Tối ưu hóa mạng 4g lte

Tối ưu hóa mạng 4g lte

l TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG THÁI NGUYÊN - BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : TỐI ƯU HÓA MẠNG 4G/LTE GVHD: T h.S.Đỗ Văn Quyền Sinh viên thực hiện: THÁI NGUYÊN – 2018 LỜI MỞ ĐẦU Đối với nhà khai thác sử dụng công nghệ 3G UMTS, đường vạch cách rõ ràng sở kế thừa sở hạ tầng mạng GSM/UMTS có sẵn, giảm thiểu thay đổi, sử dụng công nghệ nhằm đảm bảo tốc độ truyền số liệu theo định nghĩa mạng 4G Một số công nghệ nhắc đến liên quan đến 4G như: UMB, OFDM, SDR, TD-SCDMA, MIMO, WiMAX, LTE… Tất cơng nghệ chuẩn hóa tổ chức viễn thông giới, làm tảng cho việc sản xuất thiết bị, xây dựng hệ thống ứng dụng tích hợp xây dựng phát triển mạng 4G/LTE 4G/LTE hứa hẹn cho tốc độ liệu truyền kênh xuống (downlink) lớn 100 Mbps kênh lên (uplink) lớn 50 Mbps Giống WiMAX, LTE/4G dựa tảng gói IP khơng chuyển mạch kênh hệ 2G, 3G Kiến trúc mạng 4G/LTE đơn giản so với mạng 3G thời Tuy nhiên mạng 4G/LTE tích hợp cách dễ dàng với mạng 3G 2G Đây điều quan trọng cho nhà cung cấp việc mạng triển khai 4G/LTE mà khơng cần thay đổi tồn sở hạ tầng mạng có Song song với phát triển công nghệ 4G, bám theo xu hướng ứng dụng nhà khai thác, nhà cung cấp ứng dụng quản lý vận hành khai thác mạng, ứng dụng phát triển dịch vụ, thiết kế qui hoạch mạng tiến hành nghiên cứu xây dựng hệ thống ứng dụng sẵn sang cho việc xây dựng mới, khai thác quản lý mạng 4G/LTE Cùng với phát triển mạng 3G mạng 4G với băng thông lớn mở hội phát triển dịch vụ viễn thông vốn phát triển mạnh mạng Internet, tạo điều kiện thuận lợi, hấp dẫn cho nhà cung cấp nội dung, cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng có chất lượng cao như: Video Streaming, Video on Demand, Music on Demand, Mobile Banking, Mobile TV, Multiplayer Games… Cùng với cơng nghệ, giải pháp, thiết bị, chuẩn tích hợp triển khai hoàn thiện sau triển khai nhiều nhà khai thác giới Việc triển khai 4G/LTE Việt Nam bước tiến tất yếu công nghiệp viễn thông nước Công tác quy hoạch thiết kế quy hoạch mạng tối ưu hệ thống cung cấp dịch vụ bước thiếu việc triển khai xây dựng hệ thống mạng thông tin di động Theo chuyên gia công nghệ viễn thông, mạng di động đầu tư nhiều cho việc tối ưu mạng nâng cao chất lượng mạng Điều với mạng 3G công tác quan trọng giai đoạn chuyển giao phát triển lên 4G Do vậy, việc thực đề tài “Tối ưu hóa mạng 4G/LTE” cần thiết Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tối ưu hóa sau thiết kế, quy hoạch mạng 4G/LTE Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa mạng 4G/LTE cách hiệu quả, để góp phần cung cấp dịch vụ 4G/LTE với dịch vụ tốt giá thành rẻ cho người dùng Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu - Lý thuyết tối ưu hóa mạng 4G/LTE Mạng truy nhập vơ tuyến Các phần mềm hỗ trợ cho việc tối ưu hóa mạng 4G/LTE b) Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết tối ưu mạng 4G/LTE Nghiên cứu phần mềm tối ưu mạng thông dụng Ý nghĩa khoa học đề tài Công nghệ 4G/LTE nghiên cứu triển khai rộng rãi giới Sau nhiều đầu tư nghiên cứu, nhà mạng Việt Nam cung cấp dịch vụ 4G/LTE đến khách hàng nhiên số lượng chất lượng chưa cao Với mục đích nghiên cứu để học tập tìm phương