Kết quả rà soát neighbor áp dụng vào hệ thống và việc xử lý các trạm đấu nối sai feeder sẽ giúp cải thiện chất lượng mạng cụ thể tăng tỷ lệ chuyển giao mềm thành công và giảm tỷ lệ rớt c
Giới thiệu
Lý do chọn đề tài
Neighbor được định nghĩa là mối quan hệ giữa các cặp cell lân cận nhau, một cặp cell được khai báo neighbor với nhau thì UE có thể thực hiện thủ tục chuyển giao giữa cặp cell này Việc khai báo neighbor là một trong các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng mạng trong hệ thống WCDMA Khi UE đang thực hiện cuộc gọi và di chuyển từ cell A sang cell B, nếu không được khai báo quan hệ neighbor giữa A và B thì UE sẽ không thể thực hiện việc chuyển giao lúc đó tín hiệu UE nhận được từ cell A ngày càng yếu cho đến khi UE đi vào vùng mất sóng hoặc có nền nhiễu cao dẫn tới rớt cuộc gọi Đối với những cell khi đã có khai báo neighbor về lý thuyết tương đối tốt, tuy nhiên do vấn đề bảo dưỡng, vận hành khai thác trong quá trình đấu nối vật lý tại trạm làm cho các anten bị đấu nối sai feeder với nhau tức làm cho vùng phủ về lý thuyết của cell này đang được phục vụ bởi cell khác Khi đó việc khai báo neighbor không còn đúng với thực tế
Hiện tại, việc rà soát neighbor và phát hiện đấu nối sai feeder được thực hiện bằng các phương pháp sau: a Rà soát neighbor:
Sử dụng tool mô phỏng Atol hoặc quick neighbor: o Ưu điểm: Đưa ra kết quả nhanh chóng, phù hợp với các trạm mới phát sóng o Nhược điểm: Chỉ dựa vào kết quả mô phỏng nên độ chính xác chịu ảnh hưởng lớn của cơ sở dữ liệu thiết kế (tọa độ, góc phương vị, góc cụp anten, độ cao cột, độ cao anten so với mặt nước biển, …) trong khi các dữ liệu này có độ sai số cao Ngoài ra việc khai báo bằng các tool mô phỏng không xem xét đến yếu tố ảnh hưởng về hành vi di chuyển của thuê bao (dân cư, đường sá, …)
Rà soát bằng tay: o Ưu điểm: Đưa ra kết quả tương đối chính xác có xem xét đến các yếu tố về địa hình, phân bố dân cư và hành vi di chuyển của thuê bao o Nhược điểm: Mất nhiều thời gian thực hiện với số lượng lớn Tính chính xác phụ thuộc cao vào kinh nghiệm của người thực hiện và sự chính xác của cơ sở dữ liệu thiết kế b Xác định đấu nối sai feeder:
Đo kiểm thực tế: Dựa vào việc đo kiểm thực tế với các thiết bị đo chuyên dụng, người thực hiện sẽ đo tất cả các hướng cell của trạm đang phát sóng và xác định thiết bị đo có đang bắt vào cell phủ hướng đó hay không Một trạm được xác định đấu nối sai feeder khi đứng ở hướng phủ lý thuyết của cell này tuy nhiên đang bắt vào cell hướng phủ khác và ngược lại o Ưu điểm: Tính chính xác cao o Nhược điểm: Tốn thời gian, nhân sự và chi phí trong quá trình đo kiểm Để khắc phục các nhược điểm đã nêu cần tìm một biện pháp mới dựa vào các dữ liệu tổng hợp được từ các bản tin hệ thống để đưa ra các hành động.
Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn
Nhận thấy các hạn chế của các phương pháp rà soát neighbor và xác định đấu nối sai feeder trước đây, các phương pháp này đều không sử dụng các dữ liệu tổng hợp từ bản tin hệ thống Vì vậy làm cho kết quả neighbor chưa chính xác và việc phát hiện đấu nối sai feeder mất nhiều thời gian, nhân sự và chi phí
Luận văn này sẽ xây dựng một phần mềm kết hợp giữa cơ sở dữ liệu thiết kế và bản tin hệ thống để rà soát neighbor và đưa ra danh sách nghi ngờ đấu nối sai feeder Từ đó cải thiện chất lượng mạng của hệ thống WCDMA cụ thể làm tăng tỷ lệ chuyển giao mềm thành công và giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi.
Đóng góp của luận văn
Luận văn này đưa ra một giải pháp mới trong việc rà soát tối ưu lại hệ thống neighbor và đưa ra danh sách trạm nghi ngờ đấu nối sai feeder
Trong thực tế, việc để một trạm bị đấu nối sai feeder sẽ bị xem xét kỷ luật vì đây là một lỗi cơ bản liên quan đến nề nếp vận hành khai thác Luận văn đưa ra một công cụ giúp cho nhân viên xác định được các trạm nghi ngờ bị đấu nối sai feeder và khắc phục kịp thời.
Cấu trúc của luận văn
Các phần sau sẽ lần lượt trình bày về các giải thuật thực hiện rà soát tối ưu neighbor và phát hiện đấu nối sai feeder, từ khái quát và các khái niệm cơ bản đến chi tiết giải thuật
Chương 2 giới thiệu tổng quan các khái niệm và thủ tục về chuyển giao trong mạng WCDMA
Chương 3 giới thiệu về các chỉ số đánh giá chất lượng mạng trong hệ thống WCDMA
Chương 4 trình bày chi tiết về giải thuật trong việc thực hiện rà soát tối ưu neighbor và kết quả đạt được
Chương 5 trình bày chi tiết về giải thuật phát hiện đấu nối sai feeder và kết quả đạt được
Chương 6 kết luận và hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo của đề tài.
Khái niệm chuyển giao trong WCDMA
Giới thiệu
Mạng điện thoại di động cho phép người sử dụng truy cập các dịch vụ trong khi di chuyển tự do trong mạng Tuy nhiên sự di chuyển này làm mất ổn định cho hệ thống gây ra những biến đổi cả trong chất lượng liên kết và mức độ nhiễu Chính vì vậy trong quá trình di động các thuê bao phải chuyển đổi kết nối từ một trạm phát sóng này sang một trạm phát sóng khác Quá trình này được gọi chung là quá trình chuyển giao
Trong thông tin di động chuyển giao xảy ra khi các UE đang làm thủ tục thâm nhập mạng hoặc đang có cuộc gọi Mục đích của chuyển giao là để đảm bảo chất lượng đường truyền, tính liên tục của các dịch vụ không dây khi UE rời xa node B đang phục vụ nó
Khi đó, nó phải chuyển lưu lượng sang một kênh lưu lượng mới thuộc node B lân cận.
Sự cần thiết của việc chuyển giao trong hệ thống thông tin di động
Hệ thống thông tin di động WCDMA là hệ thống sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo mã băng rộng, nó sử dụng phương pháp trải phổ trực tiếp DSSS Cấu trúc mạng gồm tập hợp các cell có hình lục giác liên kết với nhau tạo thành một mạng tổ ong Do đặc điểm của UE trong thông tin di động luôn luôn di chuyển, vì thế khi UE càng ở gần node B thì chất lượng tín hiệu tốt, nhưng khi UE di chuyển ra xa node B và càng ra gần biên của cell thì chất lượng cuộc thoại càng giảm xuống và dần dần cuộc thoại sẽ bị ngắt Do đó, cần phải có một kỹ thuật để chuyển cuộc thoại của UE vừa rời khỏi cell cũ sang cell mới để đảm bảo tính liên tục của cuộc thoại Kỹ thuật này gọi là chuyển giao Do đặc tính di động của UE nên có thể thấy chuyển giao là một vấn đề rất quan trọng trong hệ thống thông tin di động Việc thực hiện chuyển giao càng tốt thì xác suất rớt cuộc gọi tại biên của các cell càng thấp, cũng có nghĩa là chất lượng cuộc thoại càng cao Nếu UE rời khỏi vùng phủ sóng của một cell mà không được chuyển giao tốt thì xác suất rớt cuộc gọi là rất lớn, điều này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của thông tin
Chính vì vậy trong thông tin di động cần phải có chuyển giao
Không chỉ chuyển giao do UE di chuyển ra ngoài vùng biên của cell, tức là chuyển giao vì mục đích để cuộc thoại được liên tục mà còn có các loại chuyển giao cho các mục đích sau:
Chuyển giao do nhiễu: Hệ thống khởi động chuyển giao không phải do tín hiệu yếu, mà do nhiễu đo được tại UE vượt mức cho trước
Chuyển giao dựa vào lưu lượng: Do điều kiện nào đó mà dung lượng của một cell tăng đột ngột, khi đó sẽ xảy ra nghẽn tại cell đó Để giải quyết vấn đề này, người ta sẽ cài đặt thông số để cho phép chuyển giao trong điều kiện dung lượng của cell đạt đến một ngưỡng nhất định nào đó.
