Đánh giá mạng thông tin di động 3g tại chi nhánh viettel thái nguyên

Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - NGUYỄN ĐĂNG QUỲNH ĐÁNH GIÁ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G TẠI CHI NHÁNH VIETTEL THÁI NGUYÊN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TRƯỞNG KHOA TS Đào Huy Du PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên – 2017 Luận văn tốt nghiệp ii Chuyên ngành KTĐT ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - NGUYỄN ĐĂNG QUỲNH ĐÁNH GIÁ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G TẠI CHI NHÁNH VIETTEL THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Thái Nguyên – 2017 Luận văn tốt nghiệp iii Chuyên ngành KTĐT LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, thông tin di động trở thành ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh phục vụ người hữu hiệu Hiện mạng thông tin di động 3G phát triển rộng khắp trở thành dịch vụ tiện ích khơng thể thiếu Nước đưa 3G vào khai thác thương mại cách rộng rãi Nhật Bản Từ năm 2006, mạng UMTS nhiều quốc gia nâng cấp lên, với chuẩn HSPDA xem mạng 3.5G Hiện giờ, HSPDA cho phép tốc độ đường truyền xuống đạt 21Mbps Xa hơn, nhánh tổ chức 3GPP lên kế hoạch phát triển mạng thành mạng 4G, với tốc độ 100 Mbit/s đường xuống 50 Mbit/s đường lên, dùng công nghệ giao diện vô tuyến dựa giải pháp ghép kênh tần số trực giao Để đáp ứng nhu cầu chất lượng dịch vụ ngày cao mạng thơng tin di động không ngừng cải tiến Việt Nam quốc gia phát triển viễn thông, thông tin di động trở thành dịch vụ kinh doanh thiếu tất nhà khai thác dịch vụ Đối với khách hàng sử dụng viễn thông, nhà doanh nghiệp thơng tin di động trở thành phương tiện liên lạc quen thuộc thiếu Dịch vụ thông tin di động ngày không hạn chế cho khách hàng giàu có mà dần trở thành dịch vụ phổ cập cho đối tượng viễn thông Các nhà mạng Việt Nam Vinaphone, Viettel, Mobiphone đạt doanh số bán hàng hấp dẫn từ việc khai thác hiệu hệ thống mạng 3G, nhiên vấn đề cấp bách phát triển mạng bền vững? Khi mà trình khai thác khơng nhà mạng thường gặp phải số lỗi làm suy giảm chất lượng hệ thống Đây toán kinh tế chiến lược với nhà mạng Trong khuôn khổ Luận Văn, tác giả vào nghiên cứu “Đánh giá mạng thông tin di động 3G Chi nhánh Viettel Thái Nguyên” với mong muốn xây dựng mơ hình thí nghiệm để phục vụ cho trình học tập, nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ngành Điện tử -Viễn thông Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 1.1 Kiến trúc mạng 3G 3G - UMTS hỗ trợ kết nối chuyển mạch gói lẫn chuyển mạch gói Các kết nối tốc độ cao đảm bảo cung cấp tập dịch vụ cho người sử dụng di động giống mạng điện thoại cố định Internet Các dịch vụ gồm: Điện thoại có hình (Hội nghị video), âm chất lượng cao (CD) tốc độ truyền cao đầu cuối Một tính khác đưa với GPRS “luôn kết nối” đến Internet UMTS cung cấp thơng tin vị trí tốt hỗ trợ tốt dịch vụ  Một mạng 3G bao gồm ba phần: - Thiết bị di động (UE: User Equipment) - Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrrial Radio Network) - Mạng lõi (CN: Core Network) UE Uu UE UTRAN Nút B CN Iu E MSC/VLR RNC GMSC PSTN ISDN Miền CS Nút B F Iur Iub D EIR ME RNC USIM Gr Gf Nút B Miền PS SGSN Nút B C HLR/AuC Gc INTER NET GGSN Gn Gi Hình 1.1 Kiến trúc mạng 3G 1.1.1 Thiết bị người sử dụng UE UE (User Equipment: Thiết bị người sử dụng) đầu cuối mạng UMTS người sử dụng Có thể nói phần hệ thống có nhiều thiết bị phát triển ảnh hưởng lớn đến ứng dụng dịch vụ khả dụng Giá thành giảm nhanh chóng tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị UMTS Điều đạt nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vơ tuyến cài đặt ứng dụng card thông minh  Các đầu cuối Các thiết bị đầu cuối ngày trở nên phong phú đa dạng kích thước tính tiện ích Mặc dù đầu cuối dự kiến khác kích thước