Tối ưu chỉ số kpi mạng vô tuyến 3g UMTS

Tối ưu chỉ số kpi mạng vô tuyến 3g UMTS

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MẠNG 3G - UMTS

1.1.Giới thiệu chung

1.1.1.Khái niệm về UMTS

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu (theo tiếng Anh: Universal mobile telecommunication system, viết tắt là UMTS) là một trong các công nghệ viễn thông di động thế hệ thứ 3 (3G-Third Generation) Nó được tiêu chuẩn hoá bởi 3GPP và là một bộ phận của chuẩn ITU IMT-2000 UMTS đáp ứng được các mục tiêu của IMT-2000 UMTS cung cấp một con đường tiến hoá cho GSM để đạt được tốc độ truyền tải dữ liệu cao và dung lượng lớn hơn Mặc dù UMTS sử dụng lại phần lớn mạng lừi GSM nhưng nó lại sử dụng các công nghệ đa truy nhập vô tuyến khác đó là công nghệ “Đa truy nhập phõn chia theo mã băng rộng” (WCDMA) hay còn gọi là UTRA-FDD Đõy là một tiêu chuẩn về giao diện không gian đầu tiên và hoàn thiện nhất trong các công nghệ của UMTS và được các nhà khai thác và sản xuất thiết bị viễn thông ở cả 3 chõu lục: Âu, Á, Mỹ sử dụng rộng rãi Ngoài ra UMTS còn đưa vào 2 phương

án kỹ thuật khác là “Đa truy nhập phõn chia theo mã đồng bộ-phõn chia theo thời gian” TD-SCDMA (còn gọi là UTRA-TDD LCR) do Trung Quốc đề xướng và “

Đa truy nhập phõn chia theo mã-phõn chia theo thời gian” (TD-CDMA) (còn gọi là UTRA-TDD HCR) UMTS được dự đoán là sẽ có

tính kinh tế nhờ quy mô bằng việc triển khai dưới mạng phần ứng dụng di động (MAP) GSM/GPRS

1.1.2 Khả năng cải tiến của UMTS

 Tốc độ bít cao hơn đáng kể so với mạng di động 2G

 Trễ thấp hơn với thời gian đi và về của gói là dưới 100ms với phiên bản

5 và thậm chí là dưới 5ms với phiên bản

 Tính di động liên tục giúp giữ kết nối liên tục, không thời hạn khi chuyển đổi qua nhiều mạng và thiết bị khác nhau với các ứng dụng dữ liệu gói

 Sự phân biệt chất lượng dịch vụ (Qos) cho hiệu quả cao trong việc phân

phối dịch vụ.

 Khả năng sử dụng các dịch vụ dữ liệu và thoại đồng thời

 Có khả năng liên kết với hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động (GSM) và hệ thống vô tuyến gói chung (GPRS) hiện đang tồn tại

 Cho người dùng dữ liệu gói, UMTS hỗ trợ HSDPA với đường xuống tốc

độ cao và HSUPA được thiết kế để cung cấp tốc độ cao trên đường lên

1.1.3.Các phiên bản của UMTS-WCDMA

Phiên bản 99 (R99): Cải tiến trên GSM/GPRS/EDGE nõng cao dung

lượng thoại và có tốc độ dữ liệu cao hơn (đường lên (UL) 384kbps-đường xuống (DL) 384kbps) Trong đó bao gồm cả các dịch vụ định vị

Phiên bản 4 (R4): Chủ yếu giới thiệu kiến trúc phõn chia chuyển mạch

kênh (CS), TDD tốc độ 1,28 Mcps, vận hành độc lập giữa bộ chuyển mã và tổng đài, dòng PS

Phiên bản 5 (R5): HSDPA cung cấp tốc độ dữ liệu đường xuống cao hơn

đáng kể so sánh với R99 (DL 1,8-14,4 Mbps-UL 384 kbps) Hỗ trợ cho truyến dẫn toàn IP và phõn hệ đa phương tiện IP

Phiên bản 6 (R6): Truy cập đường lên tốc độ cao (HSUPA) cung cấp tốc

độ dữ liệu đường lên cao hơn phiên bản 99 và R5 Bổ sung dịch vụ Multicast, broadcast đa phương tiện (MBMS) và các dịch vụ đa phương tiện phong phú dựa trên phõn hệ đa truyền thông IP (IMS) như hội thảo, chia sẻ Video

Phiên bản 7 (R7): HSPA+ (Cách mạng HSPA) cung cấp các tính năng của

giao diện vô tuyến cải tiến: nhiều đầu vào-nhiều đầu ra (MIMO) cho đường xuống và 64/16 QAM trên đường lên và đường xuống cho các tốc độ dữ liệu cao hơn Nó cũng triển khai kết nối gúi liên tục (CPC), giảm báo cáo chỉ thị chất lượng kênh (CQI), và giảm sự hoạt động của kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao (HS-SCCH)

Phiên bản 8 (R8): Sự phát triển dài hạn (LTE) sẽ dựa trên OFDM, triển

khai trên các băng trong thang 1,25-20 MHz

1.1.4 Băng tần số cấp phát cho WCDMA-UMTS

Bảng 1.1 Băng tần được triển khai vào tháng 11/2007

Tên băng băngSố

Kíchthước Dải đường lên

Dải đườngxuống

PhâncáchCác vùng khác (trong đó có Việt Nam)

UMTS-2600 VII 2x70 2500-2570 2620-2690 120 Mhz

Châu Âu/GSMUMTS-1800 III 2x75 1710-1785 1805-1880 95 Mhz

cử băng tần được cấp của Vinaphone là UL: 1950-1965 và DL: 2140-2155

•Dải tần UMTS-WCDMA

Hình 1.1 minh hoạ dải tần số của hệ thống UMTS.

Hình 1.1 Dải tần UMTS-WCDMA Khoảng cách kênh: Khoảng cách kênh danh định là 5 Mhz, nhưng có

thể được điều chỉnh để tối ưu chất lượng trong mỗi hoàn cảnh triển khai riêng

Mành kênh: d Khz, có nghĩa là tần số trung tõm phải là một số nguyên

lần của 200 Khz

Số kênh: Tần số súng mang được chỉ đinh bởi số kênh tần số vô tuyến

tuyệt đối (UARFCN) Fcenter= URAFCNì200 Khz

Phõn cách đường lên với đường xuống: phõn cách tần số đường lên

và đường xuống tuỳ theo các băng tần như đã được chỉ ra trong hình 1.1

1.2 Kiến trúc mạng 3G-UMTS

Một mạng UMTS (hình 1.2) bao gồm 3 phần chính là: Thiết bị di động (UE), mạng truy cập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN) và mạng lừi (CN) Mạng UMTS còn có hệ thống hỗ trợ vận hành lừi vô tuyến (OSS-RC)

Hình 1.2 Kiến trúc mạng UMTS 1.2.1 Thiết bị người sử dụng

Hình 1.3 Cấu trúc của UEThiết bị người sử dụng (UE) (hình 1.3): là đầu cuối mạng UMTS của

người sử dụng UE của UMTS dựa trên cùng một nguyên lý như MS của GSM

đó là sự phõn tách giữa thiết bị di động (ME) và modun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM)

Chức năng chính của UE là:

 Giao diện người dùng và màn hình

 Giữ các thuật toán nhận thực và các khoá

 Đầu cuối người dùng của giao diện vô tuyến

 Mặt bằng ứng dụng

Mô đun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): được cài như một ứng dụng

trên card IC thông minh UMTS (UICC) Điều mà ta quan tõm đến là dung lượng nhớ và tốc độ xử lý mà nó cung cấp Nhờ được cài trên UICC mà cho phép USIM lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khoá điện tử) hơn Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC để hỗ trợ truy cập đến nhiều mạng USIM chứa các hàm và số liệu cần để nhận dạng và nhận thực thuê bao trong mạng UMTS Bên cạnh đó nó còn lưu cả các thông tin đăng ký của thuê bao Người sử dụng phải tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã pin Mạng sẽ chỉ cung cấp dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng UMTS được đăng ký

Thiết bị di động (ME: Mobile equipment ): Là thiết bị đầu cuối vô

tuyến được sử dụng cho liên lạc vô tuyến trên giao diện Uu

Thiết bị đầu cuối (TE: Terminal equipment): Là thiết bị đầu cuối kết

Terminal

Equipment

USIM

MobileEquipment

UTRAN

UuUE

Cu

nối vớiUE Thiết bị này mang giao diện người dùng ứng dụng.

