Tối ưu hóa mạng viễn thông

NGUYỄN NGỌC BẢO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN NGỌC BẢO KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG TỐI ƯU HÓA MẠNG VIỄN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC (KỸ THUẬT) … KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG KHOÁ Hà Nội – Năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Ngọc Bảo TỐI ƯU HÓA MẠNG VIỄN THÔNG Chuyên ngành : Kĩ thuật điện tử viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS TRẦN VĂN CÚC Hà Nội – Năm 2011 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình1.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM 13 Hình 1.2 Phân loại kênh logic 14 Hình 1.3 Tỉ số nhiễu đồng kênh C/I 17 Hình 1.4 Mẫu ô 3/9 20 Hình 1.5 Mẫu ô 4/12 25 Hình 1.6 Cấu trúc mạng Viettel 26 Hình 2.1 Tối ưu vô tuyến tác động lên phân hệ BSS 27 Hình 2.2 Quy trình tối ưu mạng 29 Hình 2.3 Giao diện thực câu lệnh SQL truy vấn sở liệu 30 Hình 2.4 Giao diện đồ Enterprise 33 Hình 2.5 Giao diện Mapinfo 35 Hình 2.6 Câu lệnh SQL tương ứng 35 Hình 2.7 Kết thực câu lệnh SQL 37 Hình 2.8 Các cửa sổ giao diện TEMS Investigation 40 Hình 3.1 Nhiễu đồng kênh 42 Hình 3.2 Nhiễu kênh liền kề 43 Hình 4.1 Đặc điểm địa hình cầu Chương Dươn 45 Hình 4.2 Nhiễu C/I worst trước tối ưu Hoàn Kiếm-Long Biên 46 Hình 4.3 RxLev trước tối ưu Hoàn Kiếm-Long Biên 47 Hình 4.4 Nhiễu C/I worst trước tối ưu Hoàn Kiếm-Long Biên 50 Hình 4.5 Rxlev trước tối ưu Long Biên-Hoàn Kiếm 51 Hình 4.6 C/I worst sau tối ưu Hoàn Kiếm-Long Biên 52 Hình 4.7 RxLev sau tối ưu Hoàn Kiếm-Long Biên 53 Hình 4.8 C/I worst sau tối ưu Long Biên-Hoàn Kiếm 53 Hình 4.9 RxLev sau tối ưu Long Biên-Hoàn Kiếm 54 Hình 4.10 C/I worst trước tối ưu Hoàn Kiếm-Long Biên 54 Hình 4.11 C/I worst sau tối ưu Hoàn Kiếm-Long Biên 55 Hình 4.12 RxLevel truớc tối ưu Hoàn Kiếm-Long Biên 59 Hình 4.13 RxLevel sau tối ưu Hoàn Kiếm-Long Biên 63 Hình 4.14 C/I worst trước tối ưu 64 Hình 4.15 C/I worst sau tối ưu 65 Hinh 4.16 RxLevel trước tối ưu 66 Hình 4.17 Rx Level sau tối ưu 67 Hình 4.18 Cầu Thăng Long trước tối ưu 68 Hình 4.19 Cầu Thăng Long sau tối ưu 69 Hình 4.20 Traffic & CDR 70 Hình 4.21 KPI trước sau thử nghiệm tham số 70 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bốn băng tần GSM 68 Bảng 1.2 Quy hoạch tần số BCCH 69 Bảng 1.3 Quy hoạch tần số TCH 70 Bảng 2.1 Các tiêu KPI mạng Viettel 70   LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là luận văn của riêng tôi. Những kết quả tính toán, thiết  kế trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một  bản luận văn nào khác.      Học viên thực hiện  Nguyễn Ngọc Bảo     Trang MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ 11 DANH MỤC BẢNG BIỂU 12 MỞ ĐẦU 13 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM 17 1.1 Giới thiệu chung hệ thống GSM 17 Bảng 1.1 Bốn băng tần GSM 18 1.2 Các tiêu kỹ thuật mạng GSM 18 1.3 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM 20 1.4 Tổn hao đường truyền sóng vô tuyến 28 1.5 Nguyên tắc sử dụng tần số theo chia ô 35 1.6 Cấu trúc hệ thống tài nguyên vô tuyến cụ thể mạng Viettel