pháp tối ưu mạng 4G/LTE cách hiệu mặt kinh tế lẫn kĩ thuật nhằm góp phần cung cấp dịch vụ 4G/LTE ngày đa dạng với giá thành rẻ cho người dân Việt Nam, tránh cho nước ta không bị tụt hậu ngày xa so với nước phát triền giới viễn thơng nói riêng Mặt khác, công nghệ 4G/LTE triển khai không lâu, nhiều thiếu sót, hạn chế nên việc nghiên cứu tối ưu mạng 4G/LTE cần thiết hội đem lại nhiều việc làm cho kĩ sư sinh viên trường Kết cấu đề tài Đề tài gồm chương với nội dung tóm tắt sau: Chương I : Tổng quan hệ thống thông tin di động 4G/LTE Chương II : Vấn đề tối ưu mạng 4G/LTE Chương III : Ứng dụng tối ưu hóa cho mạng 4G/LTE khu vực thuộc thành phố cấp Việt Nam Kết luận : Tóm tắt kết nghiên cứu, đề xuất kiến nghị Em xin chân thành cảm ơn tới thầy Đỗ Văn Quyền, giảng viên khoa Công nghệ kĩ thuật điện tử truyền thông trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thiện đề tài báo cáo thực tập Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G/LTE 1.1 Nghiên cứu công nghệ 4G/LTE 1.1.1Tổng quan 4G/LTE Mobile băng rộng dần trở thành thực, khoảng 1.8 tỷ người sử dụng dịch vụ băng rộng vào năm 2012, số đó, 2/3 người dùng sử dụng dịch vụ mobile băng rộng, chủ yếu dịch vụ HSPA (High Speed Packet Access) LTE (Long Term Evolution) Người dùng duyệt web gửi email cách sử dụng máy tính xách tay hỗ trợ HSPA, thay modem DSL cố định thiết bị modem HSPA dongle USB, gửi hay nhận video âm nhạc điện thoại 3G Với 4G/LTE, người dùng trải nghiệm dịch vụ tốt hơn, ví dụ TV tương tác, mobile video blogging, games dịch vụ chuyên nghiệp khác Hình 1.1 - Sự phát triển thuê bao băng rộng 1.1.1.1 Động thúc đẩy - Cần hệ để cải thiện nhược điểm 3G đáp ứng nhu cầu người sử dụng - Người dùng đòi hỏi tốc độ liệu chất lượng dịch vụ cao - Tối ưu hệ thống chuyển mạch gói - Tiếp tục nhu cầu đòi hỏi người dùng giảm giá thành - Giảm độ phức tạp - Tránh phân đoạn không cần thiết cho hoạt động cặp khơng phải cặp dải thơng 1.1.1.2 Q trình phát triển LTE - LTE ( viết tắt cụm từ Long Term Evolution, có nghĩa Tiến hóa dài hạn), công nghệ coi công nghệ di động thứ Hình 1.2.Quá trình hình thành 4G/LTE - 4G/LTE chuẩn cho truyền thông không dây tốc độ liệu cao dành cho điện thoại di động thiết bị đầu cuối liệu Nó dựa công nghệ mạng GSM/EDGE UMTS/HSPA, LTE nhờ sử dụng kỹ thuật điều chế loạt giải pháp công nghệ khác lập lịch phụ thuộc kênh thích nghi tốc độ liệu, kỹ thuật đa anten để tang dung lượng tốc độ liệu - Bắt đầu năm 2004, dự án LTE tập trung vào phát triển thêm UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) mạng truy cập vô tuyến mặt đất UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) hệ thống thông tin di động toàn cầu tối ưu cấu trúc truy cập vô tuyến 3GPP - Mục tiêu hướng đến dung lượng liệu truyền tải trung bình người dùng 1MHz so với mạng HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) truy cập gói xuống với tốc độ cao Release-6 [20] tải xuống gấp đến lần (100Mbps) Tải lên gấp đến lần (50Mbps) - Năm 2007, LTE kỹ thuật truy cập vô tuyến hệ thứ “E-UTRA (Evolved UTRA)” phát triển từ bước khả thi để đưa đặc tính kỹ thuật chấp nhận Cuối năm 2008 kỹ thuật sử dụng thương mại - Các kỹ thuật OFDMA sử dụng cho đường xuống SC-FDMA (Single Carrier – Frequency Division Multiple Access) đa truy nhập phân chia theo tần số đơn sóng mang sử dụng cho đường lên 1.1.1.3 Cấu trúc mạng 4G/LTE - Gồm thành phần chính: Thành phần vơ tuyến E-UTRAN (Evoled-Universal Terrestrial Access Network) thành phần Packet Core EPC (Evoled Packet Core) - Loại bỏ node mạng NRC so với 3G - Tách riêng luồng báo hiệu (Control Plane) liệu (User Plane) 1.1.1.4 Các đặc tính LTE - Hoạt động băng tần : 700 MHz - 2,6 GHz - Tốc độ : DL (Down link) đường xuống 100Mbps, UL (Up link) đường lên 50 Mbps với angten thu, angten phát - Độ trễ: nhỏ 5ms - Độ rộng BW (Band Width) băng thông linh hoạt: 1,4 MHz; MHz; MHz; 10 MHz; 15 MHz; 20 MHz Hỗ trợ trường hợp độ dài băng lên băng xuống khơng - Tính di động: Tốc độ di chuyển tối ưu 0-15 km/h hoạt động tốt với tốc độ di chuyển từ 15-120 km/h, lên đến 500 km/h tùy băng tần - Phổ tần số: + Hoạt động chế độ FDD (Frequency Division Duplex) ghép song công phân chia theo tần số TDD (Time Division Duplex) ghép song công phân chia theo thời gian + Độ phủ sóng từ 5-100 km + Dung lượng 200 user/cell băng tần 5Mhz - Chất lượng dịch vụ: + Hỗ trợ tính đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS + VoIP đảm bảo chất lượng âm tốt, trễ tối thiểu thông qua mạng UMTS Liên kết mạng: + Khả liên kết với hệ thống UTRAN/GERAN (GSM EDGE Radio Access Network) mạng truy cập vô tuyến GSM (Global System For Mobile Communications) hệ thống thông tin di động toàn cầu EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) có hệ thống khơng thuộc 3GPP đảm bảo + Thời gian trễ việc truyền tải E-UTRAN UTRAN/GERAN nhỏ 300ms cho dịch vụ thời gian thực 500ms cho dịch vụ lại 1.1.1.5 Các yêu cầu LTE - Giảm trễ thiết lập kết nối độ trễ truyền dẫn - Tăng tỷ lệ liệu người dùng - Tăng tốc độ bit, thống cung cấp dịch vụ - Hỗ trợ lên đến 200 người dùng hoạt động cell (5MHz) - Hiệu suất cao khoảng 15 – 120km/h - Giảm chi phí bit liệu, nâng cao hiệu phổ truyền dẫn - Tính linh hoạt việc sử dụng phổ tần, băng băng tồn - Đơn giản hóa cấu trúc mạng - Di động dồng nhất, bao gồm công nghệ truy cập vô tuyến khác - Hợp lý điện tiêu thụ thiết bị đầu cuối di động 1.1.1.6 Lợi ích 4G/LTE mang lại 4G/LTE mang lại nhiều lợi ích cho người dùng nhà cung cấp dịch vụ: + Với hiệu suất sử dụng phổ tần lớn hơn, sử dụng chương trình mã hóa thơng minh hơn, kỹ thuật nén tiến nhiều kỹ thuật ghép kênh mà với lượng băng tần, dải tần 4G/LTE cho dung lượng lớn nhiều so với 3G Thêm vào đó, 4G/LTE cho phép nhà mạng tận dụng nhiều tài nguyên tần số khác khiến nhà mạng triển khai 4G/LTE có phần đơn giản muốn mở rộng dung lượng hệ thống, 4G/LTE đánh giá giúp nhà mạng triển khai giảm giá thành sản xuất bit liệu, từ cung cấp dịch vụ với đơn giá rẻ cho người dùng + Với tốc độ truyền dẫn liệu cao, độ trễ thấp, tính bảo mật cao, 4G/LTE không giúp cải thiện chất lượng số dịch vụ cung cấp tảng 3G mà mở hội phát triển nhiều dịch vụ, tiện ích cho người dùng Do đó, người sử dụng tiếp cận dịch vụ, tiện ích đa dạng, phong phú 1.1.1.7 Các thông số lớp vật lý LTE Các thông số lớp vật lý LTE xây dựng theo hai bảng sau: Kỹ thuật truy cập UL DTFS-OFDM (SC-FDMA) DL OFDMA Băng thông 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 