Phân tích các yếu tố ảnh hưởng và giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450 MHz tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG CDMA 450 MHz TẠI VIỆT NAM NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG MÃ SỐ: 50 62 70 PHẠM HOÀI GIANG Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN XUÂN DŨNG HÀ NỘI 2007 -1- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung thực luận văn “Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam” viết dựa kết nghiên cứu theo đề cương cá nhân hướng dẫn TS Nguyễn Xuân Dũng Mọi thông tin số liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ nguồn sử dụng luật quyền quy định Tôi xin chịu trách nhiệm nội dung luận văn Học viên PHẠM HOÀI GIANG Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 -2- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT .3 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CDMA I.1 Giới thiệu chung I.1.1 Khái quát thông tin di động hệ thứ I.1.2 Xu phát triển công nghệ di động 11 I.1.3 Dịch vụ CDMA 450MHz 12 I.2 Tổng quan cấu trúc mạng CDMA 2000 1x 13 I.2.1 Sơ đồ cấu trúc mạng 13 I.2.2 Nhiệm vụ chức thành phần 13 I.3 Các đặc trưng CDMA 17 I.3.1 Tiện ích CDMA 17 I.3.2 Mô hình thoại liệu CDMA 2000 1x 17 CHƯƠNG II CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MẠNG CDMA.19 II.1 Chất lượng gọi mạng CDMA .19 II.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn 20 II.2.1 Hiện tượng pha đinh 21 II.2.2 Phương thức chuyển giao 24 II.2.3 Dung lượng hệ thống .26 II.2.4 Điều khiển công suất 33 II.3 Các yếu tố ảnh hưởng trình triển khai thiết kế mạng CDMA 36 II.3.1 Cơ sở thiết kế 37 II.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng thiết kế 43 II.4 Các yếu tố liên quan đến chất CDMA 46 II.4.1 Tái sử dụng tần số .46 II.4.2 Mã hoá tốc độ biến đổi 47 II.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống thông qua xác xuất lỗi hệ thống 48 II.4.4 Một số yếu tố thuộc chất hệ thống CDMA .48 CHƯƠNG III CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG CDMA2000 1X 450 MHz TẠI VIỆT NAM 52 III.1 Giới thiệu chung .52 III.2 Các tiêu xác định chất lượng dịch vụ mạng không dây 52 III.3 Các vấn đề tồn thực tế mạng CDMA 450MHz 56 III.4 Phân tích giải pháp mẫu 57 III.4.1 Giải pháp Qualcom 60 III.4.2 Giải pháp Huawei 70 III.4.3 Giải pháp ZTE 72 III.5 Giải pháp tối ưu hoá mạng thực tế EVNTelecom 74 III.5.1 Quá trình xử lý nhiễu từ mạng .74 III.5.2 Các tham số đo kiểm tối ưu hoá mạng 78 III.6 Đánh giá kết trình tối ưu hoá mạng CDMA 450MHz .97 III.7 Các kiến nghị đề xuất giải pháp khắc phục 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .101 TÀI LIỆU THAM KHẢO .102 Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 -3- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT AC AMPS Access Channel Advanced Mobile Phone System ARPU Average Revenue Per User ATP BCH BCCH BER BS BSC BSS BTS CDMA CR CRC CCH CCCH CE CN DCH DS-CDMA Average Transmit Power Broadcast Channel Broadcast Control Channel Bit Error Rate Base Station Base Station Controller Base Station System Base Transceiver Station Code Division Mode Access Chip Rate Cyclic Redundancy Check Common Channel Commmon Control Channel Channel Element Core Network Dedicated Channel Direct-Sequence CDMA