thiết kế, tất chúng có hình lớn phím so với 2G Lý để tăng cường sử dụng đầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu nên thiết bị đầu cuối trở thành tổ hợp máy thoại di động, máy tính bảng… Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA) Luận văn tốt nghiệp Chun ngành KTĐT Nó đảm nhiệm tồn kết nối vật lý với mạng UMTS Giao diện thứ hai giao diện CU UMTS IC card (UICC) đầu cuối Giao diện tuân theo tiêu chuẩn cho card thông minh Các tiêu chuẩn bao gồm: - Bàn phím (Các phím vật lý hay phím ảo hình) - Đăng ký mật - Thay đổi mã PIN - Giải chặn PIN/PIN2 - Trình bày IMEI - Điều khiển gọi Phần lại giao diện dành riêng cho nhà thiết kế người sử dụng chọn cho đầu cuối dựa vào hai tiêu chuẩn (nếu xu 2G kéo dài) thiết kế giao diện Giao diện kết hợp kích cỡ thơng tin hình cung cấp (màn hình nút chạm), phím menu  UICC UMTS IC card card thơng minh Điều mà ta quan tâm đến dung lượng nhớ tốc độ xử lý cung cấp, ứng dụng USIM chạy UICC  USIM Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao) cài cứng card Điều thay đổi UMTS, modul nhận dạng thuê bao UMTS cài ứng dụng UICC Điều cho phép lưu nhiều ứng dụng nhiều chữ ký (khóa) điện tử với USIM cho mục đích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh) Ngồi có nhiều USIM UICC hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng USIM chứa hàm số liệu cần để nhận dạng nhận thực thuê bao mạng UMTS Nó lưu hồ sơ thuê bao 1.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến 3G UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) liên kết người sử dụng CN Nó gồm phần tử đảm bảo truyền thông UMTS vô tuyến điều khiển chúng UTRAN định nghĩa hai giao diện Giao diện Iu UTRAN CN, gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói IuCS cho miền chuyển mạch kênh; giao diện Uu UTRAN thiết bị người sử dụng Giữa hai giao diện hai nút RNC nút B  RNC RNC (Radio Network Controller) quản lý cho hay nhiều trạm gốc điều khiển tài nguyên chúng Đây điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN Nó nối đến CN hai kết nối, cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS) đến miền chuyển mạch kênh (MSC) Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT Một nhiệm vụ quan trọng RNC bảo vệ bí mật tồn vẹn Sau thủ tục nhận thực thỏa thuận khóa, khóa bảo mật tồn vẹn đặt vào RNC Sau khóa sử dụng hàm an ninh f8 f9 RNC có nhiều chức logic tùy thuộc việc phục vụ nút Người sử dụng kết nối vào RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC) Khi người sử dụng chuyển vùng đến RNC khác kết nối với RNC cũ, RNC trôi (DRNC: Drift RNC) cung cấp tài nguyên vô tuyến cho người sử dụng, RNC phục vụ quản lý kết nối người sử dụng đến CN Chức cuối RNC RNC điều khiển (CRNC: Control RNC) Mỗi nút B có RNC điều khiển quản lý cho tài ngun vơ tuyến  Nút B Trong UMTS trạm gốc gọi nút B nhiệm vụ thực kết nối vơ tuyến vật lý đầu cuối với Nó nhận tín hiệu giao diện Iub từ RNC chuyển vào tín hiệu vơ tuyến giao diện Uu Nó thực số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến sở “điều khiển cơng suất vòng trong” Tính đề phòng ngừa vấn đề gần xa; Nghĩa tất đầu cuối phát cơng suất, đầu cuối gần nút B che lấp tín hiệu từ đầu cuối xa Nút B kiểm tra công suất thu từ đầu cuối khác thông báo cho chúng giảm công suất tăng công suất cho nút B thu công suất từ tất đầu cuối 1.1.3 Mạng lõi Mạng lõi (CN) chia thành ba phần, miền PS, miền CS HE Miền PS đảm bảo dịch vụ số liệu cho người sử dụng kết nối đến Internet mạng số liệu khác miền CS đảm bảo dịch vụ điện thoại đến mạng khác kết nối TDM Các nút B CN kết nối với đường trục nhà khai thác, thường sử dụng công nghệ mạng tốc độ cao ATM IP Mạng đường trục miền CS sử dụng TDM miền PS sử dụng IP  SGSN SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node: Nút hỗ trợ GPRS phục vụ) nút miền chuyển mạch