng trùng lặp tần số giữa các cụm dữ liệu trên hai cell.
- Truyền phát gián đoạn _ Discontinuous Transmission (DTX):
Phương pháp DTX, hay còn gọi là BTS hay MS, chỉ phát tín hiệu khi nhận được đầu vào, như tín hiệu thoại, và sẽ ngừng phát khi tín hiệu kết thúc Việc phát tín hiệu được thực hiện theo từng khe thời gian, nhằm tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu nhiễu cho các kênh lân cận Để áp dụng phương pháp truyền dẫn gián đoạn này, cần sử dụng thêm các thiết bị hỗ trợ như VAD (Voice Active Detector) để phát hiện tín hiệu đầu vào và tạo ra tiếng ồn giả khi một bên ngừng cung cấp tín hiệu.
Việc điều chỉnh công suất thu phát của MS và BTS không chỉ giúp cải thiện đáng kể tỷ số C/I mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Phân tán thời gian xảy ra do nhiều đường truyền sóng từ máy phát đến máy thu, gây ra những vấn đề cho mạng thông tin di động số Ngoài ra, việc sử dụng truyền dẫn số cũng gặp phải khó khăn khác, bao gồm phân tán thời gian do tín hiệu phản xạ.
Sự phân tán thời gian có thể dẫn đến hiện tượng "giao thoa giữa các ký tự" Khi phát đi một chuỗi bit 1 và 0, nếu tín hiệu phản xạ mất nhiều thời gian hơn tín hiệu đi thẳng đúng 1 bit, thì máy thu sẽ nhận diện bit 1 từ sóng phản xạ và đồng thời phát hiện bit 0 từ sóng đi thẳng.
Cửa sổ thời gian là khoảng thời gian 15 ms sau khi máy thu nhận tín hiệu từ máy phát Các tia phản xạ đến máy thu sau 15 ms sẽ gây nhiễu cho hệ thống Giá trị tối thiểu của tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (C/I) trong hệ thống GSM là 9 dB.
Giá trị cực đại của phân tán thời gian được xác định là tất cả các tín hiệu phản xạ đến trễ hơn 15 ms, ngoài cửa sổ thời gian, phải có giá trị tổng nhỏ hơn 9 dB Tỉ số này được gọi là C/R.
Các trường hợp phân tán thời gian
Những môi trường nguy hiểm: (là những môi trường có thể gây nên vấn đề về phân tán thời gian)
Hồ sâu hoặc nhiều nhà cao tầng
Những toà nhà cao có kết cấu kim loại ,
Phân tán thời gian chỉ xảy ra khi khoảng cách giữa tín hiệu trực tiếp và tín hiệu phản xạ từ các chướng ngại vật lớn hơn 4,5 km, tức là cửa sổ cân bằng.
Sự nguy hiểm của phân tán thời gian tăng lên khi khoảng cách giữa BTS và MS gia tăng Khi một MS gần BTS, nó có thể nhận được tín hiệu phản xạ mạnh mà không bị ảnh hưởng do tín hiệu trực tiếp vẫn đủ mạnh để duy trì tỷ số C/R trên ngưỡng tới hạn Tuy nhiên, khi MS di chuyển ra xa BTS, nguy cơ tỷ số C/R thấp sẽ gia tăng do tín hiệu trực tiếp trở nên yếu hơn.
Tia phản xạ là một phần quan trọng của sóng mang, do đó, khi quy hoạch hệ thống, cần phải xác định các trường hợp đặc thù có thể dẫn đến hiện tượng giao thoa ký tự.
Phân tán thời gian với các trường hợp khác nhau
Trường hợp này: Tuy hiệu số quãng đường = D R – D 0 lớn (DR = D 1 + D 2 ), nhưng tín hiệu trực tiếp mạnh, tín hiệu phản xạ yếu Do vậy tỉ số C/R trên ngưỡng
Trường hợp này: Hiệu số quãng đường vẫn còn khá lớn nên các tín hiệu phản xạ nằm ngoài cửa sổ thời gian
Khi tín hiệu đến trực tiếp suy yếu, tín hiệu phản xạ trở nên mạnh mẽ hơn, dẫn đến tỉ số C/R gần hoặc thấp hơn ngưỡng an toàn Đây là tình huống nguy hiểm nhất, cho thấy hiện tượng phân tán thời gian một cách rõ ràng.
Một số giải pháp khắc phục
Những giải pháp khả thi để tránh tác hại của phân tán thời gian là:
1.5.1 Chọn vị trí đặt BTS:
Để tối ưu hóa hiệu suất của BTS, hãy di chuyển nó đến gần vật thể phản xạ nhất có thể Điều này sẽ giúp duy trì khoảng cách hiệu quả trong phạm vi cửa sổ cân bằng.