DTX Eb Ec/I0 Discontinuos Transmission EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution Effective(Equivalent) Isotropically Rađiate Power Electronic Serial Number Evolution Data Only Frequency Divíion Multiple Acces Frame Error Rate Forward Channel FER General Packet Radio System Key Performance Index Public Land Mobile Network Internet Protocol International Telecommunication UnionTelecom Sector Inter Symbol Interference Link Access Control Logical Link Control Medium Access Control EIRP ESN EV-DO FDMA FER FFCHFER GPRS KPI PLMN IP ITU-T ISI LAC LLC MAC Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 Kênh truy nhập Hệ thống di động vô tuyến tiên tiến Doanh thu bình quân khách hàng Công suất phát trung bình Kênh quảng bá Kênh điều khiển quảng bá Tỷ số lỗi bit Trạm gốc Bộ điều khiển trạn gốc Hệ thống trạm gốc Trạm thu phát gốc Đa truy nhập phân chia theo mã Tốc độ chip Kiểm tra vòng Kênh chung Kênh điều khiển chung Bộ xử lý kênh Mạng lõi Kênh riêng Đa truy nhập phân chia theo mã chuỗi trực tiếp Phát không liên tục Năng lượng bit thông tin Tỷ số lượng hoa tiêu tích luỹ chu kỳ PN chip(Ec)với toàn mật độ phổ công suất (I0) Giải pháp cải thiện tốc độ liệu cho GSM Công suát phát xạ đẳng hướng hiệu dụng (tương đương) Số seri nhận dạng di động Dữ liệu tốc độ cao Đa truy nhập phân chia theo tần số Tỷ lệ lỗi khung Tỷ lệ lỗi khung đường xuống Hệ thống vô tuyến gói chung Chỉ số chất lượng Mạng di động mặt đất công cộng Giao thức Internet Liên minh viễn thông quốc tế- Phân ban Viễn Thông nhiễu giao thoa ký hiệu Điều khiển truy nhập liênkết Điều khiển liên kết kênh logic Điều khiển truy nhập môi trường -4- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam MSC ME MS MT MTIE PCH PCS PN PDU PSD Mobile Switching Center Mobile Equipment Mobile Station Mobile Terminated Maximum Time Interval Error Paging Channel Paging Channel Slot Pseudo Noise Protocol Data Unit Power Spectral Density QoS Quality of Service Power Transmit PTX RACH RLC RLP SCH SAP SDU SIR SMS SNR SIP STTD TCCF TCE TCH TCP UE Radio Access Channel Received Signal Strength Indicator Radio Link Contrrol Radio Link Protocol Synchronous Channel Service Access Point Service Data Unit Signal –to-Interference Ratio Short message Service Signal to Noise Rate Session Initiation Protocol Space Time Transmit Diversity Traffic Channel Confirm Fail Terminal Control Equipment Traffic Channel Transmission Control Protocol User Equipment WCDMA Wideband CDMA VAD VoVoice Activity Detection RSSI Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 Trung tâm chuyển mạch di động Thiết bị di động Trạm di động Kết cuối MS Lỗi khoảng thời gian cực đại Kênh tìm gọi Khe kênh tìm gọi Giả tạp âm Đơn vị liệu giao thức Tỷ số lượng bít tín hiệu mật độ phổ công suất Chất lượng dịch vụ Công suất phát Kênh truy nhập vô tuyến Chỉ thị cường độ tín hiệu thu Điều khiển liên kết vô tuyến Giao thức liên kết vô tuyến Kênh đồng Điêmtruy nhập dịch vụ Khối số liệu dịch vụ Tỷ số tín hiệu nhiễu Dịch vụ tin ngắn tỷ số tín hiệu tạp âm Giao thức khởi tạo phiên Phân tập phát thời gian không gian Lỗi xác nhận kênh lưu lượng Thiết bị điều khiển đầu cuối Kênh lưu lượng Giao thức điều khiển truyền dẫn Thiết bị người sử dụng Đa truy nhập vô tuyến