Tiêu chuẩn khi thực hiện chuyển giao
Tiêu chuẩn chuyển giao phụ thuộc vào loại chuyển giao, vào cell được dự định chuyển giao đến và kết quả chuyển giao được dự kiến
Đối với chuyển giao kiêng kị nhiễu, tiêu chuẩn là kết quả so sánh chất lượng truyền dẫn với các cell kế cận
Chuyển giao theo lưu lượng, tiêu chuẩn là tải lưu lượng của mỗi BS do MSC và BSC biết được.
Các mục tiêu của chuyển giao
Chuyển giao có thể được khởi tạo từ 3 cách khác nhau: máy di động khởi đầu, mạng khởi đầu và hỗ trợ máy di động
Máy di động khởi đầu: Máy di động tiến hành đo chất lượng, chọn ra các trạm gốc tốt nhất và bộ chuyển mạch tốt nhất cùng với sự hỗ trợ của mạng Kiểu chuyển giao này được kích hoạt bởi các liên kết kém chất lượng được đo từ UE
Mạng khởi đầu: Trạm gốc thực hiện các phép đo và báo cáo về RNC, khi đó RNC sẽ đưa ra quyết định liệu có thực hiện chuyển giao hay không Chuyển giao do mạng khởi xướng được thực hiện cho các mục đích khác ngoài việc điều khiển liên kết vô tuyến, ví dụ như điều khiển phân bố lưu lượng giữa các cell
Hỗ trợ máy di động: Trong phương pháp này cả mạng và máy di động đều tiến hành các phép đo Máy di động báo cáo kết quả đo đạc từ các trạm gốc gần nó và mạng sẽ quyết định có thực hiện chuyển giao hay không
Các mục tiêu của chuyển giao có thể tóm tắt như sau:
Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi các thuê bao di động chuyển qua ranh giới giữa các Cell
Giữ cho QoS đảm bảo mức yêu cầu
Làm giảm tối đa mức nhiễu của toàn bộ hệ thống bằng cách giữ cho máy di động được kết nối với BS tốt nhất
Roaming giữa các mạng khác nhau
Sự khởi xướng cho một quá trình chuyển giao có thể bắt nguồn từ chất lượng đường lên (UL: Up Link) hoặc đường xuống (DL: Down Link), sự thay đổi của dịch vụ, sự thay đổi tốc độ, các lý do lưu lượng hoặc sự can thiệp của nhân viên vận hành và bảo dưỡng.
Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao
Trình tự của chuyển giao gồm ba giai đoạn chính: giai đoạn đánh giá, giai đoạn quyết định, giai đoạn thực thi Nhiệm vụ của ba giai đoạn được minh họa như sau:
Hình 2.1: Các thủ tục chuyển giao
Giai đoạn đánh giá: Trong suốt quá trình liên lạc UE sẽ luôn đo tín hiệu thu được từ cell đang kết nối và của cả các cell xung quanh nó UE thường xuyên gửi báo cáo về tình hình đo đạc này về RNC Trong giai đoạn này, RNC sẽ nhận được các thông tin cần thiết để đưa ra quyết định chuyển giao
Các thông tin cần thiết cho quyết định chuyển giao Đạt chuẩn chuyển giao chưa?
Hoàn tất quá trình chuyển giao, cập nhật các thông số liên quan
Giai đoạn thực thi Có
Giai đoạn quyết định: Kết quả đo được so sánh với ngưỡng đã được xác định và sau đó sẽ quyết định có bắt đầu chuyển giao hay không Nếu chất lượng đường truyền từ trạm phát hiện tại kết nối đến UE bị giảm mạnh dưới một mức nào đó thì mạng sẽ quyết định tiến hành chuyển giao Khi đó, mạng sẽ chọn ra một trạm phát sóng lân cận mà cho chất lượng đường truyền tốt nhất để UE kết nối vào
Các thuật toán chuyển giao khác nhau sẽ có các điều kiện khởi tạo chuyển giao khác nhau
Giai đoạn thực thi: Quá trình chuyển giao được hoàn thành và các thông số liên quan được thay đổi UE thiết lập kết nối với trạm mới và tài nguyên dành riêng cho UE ở trạm cũ sẽ được giải phóng Tuỳ theo chuyển giao cứng hay chuyển giao mềm mà các quá trình được thực hiện một cách khác nhau.
Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA
Chuyển giao trong hệ thống WCDMA phân thành bốn loại:
Chuyển giao trong cùng hệ thống
Chuyển giao ngoài hệ thống
Chuyển giao mềm và mềm hơn
Chuyển giao ngoài hệ thống Chuyển giao khác tần số
Hình 2.2: Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA
2.6.1 Chuyển giao trong cùng hệ thống (Intra-system Handover)
Chuyển giao trong cùng hệ thống có thể được chia thành chuyển giao cùng tần số và chuyển giao khác tần số Chuyển giao cùng tần số xuất hiện giữa các cell thuộc cùng sóng mang trong hệ thống WCDMA Chuyển giao khác tần số xuất hiện giữa các cell hoạt động trên các tần số sóng mang khác nhau
2.6.2 Chuyển giao ngoài hệ thống (Inter-System Handover)
Chuyển giao ngoài hệ thống là rất cần thiết để hỗ trợ khả năng tương thích với các kiến trúc của các hệ thống mạng khác Ở đây chủ yếu là chuyển giao giữa UTRAN và mạng truy cập vô tuyến của hệ thống GSM Chuyển giao này sẽ rất cần thiết trong mạng UMTS Ta thấy rằng, trong giai đoạn triển khai ban đầu của mạng 3G thì ở khu vực nông thôn mạng WCDMA chưa được phủ sóng Do đó, hệ thống mạng GSM sẽ vẫn được sử dụng để cung cấp cho những vùng đó Vì thế cần phải có chuyển giao ngoài hệ thống để UE không bị mất liên lạc giữa chừng khi di chuyển từ vùng 3G sang vùng 2G
Chuyển giao ngoài hệ thống xuất hiện giữa các Cell thuộc hai kỹ thuật truy nhập vô tuyến khác nhau là đường truyền truy cập vô tuyến (RAT: Radio Access Transmission) hoặc giữa các chế độ truy nhập vô tuyến (RAM: rRadio Access Mode) Trường hợp thông thường nhất của loại này là chuyển giao giữa mạng WCDMA và mạng GSM/EDGE Chuyển giao giữa hai hệ thống CDMA cũng thuộc loại này Thí dụ của loại chuyển giao RAM bên ngoài là chuyển giao giữa hai mode: UTRAN FDD và UTRAN TDD
2.6.3 Chuyển giao cứng (HHO: Hard Handover)
Chuyển giao cứng được thực hiện khi UE chuyển sang một kênh tần số mới, là loại chuyển giao được thực hiện dựa trên nguyên tắc “cắt trước nối sau” (“Break before Make”), tức là cắt liên kết với kênh lưu lượng cũ trước khi nó được nối đến kênh lưu lượng mới Khi đó tất cả các kết nối cũ của một trạm di động được giải phóng trước khi một kết nối mới được thiết lập Tuy nhiên, đối với các dịch vụ thời gian thực thì điều đó có nghĩa là sẽ có một sự gián đoạn ngắn xảy ra Đâây chính là nhược điểm chính của loại chuyển giao này làm cho xác suất rớt cuộc thoại trong quá trình chuyển giao cao, chất lượng cuộc thoại thấp
Trong WCDMA chuyển giao cứng được sử dụng để thay đổi băng tần vô tuyến được kết nối giữa UE và UTRAN Chuyển giao cứng cũng được áp dụng để thay đổi các tế bào trên cùng một tần số khi không có mạng lưới đa dạng vĩ mô tồn tại, ví dụ như khi UE đang sử dụng mạng GSM muốn chuyển sang tế bào mới của mạng WCDMA thì khi đó chuyển giao cứng sẽ được lựa chọn khi chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn không thể thực hiện được
Chuyển giao cứng có thể xảy ra trong một số trường hợp như: chuyển giao từ một cell này sang cell khác khi hai cell có cùng tần số sóng mang, khi đó các Cell này được nối đến hai RNC khác nhau và không tồn tại giao diện Iur giữa hai RNC này hoặc từ hai Cell có tần số sóng mang khác nhau a Chuyển giao cứng cùng tần số
Chuyển giao cứng cùng tần số có thể thực hiện khi giao diện Iur không còn hiệu lực
Trường hợp chuyển giao này có thể phát sinh nếu chuyển giao gồm hai RNC được cung cấp bởi các hãng sản xuất khác nhau Quá trình thực hiện chuyển giao cứng được thể hiện qua hình 2.3