Hình 1.13 Đặt BTS gần chướng ngại vật để tránh phân tán thời gian
Để tối ưu hóa hiệu suất của BTS, cần chuyển hướng anten ra khỏi các vật cản gây phản xạ, đặc biệt khi BTS được đặt ở khoảng cách xa Việc lựa chọn anten có tỉ số tăng ích cao ở cả hai hướng trước và sau là rất quan trọng.
1.5.2 Thay đổi anten và góc nghiêng anten:
Để ngăn chặn hiện tượng phản xạ có hại, cần giảm thiểu năng lượng bức xạ từ vật phản xạ, vì nếu không có ánh sáng chiếu vào, hiện tượng phản xạ sẽ không xảy ra.
Sử dụng anten down tilt là phương pháp hiệu quả để tối ưu hóa sóng tín hiệu Anten này có độ rộng búp sóng khoảng 10 độ, giúp tránh chiếu vào các vùng núi và cung cấp phủ sóng cho các trục đường quốc lộ Tuy nhiên, việc lắp đặt anten phải cực kỳ chính xác, với sai số không được vượt quá 1 độ để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
1.5.3 Điều chỉnh tham số cell:
Một cách hiệu quả để giảm thiểu phân tán thời gian trong mạng di động là điều chỉnh các tham số của cell Khi một khu vực trong cell có cường độ tín hiệu yếu, cần thiết lập các tham số điều khiển chuyển giao để thực hiện chuyển giao ra khỏi cell trước khi thiết bị di động di chuyển vào vùng tín hiệu kém Đồng thời, các tham số của các cell lân cận cũng cần được điều chỉnh nhằm tránh chuyển giao vào những khu vực có hiện tượng phân tán thời gian.
Các biện pháp đo lường được áp dụng trong các môi trường khác nhau, nơi mà các chướng ngại vật gây ra sự phân tán chỉ nằm ngoài vùng ellipse được hình thành giữa vị trí của BTS và MS, cũng như phạm vi cửa sổ cân bằng.
Năng lượng sóng phản xạ giảm nhanh chóng theo tỷ lệ R -4 với khoảng cách, dẫn đến tín hiệu yếu khi xa chướng ngại vật Nếu BTS và MS có thể nhìn thấy nhau, tín hiệu trực tiếp sẽ mạnh hơn nhiều so với tín hiệu phản xạ, giúp cải thiện chất lượng kết nối Tuy nhiên, nếu không có tầm nhìn trực tiếp, chất lượng cuộc kết nối sẽ không ổn định và thời gian phân tán sẽ rất ngắn.
Hình 1.14 Phạm vi vùng Elip
THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU HỆ THỐNG
Thiết kế hệ thống
2.1.1 Hệ thống thông tin di động tế bào
Hệ thống thông tin di động tế bào sử dụng nhiều máy phát vô tuyến công suất thấp để tạo ra các tế bào, là đơn vị địa lý cơ bản của hệ thống Việc điều chỉnh công suất máy phát giúp thay đổi kích thước tế bào theo mật độ và nhu cầu thuê bao tại từng khu vực cụ thể Khi người dùng di động di chuyển giữa các tế bào, cuộc gọi của họ sẽ được duy trì liên tục mà không bị gián đoạn Tần số sử dụng tại một tế bào có thể được tái sử dụng ở tế bào khác, miễn là có khoảng cách nhất định giữa chúng.
Khái niệm tế bào (Cell)
Cell (tế bào hay ô) là đơn vị cơ bản của mạng di động, nơi trạm di động MS thực hiện trao đổi thông tin với mạng thông qua trạm thu phát gốc BTS BTS sử dụng sóng vô tuyến để giao tiếp với tất cả các trạm di động MS có mặt trong Cell.
Hình dạng lý thuyết của Cell là một ô tổ ong hình lục giác:
Hình 2.2 Khái niệm về biên giới của một Cell
Hình dạng của cell trong mạng di động là không cố định và cần được quy hoạch dựa trên các yếu tố như địa hình và mật độ thuê bao Điều này giúp xác định số lượng trạm gốc BTS, kích thước cell và phương thức phủ sóng phù hợp.