1.2.2 Mạng truy cập vô tuyến UMTS

Hình 1.4 Kiến trúc UTRAN tổng quát

Mạng truy cập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN) (hình 1.4) là một phần của một hệ thống WCDMA Nó chứa một hoặc nhiều hệ thống con mạng vô tuyến (RNS) Mỗi RNS chứa một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC)

và một hoặc nhiều NodeB Chức năng chính của UTRAN là cung cấp một kết nối giữa UE và mạng lừi UTRAN cách ly mạng lừi với các chi tiết liên quan đến

vô tuyến cho việc cung cấp kết nối này

UTRAN hỗ trợ một kênh mang truy cập vô tuyến (RAB) để thiết lập một kết nối thoại giữa UE và mạng lừi Các đặc điểm của RAB khác nhau phụ thuộc vào loại thông tin hoặc dịch vụ được truyền tải

UTRAN được xác định giữa hai giao diện Iu và Uu Iu là giao diện giữa UTRAN và mạng lừi, giao diện này gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển mạch kênh Uu là giao diện giữa UTRAN

và thiết bị người sử dụng

 Các thành phần chính của mạng truy cập vô tuyến (UTRAN):

Bộ điều khiển tài nguyên vô tuyến (RNC): chịu trách nhiệm cho một

hay nhiều trạm gốc và điều khiển các tài nguyên của chúng Đõy cũng chính

là điểm truy cập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN RNC có hai loại là

RNC dịch vụ (SRNC) và RNC trôi (DRNC) Giao diện nằm giữa các RNC là giao diện Iur với chức năng cung cấp báo hiệu và các liên kết dữ liệu cho việc chuyển tiếp và chuyển giao mềm giữa các RNC Giao diện giữa RNC và NodeB

là Iub có chức năng cung cấp báo hiệu và các liên kết dữ liệu RNC được nối đến mạng lừi CN bằng hai giao diện, một cho miền chuyển mạch gói (SGSN) là giao diện Iu-PS và một đến miền chuyển mạch kênh (MSC) là Iu-CS

NodeB: Trong UMTS trạm gốc được gọi là NodeB Nhiệm vụ của

NodeB là thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa thiết bị đầu cuối với nó NodeB nhận tín hiệu trên giao diện vô tuyến Iub từ RNC và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu Nó cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ bản như “điều khiển công suất vũng trong”

1.2.3 Mạng lừi

Hình 1.5 Kiến trúc mạng lừi

Mạng lừi UMTS được minh hoạ trong hình 1.5 Mạng UMTS hỗ trợ cả hoạt động chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) MSC/VLR và GMSC thuộc miền chuyển mạch kênh, trong khi nỳt hỗ trợ GPRS dịch vụ (SGSN) và nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN) thuộc miền chuyển mạch gói Cả hai miền chia sẻ một bộ ghi định vị thường trú (HLR) và một trung tõm nhận thực (AuC) Mạng lừi UMTS có thể kết nối với cả UTRAN và mạng truy cập

vô tuyến GSM EDGE (GERAN) Trong một khu vực địa lý nơi cả hai hệ thống WCDMA và GSM/GPRS được triển khai, sự phối hợp giữa các mạng truy cập cho phép UE hai chế độ vận hành được trên cả hai hệ thống, thực hiện chuyển giao liên hệ thống WCDMA - GSM/ GPRS

Mạng truy cập GSM/GPRS sử dụng giao diện A/Gb có sẵn, còn mạng

truy cập UTRAN sử dụng giao diện mới Iu để liên lạc với mạng lừi.

 Các thành phần chính của mạng lừi gồm có:

Nút hỗ trợ GPRS dịch vụ (SGSN): Thực hiện các nhiệm vụ truyền dẫn

chuyển mạch gói Vị trí hiện tại của một người dùng (bao gồm vùng định tuyến phần ứng dụng mạng truy cập vô tuyến (RANAP), số VLR và các địa chỉ GGSN) được lưu trong SGSN, nên gúi dữ liệu đến có thể được định tuyến tới người dùng đó Cùng với chức năng định tuyến, SGSN cũng thực hiện việc nhận thực

và lưu thông tin đăng ký thuê bao (bao gồm có IMSI, số nhận dạng thuê bao di động tạm thời gói (P- TMSI) và các địa chỉ giao thức dữ liệu gói (PDP))

Nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN): là một SGSN kết nối với các mạng số

liệu khác (như internet) Tất cả các cuộc truyền thông số liệu từ thuê bao đến các mạng ngoài đều qua GGSN GGSN thường chứa một tường lửa để đảm bảo an ninh của mạng chống lại các tấn công từ bên ngoài gọi là cổng trạm biên giới (BG) Cũng như SGSN, GGSN lưu cả hai kiểu số liệu: thông tin thuê bao và thông tin vị trí thuê bao Dữ liệu vào mạng được đóng gói trong một contener đặc biệt bởi GGSN và được chuyển tiếp theo giao thức đường hầm GPRS (GTP) tới SGSN

Trung tõm chuyển mạch dịch vụ di động cổng (GMSC): GMSC có

thể là một trong số các MSC, GMSC hỗ trợ các giao diện tới các mạng bên ngoài khác nhau như mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN) Khi mạng ngoài tìm

cách kết nối đến PLMN của một nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR về MSC hiện thời quản lý UE.

Bộ ghi định vị thường trú (HLR): là một cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ

quản lý các thuê bao di động HLR lưu trữ mọi thông tin về người sử dụng và đăng ký thuê bao Một mạng di động có thể chứa nhiều HLR tuỳ thuộc ở số lượng thuê bao, dung lượng từng HLR và tổ chức bên trong mạng

Cơ sở dữ liệu này chứa số nhận dạng thuê bao di động (IMSI), ít nhất một số thuê bao có trong danh bạ điện thoại (MSISDN), và ít nhất một địa chỉ PDP Cả IMSI và MSISDN có thể sử dụng làm khoá để truy cập đến các thông tin được lưu khác Để định tuyến và tính cước cuộc gọi, HLR lưu trữ thông tin về SGSN và VLR nào hiện đang quản lý thuê bao đó

Bộ ghi định vị tạm trú (VLR): là một cơ sở dữ liệu tương tự như HLR

Dữ liệu thuê bao cần để cung cấp các dịch vụ cho thuê bao được sao chép từ HLR

và lưu ở đõy Tuy nhiên, dữ liệu trong một VLR là động Ngay khi người dùng thay đổi khu vực định vị, thông tin trong VLR sẽ được cập nhật Cả MSC và SGSN đều được nối tới VLR

Trung tõm nhận thực (AuC): lưu trữ toàn bộ số liệu cần thiết để nhận

thực, mật mã hoá và bảo vệ sự toàn vẹn thông tin cho người sử dụng Nó liên kết với HLR và thực hiện cùng với HLR trong cùng một nút vật lý

AuC lưu trữ khoá bí mật chia sẻ K cho từng thuê bao cùng với tất cả các hàm tạo khoá từ f0 đến f5 Nó tạo ra các vector nhận thực (AV) và các AV dự trữ, trong thời gian thực khi SGSN/VLR yêu cầu hay khi tải xử lý thấp