CHƯƠNG II BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN 45 2.1 Định nghĩa tối ưu 45 2.2 Mục đích: 46 2.3 Các lý việc thực trình tối ưu mạng: 46 2.4 Giới Thiệu Các KPIs Vô Tuyến Chính 47 2.5 Quy Trình Tối Ưu Mạng: 51   Trang 2.6 Cac cong cu ho tro chinh cho qua trinh toi uu mang Viettel 58 CHƯƠNG III MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHÍNH VÀ GIẢI PHÁP CỦA BÀI TOÁN TỐI ƯU 65 3.1 Vấn đề vùng phủ 65 3.2 Vấn đề nhiễu 66 3.3 Vấn đề nghẽn kênh gọi nghẽn kênh lưu lượng TCH 69 3.4 Các Vấn Đề Lỗi Cuộc Gọi Tiêu Biểu 71 3.5 Vấn đề rớt Cuộc Gọi (Dropped Call) 76 3.6 Vấn đề Chuyển Giao (Handover) 81 CHƯƠNG IV GIẢI QUYẾT MỘT SỐ BÀI TOÁN TỐI ƯU CỤ THỂ TRONG THỰC TẾ MẠNG VIETTEL 88 4.1 Tối ưu trường hợp bị rớt gọi nhiễu cao 88 4.2 Tối ưu trường hợp bị rớt gọi chuyển giao chậm, vấn đề vùng phủ không tốt 106 4.3 Tối ưu cách điều chỉnh tham số mềm hệ thống để giảm nghẽn, nâng cao lực chất lượng phục vụ mạng 110 KẾT LUẬN 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116   Trang DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT *** A ACCH Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập ARFCH Absolute Radio Frequency Kênh tần số tuyệt đối Channel AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực AVDR Average Drop Call Rate Tỉ lệ rớt gọi trung bình B BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít Bm Full Rate TCH TCH toàn tốc BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc   Trang BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C C/A Carrier to Adjacent Tỉ số sóng mang/nhiễu kênh lân cận CCBR SDCCH Blocking Rate Tỉ lệ nghẽn mạch SDCCH CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CCDR SDCCH Drop Rate Tỉ lệ rớt mạch SDCCH CCH Control Channel Kênh điều khiển CCS7 Common Channel Signalling No7 Báo hiệu kênh chung số CCITT International Telegraph and Uỷ ban tư vấn quốc tế điện thoại Telephone Consultative Committee điện báo CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cell Cellular Ô (tế bào) CI Cell Identity Nhận dạng ô ( xác định vùng LA ) C/I Carrier to Interference Tỉ số sóng mang/nhiễu đồng kênh C/R Carrier to Reflection Tỉ số sóng mang/sóng phản xạ CSPDN Circuit Switch Public Mạng số liệu công cộng chuyển mạch Data Network gói   Trang CSSR Call Successful Rate Tỉ lệ gọi thành công D DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng E EIR Equipment Identification Bộ ghi nhận dạng thiết bị Register ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Standard Institute Châu Âu F FDMA Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần số Access FACCH Fast Associated Kênh điều khiển liên kết nhanh Control Channel FCCH Frequency Correction Channel G   Trang Kênh hiệu chỉnh tần số Nhận xét: Số mẫu có giá trị C/I worst ≤ 12 trước tối ưu chiếm 45% so với 1% sau tối ưu Sau tối ưu, giá trị C/I worst tốt nhiều, tập trung khoảng từ 17 ÷ 20 RxLevel + Trước tối ưu: Hình 4.16 RxLevel trước tối ưu + Sau tối ưu:   Trang 102 Hình 4.17 RxLev sau tối ưu Nhận xét: Sau tối ưu, mức thu trung bình cầu tốt 5.45% (từ -71 đến -67.13 