Cell lớn: Bán kính phủ sóng khoảng: n km n*10 km (GSM: 35 km)
Vị trí thiết kế các Cell lớn:
Sóng vô tuyến ít bị che khuất (vùng nông thôn, ven biển… )
Mật độ thuê bao thấp
Yêu cầu công suất phát lớn
Cell nhỏ: Bán kính phủ sóng khoảng: n*100 m (GSM: 1 km)
Vị trí thiết kế các Cell nhỏ:
Sóng vô tuyến bị che khuất (vùng đô thị lớn)
Mật độ thuê bao cao
Yêu cầu công suất phát nhỏ
Có tất cả bốn kích thước cell trong mạng GSM đó là macro, micro, pico và umbrella Vùng phủ sóng của mỗi cell phụ thuộc nhiều vào môi trường
Macro cell được lắp trên cột cao hoặc trên các toà nhà cao tầng
Micro cell lại được lắp ở các khu thành thị, khu dân cư
Pico cell thì tầm phủ sóng chỉ khoảng vài chục mét trở lại nó thường được lắp để tiếp sóng trong nhà
Umbrella lắp bổ sung vào các vùng bị che khuất hay các vùng trống giữa các cell
Bán kính phủ sóng của một cell phụ thuộc vào độ cao và độ lợi của anten, có thể dao động từ vài trăm mét đến vài chục km Trong thực tế, trạm GSM có khả năng phủ sóng xa nhất lên đến 32 km (22 dặm).
Trong những khu vực trong nhà như nhà ga, sân bay và siêu thị, nơi mà anten ngoài trời không thể cung cấp sóng, người ta thường sử dụng các trạm pico để tiếp nhận và chuyển tiếp tín hiệu từ anten ngoài trời vào bên trong.
Hình dạng của cell trong sơ đồ chuẩn phụ thuộc vào kiểu anten và công suất của mỗi BTS Có hai loại anten phổ biến: anten vô hướng (omni), phát sóng đẳng hướng, và anten có hướng, tập trung năng lượng trong một rẻ quạt (sector).
Phát sóng vô hướng – Omni directional Cell (360 0 )
Anten vô hướng hay 360 0 bức xạ năng lượng đều theo mọi hướng
Hình 2.3 Omni (3600) Cell site Khái niệm Site: Site được định nghĩa là vị trí đặt trạm BTS
Với Anten vô hướng: 1 Site = 1 Cell 360 0
Phát sóng định hướng – Sectorization:
Lợi ích của sectorization (sector hóa):
Cải thiện chất lượng tín hiệu (Giảm can nhiễu kênh chung)
Tăng dung lượng thuê bao
Với Anten định hướng 120 0 : 1 Site = 3 Cell 120 0
Khi hệ thống viễn thông mới bắt đầu hoạt động với số lượng thuê bao thấp, việc tối ưu hóa yêu cầu kích thước cell lớn Tuy nhiên, khi dung lượng hệ thống tăng lên, kích thước cell cần được giảm xuống để phù hợp với nhu cầu mới Phương pháp này được gọi là chia cell.
Việc chia nhỏ toàn bộ các hệ thống thành các vùng nhỏ hơn và các cells là không thực tế Nhu cầu lưu lượng và mật độ thuê bao giữa các khu vực nông thôn và thành thị có sự khác biệt, do đó, cấu trúc mạng cần phải được điều chỉnh phù hợp cho từng khu vực.
Các nhà quy hoạch áp dụng khái niệm phân chia ô (cells splitting) để tách các khu vực có mật độ thuê bao cao và lưu lượng lớn thành những vùng nhỏ hơn, nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ mạng Chẳng hạn, các thành phố lớn được chia thành các khu vực địa lý nhỏ hơn với các ô có mức độ phủ sóng hạn chế, giúp nâng cao chất lượng dịch vụ và đáp ứng lưu lượng sử dụng cao Ngược lại, khu vực nông thôn thường sử dụng các ô có vùng phủ sóng rộng hơn, dẫn đến việc sử dụng ít ô hơn để phù hợp với lưu lượng thấp và mật độ người dùng thưa thớt.
Tái sử dụng tần số
Ngày nay, các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM sử dụng hai dải tần số chính là GSM 900 và GSM 1800 Dải tần số cho GSM 900 nằm trong khoảng 890 đến 960 MHz.
124 tần số sóng mang với mỗi hướng: Uplink: 890 ~ 915 MHz và Downlink: 935~960 MHz
Dải tần số dùng cho GSM 1800 là 1710 ÷ 1880 MHz, gồm 374 tần số sóng mang với mỗi hướng: Uplink: 1710~1785 MHz và Downlink: 1805~1880 MHz
Hiện nay, Việt Nam có ba nhà cung cấp dịch vụ di động GSM lớn nhất là Vinaphone, Mobiphone và Viettel Các nhà mạng này cùng hoạt động trong một dải tần số hạn hẹp, dẫn đến việc phải chia sẻ tần số một cách đồng đều giữa cả ba.