1.2.4 Hệ thống hỗ trợ, vận hành vô tuyến và lừi (OSS-RC)

OSS-RC là một hệ thống cung cấp chức năng quản lý chất lượng, kiểm soát mạng và các thống kê mạng từ mạng truy cập vô tuyến (RAN) RAN được điều khiển bởi OSS-RC OSS-RC thu thập thông tin và dữ liệu bộ đếm

từ RNC, các chuyển mạch ATM, và NodeB OSS-RC là một công cụ giao diện người dùng mà các nhà vận hành có thể sử dụng cho việc xử lý cảnh báo, quản trị mạng tế bào, và các thuê bao di động Các thống kê chất lượng được tạo ra

dựa theo lưu lượng thực tế lấy từ phần vô tuyến và phần mạng truyền tải Dữ liệu thống kê chất lượng thu được từ một số các bộ đếm xác định trước Các

bộ đếm (counter) là các phần tử được sử dụng để kiểm soát chất lượng và hoạt động của mạng

1.3.Các kênh trong hệ thống UMTS

Hình 1.6 Các kênh UMTS

Các kênh UMTS (hình 1.6) được phõn loại thành các kênh logic, kênh truyền tải và kênh vật lý

Hình 1.7 mô tả tổng quát 3 loại kênh trong UTRAN

Hình 1.7 Các loại kênh trong UTRAN

1.3.1 Các kênh logic

Cỏc kênh logic được xác định bởi loại thông tin được truyền ví dụ như báo hiệu hay dữ liệu người dùng Một số kênh logic quan trọng được mô tả trong bảng 1.2.

Bảng 1.2 Các kênh logic UMTS

Kênh lưu lượng dành

riêng (DTCH) UL/DL Truyền dẫn dữ liệu người dùng

Kênh điều khiển dành

riêng (DCCH) UL/DL

Truyền dẫn dữ liệu điều khiển liên quan đến

Kênh điều khiển

quảng bá (BCCH) DL Quảng bá các thông tin hệ thống

Kênh điều khiển chung

(CCCH) UL/DL Truyền dẫn dữ liệu điều khiểnKênh điều khiển tìm

Được sử dụng cho các bản tin tìm gọi vàthông tin khai báo

1.3.2 Các kênh truyền tải

Các kênh truyền tải mang báo hiệu và dữ liệu người dùng giữa lớp MAC và lớp vật lý và được định nghĩa bởi việc làm thế nào dữ liệu được truyền trên giao diện vô tuyến ví dụ: ghép kênh các kênh logic

Một số kênh truyền tải quan trọng được mô tả trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Các kênh truyền tải UMTS

Các kênh chung

Kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH) UL Truy cập ngẫu nhiên và truyền các gói dữ

liệu nhỏKênh tìm gọi (PCH) DL Thủ tục tìm gọi cho việc thiết lập cuộc

gọiKênh quảng bá (BCH) DL Quảng bá các thông tin hệ thống

Kênh chia sẻ đường xuống (FACH) DL/UL Được chia sẻ giữa một số người dùng

Các kênh dành riêng

Kênh dành riêng (DCH) DL Mang dữ liệu, thông tin với UE đã được

đăng ký và có thể mang dữ liệu gói

1.3.3 Các kênh vật lý

Các kênh vật lý mang báo hiệu và dữ liệu ngưởi dùng trên liên kết vô tuyến

và được định nghĩa bởi các ánh xạ vật lý và các thuộc tính được sử dụng để truyền

dữ liệu trên giao diện vô tuyến ví dụ: tốc độ trải phổ Một số kênh vật lý quan trọng được mô tả trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Các kênh vật lý UMTS

Kênh vật lý điều khiển

chung sơ cấp (P-CCPCH) DL Mỗi ô có một kênh để truyền BCH.

Kênh vật lý điều khiển chung

thứ cấp (S- CCPCH) DL Một ô có thể có một hoặc nhiều S-CCPCH dùng để truyền PCH và FACH

Kênh đồng bộ sơ cấp (P-SCH) DL Đồng bộ thời gian cho UE trong phạm vi Cell, P-SCH được sử dụng cho việc

thăm dò khởi đầu của UE

1.4 Tổng kết chương

Trong chương này, chỳng ta đã đề cập đến tổng quan về mạng 3G-UMTS, cấu trúc mạng, các thành phần trong mạng, các kênh trong UMTS như kênh logic, kênh vật lý, kênh truyền tải Về mặt cấu trúc, hệ thống 3G khác hệ thống 2G ở giao diện vô tuyến UTRAN, còn phần mạng lừi cơ bản vẫn giống hệ thống 2G Cũng từ đó mà các kỹ thuật trên giao diện vô tuyến của mạng 3G được tích hợp

và tạo nên sự cải tiến và làm nên sự khác biệt rừ nét giữa 2G và 3G

CHƯƠNG 2 CÁC KỸ THUẬT TRONG HỆ THỐNG UMTS

2.1 Giới thiệu chương

So với hệ thống 2G, hệ thống 3G có nhiều điểm nổi trội, thể hiện qua các công nghệ mà nó sử dụng, như các kỹ thuật trải phổ, chuyển giao hay điều khiển công suất,v.v…Đõy là những kỹ thuật hết sức quan trọng, đúng vai trò chủ yếu vào những cải tiến của hệ thống 3G so với 2G Chương này sẽ đề cập đến các kỹ thuật này một cách tương đối chi tiết, qua đó có cái nhìn tổng thể về các kỹ thuật trong hệ thống UMTS

2.2.Trải phổ

H ệ th ốn g W C DMA s ử dụn g k ỹ th uật tr ả i p hổ chuỗ i trự c tiếp (DS- CDMA) Trong đó, tín hiệu số băng gốc được nhõn trực tiếp với một chuỗi giả ngẫu nhiên (PN) hay mã trải phổ sau đó mới được điều chế với một sóng mang cao tần Nhờ đó mà phổ của tín hiệu băng gốc được trải rộng ra nhiều lần

Hình 2.1 Trải phổ DS-CDMA với 3 người dùng Dòng dữ liệu: Thông thường tín hiệu được điều chế BPSK được sử dụng

như là tín hiệu gốc Có nghĩa là việc điều chế tín hiệu được thực hiện hai lần đối với tín hiệu gốc (chưa điều chế) Tín hiệu dữ liệu gốc (đạt được sau điều chế BPSK) sau đó được điều chế bởi chuỗi chip trải phổ tốc độ cao (hình 2.2) Vì thế

mà tín hiệu băng hẹp BPSK chuyển thành tín hiệu được trải có băng rộng hơn

Hình 2.2 Mô hình điều chế và giải điều chế

Mã trải phổ (Mã phõn kênh): Được sử dụng trên đường xuống để phõn

biệt các người dùng và các kênh trong phạm vi một Cell, còn ở trên đường lên chỳng được sử dụng để phõn biệt dữ liệu và các kênh điều khiển từ cùng thiết bị người dùng Các mã trải phổ là các mã trực giao được gọi là các mã hệ số trải biến đổi trực giao (OVSF) Tất cả các mã OVSF có cùng hệ số trải cho trước đều trực giao với nhau Các mã OVSF có các hệ số trải khác nhau từ 4 đến 512 phụ thuộc vào các dữ liệu có tốc độ symbol khác nhau Các mã OVSF được tạo ra nhờ các cõy mã OVSF (Hình 2.3)

Hình 2.3 Cõy mã OVSF

Mã xáo trộn: Các mã xáo trộn được sử dụng sau và bổ sung cho các mã

trải (OVSF) Dữ liệu đã được trải tới một tốc độ chip là 3,84 Mcps sau xáo trộn băng thông không bị thay đổi Mục đích chủ yếu của xáo trộn là phõn biệt các người dùng trên đường lên và các cell (trạm gốc) trên đường xuống

