Nghiên cứu vấn đề tối ưu vùng phủ sóng trong hệ thống thông tin di đông 3g

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu vấn đề tối ưu vùng phủ sóng hệ thống thông tin di đông 3G” công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Những kết tính toán, thiết kế luận văn trung thực Học viên thực Đỗ Quang Huy Trang LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội hướng dẫn PGS.TS Vũ Văn Yêm Tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến thầy trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành thầy cô giáo tham gia giảng dạy lớp cao học chuyên ngành Điện tử Viễn thong trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cho tác giả học bổ ích trình học tập nghiên cứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới viện Điện tử Viễn thông trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp nguồn cổ vũ động viên để tác giả hoàn thành luận văn Dù cố gắng luận văn không tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong nhận góp ý thầy cô đồng nghiệp Hà Nội, tháng … năm 2013 Tác giả Đỗ Quang Huy Trang MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU 10 LỜI NÓI ĐẦU 12 CHƢƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA 13 1.1 Mở đầu 13 1.2 Cấu trúc chức phần tử hệ thống WCDMA 15 1.2.1 Cấu trúc hệ thống 15 1.2.2 Chức phần tử hệ thống 16 1.3 Sự phát triển mạng WCDMA UMTS 18 1.3.1 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 19 1.3.2 Kiến trúc 3G WCDMA R5 cho vùng đa phương tiện IP 20 1.4 Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến 21 1.4.1 Các giao thức giao diện vô tuyến 21 1.4.2 Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến 22 1.5 Tóm tắt kênh WCDMA 23 1.5.1 Các kênh logic 23 1.5.2 Các kênh truyền tải 24 1.5.3 Các kênh vật lý 26 1.6 Kết luận chương 30 CHƢƠNG BÀI TOÁN TÔI ƢU HOÁ MẠNG DI ĐỘNG 3G 31 2.1 Mục đích 31 2.2 Các lý việc thực trình tối ưu mạng: 31 2.2.1 Tối ưu định lượng 31 2.2.2 Tối ưu chất lượng 34 2.2.3 Tối ưu chế độ rỗi 35 2.3 Quy trình tối ưu mạng 36 2.3.1 Giám sát 37 2.3.2 Phân tích liệu: 37 Trang 2.3.3 Nhận diện lỗi, thực thi thay đổi 37 2.4 Vấn đề vùng phủ 42 2.4.1 Định nghĩa dấu hiệu vấn đề vùng phủ 42 2.4.2 Phân tích, kiểm tra, đánh giá vấn đề vùng phủ 42 2.4.3 Các nguyên nhân tiêu biểu vấn đề vùng phủ 43 2.5 Vấn đề nhiễu 43 2.5.1 Định nghĩa dấu hiệu nhiễu 43 2.5.2 Phân tích, kiểm tra, đánh giá vấn đề nhiễu 43 2.5.3 Các nguyên nhân tiêu biểu nhiễu 44 2.6 Vấn đề nghẽn kênh gọi nghẽn lưu lượng TCH 45 2.6.1 Định nghĩa dấu hiệu nghẽn lưu lượng TCH 45 2.6.2 Phân tích, kiểm tra, đánh giá vấn đề nghẽn TCH 46 2.6.3 Các nguyên nhân tiêu biểu gây nghẽn TCH 46 2.6.4 Các vấn đề lỗi gọi tiêu biểu 46 2.7 Nghẽn kênh SDCCH 47 2.7.1 Lỗi vô tuyến ấn định kênh SDCCH 48 2.7.2 Quá trình SDCCH 49 2.7.3 Quá trình ấn định kênh lu lợng TCH 49 2.7.4 Quá trình TCH 49 2.8 Vấn đề rớt Cuộc Gọi (Dropped Call) 50 2.8.1 Phân tích gọi bị rớt 51 2.9 Vấn đề Chuyển Giao (Handover) 54 2.9.1 Tổng quan 54 2.9.2 Các nguyên nhân làm yêu cầu chuyển giao quan hệ neighbour ít: 54 2.9.3 Chuyển giao không thành công: 54 2.10 Chuyển giao ngược 57 2.10.1 Nguyên nhân 57 2.10.2 Chuyển giao qua lại (Ping-pong Handovers) 57 2.10.3.Các nguyên nhân 58 2.11 