Với mạng di động Viettel dải tần được ấn định cho mạng như sau:
GSM 900: Dải tần sử dụng trong mạng Viettel là 41 tần số từ kênh 43 đến
Tài nguyên tần số có hạn trong khi số lượng thuê bao ngày càng tăng, do đó việc sử dụng lại tần số là cần thiết Tuy nhiên, việc này dẫn đến vấn đề nhiễu đồng kênh, đòi hỏi phải có kế hoạch tần số hợp lý để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu đến chất lượng hệ thống Hệ thống tổ ong dựa trên nguyên lý sử dụng lại tần số, trong đó các kênh vô tuyến cùng tần số được sử dụng để phủ sóng các khu vực địa lý khác nhau Các vùng này cần cách nhau một khoảng cách đủ lớn để hạn chế nhiễu giao thoa đồng kênh Tỉ số sóng mang trên nhiễu C/I phụ thuộc vào vị trí của thuê bao di động, chịu ảnh hưởng từ địa hình và kiểu tán xạ.
Cluster là một nhóm các cell Các kênh không được tái sử dụng tần số trong một cluster
Nhà khai thác mạng được cấp phép sử dụng một số tần số vô tuyến hạn chế Quy hoạch tần số yêu cầu sắp xếp hợp lý các tần số vào một mẫu nhất định, nhằm đảm bảo việc sử dụng lại tần số mà không gây ra nhiễu quá mức.
Hình 2.6 mô tả cách phủ sóng bằng mảng mẫu gồm 7 cell đơn giản
Hình 2.6 Mảng mẫu gồm 7 cells
Cự ly dùng lại tần số
Sử dụng lại tần số ở các cell khác nhau bị giới hạn bởi nhiễu đồng kênh C/I, do đó, C/I là một vấn đề quan trọng cần được chú ý.
Tối ưu hóa hệ thống GSM
Hệ thống thông tin di động GSM được phân chia thành hai lớp giao diện chính Lớp giao diện đầu tiên là giao diện truy cập (MS – BTS), còn được gọi là giao diện vô tuyến Lớp giao diện thứ hai là giao diện lõi (BTS – MSC).
Giao diện access là phần phức tạp nhất trong mạng vô tuyến, chịu ảnh hưởng từ suy hao sóng và sự biến động hàng ngày Do đó, tối ưu hóa mạng vô tuyến trở thành nhiệm vụ liên tục của các nhà mạng Quá trình này không chỉ bao gồm việc phân tích dữ liệu từ các BTS và BSC mà còn liên quan đến khảo sát, thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống Với đặc thù của môi trường truyền dẫn vô tuyến và yêu cầu phát triển mạng lưới không ngừng biến đổi, tối ưu hóa mạng vô tuyến là hoạt động cần thiết và kéo dài cùng sự phát triển của hệ thống.
Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công CSSR (Call Setup Successful Rate)
CSSR (Call Setup Success Rate) được định nghĩa là tỷ lệ thành công của thuê bao trong việc bắt đầu thực hiện cuộc gọi, bao gồm cả cuộc gọi đi và gọi đến Một cuộc gọi được coi là thành công khi người dùng quay số và nhấn “YES” để kết nối (đối với cuộc gọi đi) Đối với cuộc gọi đến, sự không thành công xảy ra khi người gọi thực hiện cuộc gọi nhưng thuê bao không nhận được tín hiệu báo gọi mặc dù vẫn bật máy và nằm trong vùng phủ sóng Công thức tính CSSR có thể được áp dụng để đánh giá hiệu quả kết nối cuộc gọi.
SDR : Tỷ lệ rớt kênh SDCCH
TCASSALL: Là số lần gán kênh TCH thành công
TASSALL: Là số lần gán kênh TCH
SCR : Tỷ lệ nghẽn kênh SDCCH
CSSR là chỉ tiêu chất lượng quan trọng trong mạng di động, do đó cần nâng cao chỉ tiêu này Để cải thiện CSSR, cần giảm SDR và SCR, đồng thời tăng TCASSALL.
Rớt SDCCH xảy ra do chất lượng tín hiệu kém, cường độ tín hiệu thấp và nghẽn kênh TCH Để khắc phục vấn đề này, việc tối ưu hóa và tăng dung lượng mạng là cần thiết Nguyên nhân chính dẫn đến việc gán kênh TCH không thành công là do thiếu kênh và nghẽn Do đó, để tăng TCASSALL, cần tăng thêm số lượng kênh TCH.