Cỏc mã xáo trộn được sử dụng là cỏc mó giả tạp âm được gọi là cỏc mó vàng Trên đường xuống cỏc mó xáo trộn được chia thành 512 nhóm, mỗi nhúm cú một mã xáo trộn cấp 1 và 15 mã xáo trộn cấp 2 Theo nguyên tắc đú thỡ cú 8192 mã xáo trộn

có thể được sử dụng trên đường xuống Trên đường lờn cú tất cả 224 mã xáo trộn Cỏc

mó đường lờn đú được chia thành cỏc mó ngắn và cỏc mó dài

2.3 Điều khiển công suất WCDMA

Hệ thống WCDMA muốn hoạt động tốt đều có yêu cầu rất cao về vấn đề điều khiển công suất Điều khiển công suất (PC) tối thiểu hoá công suất phát của

cả UE và mạng Vì các hệ thống WCDMA bị hạn chế bởi nhiễu, nên giảm công suất từ tất cả người dùng sẽ làm tăng dung lượng Vấn đề cơ bản nhất trong điều khiển công suất là vấn đề gần-xa Yêu cầu của điều khiển công suất là mức công suất mà các UE tạo ra ở NodeB cần phải bằng nhau

 WCDMA sử dụng các phương pháp điều khiển công suất sau:

Hình 2.4 Thứ tự các loại điều khiển công suất

2.3.1 Điều khiển công suất vòng hở (OLPC)

Được sử dụng khi UE lần đầu tiên truy cập hệ thống Tại thời điểm đó UE ước lượng công suất được yêu cầu nhỏ nhất cần cho mạng để thu được tín hiệu của

nó trong điều kiện không có phản hồi để UE để tăng hoặc giảm công suất Điều khiển công suất vũng hở dựa trên các tính toán tổn hao đường truyền trên đường xuống và tỉ số tín hiệu trên nhiễu yêu cầu

Trong thủ tục truy cập ngẫu nhiên, UE thiết lập công suất phát tiền tố đầu tiên:

Pr ea mb le_ In itia l_ po wer = C PICH _ Tx_ po wer – CPIC H_ RS C P+

U L _ in t e r f e r e n c e + U L _ r e q u i r e

d _ C I Trong đó CPICH_Tx_Power – CPICH_RSCP: là ước tính suy hao đường

truyền từ NodeB đến UE; CPICH_Tx_power: là công suất phát của

P_CPICH; CPICH_RSCP: là công suất P_CPICH thu tại UE; UL_interference

(gọi là tổng công suất thu băng rộng): được đo tại NodeB và được phát quảng bá

trên BCH; UL_required_CI: là hằng số tương ứng với tỷ số tín hiệu trên nhiễu

được thiết lập trong quá trình quy hoạch mạng vô tuyến

Nhược điểm của phương pháp này là điều kiện truyền súng của đường xuống khác với đường lên nhất là pha đinh nhanh nên sẽ thiếu chính xác

Hình 2.5 Các cơ chế điều khiển công suất trong W-CDMA

2.3.2 Điều khiển công suất vòng lặp đóng (CLPC)

Được thực hiện khi MS đã kết nối với hệ thống Nó thực hiện điều khiển công suất phát trên cả đường lên và đường xuống CLPC dựa trên ba bước cơ bản đó là thực hiện việc truyền dẫn, đo lường ở phía thu và có phản hồi được cung cấp cho phía phát để xem có nên tăng hay giảm công suất hay không

Điều khiển công suất vũng kín gồm có hai phần:

- Điều khiển công suất nhanh vòng trong tốc độ 1500 Hz

- Điều khiển công suất chậm vòng ngoài tốc độ 10-100Hz

Điều khiển công suất vòng ngoài (Chậm): Được thiết lập trên RNC và

UE, thực hiện đánh giỏ dài hạn chất lượng đường truyền trên cơ sở FER hoặc BER để quyết định tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) đích cho điều khiển công suất vũng trong, để duy trì được QoS dịch vụ Thực hiện điều khiển công suất vòng ngoài, mỗi khung số liệu của người sử dụng được gắn chỉ thị chất lượng khung

là CRC Việc kiểm tra chỉ thị chất lượng này sẽ thông báo cho RNC về việc giảm chất lượng và RNC sẽ ra lệnh cho NodeB tăng SIR đích

Điều khiển công suất vòng trong (Nhanh)

Ước lượng SIR phải được tính sau mỗi khe thời gian, từ khi hoa tiêu của DPCCH xuất hiện trong mỗi khe thời gian Vòng lặp trong được cho SIR đích

và nó thực hiện so sánh SIR ước lượng với SIR đích Nếu SIR ước lượng nhỏ hơn SIR đích, vòng lặp trong sẽ báo hiệu cho máy phát tăng công suất xuống và ngược lại Việc này diễn ra rất nhanh 1500 lần/s, để bù trừ cho các điều kiện fadinh thay đổi nhanh PC đường lên để vượt qua ảnh hưởng của hiệu ứng near-far, tiết kiệm công suất UE PC đường xuống để tiết kiệm công suất NodeB và giảm nhiễu cho các NodeB khác

Hình 2.6 Thủ tục điều khiển công suất vòng trong và vòng ngoài

2.4 Chuyển giao và lựa chọn lại Cell trong WCDMA

2.4.1 Chuyển giao

Là quá trình bổ sung hoặc loại bỏ đi các liên kết với các cell mà UE đang liên lạc trên một kênh dành riêng UE hỗ trợ quá trình này bằng việc thực hiện các đo lường cường độ tín hiệu của các cell lõn cận và báo cáo tới UTRAN,

và cuối cùng thì UTRAN sẽ quyết định khi nào thực hiện chuyển giao

Lựa chọn lại Cell: là quá trình lựa chọn một cell mới khi UE đang nằm

trong chế độ rỗi (Idle) UE lựa chọn một cell mới một cách độc lập mà không yêu cầu sự can thiệp từ UTRAN Tuy nhiên UTRAN cung cấp các tham

số trong các bản tin thông tin hệ thống mà nó ảnh hưởng tới quyết định lựa chọn lại Cell của UE

2.4.2 Các loại chuyển giao và lựa chọn lại Cell

Chuyển giao cùng tần số: xảy ra giữa các cell có cùng tần số vô tuyến

UE có thể đo lường cường độ tín hiệu của các cell khác mà không gõy gián đoạn kết nối với cell hiện tại Chuyển giao có thể là mềm hoặc mềm hơn

Chuyển giao giữa các tần số: xảy ra giữa các cell trên các tần số vô tuyến

khác nhau Để đo lường cường độ tín hiệu của một cell lõn cận giữa các tần số,

UE phải điều chỉnh khỏi tần số của cell đang phục vụ và điều chỉnh tới tần số của cell lõn cận

Chuyển giao giữa các hệ thống (IS-HO): giữa các tế bào thuộc hai công

nghệ truy cập vô tuyến (RAT) hay hai chế độ truy cập vô tuyến (RAM) khác nhau Trường hợp thường xuyên xảy ra nhất là chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM

2.4.3 Các thủ tục chuyển giao

Hình 2.7 Các loại chuyển giao trong W-CDMA Chuyển giao cứng (Hard handOver-HO) là các thủ tục trong đó tất cả

các đường truyền vô tuyến cũ của một UE được giải phóng trước khi thiết lập các đường truyền vô tuyến mới

Chuyển giao mềm (Soft HandOver-SHO) và chuyển giao mềm hơn (Softer Handover): là các thủ tục trong đó UE luụn duy trì ít nhất một đường vô

tuyến nối đến UTRAN Trong chuyển giao mềm UE đồng thời được nối đến một hay nhiều cell thuộc các NodeB khác nhau của cùng một RNC (chuyển giao mềm nội RNC) hay thuộc các RNC khác nhau (chuyển giao mềm giữa các RNC) Trong chuyển giao mềm hơn UE được kết nối đến ít nhất là hai cell của cùng một NodeB Soft HO và Softer HO chỉ có thể xẩy ra trên cùng một tần số sóng mang và trong cùng một hệ thống