Hình 2.3 Chuyển giao cứng cùng tần số
Trong chuyển giao cứng cùng tần số, UE truyền trong phạm vi dải tần số bằng nhau, nhưng kết nối cũ kết thúc trước khi kết nối mới có thể được thiết lập, do đó gây ngắt quãng kết nối trong khoảng thời gian ngắn b Chuyển giao cứng khác tần số Đây là kiểu chuyển giao giống chuyển giao GSM, giữa hai tần số WCDMA F1 và F2 Trong trường hợp chuyển giao này, kết nối qua cell cũ (cell A) bị xoá và kết nối đến mạng vô tuyến vẫn được duy trì qua cell mới (cell B) Chuyển giao khác tần số cũng có thể thực hiện giữa hai tần số trong giới hạn của cùng một cell Hình 2.4 đã mô tả được quá trình chuyển giao cứng khác tần số
Trong chuyển giao khác tần số cần thiết phải đo cường độ tín hiệu và chất lượng ở các tần số khác trong khi vẫn có các kết nối với tần số hiện tại
Hình 2.4 Chuyển giao cứng khác tần số
2.6.4 Chuyển giao mềm (SHO: Soft Handover) và mềm hơn (Softer Handover)
Trong đề tài này việc rà soát neighbor liên quan nhiều tới việc chuyển giao mềm và mềm hơn, vì vậy chúng ta sẽ đi sâu vào hai loại chuyển giao này Chuyển giao mềm và mềm hơn dựa trên nguyên tắc kết nối “nối trước khi cắt” (“Make before Break”) Chuyển giao mềm là chuyển giao được thực hiện giữa các cell khác nhau thuộc các Node B khác nhau Chuyển giao mềm hơn là chuyển giao giữa các cell khác nhau của cùng một Node B a Chuyển giao mềm
Trong suốt quá trình chuyển giao mềm UE sẽ giao tiếp một cách tức thì với hai hoặc nhiều cell của các Node B khác nhau thuộc cùng RNC (Intra - RNC) hoặc các RNC khác nhau (Inter - RNC)
Trong chuyển giao mềm các cell đều phát lệnh điều khiển công suất UE ở vùng chồng lấn vùng phủ của hai cell thuộc hai Node B khác nhau (chuyển giao hai đường)
Thông tin giữa UE và cell xảy ra đồng thời ở hai kênh của giao diện vô tuyến từ hai (hoặc hơn) cell khác nhau Quá trình chuyển giao mềm hai đường được thể hiện qua hình 2.5
Hình 2.5: Chuyển giao mềm hai đường
Chuyển giao mềm chỉ có thể được thực hiện khi cả cell cũ lẫn cell mới đều làm việc ở cùng một tần số UE thông tin với 2 cell khác nhau (chuyển giao 2 đường) hoặc 3 cell khác nhau (chuyển giao 3 đường) Hình 2.6 thể hiện được quá trình chuyển giao mềm ba đường Cell điều khiển trực tiếp quá trình xử lý cuộc gọi trong quá trình chuyển giao gọi là cell sơ cấp, các cell khác không điều khiển quá trình cuộc gọi gọi là các cell thứ cấp Chuyển giao mềm kết thúc khi hoặc cell sơ cấp hoặc cell thứ cấp bị loại bỏ Chuyển giao ba đường có thể kết thúc bằng cách loại bỏ một trong số các cell và trở thành chuyển giao hai đường
Lợi ích của chuyển giao mềm là quá trình thông tin trên kênh lưu lượng hướng lên và hướng xuống được liên tục
Hình 2.6: Chuyển giao mềm ba đường b Chuyển giao mềm hơn
Chuyển giao mềm hơn xảy ra giữa hai hay nhiều cell thuộc cùng một Node B Trong trường hợp này UE được điều khiển ít nhất bởi hai cell của cùng một Node B do đó RNC không tham gia và chỉ có một vòng điều khiển công suất tích cực do Node B điều khiển để phục vụ cả hai cell
Nguyên lý chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm khác với tiến trình chuyển giao cứng truyền thống Đối với chuyển giao cứng như hình 2.3 quyết định có chuyển giao hay không là xác định và UE chỉ liên lạc với một trạm gốc tại thời gian đó Còn với chuyển giao mềm quyết định chuyển giao hay không là có điều kiện, nó phụ thuộc vào sự thay đổi của cường độ tín hiệu kênh hoa tiêu từ hai hay nhiều trạm gốc tham gia vào quá trình, một quyết định tốt nhất cuối cùng sẽ được thực hiện để khi đó UE chỉ truyền thông với một và chỉ một trạm gốc mà thôi Điều này thường xảy ra sau khi xác định rõ tín hiệu từ một trạm gốc này lớn hơn đáng kể so với các trạm gốc khác Trong chu kỳ chuyển tiếp của quá trình chuyển giao mềm trạm di động truyền thông đồng thời với tất cả các trạm gốc đang kết nối với nó Sự khác biệt giữa chuyển giao cứng và mềm là chuyển giao cứng xảy ra trong một điểm thời gian trong khi chuyển giao mềm kết thúc sau một chu kỳ thời gian, chuyển giao cứng thực hiện việc ngắt kết nối với cell cũ trước khi kết nối với cell mới còn chuyển giao mềm thì kết nối với cell mới xong rồi mới ngắt kết nối với cell cũ
Trong hình vẽ 2.9 đưa ra quá trình cơ bản của chuyển giao cứng và chuyển giao mềm (trường hợp 2 đường) Giả sử có một UE bên trong chiếc xe di chuyển từ Cell 1 đến Cell 2, BS1 là trạm gốc ban đầu của UE Trong khi di chuyển, UE đo đồng thời cường độ tín hiệu trên kênh hoa tiêu nhận được từ các cell lân cận Với chuyển giao cứng đưa ra ở hình 2.9(a), việc kích hoạt được mô tả đơn giản như sau:
Hình 2.8: Sơ đồ đơn giản trong chuyển giao cứng
Trong đó (pilot Ec/Io)1 và (pilot Ec/Io)2 lần lượt là tỷ số kênh hoa tiêu nhận được từ BS1 và BS2; D là số dự phòng
Lý do giới thiệu số dự phòng D trong giải thuật chuyển giao cứng là để tránh tác động của hiện tượng “ping-pong” , là hiện tượng mà UE liên tục bị chuyển giao mặc dù nó không hề di chuyển Hiện tượng này xảy ra do nhiều nguyên nhân, thường xảy ra ở những vùng có Ec/Io kém và không ổn định (hay nói cách khác là môi trường nhiễu cao) và do nhà cung cấp không đặt những ngưỡng an toàn cho quá trình chuyển giao khi UE di chuyển trong và ngoài biên giới của Cell, thì quá trình chuyển giao cứng thường xuất hiện Bằng việc giới thiệu số dự trữ trễ D, tác động của “ping-pong” sẽ giảm nhẹ hơn bởi khi đó UE sẽ không chuyển giao ngay đến cell tốt hơn Số dự trữ càng lớn thì tác động của hiện tượng “ping-pong” càng giảm Tuy nhiên, nếu số dự trữ lớn thì điều đó cũng đồng nghĩa với độ trì hoãn tăng Hơn nữa, UE cũng gây thêm nhiễu đối với các Cell lân cận do các kết nối chất lượng kém suốt trong thời gian trì hoãn Do đó, đối với chuyển giao cứng thì số dự phòng D là khá quan trọng Khi quá trình chuyển giao cứng xuất hiện, kết nối lưu lượng ban đầu với cell 1 sẽ bị giải phóng trước khi thiết lập một kết nối mới với cell 2 và cũng vì lý do đó mà ta nói chuyển giao cứng là một quá trình
“Break before make” có nghĩa là “ngắt trước khi nối”
Thực hiện chuyển giao qua cell 2
Không thực hiện chuyển giao
Hình 2.9: Sự khác nhau giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm
Trong trường hợp chuyển giao mềm, được đưa ra ở hình 2.9(b), trước khi (pilot Ec/Io)2 vượt quá (pilot Ec/Io)1, chỉ cần điều kiện kích hoạt chuyển giao mềm được thoả mãn thì trạm di động sẽ vào trạng thái chuyển giao mềm và một kết nối mới được thiết lập Trước khi cell 1 giải phóng kết nối (điều kiện giải phóng được thoả mãn) thì trạm di động sẽ truyền thông đồng thời với cả cell 1 và cell 2 Vì vậy, không giống như chuyển giao cứng, chuyển giao mềm là một quá trình “nối trước ngắt sau” hay người ta còn gọi là “make before break” Cho đến nay, một số thuật toán đã được đề xuất để hỗ trợ chuyển giao mềm và các tiêu chuẩn khác nhau được sử dụng trong các thuật toán khác nhau.