Theo Erisson, chỉ tiêu CSSR cần đạt trên 95%, trong khi mạng Viettel hiện đang đạt 98.7% Tuy nhiên, chất lượng mạng vẫn chưa đạt yêu cầu Để cải thiện tỷ lệ cuộc gọi thành công và nâng cao chất lượng dịch vụ di động, chỉ tiêu CSSR cần được nâng lên trên 99%.
CSSR=(1-SDCCH Drop/100).(TCH Assignment Success Rate).(1-SDCCH
Tỷ lệ rớt cuộc gọi CDR (Call Drop Rate):
CDR=Subcriber Perceived TCH Drop
CDR là tỉ lệ rớt cuộc gọi trên kênh TCH trên tổng số cuộc gọi đã được thiết lập
Khi một cuộc gọi bị rớt đột ngột, một yêu cầu xóa kết nối sẽ được gửi đến MSC MSC sẽ xem xét bản tin cuối cùng mà MS gửi lên hệ thống để xác định nguyên nhân của việc rớt cuộc gọi và sẽ ghi nhận các trường hợp "Call Drop" một cách tương ứng.
Có nhiều nguyên nhân gây ra tình trạng rớt mạch, trong đó có một số nguyên nhân chính mà không phải do máy di động gây ra.
Vượt quá TA ( Timing Advance - bộ định thời )
Cường độ tín hiệu thấp ( Low SS)
Chất lượng tồi (Bad Quality)
Rớt ngẫu nhiên (Sudden Drop)
Tỷ lệ chuyển giao Handover thành công HOSR ( Handover Successful Rate )
Tỷ lệ chuyển giao thành công HOSR được tính bằng tỷ lệ phần trăm giữa số lần chuyển giao thành công và tổng số lần cố gắng chuyển giao Handover là quá trình chuyển đổi từ một kênh vô tuyến hiện tại (SDCCH hoặc TCH) sang một kênh khác trong khi kết nối giữa MS và BTS vẫn đang hoạt động Mục đích của chuyển giao là duy trì kết nối vô tuyến, chủ yếu để giữ cuộc gọi không bị gián đoạn Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc thực hiện chuyển giao.
Do chất lượng tín hiệu thu kém (ví dụ khi đặt RXQUAL của hệ thống quá cao)
Khoảng cách giữa MS và BTS quá xa: Khoảng cách quá lớn khiến cho khả năng bù trễ truyền sóng bằng sử dụng giá trị TA Nếu giá trị
TA lớn hơn giá trị quy định được gán cho một MS thì sẽ không đủ bù trễ truyền sóng, thủ tục chuyển giao sẽ được kích hoạt
Quỹ dự trữ công suất được kích hoạt khi cường độ tín hiệu từ Cell phục vụ thấp hơn giá trị ngưỡng tối thiểu hoặc khi có Cell khác có chất lượng tốt hơn với suy hao đường truyền thấp hơn Cell phục vụ hiện tại.
Do chia tải Cell (Cell Load Sharing)
Do nhiễu tần số C/I và C/A vượt quá mức cho phép
Mức tín hiệu thu RXLEV quá thấp, vượt quá giới hạn trên của cell phục vụ (downlink hoặc uplink), có thể dẫn đến việc thiết lập mức thu danh định trong hệ thống, ví dụ như dưới -90dB Khi mức thu giảm xuống dưới ngưỡng này, hệ thống sẽ xem xét khả năng thực hiện handover.
Do chất lượng trên serving cell quá thấp, vượt quá giới hạn (downlink hoặc uplink)
Do timing advance vượt quá giới hạn (downlink hoặc uplink)
Do quá nhiễu trên serving cell (downlink hoặc uplink)
Chỉ tiêu của hệ thống Erricson khuyến nghị cho HOSR phải lớn hơn 99.00% để đảm bảo cho hệ thống vận hành ổn định
Các công cụ hỗ trợ tối ƣu ( RNO Tools )
Bussiness Object là phần mềm giao diện đồ họa hỗ trợ truy vấn cơ sở dữ liệu thống kê từ các Cell, BSC, MSC, v.v Phần mềm này giúp thực hiện các câu lệnh SQL (Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc), cho phép người dùng lấy dữ liệu thống kê về tình trạng hoạt động của mạng trong một khoảng thời gian nhất định thông qua các câu lệnh truy vấn.