Kết luận chương 58 Trang CHƢƠNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ TỐI ƢU MẠNG VÔ TUYẾN 3G VINAPHONE TẠI THÀNH PHỐ NAM ĐỊNH 59 3.1 Đánh giá kết tối ưu 59 3.1.1 Mục đích, lý tối ưu mạng vô tuyến 59 3.1.2 Lợi ích tối ưu mạng vô tuyến 59 3.2 Các tiêu 3G CS KPI 59 3.3 Các tiêu 3G PS KPI 62 3.4 Số liệu KPI 3G dựa kết đo drive-test trường 63 3.5 Bản đồ phủ sóng 3G sau tối ưu dựa mô vùng phủ 69 3.6 Kết site audit 74 3.7 Tóm tắt công việc tối ưu thực 76 3.8 Những vấn đề tồn 79 3.8.1 Chỉ tiêu mức thu RSCP chưa cao khu vực ngoại thành 79 3.8.2 Chỉ tiêu Pilot Pollution chưa đạt yêu cầu 79 3.8.3 Tỉ lệ thiết lập gọi thành công khu vực ngoại thành chưa cao 80 3.9 Đề xuất khuyến nghị cho mạng truy nhập vô tuyến 3G 80 3.9.1 Hướng xử lý khắc phục tồn 80 3.9.2 Công tác bảo hành để trì chất lượng mạng 3G sau tối ưu 80 3.10 Đánh giá kết điểm chất lượng thoại MOS mạng Vinaphone trước sau tối ưu 81 3.11 Kết luận chương 83 KẾT LUẬN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 Trang DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 2G 3G 3GPP ACK AMC AMPS AuC ARQ AWGN BCH BS BSC BSS BTS C/I CDMA CN CQI CRC CS DCH EIR F-DCH FACH FDD Second Generation Third Generation 3rd Generation Partnership Project Acknowledgement Adaptive Modulation and Coding Analog Mobile Phone Systems Authentication Center Automatic Repeat Request Additive White Gaussian Noise Broadcast Channel Base Station Base Station Controller Base Station Subsystem Base Transceiver Station Carrier-to-Interference Ratio Code Division Multiple Access Core Network Channel Quality Information Cyclic Redundancy Check Circuit Switched Dedicated Channel (transport channel) Dedicated Physical Control Channel Dedicated Physical Channel Dedicated Physical Data Channel Discontinuous Transmission Enhanced uplink Dedicated Channel Equipment Identity Register Fractional Dedicated Channel Forward Access Channel Frequency Division Duplex FDMA FEC GGSN Frequency Division Multiple Access Forward Error Correction Gateway GPRS Support Node DPCCH DPCH DPDCH DTX E-DCH Trang Thế hệ thứ Thế hệ thứ Đề án đối tác hệ thứ ba Công nhận Sự điều biến mã hóa thích ứng Hệ thống di động tương tự Trung tâm nhận thực Yêu cầu phát lại tự động Tạp âm Gauss trắng cộng Kênh quảng bá Trạm gốc Bộ điều khiển trạm gốc Phân hệ trạm gốc Trạm thu phát gốc Tỉ số sóng mang nhiễu Đa truy nhập phân chia theo mã Mạng lõi Chỉ thị chất lượng kênh Kiểm tra vòng dư Chuyển mạch kênh Kênh riêng Kênh điều khiển vật lý riêng Kênh vật lý riêng Kênh số liệu vật lý riêng Phát không liên tục Kênh riêng tăng cường Bộ ghi nhận dạng thiết bị Kênh riêng phận Kênh truy nhập đường xuống Ghép song công phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Sửa lỗi thuận Nút hỗ trợ GPRS cổng GMSC GPRS GSM HARQ HE HLR HSPA HSDPA Gateway MSC General Packet Radio Service Global System for Mobile Communications Hybrid Automatic Repeat reQuest Home Environment Home Location Register High-Speed Packet Access High-Speed Downlink Packet Access HSUPA High-Speed Uplink Packet Access HS-DPCCH High-Speed Dedicated Physical Control Channel High-Speed Delicated Shared Channel High-Speed Physical Downlink Shared CHannel High-Speed Shared