Đặc điểm của chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm là một hình thức phân tập đường truyền (phân tập vĩ mô) Độ lợi phân tập cao vì cần ít công suất ở các đường lên và đường xuống hơn Điều này có nghĩa tổng nhiễu giao thoa giảm Kết quả là dung lượng trung bình của hệ thống tăng Ngoài ra, công suất phát thấp hơn sẽ tăng tuổi thọ pin của UE và thời gian đàm thoại sẽ lâu hơn
So với chuyển giao cứng truyền thống thì chuyển giao mềm có những ưu điểm nổi bật như hạn chế hiện tượng “ping-pong” và làm cho đường truyền dẫn liên tục không bị gián đoạn Không có hiện tượng “ping-pong” nghĩa là số lượng tải trên mạng báo hiệu thấp hơn và với chuyển giao mềm không có hiện tượng mất dữ liệu do bị ngắt tạm thời như trong chuyển giao cứng
Về phía máy di động, thì chuyển giao mềm trong mạng WCDMA cùng với điều khiển công suất dùng để giảm nhiễu máy thu
Ngoài lý do xử lý tính di động của thuê bao, còn có một lý do khác nữa để thực hiện chuyển giao mềm trong WCDMA; đó là sử dụng nó như một cơ chế để giảm nhiễu (được thực hiện cùng với điều khiển công suất) Hình 2.10 đưa ra 2 ví dụ Ở ví dụ thứ nhất (hình a), chỉ điều khiển công suất được sử dụng Ở ví dụ thứ 2 (hình b), điều khiển công suất và chuyển giao mềm đều được hỗ trợ Giả sử rằng UE đang di chuyển từ BS1 đến BS2 Tại vị trí đang xét, tín hiệu nhận được từ BS2 mạnh hơn từ BS1 điều này có nghĩa là BS2 tốt hơn BS1 Ở hình (a), vòng điều khiển công suất làm tăng công suất truyền của UE để đảm bảo QoS ở hướng lên khi UE di chuyển ra xa trạm gốc dịch vụ của nó (BS1) Ở hình (b), UE đang trong trạng thái chuyển giao mềm và cả 2 BS truyền thông một cách đồng thời với UE, các tín hiệu thu được sau đó được BS truyền thẳng tới RNC để thực hiện kết hợp Ở đường lên, việc kết hợp lựa chọn được sử dụng trong chuyển giao mềm, khung nào mạnh nhất sẽ được chọn và khung yếu hơn sẽ bị xoá bỏ đi Bởi vì BS2 tốt hơn BS1 nên để đạt được cùng một QoS mong muốn thì yêu cầu công suất truyền của UE ở hình (b) phải nhỏ hơn so với hình (a) Vì vậy, nhiễu góp vào hệ thống bởi UE ở đường lên sẽ thấp hơn bởi quá trình chuyển giao mềm luôn luôn giữ cho UE liên kết với BS tốt nhất Ở đường xuống thì có vẻ phức tạp hơn, mặc dù tỷ lệ kết hợp tốt đưa ra một độ lợi về phân tập đa dạng nhưng cũng cần thiết phải hỗ trợ thêm kênh hướng xuống bổ sung vào quá trình chuyển giao mềm.
Hình 2.10 Giảm nhiễu hướng lên bằng cách sử dụng SHO
2.8.1 Các ưu điểm của chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm làm giảm hoặc loại bỏ được ảnh hưởng của hiện tượng “ping- pong” xảy ra trong chuyển giao cứng Cụ thể:
Cân bằng tải trên mạng Trong trường hợp tải của một cell vì một lý do nào đó tăng đột ngột thì hệ thống sẽ chuyển giao sang các cell kế cận có lưu lượng tải thấp hơn
Làm cho thông tin của người sử dụng được liên tục hơn, không có các tiếng “kíc” như trong chuyển giao cứng (do tín hiệu bị ngắt quãng trong một thời gian ngắn) trong quá trình chuyển giao Nhất là đối với các modem số, tiếng “kíc” thường gây ra lỗi số liệu và mất đồng bộ
Với chuyển giao mềm không có độ dự trữ trễ, tức là giảm được thời gian trễ tương đương do phân tập có chọn lựa Điều này được thực hiện bởi việc chuyển mạch “tức thời” đến trạm gốc có cường độ tín hiệu mạnh nhất trong quá trình chuyển giao (đường lên) và tránh được nhiễu cộng kết hợp với trễ chuyển giao Vì thế:
Cung cấp chất lượng thông tin tốt hơn cho người sử dụng
Số UE/cell tăng lên do giảm được tải công suất đường lên
Công suất phát cho đường lên thấp hơn nên giảm được nhiễu đường lên
Do trong chuyển giao mềm, UE có khả năng thông tin đồng thời với nhiều hơn một trạm gốc (phân tập), điều này làm tăng độ tin cậy của hệ thống, đảm bảo sự liên tục và chất lượng của tín hiệu
Giảm thời gian thâm nhập mạng như thiết lập kênh truyền, thời gian đợi trung bình để có một kênh mới từ BS đích sẽ dài hơn, điều này làm giảm khả năng gây nghẽn và rớt cuộc gọi
Một ưu điểm nữa của chuyển giao mềm là khi nó được kết hợp với điều khiển công suất Vì vùng chuyển giao mềm là nơi mà cường độ tín hiệu của UE yếu và khả năng gây nhiễu của nó lên các UE của các các cell lân cận là lớn nhất nên khi chuyển giao mềm kết hợp với điều khiển công suất sẽ làm cho nhiễu của các UE tại các vùng này giảm xuống, tức là nhiễu của toàn bộ hệ thống giảm Điều này sẽ làm tăng dung lượng của hệ thống và cải thiện chất lượng cuộc thoại
2.8.2 Những hạn chế của chuyển giao mềm
Thực hiện phức tạp hơn chuyển giao cứng
Chuyển giao mềm làm giảm dung lượng đường xuống Do trong quá trình chuyển giao mềm, UE thông tin đồng thời với hai hay nhiều hơn các trạm gốc, tức là cũng sẽ có hai hay nhiều hơn các kênh lưu lượng đường xuống được cấp phát cho UE Điều này làm giảm tài nguyên mạng, dẫn đến làm giảm dung lượng đường xuống Do đó, cần sử dụng thêm tài nguyên mạng ở đường xuống
Làm tăng nhiễu đường xuống (đến những người sử dụng khác) khi chuyển giao mềm được xử lý bởi vì có nhiều hơn hai trạm gốc cùng phát đến một UE thay vì một trạm gốc như trong chuyển giao cứng.