gói Nó nối đến UTRAN thơng qua giao diện IuPS đến GGSN thông qua giao diện Gn SGSN chịu trách nhiệm cho tất kết nối PS tất thuê bao Nó lưu hai kiểu liệu thuê bao: Thông tin đăng ký thuê bao thông tin vị trí thuê bao  GGSN GGSN (Gateway GPRS Support Node: Nút hỗ trợ GPRS cổng) GGSN nối với mạng số liệu khác Tất truyền thông số liệu từ thuê bao đến mạng ngồi qua GGSN Cũng SGSN, lưu hai kiểu số liệu: Thông tin thuê bao thông tin vị trí GGSN nối đến Internet thơng qua giao diện Gi đến BG thông qua Gp  BG BG (Border Gateway: Cổng biên giới) cổng miền PS PLMN với mạng khác Chức nút giống tường lửa Internet Để đảm bảo mạng an ninh chống lại công bên Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT  VLR VLR (Visitor Loacation Register: Bộ ghi định vị tạm trú) HLR cho mạng phục vụ (SN: Serving Network) Dữ liệu thuê bao cần thiết để cung cấp dịch vụ thuê bao copy từ HLR lưu Cả MSC SGSN có VLR nối với chúng Số liệu sau lưu VLR: - IMSI - MSISDN - TMSI (nếu có) - LA: Hiện thời thuê bao - MSC/SGSN: Hiện thời mà thuê bao nối đến Ngồi VLR lưu giữ thơng dịch vụ mà thuê bao cung cấp Cả SGSN MSC thực nút vật lý với VLR gọi VLR/SGSN VLR/MSC  MSC MSC thực kết nối CS đầu cuối mạng Nó thực chức báo hiệu chuyển mạch cho thuê bao vùng quản lý Chức MSC UMTS giống chức MSC GSM, có nhiều khả Các kết nối CS thực giao diện CS UTRAN MSC Các MSC nối đến mạng qua GMSC  GMSC GMSC số MSC GMSC chịu trách nhiệm thực chức định tuyến đến vùng có MS Khi mạng ngồi tìm cách kết nối đến PLMN nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối hỏi HLR MSC thời quản lý MS  Thanh ghi định vị thường trú (HLR) HLR sở liệu có nhiệm vụ quản lý thuê bao di động Một mạng di động chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng HLR tổ chức bên mạng HLR AuC hai nút mạng logic, thường thực nút vật lý HLR lưu giữ thông tin người sử dụng đăng ký th bao Như: Thơng tin tính cước, dịch vụ cung cấp dịch vụ bị từ chối thông tin chuyển hướng gọi  Trung tâm nhận thực (AuC) AuC (Authentication Center) lưu giữ toàn số liệu cần thiết để nhận thực, mật mã hóa bảo vệ tồn vẹn thơng tin cho người sử dụng Nó liên kết với HLR thực với HLR nút vật lý Tuy nhiên cần đảm bảo AuC cung cấp thông tin vector nhận thực (AV: Authenticaiton Vector) cho HLR AuC lưu giữ khóa bí mật chia sẻ K cho thuê bao với tất hàm tạo khóa từ f0 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT f5 Nó tạo AV, thời gian thực SGSN/VLR yêu cầu hay tải xử lý thấp lẫn AV dự trữ  Bộ ghi nhận thực thiết bị (EIR) EIR (Equipment Identity Register) chịu trách nhiệm lưu số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI: International Mobile Equipment Identity) Đây số nhận dạng cho thiết bị đầu cuối Cở sở liệu chia thành ba danh mục: Danh mục trắng, xám đen Danh mục trắng chứa số IMEI phép truy nhập mạng Số IMEI đầu cuối bị cấm truy nhập mạng Khi đầu cuối thông báo bị cắp, IMEI bị đặt vào danh mục đen bị cấm truy nhập mạng Danh mục sử dụng để cấm seri máy đặc biệt không truy nhập mạng chúng không hoạt động theo tiêu chuẩn 1.1.4 Các mạng Các mạng ngồi khơng phải phận hệ thống UMTS, cần thiết để đảm bảo truyền thơng nhà khai thác Các mạng ngồi mạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: Mạng di động mặt đất công cộng), ISDN hay mạng số liệu Internet Miền PS kết nối đến mạng số liệu miền CS nối đến mạng điện thoại 1.1.5 Các giao diện Vai trò nút khác mạng định nghĩa thông qua giao diện khác Các giao diện định nghĩa chặt chẽ để nhà sản xuất kết nối phần cứng khác họ - Uu: Giao diện Uu WCDMA, giao diện vô tuyến định nghĩa cho UMTS Giao diện nằm nút B đầu cuối - Iu: Giao diện Iu kết nối CN UTRAN Nó gồm ba phần, IuPS cho miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh IuBC cho miền quảng bá CN kết nối đến nhiều UTRAN cho giao diện IuCS IuPS Nhưng UTRAN