Control Channel International Mobile Equipment Identity Internet Protocol Incremental Redundancy Integrated Services Digital Network Giao diện sử dụng để thông tin RNC mạng lõi Giao diện sử dụng để thông tin nút B RNC Giao diện sử dụng để thông tin RNC Long-Term Evolution MAC Multimedia Broadcast and Multicast Service Multiple Input Multiple Output Mobile Station Mobile Switching Centre Mobile Services Switching Centre/Visitor Location Register Peak to Average Power Ratio HS-DSCH HS-PDSCH HS-SCCH IMEI IP IR ISDN Iu Iub Iur LTE MBMS MIMO MS MSC MSC/VLR PAPR Trang MSC cổng Dịch vụ vô tuyến gói chung Hệ thống thông tin di động toàn cầu Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt Môi trường nhà Bộ ghi định vị thường trú Truy nhập gói tốc độ cao Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao Truy nhập gói đường lên tốc độ cao Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ cao Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao Kênh chia sẻ đường xuống vật lý tốc độ cao Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao Nhận dạng thiết bị di động quốc tế Giao thức Internet Phần dư tăng Mạng số dịch vụ tích hợp Phát triển dài hạn Dịch vụ quảng bá đa phương đa phương tiện Nhiều đầu vào nhiều đầu Trạm di động Trung tâm chuyển mạch di động Trung tâm chuyển mạch di động/Bộ ghi định vị tạm trú Tỷ số công suất đỉnh công PDCP PDU PLMN QAM QoS RB RF RLC RNC RR RRC SDM Packet Data Convergence Protocol Packet Data Unit Public Land Mobile Network Quadrature Amplitude Modulation Quality of Service Radio Bearer Radio Frequency Radio Link Control Radio Network Controller Round Robin Radio Resource Control Spatial Division Multiplexing SF SGSN SIR SNR SRB TACS Spreading Factor Serving GPRS Support Node Signal to Interference Ratio Signal to Noise Ratio Signalling Radio Bearer Total Access Communication Systems TF TFCI Transport Format Transport Format Combination Indicator TFRC Transmission Power Control Transmission Sequence Number Transmission Time Interval User Equipment Universal Mobile Telecommunications System UMTS Terrestrial Radio Access Network Universal Wireless Communication Giao diện sử dụng để thông tin nút B UE Voice over IP Wideband CDMA TPC TSN TTI UE UMTS UTRAN UWC Uu VoIP WCDMA Trang suất trung bình Giao thức hội tụ số liệu gói Khối số liệu gói Mạng di động mặt đất công cộng Điều chế biên độ vuông góc Chất lượng dịch vụ Kênh mang vô tuyến Tần số vô tuyến Điều khiển liên kết vô tuyến Bộ điều khiển mạng vô tuyến Quay vòng Điều khiển tài nguyên vô tuyến Ghép kênh phân chia theo không gian Hệ số trải phổ Nút hỗ trợ GPRS phục vụ Tỷ số tín hiệu nhiễu Tỷ số tín hiệu tạp âm Vô tuyến báo hiệu Toàn hệ thống phương tiện truy nhập Khuôn dạng truyền tải Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải Điều khiển công suất truyền Số trình tự phát Khoảng thời gian phát Thiết bị người sử dụng Hệ thống thông tin di động toàn cầu Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS Truyền thông không dây toàn cầu Thoại qua IP CDMA băng rộng DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh WCDMA GSM 13 Bảng 1.2 Các thông số giao diện vô tuyến WCDMA .14 Bảng 1.3 Danh sách kênh logic 24 Bảng 