Các sự kiện trong chuyển giao mềm
Sự kiện 1A được khởi tạo khi có 1 cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu lớn hơn ngưỡng cho phép sẽ yêu cầu chuyển giao mềm để bổ sung cell đó vào tập cell phục vụ [7]
Như hình trên cell 1 là cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt nhất Khi đó ngưỡng thỏa mãn bổ sung 1 cell vào tập cell phục vụ chính bằng tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt nhất trừ một khoảng “cửa sổ” để dự phòng Khi một cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt hơn ngưỡng trong khoảng “thời gian dự phòng” thì UE sẽ khởi tạo sự kiện 1A và gửi thông tin tỷ số tín hiệu trên nhiễu cho RNC và yêu cầu RNC thực hiện chuyển giao mềm để bổ sung cell 3 vào tập cell phục vụ
Ngưỡng “cửa sổ” và “thời gian dự phòng” được cấu hình tùy vào mục đích của người vận hành Nếu ngưỡng “cửa sổ” càng lớn thì có nhiều cell được vào tập cell phục vụ, tốt cho việc duy trì cuộc gọi Tuy nhiên, khi một cell vào tập cell phục vụ nó sẽ thực hiện các xử lý để duy trì cuộc gọi như các cell khác, khi đó làm tiêu tốn tài nguyên của hệ thống “Thời gian dự phòng” cũng tương tự, nếu đặt càng ngắn một cell sẽ có thể vào tập cell phục vụ một cách dể dàng hơn Tuy nhiên, nếu mức nhiễu biến động nhiều trong khi “thời gian dự phòng” ngắn sẽ dẫn tới hiện tượng ping-pong, một cell có thể được bổ sung và loại khỏi tập cell phục vụ liên tục, làm tăng tài nguyên và tải hệ thống Vì vậy, cả hai tham số trên cần lựa chọn phù hợp đề đạt được hiệu quả tốt nhất
Cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt nhất
Thời gian dự phòng RNC
Sự kiện 1A, gửi bản tin đo lên RNC, yêu cầu bổ sung 1 cell khác vào tập cell phục vụ
Sự kiện 1B được khởi tạo khi có 1 cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu bé hơn ngưỡng cho phép sẽ yêu cầu loại cell đó ra khỏi tập cell phục vụ [7]
Như hình trên cell 1 là cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt nhất Khi đó ngưỡng thỏa mãn loại 1 cell ra khỏi tập cell phục vụ chính bằng tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt nhất trừ một khoảng “cửa sổ” để dự phòng Khi một cell trong tập cell phục vụ có tỷ số tín hiệu trên nhiễu kém hơn ngưỡng trong khoảng “thời gian dự phòng” thì UE sẽ khởi tạo sự kiện 1B và gửi thông tin tỷ số tín hiệu trên nhiễu cho RNC và yêu cầu RNC thực hiện loại bỏ cell 3 ra khỏi tập cell phục vụ
Sự kiện 1C được khởi tạo khi có 1 cell trong tập cell phục vụ có tỷ số tín hiệu trên nhiễu bé hơn một ngưỡng so với 1 cell neighbor, UE sẽ yêu cầu thay thế cell đó bằng cell neighbor vào tập cell phục vụ [7]
Cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt nhất
Thời gian dự phòng RNC
Sự kiện 1B, gửi bản tin đo lên RNC, yêu cầu loại 1 cell ra khỏi tập cell phục vụ
Như hình trên cell 3 là cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu kém nhất Khi đó ngưỡng thỏa mãn thay thế một cell trong tập cell phục vụ bằng một cell neighbor chính bằng tỷ số tín hiệu trên nhiễu kém nhất trừ một khoảng “cửa sổ” để dự phòng Khi một cell neighbor có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt hơn ngưỡng trong khoảng “thời gian dự phòng” thì UE sẽ khởi tạo sự kiện 1C và gửi thông tin tỷ số tín hiệu trên nhiễu cho RNC và yêu cầu RNC thực hiện thay thế cell 3 bằng cell neighbor vào tập cell phục vụ.
Khái niệm về neighbor
Neighbor là khái niệm dùng để chỉ mối quan hệ giữa một cell và các cell lân cận nó
Khi UE đang được phục vụ ở một cell, các cell lân cận cell đó mà UE có thể đo đạc được và có khả năng sẽ chuyển giao sang thì được xem xét khai báo là cell neighbor
Hình 2.14 là một ví dụ trong việc khai báo neighbor Cell màu đỏ là cell phục vụ chính, các cell màu xanh được định nghĩa là các cell neighbor
3 cell thuộc tập cell phục vụ
Thời gian dự phòng RNC
Sự kiện 1C, gửi bản tin đo lên RNC, yêu cầu thay thế 1 cell trong tập cell phục vụ bằng 1 cell khác
Hình 2.14: Khai báo neighbor trong một mạng WCDMA
Trong chuyển giao mềm cell A có thể chuyển giao qua cell B khi một trong hai trường hợp sau xảy ra:
- Cell A có khai báo neighbor với cell B Lúc này UE thực hiện chuyển giao 2 đường Ví dụ như hình 2.15
Hình 2.15: Chuyển giao 2 đường khi cell A có khai neighbor với cell B
- UE đang thực hiện chuyển giao mềm giữa cell A và cell C Khi đó UE sẽ truyền thông đồng thời với cả cell A và cell C Trong quá trình đo lường nhận thấy cell B có tỷ lệ kênh hoa tiêu (pilot Ec/Io)B thỏa mãn điều kiện và cell B có khai báo neighbor với cell C, khi đó cell A sẽ thực hiện chuyển giao mềm với cell B Khi này UE sẽ thực hiện việc chuyển giao 3 đường Ví dụ như hình 2.16
Hình 2.16: Chuyển giao 3 đường khi cell A không khai neighbor với cell B Đối với một mạng vô tuyến thực tế, quy tắc khuyến nghị khai báo neighbor dành cho chuyển giao mềm của 1 cell được đưa ra như sau:
Số lượng neighbor tối đa: 31 quan hệ
Phải có khai báo neighbor với các cell còn lại trong cùng một trạm
Ưu tiên khai báo các cell theo hướng phủ của cell phục vụ: thông thường sẽ khai báo từ 2 đến 3 lớp trạm
Khai báo với cell gần nhất khác hướng với cell phục vụ.
Khái niệm về đấu nối sai feeder
Góc phương vị của anten hay còn gọi là góc Azimuth Đây là góc tạo bởi đường tâm của búp sóng chính với phương bắc của trái đất theo chiều kim đồng hồ, có giá trị từ 0 o đến < 360 o Góc phương vị là một thông số quan trọng của trạm cho biết hướng lắp đặt của anten, khi đó nhân viên lắp đặt trạm dựa vào la bàn sẽ biết phải lắp đặt thế nào cho đúng với thiết kế, nhân viên vận hành khai thác cũng sẽ dự đoán được vùng phủ của từng cell trên bản đồ số Không phải góc giữa 2 anten của 1 trạm lúc nào cũng là 120 o và không phải lúc nào trạm cũng phải có 3 anten như lý thuyết, mà còn tuỳ thuộc vào vị trí đặt trạm, phân bố dân cư mà trạm đó phủ sóng Ví dụ nếu trạm phủ đường quốc lộ mà xung quanh không có khu dân cư thì trạm chỉ cần 2 anten và 2 anten có khi lệch nhau 180 độ để bám phủ đường
Hình 2.17: Định nghĩa góc phương vị
Dựa vào góc phương vị người ta định nghĩa thứ tự cell trong một trạm thông thường có 3 cell như sau: cell có góc phương vị bé nhất sẽ là cell 1, cell tiếp theo là cell 2 và cell có góc phương vị lớn nhất sẽ là cell 3
2.10.2 Đấu nối sai feeder Đấu nối sai feeder còn được gọi là swap feeder Các dây feeder được đấu nối từ khối xử lý vô tuyến lên anten được lắp đặt theo thứ tự vào các anten của cell 1, anten của cell 2, anten của cell 3 theo quy ước như trên Tuy nhiên trong quá trình thi công lắp đặt có thể nhầm lẫn dẫn tới feeder của cell A lại đấu vào cell B
Hình 2.18: Đấu nối sai feeder
Trường hợp đấu nối đúng feeder Trường hợp đấu nối sai feeder
Khối xử lý vô tuyến Khối xử lý vô tuyến
Ảnh hưởng của việc khai báo neighbor và đấu nối sai feeder đến chất lượng mạng
mạng 2.11.1 Ảnh hưởng của việc khai báo neighbor đến chất lượng mạng
Việc khai báo neighbor ảnh hưởng lớn đến chất lượng mạng, neighbor khai báo đúng và đủ giúp làm tăng tỷ lệ chuyển giao mềm thành công Khi đó UE có thể đo đạc và chuyển giao sang các cell lân cận trong quá trình di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng của cell phục vụ chính hoặc rơi vào vùng có tỷ số tín hiệu trên nhiễu cao, giúp cho dịch vụ được duy trì giảm tỉ lệ rớt cuộc gọi Trong trường hợp UE đang ở trong vùng chồng lấn của các cell, nếu không khai báo đủ các neighbor quan trọng, các cell có mức tính hiệu tốt sẽ là nguồn nhiễu trong trường hợp này Ngoài ra việc khai báo neighbor còn giúp cho việc cân bằng tải giữa các cell tốt hơn, làm tăng hiệu suất sử dụng tài nguyên của mạng lưới Ví dụ bên dưới thể hiện hai trường hợp khai báo neighbor tốt và chưa tốt
Trường hợp khai báo neighbor tốt Trường hợp khai báo neighbor chưa tốt
Hình 2.19: Hai trường hợp khai báo neighbor
2.11.2 Ảnh hưởng của việc đấu nối sai feeder đến chất lượng mạng
Việc đấu nối sai feeder ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của cell Ví dụ: khi trên hệ thống đang hiểu một cell là cell 1, tuy nhiên trong quá trình đấu nối thực tế, người thi công đấu sai sang cell 3 Lúc đó việc khai báo neighbor sẽ bị sai Hình 2.20a bên dưới cho ta thấy cách hệ thống đang hiểu về việc khai báo neighbor của cell 1 và cell 3 Hình 2.20b cho ta thấy kết quả khai báo neighbor thực tế do đấu nối sai feeder
Hình 2.20a: Cách hệ thống đang hiểu về việc khai báo neighbor
Hình 2.20b: Kết quả khai báo neighbor thực tế do đấu nối sai feeder
Khi kết quả khai báo neighbor thực tế sai khi đó UE không thể handover sang các cell kế cận, có thể dẫn tới rớt cuộc gọi và tỷ lệ chuyển giao mềm thành công sẽ kém.