kết nối đến điểm truy nhập CN - Tầng truy nhập tầng không truy nhập: Giao diện vô tuyến (Uu) giao diện CN-UTRAN (Iu) điểm tham chiếu phân hệ Giao thức qua giao diện Uu Iu chia thành hai cấu trúc: Giao thức mặt phẳng người sử dụng (U-plane) nghĩa giao thức bổ sung dịch vụ kênh mang truy nhập vô tuyến thực tế giao thức mặt phẳng điều khiển (C-plane) nghĩa giao thức để điều khiển RAB kết nối UE CN Cả hai giao thức Uu Iu cung cấp truyền suốt tin tầng khơng truy nhập (NAS) Nhóm chức mức cao thành tầng truy nhập (AS) tầng khơng truy nhập (NAS) mơ tả hình 1.2 AS nhóm chức giao thức đặc trưng cho kỹ thuật truy nhập Bao gồm giao thức để hỗ trợ truyền tải thông tin liên quan đến vô tuyến, để phối hợp sử dụng tài nguyên vô tuyến UE mạng truy nhập, hỗ trợ truy nhập từ mạng phục vụ tới tài nguyên cung cấp mạng truy nhập AS cung cấp dịch vụ qua điểm truy nhập dịch vụ (SAP) tới NAS (Các dịch vụ báo hiệu Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT liên quan đến mạng lõi) nghĩa cung cấp đường truyền truy nhập UE CN nơi mà bao gồm nhiều UE độc lập đồng thời, Các dịch vụ RAB CN có kết nối báo hiệu thực thể lớp cao UE CN, kết nối báo hiệu bao gồm hai phần: kết nối điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) kết nối Iu, nơi mà mở rộng kết nối báo hiệu RRC hướng CN 1.2 Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến Các giao thức giao diện vô tuyến cần thiết để thiết lập, tái cấu hình giải phóng dịch vụ kênh mang vô tuyến Giao diện vô tuyến bao gồm ba lớp giao thức: - Lớp vật lý (L1) - Lớp liên kết số liệu (L2) - Lớp mạng (L3) L2 chia thành lớp con: Điều khiển truy nhập môi trường (MAC), điều khiển liên kết vơ tuyến (RLC), điều khiển hội tụ số liệu gói (PDCP) điểu khiển quảng bá/đa phương (BMC) RLC chia thành mặt phẳng điều khiển (C) Mặt phẳng người sử dụng (U), PDCP BMC tồn mặt phẳng U L3 gồm giao thức biểu thị điều khiển tài ngun vơ tuyến (RRC) thuộc mặt điều khiển Hình 1.2 Nhóm chức mức cao thành tầng truy nhập tầng không truy nhập 1.2.1 Các giao thức giao diện vô tuyến Các chồng giao thức bao gồm giao thức khác lớp mạng vô tuyến, quản lý lớp mạng truyền tải Chúng có giao thức khung (FP) giao thức ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT (RANAP) RANAP thuộc mặt phẳng điều khiển giao diện Iu context mở rộng kết nối báo hiệu RRC hướng CN Lớp FP giao thức mặt phẳng người sử dụng Iub (giao diện RNC Nút B) mặt phẳng người sử dụng Iur (giao diện logic hai RNC) lớp tương thích ATM kiểu (AAL2), nơi mà sử dụng để truyền tải số liệu người sử dụng, thêm vào thông tin điều khiển cần thiết liên quan RNC phục vụ (SRNC) Nút B FB sử dụng để hỗ trợ vài thủ tục Iub/Iur đơn giản chẳng hạn điều chỉnh định thời cho đồng UTRAN điều khiển công suất vòng hở Hình 1.3 Các ví dụ thơng tin dựa vào số liệu Release’99 a) Đầu cuối giao thức mặt phẳng người sử dụng giao diện vô tuyến b) Đầu cuối giao thức mặt phẳng điều khiển giao diện vô tuyến 1.2.2 Giao thức điều khiển truy nhập mơi trường (MAC) MAC có nhiệm vụ xếp kênh logic (LoCH) lên kênh truyền tải thích hợp (TrCH) MAC cung cấp sử dụng TrCH hiệu quả; dựa vào tốc độ nguồn tức thời, lựa chọn khn dạng truyền tải (TF) tập khuôn dạng truyền tải ấn định cho kênh truyền tải tích cực TF lựa chọn dựa vào tập tổ hợp khuôn dạng truyền tải (TFCS) ấn định giao thức RRC đưa điều khiển tiếp nhận RNC RAB thiết lập thay đổi Chức lớp MAC ưu tiên xử lý luồng số liệu kết nối (lựa chọn TFC cho số liệu ưu tiên cao xếp lên L1 với ‘tốc độ bit cao’ TF); Các dịch vụ truyền số liệu lớp MAC cung cấp kênh logic 1.2.3 Giao thức điều khiển liên kết vô tuyến (RLC) Giao thức điều khiển RLC cung cấp chức phân đoạn/ lắp ráp lại (tải tin, PU) dịch vụ phát lại người sử dụng (RB) số liệu điều khiển (Báo hiệu RB) Mỗi trường hợp RLC cấu hình RRC để hoạt động ba chế độ Luận văn