Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)

Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại chi nhánh viettel Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)

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 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. .. nhà mạng thường gặp phải số lỗi làm suy giảm chất lượng hệ thống Đây toán kinh tế chi n 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 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