Hình 2.18 Giao diện của MapInfo
MapInfo là phần mềm bản đồ hữu ích cho việc quan sát và phân tích hệ thống các cell và trạm của mạng thông tin di động Phần mềm cung cấp cơ sở dữ liệu chi tiết về địa hình và địa vật trong khu vực phân tích Tuy nhiên, MapInfo không hỗ trợ nhiều cho hoạt động thiết kế và thiếu các tính năng xử lý, phân tích hệ thống mạng vô tuyến của mạng thông tin di động.
TEMS Investigation (Test Mobile System Investigation) là phần mềm hỗ trợ đo đạc và phân tích chất lượng mạng vô tuyến, cho phép người dùng xác định cường độ và chất lượng tín hiệu của các cell phục vụ cũng như các cell lân cận trong khu vực khảo sát Phần mềm cung cấp các sự kiện và bản tin đo đạc của hệ thống, giúp phân tích chính xác chất lượng mạng vô tuyến tại một khu vực nhất định, từ đó đưa ra các thay đổi cần thiết cho hệ thống một cách khoa học TEMS bao gồm thiết bị di động cầm tay TEM (Test Mobile System) chuyên dụng, được kết nối với máy tính xách tay để hiển thị dữ liệu mạng.
Hình 2.19 Các cửa sổ giao diện của TEMS Investigation
2.2.2.Một số phương pháp hay dung để tối ưu hóa mạng access
Thay đổi vùng phủ của An ten :
Góc phương vị của Cell: (Azimuth)
Góc phương vị được xác định theo hướng Bắc và tính theo chiều kim đồng hồ, với Azimuth nằm trong khoảng 0-360 độ Một trạm BTS thường có 3 Cell, trong đó Cell 1 được tính từ hướng chính Bắc Để xác định góc phương vị, người ta sử dụng la bàn.
Góc ngẩng của Antenna của Cell: (Tilt)
Tilt Điện (Electric Tilt):Là tilt có sẵn của Anten Mỗi loại anten sẽ có 1 giá trị tilt điện riêng
TỐI ƯU HÓA MẠNG GSM VIETTEL KHU VỰC HÀ NỘI
Những vấn đề cần tối ưu tại mạng viettel telecom
Phân hệ Đo đạc lưu lượng và thống kê STS được xây dựng trên nền tảng Cơ sở dữ liệu đo đạc DB, trong đó dữ liệu được phân loại thành các Loại đối tượng (Object Type) tương ứng với các thiết bị hoặc đơn vị chức năng trong chuyển mạch Mỗi Loại đối tượng chứa nhiều Đối tượng (Object), tương tự như các bản ghi trong một tệp, và tất cả các Đối tượng trong một Loại đối tượng đều có chung một tập các Bộ đếm (Counter), tương đương với các trường trong bản ghi Cấu trúc của Cơ sở dữ liệu được hình thành từ sự kết hợp của Loại đối tượng, Đối tượng và Bộ đếm.
Các Bộ đếm (Counters) đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường hoạt động của các đơn vị chức năng trong BSC Chúng thu thập dữ liệu từ Ứng dụng lưu lượng giữa các khối của BSC và Cơ sở dữ liệu.
Nhìn chung có 3 loại Bộ đếm là:
ID – Object Identifier: Số hiệu nhận dạng đối tượng, được sử dụng bởi một số Loại đối tượng
Bộ đếm PC – Peg Counter là một công cụ cơ bản dùng để biểu diễn giá trị tích lũy của sự kiện hoặc giá trị tích lũy từ một Bộ đếm Đặc điểm nổi bật của Bộ đếm cơ bản này là nó chỉ cho phép giá trị được tăng lên.
Bộ đếm trạng thái (ST) là một công cụ quan trọng, cho phép theo dõi và hiển thị giá trị của bộ đếm tại một thời điểm cụ thể Bộ đếm này có khả năng tăng và giảm giá trị, giúp người dùng dễ dàng quản lý và kiểm soát thông tin cần thiết.
Từ các Counter, chúng ta thu thập được dữ liệu thống kê cơ bản của hệ thống, bao gồm thông tin về Cell Ngoài ra, các Counter còn cho phép xây dựng các công thức đánh giá chất lượng mạng, từ đó xác định các chỉ tiêu chất lượng mạng KPI (Key Performance Indicator) Ví dụ, các KPI của Viettel Mobile bao gồm nhiều chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất mạng.