tốt nghiệp 34 Chuyên ngành KTĐT Hình 3.9: Các điểm bị over shooter Như nguyên nhân gây chất lượng đo bị chồng lấn vùng phủ Có nhiều điểm bị bắt tín hiệu trạm cách xa Các điểm bị bắt tín hiệu xa lên hình trên, điểm đường đo mà khơng bị chồng lấn vùng phủ khơng thể hình Vì tạo nên đường nét đứt hình  Kiểm tra tình trạng bắt sai feeder Hình 3.10: Hiện tượng over shoot bắt sai feeder Nhìn hình 3.10, ta thấy trực quan UE bắt tới cell khoảng cách xa Đây tượng cell over shooting Hơn nữa, ta thấy rõ cell trạm 3TN4970 bắt sóng lẫn với cell trạm (trạm khoanh tròn đỏ) nguyên nhân gây chất lượng sóng tồi khu vực  Kiểm tra tượng gây nhiễu địa hình Luận văn tốt nghiệp 35 Hình 3.11: Ảnh chụp từ vệ tinh Hình 3.12: Hình từ map phần mềm Và tia phủ sóng từ trạm tới UE: Chuyên ngành KTĐT Luận văn tốt nghiệp 36 Chuyên ngành KTĐT Hình 3.13: Kết nối trạm tới UE Nhận xét: Từ ta thấy cell có tượng over shoot nhiều Các cell từ xa kết nối tới vùng đo kiểm Lí có phải địa hình? Nhìn từ ảnh vệ tinh ta thấy đoạn đường đo có đồi cao, cối xung quanh Vị trí tương đối từ trạm gốc đến vùng đo kiểm bị chắn đồi Tuy khơng q cao, nguyên nhân gây nhiễu lớn Hơn khoảng cách từ trạm gần đến vùng đo kiểm khoảng 1.5km, khoảng cách tương đối xa Như khu vực thiếu vùng phủ Khi sóng cell khác phát đến nơi này, gây chồng lấn vùng phủ, nhiễu thêm, nhiễu tăng, tín hiệu sóng khơng phân biệt với tín hiệu nhiễu nữa, Ec/No thấp Và sinh tượng cell over shoot tượng bắt cell không  Kết luận: Nguyên nhân gây chất lượng tín hiệu tồi vùng đo kiểm là: - Cell bị chồng lấn vùng phủ nhiều, nhiễu lớn, giảm Ec/No - Bắt sai feeder, không bắt búp sóng anten gây tín hiệu yếu (cũng trường hợp over shoot) Địa hình gây nhiễu - Thiếu vùng phủ 3.5.4 Phân tích lựa chọn đề xuất giải pháp Muốn khắc phục lỗi trên, ta phải cho vùng đo kiểm có cell có cường độ tín hiệu lớn đạt ngưỡng thu UE, để UE bám vào cell Như thế, cell khác phát tín hiệu có lan đến đó, tín hiệu nhỏ, coi nhiễu đối tượng để UE camp vào Vậy ta lựa chọn giải pháp cụ thể đặt sau:  Xây dựng trạm Về phương diện kĩ thuật, xây dựng trạm phương pháp tối ưu xây dựng trạm vùng này, ta hồn tồn khắc phục lỗi trạm vào hoạt động Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT 37 Hình 3.14 Dự định đặt cell Tuy nhiên mặt kinh tế, khảo sát dân cư đoạn không nhiều (dưới 50 hộ dân), địa hình nhiều đồi núi Vậy tốn kinh tế khơng khả thi Biện pháp không sử dụng  Sử dụng phương pháp chỉnh azimuth Azimuth cell gần làm cell phủ cho đoạn đường Về mặt kinh tế: Việc điều chỉnh khơng có ảnh hưởng đến kinh tế Như dự định chỉnh azimuth sau: C B Cell A Hình 3.15: Dự định chỉnh azimuth Gần vùng đo kiểm có cell Tạm đặt tên cell A cell B Nếu chỉnh hướng cell để phủ tới vùng đo kiểm cell chọn để thực Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT 38 Nhưng xét, mặt kĩ thuật, nhìn vào ảnh vệ tinh ta thấy hướng phủ cell A hướng khu có dân số đơng Vậy chỉnh hướng cell A, gây vùng phủ mà phủ Như phương án chỉnh azimuth cho cell A không khả thi mặt kĩ thuật Tuy nhiên ta xem xét trường hợp cell B Xoay cell B 300 ngược chiều kim đồng hồ, cell phủ hướng xét Về mặt vùng phủ, cell B chồng lấn vùng phủ với cell kề Và hướng cell B phủ vùng có dân cư, vùng đảm nhận cell C Nên xoay azimuth cell B thế, hướng cell cell cho vùng đo kiểm Tuy nhiên với khoảng cách từ cell B đến vùng xét khoảng cách xa nhiễu lớn địa hình, chỉnh azimuth khơng không đủ trường hợp  Tăng cơng suất cho cell, ngẩn tilt Ở hình trên, ta thấy có cell B hướng phủ phần vùng đo kiểm Với đề xuất trên, xoay cell B hướng diện tới vùng xét Tuy nhiên, vùng bị bắt tín hiệu khơng vào cell B Đó do: Cell B chưa phủ tới vùng đo kiểm, ta kiểm tra công suất phát cell B Khi thấy chưa phát với cơng suất tối đa, tăng cơng suất phát lên Đồng thời chỉnh cho ngẩng góc tilt anten cell B lên