Phụ thuộc vào sự tham gia trong chuyển giao mềm, các cell trong một hệ thống WCDMA được chia thành các tập sau đõy:

Trong chế độ kết nối, UE liên tục đo các ô phục vụ và các ô lõn cận (do RNC chỉ dẫn) trên tần số súng mang hiện thời UE so sánh các kết quả đo với ngưỡng HO do RNC cung cấp và gửi báo cáo kết quả đo đến RNC Vì thế SHO là kiểu chuyển giao được đánh giỏ bởi đầu cuối di động (MEHO)

2.5 Tổng kết chương

Điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống thông tin di động

UMTS là những khõu quan trọng của hệ thống Điều khiển công suất hạn chế được ảnh hưởng của hiệu ứng gần xa đến chất lượng dịch vụ thoại, dung lượng của hệ thống và khả năng chống lại fading vốn là đặc trưng của môi trường di động Trong khi điều khiển chuyển giao đảm bảo tính liên tục của dịch vụ để phát huy thế mạnh di động của hệ thống 3G Tìm hiểu được kĩ điều khiển công suất và chuyển giao trong mạng WCDMA là rất cần thiết, qua đó làm tiền đề để tối ưu vô tuyến và từ đó đưa ra các giải pháp để tối ưu các thông số của mạng sau này.

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU

VÀ KPI MẠNG 3G UMTS

3.1 Giới thiệu chương

Chương 2 đã đề cập đến các kỹ thuật quan trọng được sử dụng trong hệ thống 3G-UMTS Đõy là những tiền đề hết sức cần thiết, giúp cho người làm tối

ưu hiểu sõu về hệ thống, từ đó có thể đưa ra được các giải pháp để tối ưu khi mạng 3G gặp sự cố Có rất nhiều tiêu chí để đánh giỏ hiệu năng của mạng, trong

đó nổi lên là chỉ số KPI – Key Performance Indicator Mục đích chủ yếu của việc

sử dụng KPI là để đo lường chất lượng của dịch vụ theo một cách phù hợp và duy nhất Qua việc kiểm soát sự thay đổi của các KPI ta có thể phát hiện các vấn đề của mạng nhanh nhất có thể Chương này sẽ đề cập đến các phương pháp tối ưu mạng 3G nói chung và mạng vô tuyến nói riêng Ngoài ra, các chỉ số KPI chủ yếu cũng được giới thiệu một cách chi tiết

3.2 Khái quát chung về KPI mạng 3G UMTS

3.2.1 Định nghĩa, đặc điểm và mục đích của việc sử dụng KPI

 Định nghĩa và các đặc điểm của KPI

KPI là các chỉ thị có thể định lượng được trong một điều kiện, thủ tục và thiết bị đo lường cho trước, hơn nữa còn là các chỉ thị then chốt để hướng dẫn cho việc xác định các mục tiêu tối ưu mạng sau này Các KPI được các nhà vận hành

sử dụng để theo dừi trạng thái và chất lượng dịch vụ của mạng một cách toàn diện có đáp ứng tốt các yêu cầu đã thoả thuận với khách hàng hay không

KPI phải có định nghĩa và biểu thức rừ ràng và trọn vẹn trong đó phải bao gồm cả thủ tục và điểm đo lường Không thể so sánh các KPI chỉ dựa trên tên hay biểu thức của chỳng Khi các KPI được so sánh rất cần thiết phải biết định nghĩa chính xác, đặc biệt là chỉ tiêu lọc được sử dụng để lựa chọn đầu vào, các mức thoả thuận và các liên hệ về tham số

Việc định nghĩa và việc xác định cách thức đo lường KPI thường ít thay đổi và thường là các quan tõm có tính dài hạn

Cho đến thời điểm hiện tại, các KPI vẫn chưa được chuẩn hoá giữa các nhà cung cấp thiết bị Các nhà vận hành mạng và các nhà cung cấp thiết bị (vendor) sẽ phải thoả thuận và kết hợp một số các đo lường chủ yếu và sử dụng chúng để tính toán các KPI Vì vậy, định nghĩa và biểu thức để tính toán cùng một KPI cụ thể có thể khác nhau giữa các vendor khác nhau.

Các KPI cần được phõn tích một cách chi tiết cho mỗi dịch vụ (như: thoại, thoại video, video hoặc gói), cho mỗi phần tử mạng (như: cell, NodeB, RNC, SGSN, MSC), cho mỗi loại thuê bao (dựa trên IMSI) để điều hành qua các kết quả dữ liệu thu nhận được và hạn chế phạm vi của các vấn đề giúp dễ dàng tách biệt, và tìm ra các nguyên nhõn cơ bản gõy ra các sự cố của mạng

 Mục đích của việc sử dụng KPI

Mục đích chủ yếu của việc sử dụng KPI là để đo lường chất lượng của dịch vụ theo một cách phù hợp và duy nhất Qua việc kiểm soát sự thay đổi của các KPI ta có thể phát hiện các vấn đề của mạng nhanh nhất có thể

Việc kiểm tra các KPI cho một mạng là một chức năng của công việc quản lý chất lượng mạng hàng ngày Việc kiểm tra này sẽ cho nhà vận hành các thông tin liên quan đến việc mạng đang thực hiện chức năng của nó như thế nào:

 Mạng có đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng không?

 Chất lượng mạng có thay đổi không? Tăng lên hay giảm đi?

 Khu vực gặp sự cố ở đõu?

 Đã gặp phải những loại vấn đề gì?

3.2.2 Phõn loại các KPI

 Phương pháp phõn loại theo nhóm chất lượng dịch vụ

Theo ITU-T E800, các KPI chất lượng dịch vụ được chia thành 4 nhóm là:

 Nhóm các KPI lưu lượng

 Nhóm các KPI khả năng truy cập dịch vụ

 Nhóm các KPI về khả năng duy trì dịch vụ

 Nhóm các KPI tính di động

Nhóm KPI lưu lượng: chỉ ra lưu lượng của mạng, sự thay đổi của lưu lượng lượng theo thời gian, và sự phõn bố theo khu vực Các KPI lưu lượng được

sử dụng để kiểm soát tải của các cell điểm núng và mạng Các KPI đó là các tham chiếu cho việc phát triển dung lượng mạng.

Nhóm KPI khả năng truy cập dịch vụ: là khả năng của một dịch vụ có thể đạt được trong phạm vi các dung sai đặc trưng và các điều kiện cho trước khác nhau khi được yêu cầu bởi người dùng Ví dụ như khả năng liên lạc với mạng Nói cách khác, các nhà vận hành phải theo dừi tỉ lệ thành công thiết lập cuộc gọi, tỉ lệ thành công tìm gọi và xác suất nghẽn vv

Nhóm KPI khả năng duy trì dịch vụ: là khả năng của một dịch vụ một khi

đã đạt được có thể tiếp tục được cung cấp dưới các điều kiện cho trước trong khoảng thời gian được yêu cầu Ví dụ các nhà vận hành phải theo dừi tỉ lệ rớt cuộc gọi (CDR)

Nhóm KPI tính di động dịch vụ: chỉ ra khả năng cung cấp các dịch vụ một cách liên tục Ví dụ nhà vận hành phải theo dừi tỉ lệ thành công chuyển giao mềm,

tỉ lệ thành công chuyển giao liên tần số

 Phõn loại theo đối tượng đo lường

Theo cách phõn loại này, các KPI được chia thành 2 nhóm là:

 Các KPI được xác định bằng quá trình drive test và CQT

 Các KPI lấy từ hệ thống OSS-RC

3.2.3 Các nguồn dữ liệu phục vụ tính toán các KPI

Dữ liệu drive test: Dữ liệu này được thu thập từ đo lường tại hiện trường, việc đo lường được thực hiện bằng kết nối với máy di động