Các chỉ số đánh giá chất lượng mạng trong hệ thống WCDMA
Khái niệm KPI
KPI là viết tắt của Key Perfomance Indicator Trong hệ thống WCDMA, KPI bao gồm các chỉ số để đánh giá chất lượng mạng Các KPI chính trong hệ thống WCDMA bao gồm:
CS CDR (Call Service – Call Drop Rate): Tỷ lệ rớt cuộc gọi
PS CDR (Packet Service – Call Drop Rate): Tỷ lệ rớt dịch vụ data
CS CSSR (Call Service - Call Setup Success Rate): Tỷ lệ thiết lập thành công dịch vụ thoại
PS CSSR (Packet Service - Call Setup Success Rate): Tỷ lệ thiết lập thành công dịch vụ data
SHOSR (Soft Handover Success Rate): Tỷ lệ chuyển giao mềm thành công
HHOSR (Hard Handover Success Rate): Tỷ lệ chuyển giao cứng thành công
ISHOSR (Inter System Handover Success Rate): Tỷ lệ chuyển giao khác hệ thống thành công.
Các KPI chính trong hệ thống WCDMA
CS CDR là viết tắt của Call Service - Call Drop Rate, chính là tỷ lệ rớt cuộc gọi CS CDR được tính bằng công thức như sau:
CS CDR = Số lần kết thúc cuộc gọi bất thường
Số lần kết thúc cuộc gọi bình thường + Số lần kết thúc cuộc gọi bất thường 100% Đây là KPI quan trọng nhất ảnh hưởng trực tiếp đến cảm nhận khách hàng, được sử dụng với tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công dịch vụ thoại để so sánh với các mạng di động mặt đất khác Tỷ lệ rớt cuộc gọi được khuyến nghị ≤ 0.2% Tuy nhiên đối với các trạm phủ rừng cao su, phủ biển, hải đảo, … tỷ lệ rớt cuộc gọi sẽ cao hơn rất nhiều
PS CDR là viết tắt của Packet Service - Call Drop Rate, chính là tỷ lệ rớt dịch vụ
PS CDR được tính bằng công thức như sau:
PS CDR = Số lần kết thúc dịch vụ bất thường
Số lần kết thúc dịch vụ bình thường + Số lần kết thúc dịch vụ bất thường 100%
KPI này không ảnh hưởng nhiều đến cảm nhận của khách hàng, thường không được sử dụng để so sánh với các mạng di động mặt đất khác Tỷ lệ rớt dịch vụ được khuyến nghị ≤ 0.2%
CS CSSR là viết tắt của Call Service – Call Setup Success Rate, chính là tỷ lệ thiết lập thành công dịch vụ thoại CS CSSR được tính bằng công thức như sau:
CS CSSR = Số lần thiết lập CS RRC thành công
Số lần yêu cầu thiết lập CS RRC Số lần thiết lập CS RAB thành công
Số lần yêu cầu thiết lập CS RAB 100% Đây là KPI quan trọng thứ hai sau CS CDR, nó được dùng để so sánh với các mạng di động mặt đất khác KPI này ảnh hưởng đến cảm nhận của khác hàng là cuộc gọi không được thiết lập ở lần gọi đầu tiên Tỉ lệ thiết lập cuộc gọi thành công theo khuyến nghị > 99%
PS CSSR là viết tắt của Call Service – Call Setup Success Rate, chính là tỷ lệ thiết lập thành công dịch vụ data CS CSSR được tính bằng công thức như sau:
PS CSSR = Số lần thiết lập PS RRC thành công
Số lần yêu cầu thiết lập PS RRC Số lần thiết lập PS RAB thành công
Số lần yêu cầu thiết lập PS RAB 100%
KPI này không ảnh hưởng nhiều đến cảm nhận của khách hàng, thường không được sử dụng để so sánh với các mạng di động mặt đất khác Tỷ lệ thiết lập thành công dịch vụ data theo khuyến nghị ≥ 99%
SHOSR là viết tắt của Soft Handover Success Rate, chính là tỷ lệ chuyển giao mềm thành công SHOSR được tính bằng công thức như sau:
SHOSR = Số lần chuyển giao mềm thành công
Số lần yêu cầu chuyển giao mềm 100%
KPI này không ảnh hưởng nhiều đến cảm nhận của khách hàng, thường không được sử dụng để so sánh với các mạng di động mặt đất khác Tỷ lệ chuyển giao mềm thành công theo khuyến nghị ≥ 99% KPI này liên quan mật thiết tới tỷ lệ rớt cuộc gọi Một cell có tỷ lệ chuyển giao mềm thành công thấp có thể dẫn tới UE không thể chuyển giao được qua cell khác khi đi vào vùng mất sóng hoặc vùng có tỷ số tín hiệu trên nhiễu cao làm cho cuộc gọi không đảm bảo và bị rớt cuộc gọi
HHOSR là viết tắt của Hard Handover Success Rate, chính là tỷ lệ chuyển giao cứng thành công HHOSR được tính bằng công thức như sau:
HHOSR = Số lần chuyển giao cứng thành công
Số lần yêu cầu chuyển giao cứng 100%
KPI này không ảnh hưởng nhiều đến cảm nhận của khách hàng, thường không được sử dụng để so sánh với các mạng di động mặt đất khác Tỷ lệ chuyển giao cứng thành công theo khuyến nghị ≥ 95%
ISHOSR là viết tắt của Inter-System Handover Success Rate, chính là tỷ lệ chuyển giao từ WCDMA về GSM thành công ISHOSR được tính bằng công thức như sau:
ISHOSR = Số lần chuyển giao inter − system thành công
Số lần yêu cầu chuyển giao inter − system 100%
KPI này không ảnh hưởng nhiều đến cảm nhận của khách hàng, thường không được sử dụng để so sánh với các mạng di động mặt đất khác Tỷ lệ chuyển giao từ WCDMA về GSM thành công theo khuyến nghị ≥ 90%.
Nhận xét
Việc tối ưu neighbor và phát hiện đấu nối sai feeder giúp cho dữ liệu neighbor khai báo trên hệ thống được chính xác hơn Từ đó, khi UE đang ở cell phục vụ có thể đo đạc và yêu cầu handover đến với cell lân cận tốt hơn, giúp cải thiện tỷ lệ SHOSR và CS CDR.
Rà soát tối ưu khai báo neighbor
Phương pháp hiện tại
Hiện tại việc rà soát tối ưu khai báo neighbor được thực hiện bằng hai cách: rà soát bằng phần mềm mô phỏng hoặc rà soát bằng tay
4.1.1 Rà soát tối ưu bằng phần mềm mô phỏng
Các phần mềm được dùng như: Atoll, quick neighbor, … a Phần mềm Atoll
Phần mềm Atoll cho phép người sử dụng thực hiện rà soát neighbor cho trạm mới hoặc tối ưu lại neighbor hiện tại Người dùng có thể chọn cho phép phần mềm bổ sung điều kiện về mô phỏng vùng phủ và nhiễu trong quá trình tính toán
Hình 4.1: Cấu hình và kết quả rà soát neighbor của phần mềm Atoll
Kết quả tính toán được sẽ cho ra danh sách neighbor của cell đó với khoảng cách và độ quan trọng đối với từng cặp cell Khi chạy atoll sẽ cho kết quả như ví dụ sau:
Hình 4.2: Ví dụ về kết quả chạy neighbor bằng phần mềm Atoll b Phần mềm Quick neighbor
Phần mềm quick neighbor chỉ đơn giản tính toán độ quan trọng dựa vào khoảng cách giữa các cặp cell và góc phương vị giữa chúng để đưa ra kết quả
Hình 4.3: Phần mềm quick neighbor c Ưu và nhược điểm của phương pháp rà soát bằng phần mềm
Ưu điểm: Đưa ra kết quả nhanh chóng, phù hợp với các trạm mới phát sóng
Nhược điểm: Chỉ dựa vào kết quả mô phỏng nên độ chính xác chịu ảnh hưởng lớn của cơ sở dữ liệu thiết kế (tọa độ, góc phương vị, góc cụp anten, độ cao cột, độ cao anten so với mặt nước biển, …) trong khi các dữ liệu này có độ sai số cao
Ngoài ra việc khai báo bằng các tool mô phỏng không xem xét đến yếu tố ảnh hưởng về hành vi di chuyển của thuê bao (dân cư, đường sá, …) Các cell thuộc vùng biên giữa hai vùng có khoảng cách trạm trạm khác nhau thường cho kết quả neighbor không chính xác
Rà soát bằng tay sử dụng phần mềm MapInfo kết hợp với plug-in Plan Checker
Hình 4.4: Phần mềm rà soát neighbor bằng tay Đối với phần mềm này người dùng sẽ tạo cơ sở dữ liệu bản đồ trạm dựa vào vị trí đặt trạm (longitude và latitude) góc phương vị của cell sau đó kéo dữ liệu khai báo neighbor hiện tại từ hệ thống về và import vào phần mềm Từ hiện trạng vị trí trạm và neighbor khai báo trên hệ thống, dựa vào kinh nghiệm của người thực hiện sẽ đưa ra những cặp neighbor nào cần thiết phải bổ sung, và những cặp neighbor nào không cần thiết để xóa bỏ Để tăng độ chính xác, người dùng có thể bổ sung thêm bản đồ google earth, google map, hoặc bản đồ hành chính, … để đánh giá độ quan trọng của các cặp neighbor
Sau khi hoàn thành việc rà soát, người dùng sẽ xuất kết quả những cặp neighbor nào cần bổ sung, những cặp neighbor nào cần xóa và thực hiện áp dụng vào hệ thống Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp này như sau:
Ưu điểm: Đưa ra kết quả tương đối chính xác có xem xét đến các yếu tố về địa hình, phân bố dân cư và hành vi di chuyển của thuê bao
Nhược điểm: Mất nhiều thời gian thực hiện với số lượng lớn Tính chính xác phụ thuộc cao vào kinh nghiệm của người thực hiện và sự chính xác của cơ sở dữ liệu thiết kế.