để phủ sóng tới nơi đo kiểm Khi cell B làm cell để phủ sóng cho vùng xét, khắc phục tính trạng lỗi vùng phủ nói B Hình 3.16.Vùng phủ cell B Vòng tròn đỏ cho thấy cell B chưa phủ tới đường đo kiểm Và hướng vùng phủ thể hình cánh quạt Như giải pháp hợp lí mặt kĩ thuật Luận văn tốt nghiệp 39 Chuyên ngành KTĐT Hình 3.17 Dự định vùng phủ cell B chỉnh azimuth Dự định chỉnh azimuth cho cell B, điều chỉnh cơng suất góc tilt cho nó, cell B phủ đoạn đường phần khoanh tròn màu đen hình Tuy nhiên khoảng cách xa, góc mở cell khơng đủ để bao phủ tồn vùng xét Phần lại vùng xét bắt buộc phải dùng thêm repeater  Lắp đặt thêm repeater Với đoạn đường lại vùng xét Ta khơng thể sử dụng biện pháp chỉnh tilt, azimuth trạm, khơng thể xử lí tăng cơng suất, phương án dựng trạm khơng tối ưu mặt kinh tế Vậy đặt phương pháp tối ưu vùng lõm đặt thêm repeater để phủ sóng cho tồn vùng đo lại Để giải quyế t vấ n đề về phủ sóng, đồ ng thời giúp tăng chấ t lươ ̣ng ma ̣ng lưới, repeater là mô ̣t giải pháp hiê ̣u quả (về chấ t lươ ̣ng và tiń h kinh tế ) Chức chính của repeater là: Thu tiń hiê ̣u từ các tra ̣m gố c, sau đó khuế ch đa ̣i rồ i phát la ̣i giúp tăng đáng kể cường đô ̣ trường điê ̣n từ dải tầ n lựa cho ̣n trước ta ̣i các vùng lõm * Ưu điểm nổ i bật của repeater so với các tra ̣m BTS: - Kinh phí rẻ rấ t nhiề u - Cô ̣t anten đơn giản, nhỏ anten tivi, triể n khai nhanh - Diê ̣n tić h lắ p đă ̣t nhỏ, giảm chi phí thuê nhà tra ̣m - Thiế t bi nho ̣ ̉ go ̣n, triể n khai đơn giản, nhanh (trong vòng ngày) - Tiêu hao it́ điê ̣n, giảm chi phí tiề n điê ̣n hàng tháng Luận văn tốt nghiệp 40 Chuyên ngành KTĐT Hình 3.18 Sơ đồ khối repeater * Thành phầ n: - Anten thu (Donor antenna) - Anten phát (Service antenna) Thiế t bi repeater ̣ - Nguồ n điê ̣n (220V/50Hz) * Nguyên tắ c hoa ̣t động: Tín hiê ̣u đường xuố ng (downlink) thu đươ ̣c từ tra ̣m BS nhờ anten, đế n repeater (cổ ng BS) qua bô ̣ ghép song công (duplexer), qua bô ̣ khuế ch đa ̣i ta ̣p âm thấ p (LNA), qua bô ̣ lo ̣c (FC) (đươ ̣c cho ̣n trước theo dải tầ n tiń hiê ̣u đường xuố ng của nhà khai thác dich ̣ vu ̣ thông qua viê ̣c đă ̣t tầ n số nhờ vòng khoá pha PLL), sau đó đươ ̣c khuế ch đa ̣i công suấ t (PA), qua bô ̣ ghép song công (duplexer) đưa cổ ng MS của repeater, tin ́ hiê ̣u đươ ̣c đưa tới anten service truyề n tới thiế t bi ̣đầ u cuố i di đô ̣ng Tiń hiê ̣u đường lên cha ̣y tương tự theo chiề u ngươ ̣c la ̣i, tín hiê ̣u đường lên (uplink) phát từ máy đầ u cuố i di đô ̣ng tới anten thu (anten service) đế n repeater (cổ ng MS) qua bô ̣ ghép song công (duplexer), qua bô ̣ khuế ch đa ̣i ta ̣p âm thấ p (LNA), qua bô ̣ lo ̣c (FC) (đươ ̣c cho ̣n trước theo dải tầ n tín hiê ̣u đường lên của nhà khai thác dich ̣ vu ̣ thông qua viê ̣c đă ̣t tầ n số nhờ vòng khoá pha PLL), sau đó đươ ̣c khuế ch đa ̣i công suấ t (PA), qua bô ̣ ghép song công (duplexer) đưa cổ ng BTS của repeater, tín hiê ̣u đươ ̣c đưa tới anten donor truyề n tới tra ̣m BTS Nguồ n: Thường sử du ̣ng trực tiế p nguồ n 220V~/50Hz hoă ̣c nguồ n chiề u 9V nhờ bô ̣ adapter Sau số hình ảnh cho repeater: Luận văn tốt nghiệp 41 Chuyên ngành KTĐT Hình 3.19: Loại 30dBm Hình 3.20: Loại 15dBm Và hình ảnh minh họa cho cách đặt repeater: Hình 3.21 Minh họa cho cách đặt repeater 3.5.4 Triển khai phương án Chỉnh tilt cell B ta có cách tính: Dựa vào độ cao anten khoảng cách cần phủ tới để tính góc tilt H Tilt  90 – arccotang ( ) R H: Độ cao anten R: Bán kính vùng phủ tính từ chân anten đến điểm xét (3.1) Luận văn tốt nghiệp 42 Chuyên ngành KTĐT Hình 3.22: Khoảng cách UE đến trạm Trong thực tế, thông thường chỉnh tilt dao động tối đa 30 cho lần chỉnh Và chỉnh mở rộng vùng phủ phải ý đến toán lưu lượng Chỉ tăng vùng phủ đảm bảo không bị nghẽn lưu lượng Có thể tăng khả đáp ứng lưu lượng trạm cách tăng cấu hình trạm, tăng cơng suất