dBm) chủ động ưu tiên cell phục vụ cầu (HNI7441 HNI5802) đặt ngưỡng điều khiển công suất cho cường độ tín hiệu (SSDESDL/SSDESUL) lên 6dBm cho cell (từ -82 lên -76 dBm đường downlink từ -88 lên -82 dBm đường uplink) ngưỡng chất lượng (QDESDL/QDESUL) lên 2dB (ứng với C/I từ 15 lên 17dB) 4.1.2.4 Nhận thức: Do đặc điểm địa hình thoáng, mặt nước rộng (900m) nên trạm xa phủ tới cầu gây nhiễu Các trạm dọc hai bên đầu cầu Chương Dương: góc hướng chưa tốt, nhiều cell vị trí triển khai gần sát bờ sông nên có số cell phủ rộng 4.1.2.5 Hành động:   Trang 103 Tối ưu vùng phủ cho trạm xa, hạn chế phủ sóng lên cầu Cụ thể: chỉnh tilt cell, chỉnh azimuth cell Cụ thể: GSM Old type Tilt HNI2212 900 HNI7571 900 HNI7441 1800 STT Cell New Tilt Old New Azimuth Azimuth 150 140 50 70 Xác định cell phục vụ cầu Định hướng cell dải 1800 để hạn chế nhiễu Thay tần số: cell, tần số (3 cell GSM900, cell GSM1800) Thay đổi thông số phần mềm để ưu tiên lựa chọn cell phục vụ cầu: LAYER , HIHYST, SSDESDL, SSDESUL, QDESDL, QDESUL Cell Old LAYER New LAYER HNI7441 Cell Cellr Old HIHYST New HIHYST HNI5802 HNI7441   Trang 104 Old state New state Cell SSDESDL SSDESUL SSDESDL SSDESUL HNI7441 82 88 76 82 HNI5802 82 88 76 82 Old state New state Cell QDESDL QDESUL QDESDL QDESUL HNI7441 82 88 76 82 HNI5802 82 88 76 82 Old state New state Cell BSPWRB BSPWRT BSPWRB BSPWRT HNI0931 45 45 43 43 HNI3971 45 45 43 43 4.1.2.6 Bài học kinh nghiệm: Thiết kế trạm không nên đặt sát bờ sông khó điều chỉnh vùng phủ Bất kỳ khu vực phải có cell làm serving Khu vực thoáng phải đặt trạm theo mục đích vùng phủ cho mục đich lưu lượng trạm dải tần 1800   Trang 105 Vấn đề nhiễu phản xạ dọc sông, trạm xa bắn lên cầu với cường độ tín hiệu mạnh dẫn tới nhiễu cao Tăng giá trị C/I cho cell phục vụ cầu cách tăng ngưỡng điều khiển công suất để nâng mức cường độ tín hiệu cell phục vụ so với cell bên phủ tới 4.2 Tối ưu trường hợp bị rớt gọi chuyển giao chậm, vấn đề vùng phủ không tốt 4.2.1 Đặc điểm kỹ thuật chất lượng phủ sóng cầu Thăng Long 4.2.1.1 Đặc điểm Chiều dài: 6.000m Cấu trúc: Cầu đường đường sắt chung, gồm tầng Tầng 1: có cầu riêng biệt, rộng 3,5m (1 làn) dùng cho phương tiện thô sơ Phần tầng đường dành dành cho tầu hỏa có chiều rộng 11m Tầng 2: dành cho loại xe giới có chiều rộng 21m, mặt cầu bê tông, bê tông nhựa dành cho người thăm quan 4.2.1.2 Chất lượng mạng di động Viettel khu vực cầu Thăng Long Chuyển giao chậm, gọi thường bị rớt di chuyển, thuê bao bám cell phủ dọc cầu khiến mức thu thấp 4.2.2 Tối ưu cầu Thăng Long 4.2.2.1 Hiện trạng trước tối ưu:   Trang 106 Hình 4.18 Cầu Thăng Long trước tối ưu Nhận xét: Do trạm co-site: HI1083, HNI295, HNI296 phục vụ cầu Thăng Long đặt layer khiến MS bám cell, định chuyển giao đưa chậm   Trang 107 4.2.2.2 Hiện trạng sau tối ưu: Hình 4.19 Cầu Thăng Long sau tối ưu Nhận xét: Sau tối ưu không tượng bám cell, MS chuyển giao bình thường, mức thu cầu tốt 4.2.2.3 Nhận thức:   Trang 108 Do suy nghĩ từ trước cho trạm G1800 co-site phục vụ mục đích lưu lượng gây tượng bám cell Đối với trường hợp cell phủ dọc cầu đường cao tốc, MS di