Các chỉ tiêu KPI chính Trước khai trương dịch vụ
Sau khai trương dịch vụ
1 Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR) 98% 99%
2 Tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR) 1.6% 1%
3 Tỷ lệ cuộc gọi thành công (CSR) 96.4% 97%
4 Tỷ lệ chuyển giao thành công (HOSR) 98% 99%
5 Tỷ lệ mức thu đạt yêu cầu Rxlev
Khu đô thị mật độ cao
Khu đô thị mật độ trung bình -82dBm 95% 98%
6 Tỷ lệ chất lượng thu đạt yêu cầu RxQual (0-4) 95% 95%
Số liệu KPI sẽ được thu thập theo ngày, tuần và tháng, giúp nhân viên tối ưu thống kê tình trạng hoạt động của hệ thống trong một khoảng thời gian nhất định Các dữ liệu thống kê, chẳng hạn như số cuộc gọi được thiết lập, số cuộc gọi thành công, số chuyển giao và số chuyển giao thành công, sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về hiệu suất Để đánh giá KPI của tỉnh, bao gồm các chỉ số như CDR, CSSR, TCH drop và SDCCH drop, việc thu thập phản hồi từ khách hàng qua hệ thống Giải đáp khách hàng (Call Center) là vô cùng cần thiết nhằm có thông tin đầy đủ về tình trạng hoạt động của mạng.
Dựa trên số liệu KPI được lấy ở cả mức tỉnh và mức từng cell lấy được từ hệ thống , xử lý sự biến động đó
Phân tích các cell kém chất lượng dựa trên chỉ số CDR là cần thiết để xác định nguyên nhân và đưa ra các biện pháp khắc phục hiệu quả Một cell được coi là kém nếu có tỷ lệ TCH Drop cao Việc xem xét khoảng 10 cell sẽ giúp nhận diện các vấn đề cụ thể và quyết định các giải pháp phù hợp nhằm cải thiện hiệu suất mạng.
Phân tích các cell có tỉ lệ rớt SDCCH cao (khoảng 10 cell) để xác định nguyên nhân và đưa ra quyết định khắc phục Một cell được coi là tồi nếu tỉ lệ SD Drop của nó lớn.
Phân tích các cell kém hiệu quả dựa trên tỷ lệ HO là cần thiết để xác định nguyên nhân và đưa ra quyết định khắc phục Cụ thể, chúng ta sẽ xem xét khoảng 10 cell, bao gồm 5 cell với tỷ lệ Outgoing_HO_Success thấp và 5 cell với tỷ lệ Incoming_HO_Success thấp Một cell được coi là kém nếu cả hai tỷ lệ này đều thấp Việc tìm hiểu lý do khiến cell hoạt động không như mong muốn sẽ giúp đưa ra các yêu cầu tác động phù hợp vào hệ thống.
Các chỉ tiêu chất lượng mạng lưới cần theo khuyến nghị của GSM cần phải đạt được các yêu cầu đề ra trong bảng sau:
Thông số Khuyến nghị Viettel
CSSR ( Call Setup Success Rate ) ≥ 99.15 %
Ứng dụng thực tiễn tối ưu tại vietel telecom
3.2.1 Đo kiểm tra Handover giữa hai trạm
Máy TEMS, cùng với các công cụ khác, thường được sử dụng để đo lường và kiểm tra chất lượng hệ thống Hình ảnh dưới đây minh họa cách sử dụng máy này trong quy trình đánh giá.
TEMS T610 của Sony Ericsson đo kiểm tra handover từ trạm HTY023 sang trạm HTY053
Hình 3.1 Đo kiểm tra Handover từ trạm HTY023 sang trạm HTY053
Máy TEMS cho phép đo mức thu của cell phục vụ và các cell lân cận, cùng với các thông số kênh hiện tại, giúp đánh giá chất lượng mạng một cách trực quan Trong chế độ gọi, MS sử dụng thuật toán “Locating” để so sánh tín hiệu như cường độ, chất lượng và nhiễu tần số của cell đang phục vụ với các cell lân cận Nếu chất lượng tín hiệu của cell phục vụ quá thấp, MS sẽ gửi yêu cầu lên BSC qua BTS Dựa trên khả năng phục vụ của các cell lân cận, BSC sẽ gán kênh mới và giải phóng kênh cũ cho MS.
Hình 3.2 Thông số của MS trước và sau khi handover
Hình 3.3 Kết quả đo Handover giữa hai trạm là tốt
Trước khi thực hiện handover, MS đang được phục vụ bởi cell HTY023 cell 1 với mức thu RxLev chỉ đạt -88 dBm và tỷ số C/I là 10 Trong khi đó, MS nhận được tín hiệu từ cell lân cận HTY053 cell 1 với mức thu RxLev là -68 dBm, cho thấy chất lượng tín hiệu từ cell lân cận này tốt hơn đáng kể.