cho trạm Các bước chỉnh góc tilt:  Cách chỉnh Tilt: * Anten Kathrein 739630, 739636 – GSM900 Hình 3.23: Vẽ búp sóng Anten - Góc Tilt ảnh hưởng lớn đến bán kính phủ cell, việc thực thay đổi giá trị góc tilt cần cân nhắc, ghi chép kiểm tra vùng phủ trước sau chỉnh tilt Các thay đổi phải cập nhật vào data base - Anten 739630, 739636 có kích thước (dài 2,6m, nặng 19kg) - Bước 1: Sử dụng KLÊ 13 nới lỏng ốc vị trí (1,2,3,4) - Bước 2: điều chỉnh độ mở rộng (kéo vào đẩy ra) vị trí số để xác định góc nẩng tilt Với vạch vị trí 02 tương ứng với độ (có độ điều chỉnh) - Bước 3: Sau điều chỉnh góc ngẩng tilt xong Thực siết chặt ốc vị trí (1,2,3,4) đảm bảo Anten cố định * Anten Kathrein 739496 – GSM1800 - Anten 739496 dành cho dải tần số GSM1800 nên thiết bị nhẹ kích thước nhỏ (dài 1,3m; nặng 6kg) - Các bước điều chỉnh anten 739496 tương tự Anten739630, 739636 Luận văn tốt nghiệp  43 Chuyên ngành KTĐT Cách chỉnh azimuth: - Azimuth góc phương vị, hướng búp sóng nên định vùng phủ cell Ảnh hưởng đến cường độ tín hiệu, chất lượng tín hiệu, khả chuyển giao đến cell lân cận Do điều chỉnh azimuth cần ghi chép, đo kiểm trước sau thực giá trị thay đổi phải cập nhật vào data base - Cách chỉnh azimuth áp dụng cho loại anten kathrein, andrew, - Dụng cụ chuẩn bị: La bàn, kle 19 - Bước 1: Sử dụng La bàn xác định góc azimuth cell cần điều chỉnh - Bước 2: Điều chỉnh nới lỏng ốc vị trí 5,6 - Bước 3: Dùng tay xuay anten phía cần điều chỉnh, trùng hướng la bàn (để điều chỉnh thuận lợi phải có người phía phía anten) - Bước 4: Sau xoay anten góc azimuth xong vặn chặt ốc vị trí 5,6  Triển khai repeater: Hình 3.24: Sơ đồ mơ hình tính tốn cự li vùng phủ repeater Cơng thức tính cự li vùng phủ repeater sau: Luận văn tốt nghiệp lg(D)  44 Chuyên ngành KTĐT Ptx  G a  Lc  Rx  69.5  26.16lg(f)  13.82lgH C 44.9  6.55lg h (3.2) Với: Ptx: Công suấ t phát cực đa ̣i của repeater (đơn vi:̣ dBm) Ga: Đô ̣ tăng ić h của anten (đơn vi:̣ dBi) Lc: Tổ n hao feeder và đấ u nố i connector (đơn vi:̣ dB) Rx: Mức thu ta ̣i khoảng cách D so với repeater (đơn vi:̣ dBm) F: Tầ n số làm viê ̣c của repeater (đơn vi:̣ MHz) H: Đô ̣ cao của anten service (đơn vi:̣ m) h: Đô ̣ cao của anten máy di đô ̣ng (đơn vi:̣ m) C: Hê ̣ số hiê ̣u chin ̉ h mơi trường Và D khoảng cách repeater phủ được, tính Km Với địa hình kháo sát được, ta chọn vị trí đặt repeater: Hình 3.25: Dự định đặt repeater Lí đặt vị trí repeater: Khảo sát địa hình ta thấy có đồi cao chắn sóng từ cell B sang khu vực xét, đồi cao nhất, đặt repeater nó,với việc bắt sóng cell B khuếch đại lên, sóng bao phủ tồn khu có sóng yếu xét 3.5.5 Kết thu sau tối ưu Luận văn tốt nghiệp 45 Chuyên ngành KTĐT Các giá trị RSCP mẫu quy % tổng số mẫu đo 60 50 [% of Total] 40 30 20 10 [Min, -20 [-20, - [-18, -16 [-16, 18] 14] [-14, - [-12, -10 [-10, -8] [-8, -6] [-6, -4] [-4, -2] 12] Ec/No [dB] [-2, 0] [0, Max] Hình 3.26 Tổng hợp đánh giá giá trị điểm Ec/No sau tối ưu Các giá trị RSCP mẫu quy % tổng số mẫu đo 50 45 40 35 [% of Total] 30 25 20 15 10 [Min, - [-110, [-105, [-100, [-95, - [-90, - [-85, - [-80, - [-75, - [-70, - [-65, - [-60, - [-55, - [-50, - [-45, 110] -105) -100) -95) 90) 85) 80) 75) 70) 65) 60) 55) 50) 45) Max] RSCP [dbm] Hình 3.27 Tổng hợp đánh giá giá trị RSCP sau tối ưu Nhận xét kết quả: Từ kết thu được, ta thấy giá trị Ec/No RSCP ổn định giá trị chấp nhận Toàn giá trị RSCP đạt từ mức -80dBm trở lên, giá trị Ec/No đạt mức -10dB trở lên So với giá trị chuẩn tham số nhà mạng đề giá trị đạt 3.6 Kết luận Như vậy, chương Luận văn thực giới thiệu phần mềm TEMS pocket, TEMS discovery sử dụng chúng để thực phân tích, đánh giá chất lượng vùng phủ vùng diện tích xã Vơ Tranh huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên Đồng thời đưa giải pháp hợp lí để khắc phục vấn đề vùng phủ tồn Qua phần trình bày