1.4 Danh sách kênh truyền tải 25 Bảng 1.5 Danh sách kênh vật lý 27 Bảng 2.1 Các KPI tiền tối ưu 32 Bảng 2.2 Các KPI tối ưu RF 32 Bảng 2.3 Tính toán ngưỡng tối ưu RSCP 33 Bảng 2.4 Tiêu chuẩn chất lượng chế độ rỗi .35 Bảng 3.1 Chỉ tiêu 3G CS KPI trung tâm thành phố từ OMC 61 Bảng 3.2 Chỉ tiêu 3G CS KPI ngoại thành từ OMC .62 Bảng 3.3 Các mức đánh giá chất lượng vùng phủ 3G 63 Bảng 3.4 Chỉ tiêu 3G KPI trung tâm thành phố 65 Bảng 3.5 Các tiêu đánh giá mức độ cải thiện phủ sóng 3G mạng VNP sau tối ưu .67 Bảng 3-6 So sánh 3G KPI trung tâm thành phố VNP, Viettel, VMS .72 Bảng 3.7 Các tiêu đánh giá mức độ phủ sóng 3G mạng VNP, Viettel, VMS 73 Bảng 3.8 Các công việc tối ưu mạng truy nhập vô tuyến 3G thực 79 Bảng 3-9 Các công tác bảo hành mạng truy nhập vô tuyến 3G thực 81 Bảng 3.10 Chỉ tiêu đánh giá điểm chất lượng thoại MOS mạng Vinaphone Nam Định trước sau tối ưu 81 Trang DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các phần tử mạng 3G 15 Hình 1.2 Chức logic RNC kết nối UTRAN UE .17 Hình 1.3 Kiến trúc mạng phân bố phát hành UMTS R4 19 Hình 1.4 Kiến trúc phát hành UMTS R5 21 Hình 1.5 Kiến trúc giao thức vô tuyến cho UTRA FDD 23 Hình 1.6 Sắp xếp kênh logic lên kênh truyền tải .26 Hình 1.7 Tổng kết kiểu kênh vật lý 26 Hình 1.8 Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý 29 Hình 1.9 Ghép kênh truyền tải lên kênh vật lý 30 Hình 2.1 Quy trình tối ưu mạng 36 Hình 2.2 Nhiễu đồng kênh 44 Hình 2.3 Nhiễu kênh kề 45 Hình 3.1 So sánh 3G CS KPI (CSSR, RAB Congestion, DCR) trung tâm thành phố .61 Hình 3.2 Thống kê mức Ec/Io mạng 3G VNP trước sau tối ưu (Thành phố Nam Định) 66 Hình 3.3 So sánh 3G KPI (CS CSSR, CS HOSR, CS DCR) trung tâm thành phố 66 Hình 3.4 Bản đồ RSCP mạng 3G VNP dựa số liệu Drive Test 68 (Thành phố Nam Định) .68 Hình 3.5 Bản đồ Ec/Io mạng 3G VNP dựa số liệu Drive Test (Thành phố Nam Định) 68 Hình 3.6 Bản đồ RSCP mạng 3G VNP dựa mô vùng phủ (Thành phố Nam Định) 69 Hình 3.7 Bản đồ Ec/Io mạng 3G VNP dựa mô vùng phủ (Thành phố Nam Định) 70 Hình 3.8 So sánh 3G KPI (Ec/Io, RSCP, Pilot Pollution) trung tâm thành phố VNP, Viettel VMS .72 Trang 10  Trên phạm vi tỉnh, phần lớn tiêu KPI mạng 3G VNP tốt Viettel, trừ tiêu RSCP, BLER Call Setup Time Tất tiêu KPI mạng 3G VNP toàn tỉnh Nam Định tốt VMS, trừ tiêu Call Setup Time Chỉ tiêu vùng phủ sóng bình thường vùng phủ sóng tốt VNP thấp Viettel, mức chênh lệch không nhiều Chỉ tiêu vùng phủ sóng VNP tốt VMS  Trong khu vực trung tâm thành phố,phần lớn tiêu KPI mạng 3G VNP khu vực trung tâm Thành phố Nam Định tốt Viettel, trừ tiêu RSCP BLER Tất tiêu KPI mạng 3G VNP toàn Tỉnh Nam Định tốt VMS Tất tiêu vùng phủ sóng 3G VNP tốt Viettel VMS  Trong khu vực ngoại thành,phần lớn tiêu KPI mạng 3G VNP tốt tương đương mạng Viettel, trừ tiêu RSCP, BLER Call Setup Time Tất tiêu KPI mạng 3G VNP tốt VMS, trừ Call Setup Success Call Setup Time Chỉ tiêu vùng phủ sóng bình thường vùng phủ sóng tốt VNP thấp Viettel, mức chênh lệch không nhiều Chỉ tiêu vùng phủ sóng VNP tốt VMS Hầu hết tiêu quan trọng phần PS/HSDPA (thông lượng, tỉ lệ thiết lập phiên thành công, …) Vinaphone cao so với Viettel Mobifone TT Tên % Scanned Ec/Io ≥ 12 dB % Scanned RSCP ≥ 95 dBm % Pilot Pollution % UE TxPower