phân chia theo thời gian băng rộng Hệ số hoạt động giọng nói -5- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng I.1: Phân loại dịch vụ IMT-2000 10 Bảng II.1: So sánh dung lượng thoại công nghệ .27 Bảng II.2: So sánh tốc độ liệu công nghệ 27 Bảng II.3: Phân bổ tần số cho mẫu 4/12 với 40 tần số 47 Bảng II.4: Phân bổ đặc tính lỗi 49 Bảng II.5: Biểu thị rung pha cực đại cho phép điểm giao tiếp chuẩn 50 Bảng III.1: Tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ di động toàn quốc .54 Bảng III.2: Tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ mạng cố định không dây .55 Bảng III.3: Kết đo số gọi thoại khởi tạo 79 Bảng III.4: Phân bổ công suất phát 81 Bảng III.5: Tỷ lệ lỗi khung 82 Bảng III.6: Kiêm tra gọi dài 82 Bảng III.7: Các tham số phân bổ FFCHFER 85 Bảng III.8: Thông lượng liệu đường lên 86 Bảng III.9.Thông lượng liệu đường xuống(trường hợp phát lại) 89 Bảng III.10 Thông lượng đường xuống 90 Bảng III.11 Phân bổ tỷ lệ DRC 91 Bảng III.12: Tỷ lệ PER trung bình 93 Bảng III.13: Tính toán PN hoạt động 93 Bảng III.14 Thời gian thiết lập kết nối 94 Bảng III.15 Phép đo độ trễ .95 Bảng III.16: Giá trị DRC trung bình 96 Bảng III.17: Đo tải sector 96 Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 -6- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình I.1: Xu phát triển thông tin di động từ 2G tới 4G 11 Hình I.2: Sơ đồ kiến trúc mạng CDMA 2000 1x 13 Hình I.3: Sơ đồ khối mạng quản lý 16 Hình I.4: Mô hình gọi thoại 17 Hình I.5: Mô hình gọi liệu gói CDMA 2000 1x 18 Hình II.1: Sơ đồ chuyển giao mềm/mềm 24 Hình II.2: Kết hợp đa đường BSC suốt trình chuyển giao mềm chuyển giao mềm 25 Hình II.3: Tín hiệu đa đường tới máy thu (trạm gốc) 26 Hình II.4: Sơ đồ điều khiển công suất vòng 34 Hình II.5: Sơ đồ điều khiển công suất đường xuống vòng đóng 36 Hình II.6: So sánh sử dụng tần số GSM CDMA 46 Hình III.1: Sơ đồ cấu trúc mạng thoại liệu 58 Hình III.2: Vấn đề quản lý tải sector đường xuống thời gian .59 Hình III.3: Thủ tục đăng ký thiết lập gọi 61 Hình III.4: Thủ tục thông báo thư thoại .62 Hình III.5: Kịch phân phối gọi đến 62 Hình III.6: Kịch gọi xuất phát từ máy di động 63 Hình III.7: Quá trình chuyển giao 63 Hình III.8: Quá trình thiết lập gọi 64 Hình III.9: Sơ đồ bước xử lý lỗi truy nhập 69 Hình III.10: Sơ đồ tối ưu hoá mạng 73 Hình III.11: Mẫu 1- Tần số 452.6 MHz đo 75 Hình III.12: Mẫu - Tín hiệu nhiễu Đài TH 75 Hình III.13: Mẫu 3- Tần số 455.2 MHz đo 76 Hình III.14: Mẫu 4- Tần số 457.6 MHz đo 76 Hình III.15: Mẫu 5- Can nhiễu 463.0 MHz đo 77 Hình III.16: Mẫu 6- Can nhiễu 464.5 MHz đo .77 Hình III.17: Phân bổ công suất thu 80 Hình III.18: Phân bổ công suất phát 81 Hình III.19: Phân bổ mức thu 83 Hình III.20:Phân bổ mức phát 84 Hình III.21: Bản đồ phân bố FFCHFER 85 Hình III.22: Phân bố thông lượng liệu đường lên 86 Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 -7- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ CDMA Qualcom phát triển năm 1985 nhanh chóng cấp phép triển khai thương mại Châu Âu, Bắc Mỹ Công nghệ CDMA đời đánh dấu bước tiến công nghệ, tăng tốc độ ứng dụng tiện ích cho thấy có điểm trội công nghệ GSM Tới nay, CDMA triển khai 50 quốc gia với thị phần trên130 triệu thuê bao Tại Việt Nam,bắt đầu từ năm 1996, S-Fone