Dữ liệu thống kê chất lượng mạng: Dữ liệu thống kê chất lượng chỉ ra

chất lượng vô tuyến trên mức mạng và mức cell Nó bao gồm dữ liệu truy cập,

dữ liệu rớt cuộc gọi, dữ liệu chuyển giao, dữ liệu lưu lượng, dữ liệu nghẽn vv

Dữ liệu bám cuộc gọi: Dữ liệu này được thu thập từ phía thiết bị mạng

Nó bao gồm các bản tin báo hiệu người dùng, bản tin báo hiệu cell, dữ liệu kiểm soát chất lượng thời gian thực, dữ liệu LAC

Dữ liệu cấu hình: là tập lệnh cấu hình thu được từ MSC và thường được

sử dụng phõn tích và xác định các vấn đề của mạng

3.2.4 Một số KPI được sử dụng trong tối ưu mạng 3G UMTS

Bảng 3.1 thống kê một số KPI và giỏ trị đo lường được tại RNC có ID là

3001 Đõy là các KPI được lấy từ hệ thống OSS-RC (Hình 3.1)

Bảng 3.1 Một số KPI mạng 3G UMTS

Nhóm Tên KPI đơn vị và giá trị chỉ tiêu (tham chiếu) RNC:ID3001KPI của

Lưu Lưu lượng DL dịch vụ AMR12.2kb/s (Erlang) 870,54 (17h ~ 18h)

Lưu lượng DL dịch vụ video call (Erlang) 4,42 (17h ~18h)Lưu lượng chuyển mạch kênh (CS) (Erlang) 1193,30 (17h ~18h)Thông lượng UL chuyển mạch gói (PS) (kb/s) 10665.5 (16h ~17h)Thông lượng DL chuyển mạch gói (PS) (kb/s) 17677.1 (17h ~18h)

Tỉ lệ thành công thiết lập kết nối RRC dịch vụ (>98%) 99,43%

Tỉ lệ thành công thiết lập kết nối RRC (khác)

(>95%) 95.77%

Tỉ lệ thành công gán RAB AMR (>98%) 99.82%

Tỉ lệ thành công gán RAB video call (>98%) 99.69%

Tỉ lệ thành công gán RAB PS (>97%) 99.57%

Tỉ lệ thành công chuyển giao mềm (>99%) 99.95%

Tỉ lệ thành công chuyển giao cứng liên tần số

Tỉ lệ thành công chuyển giao I-RAT CS

Tỉ lệ thành công chuyển giao I-RAT CS( từ GSM

Duy trì

Dịch vụ

Tỉ lệ rớt cuộc gọi AMR CS (<1.5%) 0.46%

Tỉ lệ rớt cuộc gọi video phone (<3%) 1.34%

Hình 3.1 Chỉ số KPI lấy từ hệ thống OSS-RC

3.3 Các vấn đề cơ bản của công tác tối ưu mạng vô tuyến di động

3.3.1 Khái niệm và mục tiêu của công tác tối ưu vô tuyến

Tối ưu mạng vô tuyến là hoạt động nhằm cải thiện chất lượng mạng và tối

đa lợi ích của các tài nguyên mạng hiện có qua việc thu thập tham số, phõn tích

dữ liệu, điều chỉnh tham số, và các phương tiện kỹ thuật cần thiết Từ quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, chúng ta hi vọng cấu hình hệ thống một cách hợp lý, sử dụng tối đa các tài nguyên mạng, nõng cao lợi ích kinh tế mạng, và giảm các chi phí vận hành qua việc tối ưu mạng Từ quan điểm của người dùng, chỳng ta hi vọng đạt được các dịch vụ viễn thông vừa ý liên quan đến tính ổn định mạng, chất lượng tiếng nói vv Nhiệm vụ trung tõm của tối ưu và kế hoạch mạng là cần cõn bằng giữa vùng phủ, dung lượng, và chất lượng dựa trên sự đầu tư hợp lý với điều kiện tài nguyên tần số hạn chế, để đạt được tỉ lệ tiền lãi đầu

tư cao nhất

3.3.2 Thủ tục tối ưu mạng vô tuyến

Các thủ tục tối ưu mạng vô tuyến là quy trình cần được áp dụng trong các giai đoạn tối ưu mạng vô tuyến

Các thủ tục tối ưu vô tuyến gồm 6 bước như sau (hình 3.1):

Có nhiệm vụ thu thập dữ liệu thống kê lưu lượng OMCR, dữ liệu cảnh báo,

dữ liệu drive test và phản ánh khách quan của MS

3 Phõn tích dữ liệu:

Có nhiệm vụ phõn tích chất lượng mạng, tham số mạng và thống kê chấtlượng OSS-RC bằng việc sử dụng công cụ tối ưu mạng

4 Tiến hành tối ưu

Có nhiệm vụ điều chỉnh các tham số kỹ thuật và các tham số chức năng mạng

5 Thẩm tra tối ưu mạng

Có nhiệm vụ thẩm tra xem các KPI của mạng đã đạt chỉ tiêu hay chưa sau khi tiến hành tối ưu

6 Báo cáo tối ưu mạng:

Một báo cáo tối ưu mạng phải bao gồm các đo lường và thi hành tối ưu, thống kê các KPI thoả mãn các chỉ số chất lượng mạng, và các khuyến nghị cho việc phát triển mạng trong tương lai

Hình 3.2 Thủ tục tối ưu mạng vô tuyến 3.3.3 Một số công cụ phục vụ tối ưu mạng vô tuyến

• Thiết bị

Các thiết bị sử dụng trong quá trình đo đạc và tối ưu(hình 4.1) gồm có:

- Thiết bị định vị toàn cầu GPS, cáp nối

- Máy tính xách tay

- Điện thoại, cáp nối điện thoại dùng để test

- Phần mềm CNA, CNT và khoá cứng tương ứng

- Ngoài ra còn có bộ chuyển đổi điện áp để cấp nguồn cho máy tính khi đi trên ô tô

Báo cáo tối ưu mạng YES

NO

Hình 3.3 Các thiết bị dùng trong đo lường tín hiệu

•Phần mềm drive test

CNT là phần mềm sử dụng trong quá trình driving test để thu thập các thông tin về cường độ trường RSCP, chất lượng tín hiệu Ec/No, các bản tin trao đổi của UE…rồi ghi ra logfile phục vụ quá trình phõn tích

CNA là phần mềm dùng để phõn tích thực trạng của mạng từ logfile trong quá trình driving test từ đó đưa ra các khuyến nghị để cải thiện chất lượng của mạng

Hình 3.4 Giao diện chính của ZXPOS CNT

Hình 3.5 Giao diện chính của ZXPOS CAN

ZXPOS CNA và ZXPOS CNT là họ phần mềm dùng trong quy hoạch và tối ưu các hệ thống di động nếu biết kết hợp thuần thục 2 phần mềm này thì ta sẽ

có 1 bộ công cụ rất mạnh để tăng hiệu năng cũng như chất lượng hệ thống

•Bản đồ và các thông tin liên quan

- Để phục vụ cho quá trình tối ưu ta phải chuẩn bị bản đồ nhiều lớp về địa hình, đường đi, sông ngòi… của vùng cần tối ưu, bản đồ này cần có độ chính xác cao để quá trình đươc ra các khuyến nghị được chính xác

Ngoài ra còn cần chuẩn bị cả thông tin về các Node B như vị trí, chiều cao anten, loại anten sử dụng… trong một file excel

Một số đại lượng thường dùng trong đo lường mạng vô tuyến UMTS

Công suất băng rộng tổng cộng thu được (RTWP) là công suất tổng cộng của tất cả các tín hiệu thu được trong băng tần số đường lên trên anten cell bao gồm cả tín hiệu đường lên được gửi bởi UE và nhiễu từ các nguồn bên ngoài UTRAN Nói chung, RTWP đặc trưng cho tải đường lên trong 1 cell UTRAN