MS sẽ yêu cầu BSC thiết lập thủ tục Handover để chuyển giao sang cell lân cận có mức thu cao nhất, yêu cầu mức thu lớn hơn cell hiện tại Nếu các cell lân cận còn kênh TCH rỗi, MS sẽ tiến hành chuyển giao dưới sự giám sát của BSC Sau khi chuyển giao sang HTY0531, cell phục vụ MS sẽ là HTY053 cell 1, với mức thu RxLev = -64 dB và tỷ số tín hiệu trên nhiễu được cải thiện đáng kể, C/I = 20 dBm.
Từ đó ta có bảng kết tổng kết sau : ĐO KIỂM HANDOVER
CHỈ TIÊU TRƯỚC SAU CẢI THIỆN
MỨC THU( dBm) -88 dBm -62 dBm 30%
Kết luận: Kết quả Handover giữa hai trạm là tốt
3.2.2.Phân tích kết quả đo sóng để phát hiện nhiễu tần số
Sử dụng máy TEMS T610 của Sony Ericsson để đo sóng nhằm phát hiện nhiễu tần số tại khu vực đô thị Văn Quán – Phúc La – Hà Đông - Hà Nội Dưới đây là phổ tín hiệu thu được tại khu đô thị mới Văn Quán.
Hình 3.1 Phát hiện nhiễu tần số
Trên biểu đồ phổ tín hiệu, một số vị trí cho thấy chỉ số C/I rất thấp, có lúc giảm xuống dưới 9dB, mức tối thiểu chấp nhận được theo khuyến nghị GSM Mức nhiễu đồng kênh cao dẫn đến sự gia tăng đột biến trong số lượng yêu cầu Handover, mặc dù mức thu tín hiệu vẫn tốt (RxLevel khoảng -52 dBm) C/I thấp do nhiễu tần số, gây ra hiện tượng ngắt quãng trong cuộc gọi, làm giảm chất lượng thoại và có thể dẫn đến việc cuộc gọi bị rớt nếu tình trạng này kéo dài.
Kết luận cho thấy mức nhiễu đồng kênh vượt quá quy định, có thể do nhầm lẫn trong khai báo tần số trong quy hoạch Kiểm tra dữ liệu mạng cho thấy hai trạm BTS HTY504 và HTY086 tại khu đô thị mới Văn Quán đang khai báo cùng tần số BCCH = 48 Do đó, cần tiến hành khai báo lại tần số BCCH để đảm bảo chất lượng mạng.
Hình 3.5 Kỉểm tra hệ thống phát hiện trùng tần số BCCH
Thực hiện mở rộng TRX để nâng cao chỉ tiêu chất lượng
Dưới đây trình bày kết quả việc th
23/04/2012 tới 29/04/2012, từ biểu đồ số liệu thống kê có thể nhận thấy trước ngày 29/04/2012 các chỉ tiêu
HTY237 cell 1 không được đảm bảo:
Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công thấp : trung bình khoảng 60% ( Thấp nhất là ngày 28/04/2012 chỉ đạt 40% )
Tỷ lệ nghẽn TCH hiện đang ở mức cao, trung bình khoảng 35%, vượt xa khuyến nghị của GSM là dưới 0.3% Đặc biệt, vào ngày 28/04/2012, tỷ lệ nghẽn TCH đã đạt tới 50%, điều này dẫn đến việc số lần chiếm kênh TCH thành công giảm đáng kể.
15% (giá trị theo khuyến nghị là dưới 0,75%) cập nhập vị trí giữa 2 LAC
Từ hình 3.6 cho thấy trước khi cấp thêm card nâng cấp cấu hình để mở rộng số TRX cho HTY237 cell 1, số kênh TCH đang hoạt động là 12 kênh
Hình 3.6 Chỉ tiêu chất lượng hệ thống KPI CSSR và HOSR trước và sau khi nâng cấp cấu hình trạm HTY237 cell 1
Hình 3.8 Chỉ tiêu chất lượng hệ thống KPI CDR và TCH DROP trước và sau k 237 cell 1
28 kênh Các chỉ tiêu chất lượng trên đã được cải thiện rõ rệt, đảm bảo yêu cầu chất lượng hệ thống:
Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công cao (~100%)
Tỷ lệ nghẽn TCH giảm ( ~0 % )
Tỷ lệ rớt SDCCH giảm (~0%)
Tỷ lệ rớt CDR giảm ( ~ 0.3 % ) đạt tiêu chuẩn (