triển khai cung cấp dịch vụ CDMA dựa công nghệ IS-95 có nhà cung cấp dịch vụ,trong có nhà cung cấp dịch vụ hoạt động băng tần 800MHz Tuy nhiên nhà khai thác CDMA Việt Nam ưu tiên hàng đầu cho việc phát triển trì số lượng thuê bao, chạy đua với việc mở rộng vùng phủ sóng mà chưa có đầu tư mức tới việc nâng cao chất lượng gọi nơi triển khai cung cấp dịch vụ Hiện nay, Bộ Thông tin Truyền thông (trước Bộ BCVT) đưa tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ chung mạng di động Việc đòi hỏi nhà cung cấp dịch vụ di động, không GSM mà CDMA bước vào cạnh tranh liệt để nâng cao chất lượng mạng lưới, chất lượng phục vụ khách hàng Dù mạng di động có nhiều ưu điểm công nghệ so với mạng di động GSM, việc không ngừng nâng cao chất lượng, đảm bảo yêu cầu phục vụ khách hàng, tăng thêm tiện ích, phát triển dịch vụ gia tăng hạ tầng mạng có chất lượng tốt yếu tố sống còn, tạo nên thương hiệu- uy tín thu hút khách hàng đến với mạng viễn thông CDMA non trẻ Trên sở đó, với mong muốn có nhìn tổng quan vấn đề chất lượng mạng viễn thông coi tiên tiến nay, vào tập trung phân tích yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng CDMA nói chung, giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA tần số thấp (450MHz) Việt Nam để góp phần cải thiện, nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz triển khai Nội dung luận văn chia làm phần, tương ứng với chương: Chương I: Tổng quan CDMA Giới thiệu đặc điểm bật công nghệ, thị phần ,về ưu điểm chất lượng mạng CDMA so với mạng khác Chương II: Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng CDMA Nêu phân tích yếu tố gây suy giảm chất lượng mạng CDMA, tập trung vào yếu tố ảnh hưởng phần vô tuyến Đồng thời đưa hướng giảm thiểu mức độ ảnh hưởng Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 -8- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam Chương III: Các giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam Nêu phân tích, so sánh giải pháp đề xuất cho mạng CDMA điển hình hoạt động tần số thấp 450MHz , đưa phương án tối ưu hoá mạng CDMA EVNTelecom Tôi xin chân thành cám ơn giúp đỡ Thầy giáo- Tiến Sỹ Nguyễn Xuân Dũng- giảng viên khoa Điện tử Viễn Thông trường ĐH Bách Khoa Hà Nội gợi mở cho ý tưởng hướng dẫn hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cám ơn đồng nghiệp EVNTelecom có ý kiến góp ý quý báu trình thực luận văn Do thời gian trình độ hạn chế, việc nghiên cứu vấn đề chất lượng mạng CDMA non trẻ vấn đề mới, chưa khai thác nhiều, nên trình thực không tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp, bạn học viên để hoàn thiện đề tài này, đem lại giá trị thiết thực cho công tác triển khai nâng cao chất lượng mạng lưới CDMA Việt Nam Hà Nội, ngày tháng năm 2007 Người thực PHẠM HOÀI GIANG Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 -9- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CDMA I.1 Giới thiệu chung I.1.1 Khái quát thông tin di động hệ thứ Sự bùng nổ dịch vụ số liệu mà trước ứng dụng công nghệ IP tương ứng với tăng nhu cầu dung lượng truyền dẫn đặt yêu cầu công nghiệp viễn thông di động Thông tin di động hệ hai sử dụng công nghệ số bị giới hạn băng thông hẹp xây dựng chế chuyển mạch kênh, cung cấp dịch vụ thoại, nên không đáp ứng dịch vụ Trong bối