Công suất mã tín hiệu thu (RSCP) là mức thu của kênh vật lý dành riêng đường xuống DPCH trên anten UE

Chỉ thị cường độ tín hiệu thu UTRAN (RSSI) là tạp õm tần số đường xuống UTRAN tổng cộng trên anten UE gồm cả tín hiệu và nhiễu

• Năng lượng chip trên tạp õm Ec/No là tỉ số giữa năng lượng trung bình mỗi chip PN (RSCP) của kênh hoa tiêu CPICH và mật độ phổ công suất thu tổng cộng bao gồm tín hiệu và nhiễu (RSSI)

Tỉ số tín hiệu trên nhiễu đường lên (SIR) là tỉ số giữa RSCP đường lên đo được của một tín hiệu UE riêng lẻ và công suất mã nhiễu (ISCP) sau khi trải phổ các tín hiệu thu

3.3.4 Các dữ liệu phục vụ đánh giá và tối ưu chất lượng mạng

3.3.4.1 Dữ liệu Drive test

Drive test là công tác kỹ thuật mà ở đó các đội kiểm tra thực hiện việc khởi đầu cuộc gọi một cách định kỳ và đo lường cường độ tín hiệu trên các tuyến đường đã định trước trong khu vực mạng Dữ liệu được truyền từ UE tới một máy tính dành riêng mà ở đó các nhóm dữ liệu khác nhau được xử lý và tạo thành dữ liệu dạng bảng và các đồ thị mà các kỹ sư kiểm tra có thể dễ dàng phõn tích được Ví dụ kiểm tra vùng phủ của khu vực dịch vụ: khu vực đô thị, ngoại ô, nông thôn, trong toà nhà, các tuyến đường vv

Drive test là phương pháp chung nhất và có thể là tốt nhất để phõn tích chất lượng mạng trong một khu vực địa lý nhất định bằng việc đánh giỏ vùng phủ, khả năng hệ thống, dung lượng mạng, khả năng duy trì mạng và chất lượng cuộc gọi Drive test không chỉ chỉ ra các vấn đề mà còn giải thích và cung cấp các khuyến nghị để hiệu chỉnh các vấn đề đó Nhược điểm của phương pháp này là tốn nhiều nhõn lực, thiết bị và giỏ thành cao

3.3.4.2 Dữ liệu kiểm tra chất lượng cuộc gọi (CQT)

Kiểm tra chất lượng cuộc gọi (CQT) được áp dụng cho các địa điểm quan trọng trong các khu vực thành phố Nó cho phép đánh giỏ chất lượng mạng từ quan điểm người dùng

Một số chỉ số được sử dụng để ước lượng CQT:

Tỉ lệ kết nối= (số lần kết nối tổng cộng)/(số lần gọi thử) ì100%

3.3.4.3 Dữ liệu thống kê chất lượng mạng

Với Drive test và CQT có thể giúp trình bày chi tiết các vấn đề mạng, nhưng chỳng bị giới hạn bởi các tuyến và thời gian kiểm tra Vì thế, Drive test và CQT không thể giúp kiểm tra mạng một cách toàn diện Để thực hiện được việc

đó cần lấy thống kê chất lượng mạng Các thống kê chất lượng mạng được thu thập một cách liên tục từ các phần tử mạng (như NodeB, RNC, MSC) và được lưu trữ trong hệ thống hỗ trợ vận hành lừi vô tuyến (OSS-RC) với chu kỳ thời gian định trước Các thống kê chất lượng chủ yếu được sử dụng cho việc phát hiện các khu vực có vấn đề và việc kiểm soát chất lượng mạng hàng ngày Một số thống kê chất lượng mạng như: tỉ lệ rớt cuộc gọi, tỉ lệ thành công thiết lập kết nối, tỉ lệ thành công chuyển giao vv

3.4 Phương pháp tối ưu mạng 3G UMTS

3.4.1 Các giai đoạn tối ưu mạng 3G – UMTS

Sau khi thiết kế và quy hoạch mạng, kiểm tra thử và cấu trúc mạng, công việc tối ưu và quy hoạch mạng đi vào giai đoạn tối ưu mạng Tổng quát công việc tối ưu được phõn chia thành tối ưu trước khai trương và tối ưu sau khai trương theo thời gian, mục tiêu công việc và nội dung công việc

Hình 3.6 Công đoạn tối ưu trong vòng đời của mạng

Hình 3.7 Quy trình tối ưu mạng 3G UMTS

Cụ thể tối ưu mạng 3G-UMTS được chia thành các giai đoạn như hình 3.7

3.4.2 Điểm khác nhau giữa các giai đoạn tối ưu mạng 3G UMTS

Giai đoạn tối ưu từng vị trí và tối ưu RF diễn ra trước khi khai trương mạng 3G (được gọi chung là giai đoạn tối ưu trước khai trương) Mục tiêu chủ yếu là để đơn giản hoá mạng, giải quyết các vấn đề về thiết bị, đảm bảo mạng đạt được mục tiêu về vùng phủ và nhiễu KPI ở giai đoạn này chủ yếu được thu thập từ dữ liệu drive test bao gồm cả các KPI về vùng phủ như chỉ số Ec/No và RSCP

Giai đoạn tối ưu dịch vụ được diễn ra sau khai trương mạng 3G (được gọi

là giai đoạn tối ưu sau khai trương Nó tập trung vào việc cải tiến chất lượng mạng qua việc tối ưu trong suốt quá trình vận hành của mạng

Các mục tiêu của giai đoạn tối ưu sau khai trương không chỉ đảm bảo việc vận hành thông thường của mạng, đánh giỏ sự thoả mãn của khách hàng mà còn tìm ra các vấn đề tiềm ẩn của mạng và thực hiện phõn tích mạng để đương đầu với các thay đổi trong tương lai Tối ưu sau khai trương còn bao gồm việc thay đổi lưu lượng mạng, cõn bằng tải và tỷ lệ sử dụng tài nguyên

Sự khác nhau giữa hai giai đoạn tối ưu này được mô tả trong bảng 2.2

Bảng 3.2 Khác nhau giữa tối ưu sau khai trương và trước khai trương

Tối ưu trước khai trương Tối ưu sau khai trươngGiai đoạn Trước khi khai trương Sau khi khai trương

Mục tiêu tối ưu

Vùng phủ mạng và các mục tiêu chất lượng cần đáp ứng cho khai trương

Đảm bảo sự vận hành thông thường của mạng, cải tiến chất lượng mạng, tìm ra các vấn đề tiềm ẩn của mạng

và đưa ra các dự đoán về mạng trong tương lai và chuẩn

bị cho sự thay đổi

3.4.3.Quy trình tối ưu dựa trên các KPI mạng 3G UMTS

3.4.3.1.Công tác chuẩn bị

 Mục tiêu:

Xác định nhiệm vụ tối ưu và mục tiêu tối ưu là gì, chuẩn bị và phối hợp các công cụ tối ưu, tổ chức nhõn sự và phõn công trách nhiệm Xác nhận chỉ tiêu nghiệm thu và lên kế hoạch làm việc

 Nội dung công việc:

Phõn tích yêu cầu

- Phõn tích yêu cầu của khách hàng với việc tối ưu mạng bao gồm vùng phủ, dung lượng, và Qos của mạng vv

- Xác định thời gian và chỉ tiêu của việc nghiệm thu dự án

Điều tra và tập hợp tài liệu

- Gồm: Báo cáo mô phỏng mạng vô tuyến UMTS khu vực cần tối ưu trong giai đoạn kế hoạch mạng, thông tin vị trí, feeder, tham số thiết lập của hệ thống được kế hoạch, vấn đề tồn tại trong mạng

Chuẩn bị công cụ tối ưu

- Các công cụ drive test, máy thu, máy GPS,…

3.4.3.2 Thu thập dữ liệu phục vụ tối ưu

 Mục tiêu:

Tập hợp dữ liệu mạng cho các phõn tích và định hướng các vấn đề

 Nội dung làm việc:

• Thu thập dữ liêu thống kê chất lượng

Thu thập dữ liệu CQT, drive test

Thu thập ý kiến của người dùng

Thu thập dữ liệu cảnh báo

• Thu thập dữ liệu bám báo hiệu vô tuyến từ 2 phía UE và RNC

• Thu thập các tham số kỹ thuật và thông tin về bản đồ

Dữ liệu thống kê chất lượng bao gồm: Các file thống kê chất lượng RNC, các file thống kê chất lượng NodeB và các file ghi lịch sử cuộc gọi (CHR)

CHR được cung cấp bởi thiết bị mạng để ghi lại các bản tin báo hiệu

cuộc gọi được xác định trước CHR có thể giúp xác định các cuộc gọi bị lỗi bằng việc ghi lại thông tin lỗi, giúp nõng cao khả năng duy trì và khả năng sửa chữa bằng việc ghi lại thông tin xử lý chi tiết CHR được phõn loại thành: dữ liệu thiết lập cuộc gọi, dữ liệu kết nối cuộc gọi, dữ liệu chuyển giao cứng và chuyển giao mềm, dữ liệu chuyển giao liên hệ thống

Dữ liệu cảnh báo thu được từ phũng thiết bị OSS-RC đã được trang bị các hộp cảnh báo và phản ứng nhanh sẽ đưa ra các cảnh báo của hệ thống

Thu thập ý kiến của người dùng: áp dụng cho giai đoạn tối ưu sau khai trương Các phản hồi của người dùng là trải nghiệm của chính họ về chất lượng mạng Dữ liệu này được bổ sung thêm các thông tin về vị trí địa lý và sẽ được xử

lệ rớt cuộc gọi, tốc độ truyền dữ liệu trung bình đường lên

Thu thập dữ liệu drive test

3.4.3.3 Phõn tích chất lượng mạng phục vụ tối ưu

 Mục tiêu:

Mục tiêu của giai đoạn này là phỏng đoán, xác định các vấn đề, phõn tích các thay đổi của mạng để đề ra phương pháp tối ưu mạng

 Nội dung thực hiện

Việc phõn tích chất lượng mạng truy cập vô tuyến được chia làm 3 mức: mức 1-màu đỏ, mức 2-màu đen và mức 3-màu xanh theo phạm vi của quá trình phõn tích

Hình 3.8 Chu trình phõn tích chất lượng mạng 3G UMTS

 Phõn tích các KPI mức mạng

Các KPI mạng là các KPI mức RNC, thường được sử dụng để giám sát trạng thái vận hành chung của mạng Các phõn tích KPI mạng dựa trên việc phõn tích dữ liệu đo lường chất lượng theo ngày, theo tuần, và tháng

Quy trình thực hiện giám sát chất lượng mạng là khi theo dừi thấy một KPI mức RNC là không bình thường, thì thực hiện phõn tích tiếp N cell đỉnh để xác định cell có vấn đề đang tồn tại, căn cứ vào dữ liệu của các bộ đếm và các KPI mức cell để xác định lỗi và nguyên nhõn gõy lỗi trong cell

 Các phõn tích dựa trên các báo cáo ngày

Các báo cáo ngày thể hiện trong bảng thống kê các KPI được nhà vận hành cung cấp hàng ngày để kiểm soát trạng thái vận hành của mạng Mụch đích của việc phõn tích hàng ngày là kiểm tra xem có KPI nào vượt quá phạm vi bình thường hoặc đạt đến ngưỡng hay không từ đó xác định các lỗi và nguyên nhõn gõy lỗi trong cell một cách sớm nhất để làm cơ sở cho việc thực hiện các hiệu chỉnh cần thiết với thời gian trễ nhỏ nhất Phõn tích dựa trên báo cáo ngày chủ yếu tập trung vào phõn tích các KPI mức cell

 Các phõn tích dựa trên báo cáo tuần và tháng

Các phõn tích dựa trên báo cáo tuần và tháng tập trung vào sự biến

đổi củ a các KPI, cũng như là để phõn tích và tối ưu các KPI theo xuhướng suy giảm của chỳng Việc phõn tích báo cáo tuần và tháng đặc biệt

có ích cho việc đánh giỏ sự cải thiện của các KPI sau khi thực hiện các điều chỉnh tối ưu hàng ngày Điểm khác nhau chính giữa chúng là phõn tích dựa trên báo cáo tuần tập trung vào xu hướng biến đổi của các KPI mức cell, còn các phõn tích dựa trên báo cáo tháng tập trung vào việc xử lý các KPI mức RNC

Ở đõy ta có thể đưa ra một số vấn đề thường gặp trong tối ưu mạng 3G: Với các vấn đề về phần cứng thiết bị mạng như RNC, hay NodeB ta cần kiểm tra thông tin cảnh báo của thiết bị Nếu không có các cảnh báo hoặc sau khi loại bỏ các cảnh báo mà các chỉ thị vẫn không bình thường ta cần thực hiện các phõn tích về tải và lưu lượng của cell

Việc phõn tích lưu lượng có thể giúp kiểm soát và phát hiện các khu vực điểm nóng, tìm ra các cell có lưu lượng cao bằng việc so sánh các thống kê chất lượng, phõn tích sự thay đổi của lưu lượng trong một chu kỳ đo lường, và thực hiện đo lường trên các cell vượt quá ngưỡng cảnh báo lưu lượng.

Phõn tích vấn đề về nhiễu: Hệ thống WCDMA là một hệ thống tự gõy nhiễu

Nhiễu có ảnh hưởng rừ rệt đến vùng phủ, dung lượng, điều khiển tải và là nguyên nhõn trực tiếp dẫn đến lỗi truy cập và rớt cuộc gọi Các phõn tích nhiễu gồm phõn tích nhiễu đường lên và phõn tích nhiễu đường xuống

•Phõn tích nhiễu đường xuống: Nếu Ec/No hoa tiêu CPICH thấp hơn một giá trị ngưỡng (thường là -14 dB) và công suất mã tín hiệu thu (RSCP) cao hơn một giá trị ngưỡng (thường là -95dBm) điều đó chứng tỏ tồn tại nhiễu

đường xuống

•Các phõn tích nhiễu đường lên: Nếu công suất băng rộng tổng cộng thu được (RTWP) cao trong khi lưu lượng thấp chứng tỏ có nhiễu đường lên

Phõn tích vấn đề về vùng phủ: Vùng phủ mạng kém có thể dẫn đến tỉ lệ thành công thiết lập cuộc gọi thấp, tỉ lệ rớt cuộc gọi cao, tỉ lệ thành công chuyển giao thấp Phõn tích vùng phủ tập trung vào sự phõn bố của tín hiệu và bao gồm phõn tích vùng phủ đường lên và vùng phủ đường xuống

Phõn tích vấn đề ô nhiễm hoa tiêu (pilot pollution) Ô nhiễm hoa tiêu nghĩa là có quá nhiều hoa tiêu thu được tại một điểm nhưng không có hoa tiêu nào đủ khoẻ để trở thành hoa tiêu chủ yếu Ô nhiễm hoa tiêu sẽ gõy ảnh hưởng xấu tới quá trình lựa chọn lại cell trong chế độ rỗi và gõy nhiễu trong chế độ kênh dành riêng (chế độ vận hành)

• Với Nth là giỏ trị cấu hình ở hệ thống quy định số hoa tiêu tối đa thoả mãn điều kiện RSCP lớn hơn một ngưỡng cho trước tại một khu vực để không xẩy ra ô nhiễm hoa tiêu

• Ô nhiễm hoa tiêu tồn tại nếu có 2 điều kiện sau:

- Số lượng hoa tiêu thoả mãn RSCP CPICH > -95dBm là lớn hơn Nth

- (RSCP hoa tiêu CPICH thứ 1 – RSCP CPICH thứ (Nth+1)) < 5 db