Thực hiện phần mềm tối ưu neighbor
Hình 4.5: Ví dụ cơ sở dữ liệu trạm, cell Để có thực hiện được phần mềm, cần có dữ liệu về các trạm Trong đó cần có các dữ liệu như ví dụ sau:
STT Tên trạm Tên cell Kinh độ Vĩ độ Góc phương vị RNC
ID Cell ID Tần số
Bảng 4.1: Ví dụ cơ sở dữ liệu trạm, cell
Tên trạm: tên định danh vị trí của một trạm 3G theo thiết kế Tên trạm được từng nhà mạng quy định theo mỗi cách khác nhau nhằm mục đích gợi nhớ
Tên cell: tên định danh các cell 3G theo thiết kế Cũng tương tự như tên trạm, tên cell cũng được các nhà mạng quy định theo mỗi cách khác nhau Tuy nhiên, thông thường các số cuối của tên cell thường quy định thứ tự cell theo góc phương vị tăng dần trong cùng 1 trạm, còn các ký tự đứng trước thông thường chính là tên của trạm
Kinh độ và vĩ độ: Tọa độ vị trí đặt trạm thực tế
Góc phương vị: là góc tạo bởi đường tâm của búp sóng chính với phương bắc của trái đất theo chiều kim đồng hồ
RNC ID: mã định danh RNC đang được cell kết nối tới
Cell ID: mã định danh cell
Tần số: Dải tần số của các cell Đối với tên trạm, tên cell, kinh độ, vĩ độ và góc phương vị liên quan đến thiết kế của trạm, cell được các nhà mạng lưu trữ bằng một phần mềm quản lý riêng Còn đối với RNC ID, Cell ID, Tần số được quy hoạch khai báo lúc khởi tạo cell, trạm trên RNC, vì vậy có thể xuất dữ liệu này từ RNC
4.2.2 Bảng khai báo neighbor hiện tại trên hệ thống
Dữ liệu khai báo neighbor từng cặp cell được RNC lưu trữ để phục vụ cho việc quyết định chuyển giao mềm Phần mềm cần cập nhật bảng khai báo neighbor trên hệ thống vào để xác định những cặp quan hệ nào đã tồn tại, cặp nào chưa Để sau quá trình chạy thuật toán ta sẽ có kết quả cặp nào cần thêm vào, cặp nào phải xoá đi
Bảng 4.2: Ví dụ khai báo neighbor trên hệ thống
Ví dụ với dữ liệu ở dòng đầu tiên, bảng trên được hiểu như sau: có một cell khai báo trên RNC 3661 với mã cell là 18011, cell này có khai báo neighbor với cell có mã là 18012 cũng thuộc RNC 3661
UE thực hiện đo mức tính hiệu của cell phục vụ chính và các cell neighbor, sau đó gửi kết quả đo lên cho RNC RNC thực hiện xử lý và quyết định có thực hiện chuyển giao mềm qua cell neighbor hay không RNC sẽ thực hiện cập nhật bộ đếm yêu cầu chuyển giao mềm trong các trường hợp sau
Trường hợp 1: Khi trong tập cell phục vụ chỉ có một cell UE di chuyển và tỷ số tín hiệu trên nhiễu cell B tốt dần lên đến khi vượt ngưỡng trong khoảng “thời gian dự phòng”, UE sẽ gửi bản tin chứa sự kiện 1A lên cho RNC và yêu cầu RNC thực hiện bổ sung cell B vào tập cell phục vụ Đồng thời lúc này RNC sẽ thực hiện tăng bộ đếm số lần yêu cầu chuyển giao mềm giữa cell A và cell B lên 1 Đối với trường hợp này, cell A bắt buộc phải có khai báo neighbor với cell B
Trường hợp 2: Khi trong tập cell phục vụ có nhiều hơn một cell UE di chuyển và tỷ số tín hiệu trên nhiễu cell B tốt dần lên đến khi vượt ngưỡng trong khoảng
“thời gian dự phòng”, UE sẽ gửi bản tin chứa sự kiện 1A lên cho RNC và yêu cầu RNC thực hiện bổ sung cell B vào tập cell phục vụ Đồng thời lúc này RNC sẽ thực hiện tăng bộ đếm số lần yêu cầu chuyển giao mềm giữa cell A – B và C – B lên 1 Đối với trường hợp này, ít nhất một trong hai cell A và cell C phải có khai báo neighbor với cell B
Thời gian dự phòng Sự kiện 1A, RNC tăng bộ đếm cặp A-B lên 1
Trường hợp 3: Khi trong tập cell phục vụ có nhiều hơn một cell UE di chuyển và tỷ số tín hiệu trên nhiễu cell B tốt dần lên đến khi vượt ngưỡng trong khoảng
“thời gian dự phòng” so với cell C, UE sẽ gửi bản tin chứa sự kiện 1C lên cho RNC và yêu cầu RNC thực hiện thay thế cell C bằng cell B trong tập cell phục vụ Đồng thời lúc này RNC sẽ thực hiện tăng bộ đếm số lần yêu cầu chuyển giao mềm giữa cell A – B lên 1 Đối với trường hợp này, ít nhất một trong hai cell A và cell C phải có khai báo neighbor với cell B
Theo các trường hợp như trên, RNC sẽ thống kê lại tất cả số lần yêu cầu chuyển giao mềm giữa các cặp cell Tùy vào từng nhà sản xuất thiết bị (vendor) sẽ xây dựng hệ thống để trích xuất dữ liệu các bộ đếm khác nhau Ví dụ: đối với Huawei sẽ sử dụng hệ thống
Cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt nhất
Thời gian dự phòng Ngưỡng
Thời gian dự phòng Ngưỡng
Cell có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt nhất
M2000 hoặc PRS, Nokia sẽ sử dụng hệ thống NetAct, … để lấy dữ liệu Tên các bộ đếm theo từng nhà cung cấp thiết bị như sau:
STT Mạng Nhà cung cấp thiết bị Tên bộ đếm
+ pmRlAddAttemptsBestCellSpeech + pmRlAddAttemptsBestCellCsConvers + pmRlAddAttemptsBestCellPacketLow + pmRlAddAttemptsBestCellPacketHigh + pmRlAddAttemptsBestCellStream + pmRlAddAttemptsBestCellStandAlone
2 3G Huawei VS.SHO.AddRLAtt.NCell
3 3G Nokia AUTSH2.SHO_ADJ_INTRA_FREQ_SHO_ATT
4 3G ZTE Number of attempted radio link addition for soft handover between cells
Bảng 4.3: Tên bộ đếm trong các hệ thống
Sau khi xuất dữ liệu từ hệ thống về, tùy vào từng nhà cung cấp thiết bị có những định dạng tệp khác nhau, chúng ta điền vào theo mẫu dữ liệu như sau:
Bảng 4.4: Ví dụ dữ liệu hệ thống
Source RNC ID: mã RNC của cell phục vụ chính
Source Cell ID: mã định danh của cell phục vụ chính
Target RNC ID: mã RNC của cell neighbor yêu cầu chuyển giao mềm
Target Cell ID: mã định danh của cell neighbor yêu cầu chuyển giao mềm
Sample: số lần yêu cầu chuyển giao mềm
Ví dụ với dữ liệu ở dòng đầu tiên, bảng trên được hiểu như sau: cell phục vụ thuộc RNC 3602 có mã cell là 10065 đã có 3915 lần yêu cần chuyển giao mềm qua cell có mã 32825 thuộc RNC 3602
4.2.4 Giải thuật a Phân chia các loại địa hình
Các loại địa hình được chia theo đặc trưng của khu vực trạm phủ sóng Có 5 loại địa hình đặc trưng như sau:
Phát hiện đấu nối sai feeder
Phương pháp hiện tại