cảnh đó, ITU đưa đề án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động hệ ba với tên gọi IMT-2000 Mục đích IMT2000 đưa đáp ứng cho nhu cầu băng rộng đồng thời đảm bảo tính kế thừa công nghệ thông tin di động hệ hai (2G) Thông tin di động hệ ba (3G) xây dựng sở IMT-2000 đưa vào triển khai ứng dụng thực tế từ năm 2001 Các hệ thống 3G cung cấp dịch vụ viễn thông đa dạng bao gồm: thoại, truyền số liệu, đa phương tiện, video đồng thời tăng tính linh hoạt việc cung cấp dịch vụ đến người sử dụng đâu, thời điểm Có thể tổng kết dịch vụ IMT-2000 đáp ứng bảng I.1 Các hệ thống thông tin di động hệ hai gồm: GSM, IS-36, IS-95 CDMA PDC Trong trình thiết kế hệ thống thông tin di động hệ 3, hệ thống hệ hai quan tiêu chuẩn hóa vùng xem xét để đưa đề xuất tương thích Các công nghệ nghiên cứu để đưa đề xuất cho hệ thống thông tin di động hệ gồm: - W-CDMA (Wideband CDMA: CDMA băng rộng) - W-TDMA (Wideband TDMA: TDMA băng rộng) - TDMA/CDMA băng rộng - OFDMA (Orthogonal FDMA: FDMA trực giao) - ODMA Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 -89- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam - Rx RLP Throughput (with retransmit) Rx RLP Throughput Category Cumulative Percentile(%) Percentile(%) Number Cumulative Number (+INF, 2457.6) 0 0 [2457.6, 1843.2) 0.74 0.74 11 11 [1843.2, 1228.8) 3.01 3.75 45 56 [1228.8, 921.6) 10.9 14.65 163 219 [921.6, 614.4) 16.12 30.77 241 460 [614.4, 307.2) 28.56 59.33 427 887 [307.2, 153.6) 22.01 81.34 329 1216 [153.6, 76.8) 10.5 91.84 157 1373 [76.8, 38.4) 3.88 95.72 58 1431 [38.4, -INF) 4.28 100 64 1495 Max Value: 2033.83 Min Value: 0.59 Ave Value: 493.68 Bảng III.9.Thông lượng liệu đường xuống(trường hợp phát lại) Giá trị throughput trung bình 493.68 kbps Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 -90- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam - Rx throughput Rx Throughput Category Cumulative Percentile(%) Percentile(%) Number Cumulative Number (+INF, 2457.6) 0 0 [2457.6, 1843.2) 0.68 0.68 19 19 [1843.2, 1228.8) 5.01 5.69 140 159 [1228.8, 921.6) 10.85 16.54 303 462 [921.6, 614.4) 16.11 32.65 450 912 [614.4, 307.2) 25.53 58.18 713 1625 [307.2, 153.6) 18.05 76.23 504 2129 [153.6, 76.8) 8.38 84.61 234 2363 [76.8, 38.4) 2.79 87.4 78 2441 [38.4, -INF) 12.6 100 352 2793 Max Value: 2295.13 Min Value: Ave Value: 490.83 Bảng III.10 Thông lượng đường xuống Giá trị trung bình 490.83 kbps Phạm Hoài Giang- Lớp CH ĐTVT 2005-2007 -91- Phân tích yếu tố ảnh hưởng giải pháp nâng cao chất lượng mạng CDMA 450MHz Việt Nam Phân bố DRC trung bình DRC phản ánh khả phủ sóng đường xuống dịch vụ 1xEV-DO Average DRC Rate Category Cumulative Percentile(%) Percentile(%) Number Cumulative Number (+INF, 2457.6) 0.76 0.76 22 22 [2457.6, 1843.2) 2.03 2.79 59 81 [1843.2, 1228.8) 3.86 6.65 112 193 [1228.8, 921.6) 5.41 12.06 157 350 [921.6, 600) 21.06 261 611 [600, 307.2) 18.13 39.19 526 1137 [307.2, 200) 9.72 48.91 282 1419 [200, 76.8) 24.34 73.25 706 2125 [76.8, 38.4) 14.03 87.28 407 2532 [38.4, -INF) 12.72 100 369 2901 Max Value: 2457.6 Min Value: Ave Value: 383.92 Bảng III.11 Phân bổ tỷ lệ DRC Giá trị DRC trung bình 383.92 kbps Yêu cầu phải có: - It 10% số Bin có DRC>=600kbps, giá trị đo 21.06%, đạt yêu cầu - It 55% số Bin có 200kbps