chuyển với tốc độ cao không nên đặt chiều dài lọc kết đo locating dài, dẫn tới đưa định chuyển giao chậm Cùng với ta phải xem xét mức ưu tiên (layer) cho cell, không nên ưu tiên cao dẫn tới bám cell 4.2.2.4 Hành động: Thay đổi layer cho cell: Cell Old Layer New Layer HI10835 HI10836 HNI2954 HNI2955 HNI2956 HNI2964 HNI2965 2 Thay đổi thông số chiều dài lọc:   Trang 109 Cell HNI5621 Old Old SSLENSD QLENSD 8 New New SSLENSD QLENSD 6 4.2.2.5 Bài học kinh nghiệm: Trạm Co-site GSM1800 phục vụ khu vực MS di chuyển với tốc độ cao như: đường cao tốc, cầu phục vụ mục đích lưu lượng mà vùng phủ Các cell phục vụ đường cao tốc không nên đặt chiều dài lọc thuật toán HO lớn 4.3 Tối ưu cách điều chỉnh tham số mềm hệ thống để giảm nghẽn, nâng cao lực chất lượng phục vụ mạng 4.3.1 Mục đích - Để giải giảm nghẽn cho vùng có lưu lượng lớn - Giảm số Handover trạm cosite - Đảm bảo chất lượng phục vụ 4.3.2 Thiết bị để thực hiện: - Một tủ RBS thiết bị 900, tủ RBS thiết bị 1800 - Một dây cable ESB (RS232)dài 7m dùng để kết nối tủ 4.3.3 Cách thức thực hiện: - Thiết bị 900 đặt chế độ Underlaid có nhiệm vụ đảm bảo vùng phủ, tần số BCCH nằm Underlaid - Thiết bị 1800 đặt chế độ Overlaid đảm nhiệm lưu lượng   Trang 110 - Điều khiển lưu lượng Overlaid Underlaid dựa số kênh rỗi Underlaid Nếu số kênh rỗi Underlaid thấp mức định (80% số kênh) có nhiều thuê bao đẩy sang Overlaid, ngược lại số kênh rỗi Underlaid vượt qua mức định (95%) có tối đa thuê bao chuyển từ Overlaid sang Underlaid 4.3.4 Kết thực hiện: - Trạm hoạt động tốt ổn định - Dễ dàng điều khiển lưu lượng Overlaid Underlaid - Giảm số lượng chuyển giao trạm Cosite nâng cao chất lượng gọi, giảm bớt số lần báo hiệu tiết kiệm kênh báo hiệu Tiết kiệm kênh phát quảng bá thêm kênh lưu lượng - Các tiêu KPI đảm bảo so với trước thực TRAFFIC & CDR 16 14 12 10 1.2 IMPLEMENT - Traffic 900 0.8 0.6 0.4 0.2 Traffic1800 Hình 4.20 Traffic & CDR   Trang 111 CDR 3/7/2006 3/5/2006 3/3/2006 3/1/2006 2/27/2006 OFF SCLD  2/25/2006 2/23/2006 2/21/2006 2/19/2006 2/17/2006 SCLDLL 60%  SCLDLL 80%  ON AGAIN KPI Before and after 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 /1 /0 /1 /0 /1 /0 /2 /0 /2 /0 /2 /0 /2 /0 /2 /0 /2 /0 /2 /0 /2 /0 /2 /0 /1 /0 /2 /0 /3 /0 /4 /0 /5 /0 /6 /0 /7 /0 102 100 98 96 94 92 90 88 Hosu Average of CSSR CDR Hình 4.21 KPI trước sau thử nghiệm tham số SCLDLL: thông số để điều khiển lưu lượng để chuyển từ Underlaid sang Overlaid Hiện 80% có nghĩa 80 phần tram số kênh Underlaid rỗi có tối đa thuê bao chuyển sang Overlaid SCLDUL: thông số để điều khiển lưu lượng chuyển từ Overlaid sang Underlaid Hiện đặt 95%: có nghĩa Underlaid có 95% kênh rỗi có tối đa thuê bao chuyển từ Overlaid sang Underlai 4.3.5 Kết luận: - Có thể triển khai rộng rãi toàn mạng vùng có Traffic lớn mà vùng phủ đảm bảo Tuy nhiên nên thực thiết bị 1800 900 để dễ dàng cho việc qui hoặch tần số   Trang 112 Thay đổi thông số RLINKT, RLINKUP: Giải thích khái niệm: RLINKT: Là thông số để điều khiển tiêu chí ngắt kết nối đường xuống đo MS Mỗi MS giải mã tin hệ thống (gửi kênh SACCH 480 ms gửi lần) counter tăng