Hiện tại, các nhà mạng đang sử dụng phương pháp đo kiểm thực tế để phát hiện đấu nối sai feeder trong mạng WCDMA Phương pháp thực hiện như sau:
Bước 1: Đo kiểm sử dụng máy điện thoại chuyên dụng như: Sony Ericsson C702, Sony Ericsson W995, Samsung Galaxy S4, … có kết nối GPS và lưu trữ dữ liệu vào tệp
Bước 2: Đọc tệp bằng các phần mềm chuyên dụng như Tems Investigation, Tems Discovery, … và xác định đấu nối sai feeder Các xác định như sau: o Người sử dụng mở tệp đã lưu và dữ liệu thiết kế cell o Chọn lại các vị trí đã đi qua, khi đó phần mềm sẽ hiện thị cell mà UE đang được phục vụ Nếu nhận thấy sự bất thường trong hướng phủ, người dùng sẽ đánh dấu lại và yêu cầu nhân viên hoặc đối tác đi xử lý
Trường hợp trạm không đấu nối sai feeder: Dựa vào phần mềm, ta có thể thấy được cell phủ đúng hướng ngoài ra có thể thấy cách khai báo neighbor của cell đó
Hình 5.1: Trường hợp đo kiểm không đấu nối sai feeder 1
Hình 5.2: Trường hợp đo kiểm không đấu nối sai feeder 2
Trường hợp trạm đấu nối sai feeder: Dựa vào phần mềm, ta có thể thấy được cell phủ không đúng hướng
Hình 5.3: Trường hợp đo kiểm phát hiện đấu nối sai feeder 1
Hình 5.4: Trường hợp đo kiểm phát hiện đấu nối sai feeder 2 Ưu và nhược điểm của phương pháp này như sau:
- Ưu điểm: Độ chính xác cao
- Nhược điểm: Phức tạp, tốn nhiều nhân công và thời gian để đo kiểm và rà soát
Một số trạm không thuộc cung đường di chuyển nên khó xác định được b Sử dụng phần mềm
Mới đây Ericsson vừa giới thiệu phần mềm tối ưu ECO (Ericsson Cell Optimizer)
Phần mềm này có chức năng lấy dữ liệu, bản tin và dữ liệu nhà trạm để ra các quyết định tối ưu về vùng phủ, tham số Trong đó phần mềm có một tính năng hỗ trợ kiểm tra đấu nối sai feeder Tuy nhiên, do dữ liệu đầu vào rất phức tạp, mất nhiều thời gian để chuẩn bị dữ liệu nên chưa được áp dụng Ngoài ra thuật toán xác định đấu nối sai feeder Ericsson không công bố, vậy nên trong đề tài này xin phép không đề cập tới.
Thực hiện phần mềm phát hiện đấu nối sai feeder
Cũng tương tự như phần mềm rà soát tối ưu neighbor, phần mềm này cũng dựa trên các dữ liệu đầu vào:
- Cơ sở dữ liệu trạm, cell
5.2.2 Ước lượng góc phương vị của cell a Xác định góc giữa 2 trạm
Tọa độ của các trạm được xác định bằng kinh độ (longitude) và vĩ độ (latitude) Ví dụ ta có 2 trạm A và B với kinh độ và vĩ độ như sau A(long1, lat1), B(long2, lat2) Khi đó góc phương vị giữa A và B được xác định như sau [1]:
Hình 5.5: Xác định góc giữa 2 trạm b Ước lượng góc phương vị
Giải thuật dựa trên cơ sở, nếu hướng phủ của cell đúng theo lý thuyết số lượng yêu cầu chuyển giao mềm với các cell ở các phía đối diện sẽ lớn nhất và giảm dần đối với các cell không chính hướng và ngược hướng Vì vậy, dựa vào số lượng yêu cầu chuyển giao mềm và khoảng cách trạm trạm, ta có thể ước lượng gần chính xác góc phương vị của cell bằng phương pháp cộng vector như sau:
|r1| = Yêu cầu chuyển giao mềm (A, B) * Khoảng cách (A, B)
|r2| = Yêu cầu chuyển giao mềm (A, C) * Khoảng cách (A, C)
Khi đó, ví dụ cell A có dữ liệu yêu cầu chuyển giao mềm với n cell trên hệ thống
B1 n Ta sẽ có n vector 𝑟⃗ 1 = (𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 1 ), 𝑟⃗ 2 = (𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 2 ), … 𝑟⃗ 𝑛 = (𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑛 ) Khi đó góc phương vị dự đoán chính bằng góc của vector tổng
Hình 5.6: Xác định góc giữa 2 trạm
Hình 5.7: Giải thuật xác định đấu nối sai feeder
Bắt đầu Nhập dữ liệu đầu vào Tính khoảng cách trạm trạm Tính góc tạo bởi giữa hai trạm
Tính góc dự đoán của từng cell và thêm vào dtSwap
Kiểm tra đấu nối sai feeder
Xuất kết quả Kết thúc Cell A
- Giải thuật chi tiết kiểm tra đấu nối sai feeder
Hình 5.8: Giải thuật chi tiết kiểm tra đấu nối sai feeder
Sắp xếp Azm1 & Azm2 theo thứ tự tăng dần
Kết thúc i < dtSwap.Rows.Count
Nhập offset i3 = i deltaMin = 0 dtSwap.Rows[i3][Site name"] = dtSwap.Rows[i3+1]["Site name"] i3 = i3 + 1 Azm1[i3-i] = dtSwap.Rows[i3]["Azm”]
Azm2[i3-i] = dtSwap.Rows[i3]["Azm predict”] deltaMin += Azm1 - Azm2
Xoay vòng giá trị trong Azm2 và tính độ lệch Tìm ra trường hợp có độ lệch bé nhất delta delta + offset
Thêm vào danh sách nghi ngờ đấu nối sai feeder i = i3 + 1
Hình 5.9: Giao diện chương trình chính
Hình 5.10: Giao diện cấu hình
5.2.5 Kết quả đạt được a Kết quả Áp dụng phần mềm cho khu vực 13 tỉnh miền Tây Nam Bộ, với Offset = 10 cho kết quả 99 trạm nghi ngờ đấu nối sai feeder, sau khi thực hiện kiểm tra các trạm nghi ngờ thì có tổng cộng 53 trạm bị đấu nối sai feeder hoặc cập nhật sai cơ sở dữ liệu Như vậy độ chính xác của phần mềm đạt được 55/99 = 53.53% b Đánh giá KPI nhóm trạm bị đấu nối sai feeder
Kết quả KPI thống kê từ hệ thống như sau:
Trung bình trước khi xử lý 99.947 0.097
Trung bình sau khi xử lý 99.963 0.088
Bảng 5.1: Đánh giá KPI sau khi khắc phục các trạm bị đấu nối sai feeder
Hình 5.11: Đồ thị đánh giá KPI sau khi khắc phục các trạm đấu nối sai feeder
Nhận xét: Sau khi khắc phục việc đấu nối sai feeder, KPI nhóm trạm được xử lý cải thiện:
- SHOSR cải thiện 30.19% từ 99.947% lên 99.963%
- CS CDR cải thiện 9.28% từ 0.097% xuống 0.088% c Ảnh hưởng của offset đến độ chính xác
Sau đây ta đánh giá ảnh hưởng của offset đến độ chính xác Với dữ liệu đầu vào như trên, ta thay đổi ngưỡng offset để đánh giá, ta có bảng sau:
Offset Số trạm swap + sai CSDL Số trạm nghi ngờ Độ chính xác(%)
Bảng 5.2: Ảnh hưởng của offset đến độ chính xác
Hình 5.11: Đồ thị ảnh hưởng của offset đến độ chính xác
Từ đó cho ta thấy được rằng khi offset càng lớn độ chính xác càng cao, tuy nhiên số lượng trạm phát hiện được sẽ giảm Vì vậy, khi thực hiện chạy phần mềm, tùy vào mục đích người sử dụng sẽ chọn offset phù hợp
Số trạm swap + sai CSDL Số trạm nghi ngờ Độ chính xác(%)