Luận văn, nhận thấy việc phân tích đánh giá, tìm giải pháp nhằm tối ưu mạng có ý nghĩa lớn cho Luận văn tốt nghiệp 46 Chuyên ngành KTĐT tồn toàn hệ thống lớn nhà mạng Và vấn đề cần quan tâm sâu sắc đề cập đến vấn đề kĩ thuật tất nhà mạng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận - Trong chương 1, tác giả giới thiệu tổng quan Hệ thống thông tin di động 3G với kiến trúc mạng, kiến trúc giao diện vô tuyến kiến trúc lớp vật lý mạng 3G - Trong chương 2, tác giả đưa Cơ sở cho việc đánh giá tối ưu mạng 3G với Cơ sở lý thuyết KPI, lý thuyết tối ưu mơ hình đánh giá nhà mạng áp dụng để thực tối ưu mạng 3G - Trong chương 3, tác giả phân tích đánh giá thực tối ưu hóa vùng phủ cho mạng 3G tốn vùng phủ Tác giả giới thiệu phần mềm TEMS dùng cho phân tích đánh giá mạng Luận văn tốt nghiệp 47 Chuyên ngành KTĐT 3G, đồng thời tiến hành đo đạc, phân tích đánh giá vùng phủ cụ thể xã Vô Tranh Huyện Phú Lương Tỉnh Thái Nguyên Từ đưa biện pháp xử lý nhằm đạt hiệu tối ưu mặt kỹ thuật toán kinh tế II Kiến nghị - Thực đánh giá tối ưu hóa mạng di động 3G theo tốn dung lượng - Thực đánh giá tối ưu mạng di động 3G theo toán chất lượng mạng Luận văn tốt nghiệp trình bày nét mạng thông tin di động 3G, với số công tác đo kiểm đánh giá tối ưu thực thực tế Vì Luận văn đề cập đến việc phân tích, đánh giá tối ưu hóa vùng phủ cho mạng 3G nên Luận văn cần hoàn thiện nhiều với phương diện tối ưu khác tối ưu dung lượng, tối ưu cho số chất lượng mạng…Ngồi ra, thời gian có hạn nên Luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, cần ý kiến đóng góp, bổ sung, kinh nghiệm thực tế để Luận văn ngày hoàn thiện Luận văn sở để thực nghiên cứu thực hành mong muốn xây dựng mô hình thí nghiệm để phục vụ cho q trình học tập, nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ngành Điện tử -Viễn thông TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: [1] TS Trần Hồng Quân, PGS TS Nguyễn Bính Lân, KS Lê Xuân Công, KS Phạm Hồng Kỳ, “Thông tin di động”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] Nguyễn Ngô Hồng, Bài báo “Mối quan hệ khác biệt UMTS WCDMA”, Tạp chí bưu viễn thơng kỳ 1, – 2003 [3] TS Đào Huy Du, “Bài giảng thông tin di động” Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Tiếng anh: [4] Clint Smith, P.E, Daniel Collins,”3G Wireless Network”, McGraw – Hill [5] “Next Generation Mobile Systems: 3G & Beyond” , Edited by Dr.M Etoh O 2005 John Wiley & Sons,Jun 13, 2005 [6] Introduction to 3G Mobile Communications 2nd ed, by Juha Korhonen,Feb 2003 Luận văn tốt nghiệp [7] B.Walke, B.Seidenberg, M.P.Althhoff; 48 Chuyên ngành KTĐT UMTS The Fundamentals; John Wiley & Sons Ltd, England; 2003 [8] Harri Holma and Antti Toskala; WCDMA for UMTS Radio Access for Third Generation Mobile Communications; John Wiley & Sons Ltd, England; Sep.2004 [9] John Wiley and Sons (2006), Radio Network Planning and Optimisation for UMTS 2nd Edition [10]Juri Hamalainen, Cellular Network Planning and Optimization [11] Maciej J Nawrocki , Mischa Dohler, A Hamid Aghvami , Understanding UMTS Radio Network Modelling, Planning and Automated Optimisation ... ngành KTĐT ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - NGUYỄN ĐĂNG QUỲNH ĐÁNH GIÁ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G TẠI CHI NHÁNH VIETTEL THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC... phân tích sâu sở để đánh giá tối ưu cho mạng thông di động 3G Viettel Thái Nguyên CHƯƠNG II CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐÁNH GIÁ VÀ TỐI ƯU CHO MẠNG 3G 2.1 Giới thiệu chung Tối ưu hoạt động nâng cao hiệu suất... Đánh giá mạng thông tin di động 3G Chi nhánh Viettel Thái Nguyên với mong muốn xây dựng mơ hình thí nghiệm để phục vụ cho q trình học tập, nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ngành Điện tử -Viễn thông