thông số lên (tăng tối đa lên đến giá trị RLINKT đăt), tin nhận thành công MS không giải mã RLINKT bị giảm Khi RLINKT mà giảm đến MS bị coi bị ngắt kết nối Một đơn vị RLIKT 480ms Như tăng thông số từ 16 lên 20 thời gian MS bị coi kết nối kéo dài 7.68 s lên đến 9.6 s, khả khôi phục lại kết nối MS có nhiều khả RLINKUP: Cũng tương tự nhu RLINKT điều khiển BSC định dựa số tin đo gửi đường lên Sau tăng RLINKT RLINKUP từ 16 lên 20 CDR giảm trung bình tù 1.7 xuống 1.5 - HOSR: Không đổi - Traffic: Tăng 8%, tổng số gọi không đổi - CDR: Tốt đáng kể 11% từ 1.7 xuống 1.5 - Rớt cường độ tín hiệu thấp giảm 30% (chiếm 45% xuống 37%) Kết luận: Việc thay đổi RLINKT RLINKUP cho kết tốt HPGBSC1 triển khai rộng rãi toàn mạng   Trang 113   Trang 114 KẾT LUẬN Như luận văn vào tìm hiểu lý thuyết hệ thống thông tin di động GSM lý thuyết, vấn đề bải toán tối ưu chất lượng mạng viễn thông Qua phần hiểu vấn đề mấu chốt khó khăn trọng việc tối ưu hóa mạng viễn thông Đây công việc vô khó khăn quan nhà mạng muốn trì nâng cao chất lượng phục vụ khách hang Ngoài việc nghiên cứu lý thuyết, luận văn ánh xạ nhiều giải pháp, cách xử lý hành động thực tế việc tối ưu chất lượng mạng mạng viễn thông quân đội Viettel, nhà mạng lớn Việt Nam Tuy nhiên khả hạn chế thời gian có hạn, luận văn không tránh khỏi thiếu sót, mong thông cảm đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để đồ án hoàn chỉnh Qua em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Trần Văn Cúc tận tình giúp đỡ định hướng giúp em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, tháng 10 năm 2011 Sinh viên thực Nguyễn Ngọc Bảo   Trang 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO     [1] Cell load sharing feature and traffic optimization in GSM network , SONNY ERICSSON [2] Vũ Đức Thọ (1999), Tính toán mạng di động số CELLULAR, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội [3] Asha Mehrotra (1996), GSM System Engineering, Artech House Publisher.Inc, Boston London [4] PTS Nguyễn Phạm Anh Dũng (1999), Thông tin di động GSM, Nhà xuất bưu điện, Hà Nội [5] GSM for engineering , AIRCOM [6] Jaana Laiho, Achim Wacker, Tomas Novosad (2006), Radio Network Planning and Optimisation for UMTS, John Wiley &Sons, England [7] Tài liệu tối ưu mạng vô tuyến, Tập đoàn viễn thông Quân đội Viettel [8] http://www.google.com                                                                                                           Trang 116 ... toán tối ưu hóa mạng vô tuyến Tìm hiểu nguyên lý, mục đích giai đoạn quy trình việc tối ưu hóa mạng viễn thông Chương 3: Một số vấn đề giải pháp toán tối ưu   Trang 15 Nêu vấn đề yêu cầu toán tối. .. thuyết tổng quan mạng GSM, quy trình thực tối ưu hóa mạng GSM Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan mạng GSM toán tối ưu mạng - Từ áp dụng thực tế tối ưu mạng Viettel IV NHỮNG LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN... tuyến cụ thể mạng Viettel CHƯƠNG II BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN 45 2.1 Định nghĩa tối ưu 45 2.2 Mục đích: 46 2.3 Các lý việc thực trình tối ưu mạng: 46