20MHz TTI tối thiểu 1ms Khoảng cách sóng mang 15KHz Chiều dài CP (Cyclic Prefix) Ngắn 4.7µs Tiền tố chu trình Dài 16.7µs Điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM Ghép kênh không gian lớp cho UL/UE, lên đến lớp cho DL/UE, sử dụng MU-MIMO cho UL DL Bảng 1.1: Các thông số lớp vật lý LTE Lớp Tốc độ đỉnh 50 100 150 300 UL 25 Dung lượng cho chức lớp vật lý 50 50 75 DL 10 Mbps Băng thông RF 20MHz DL QPSK, 16QAM, 64QAM Điều chế UL QPSK, 16QAM QPSK, 16QAM, 64QAM Bảng 1.2 Tốc độ đỉnh LTE theo lớp 1.1.1.8 So sánh công nghệ mạng 3G 4G/LTE − Tốc độ liệu cao nhiều lần so với 3G − − − Hiệu trải phổ tăng lần tăng 10 lần user/cell so với WCDMA − Hiệu suất phổ cao − Tốc độ liệu cao: Phát nhiều dòng liệu độc lập song song qua anten riêng lẻ => tăng tốc độ liệu (sử dụng MIMO) − Độ trễ thấp + Thời gian cài đặt thời gian trì hỗn chuyển tiếp ngắn + Trễ HO thời gian ngắt ngắn : TTI ngắn, trạng thái RRC đơn giản - Giá thành rẻ: Cấu trúc mạng đơn giản, giảm thành phần mạng - Chất lượng dịch vụ cao +Sử dụng tần số cấp phép để đảm bảo chất lượng dịch vụ : LTE sử dụngcác dải tần số khác : 2100 MHz, 1900 MHz, 1700 MHz, 2600 MHz, 900 MHz, 800 MHz +Luôn thử nghiệm ( giảm thời gian trễ điều khiển định tuyến) + Giảm độ trễ ( round trip delay) - Tần số tái sử dụng linh hoạt − - Dung lượng vùng bao phủ WCDMA UL bị giới hạn can nhiễu: can nhiễu bên cell can nhiễu liên cell Nhưng LTE : tính trực giao nên can nhiễu cell khơng xét đến giảm can nhiễu inter-cell tái sử dụng cục bộ, thêm anten triệt can nhiễu a) So sánh dịch vụ 3G so với 4G LTE Qua việc kết nối đường truyền tốc độ cao, băng thông linh hoạt, hiệu suất sử dụng phổ cao giảm thời gian trễ gói, LTE hứa hẹn cung cấp nhiều dịch vụ đa dạng Đối với khách hàng, có thêm nhiều ứng dụng dòng liệu lớn, tải chia sẻ video, nhạc nội dung đa phương tiện Tất dịch vụ cần lưu lượng lớn để đáp ứng đủ chất lượng dịch vụ, đặc biệt với mong đợi người dùng đường truyền có độ rõ nét cao Đối với khách hàng doanh nghiệp, truyền tập tin lớn với tốc độ cao, chất lượng video hội nghị tốt LTE mang đặc tính “Web 2.0” ngày vào không gian di động lần Dọc theo bảo đảm thương mại, băng qua ứng dụng thời gian thực game đa người chơi chia sẻ tập tin Dịch vụ Thoại (rich voice) Môi trường (3G) Âm thời gian thực Môi trường 4G VoIP, video hội nghị chất lượng cao Tin nhắn P2F (P2F messaging) SMS, MMS, email ưu tiên thấp Truy cập đến dịch vụ online trực tuyến, trình duyệt WAP, thơng q GPRS mạng 3G Các tin nhắn photo, IM, email di động, tin nhắn video Lớt web (browsing) Thơng tin cước phí (paid information) Người dùng trả mạng Tạp chí trực tuyến, dòng âm tính cước chuẩn Chính yếu chất lương cao dựa thông tin văn Riêng tư Chủ yếu âm chuông, bao gồm hình chờ (personalization) nhạc chờ Games Âm thực (thu âm gốc), trang web cá nhân Kinh nghiệm game trực tuyến Tải chơi game trực tuyến vững qua mạng cố định di động Video/TV(Tivi) theo yêu cầu Duyệt siêu nhanh, tải nội dung lên mạng xã hội Các dịch vụ quảng bá TV, TV theo yêu cầu dòng chất lượng cao Chạy tải Nhạc Tải đầy đủ track dịch vụ Lưu trữ tải nhạc chất lượng âm cao Nội dung tin Tin nhắn đồng cấp sử dụng ba Phân phối tỷ lệ rộng thành phần tương tác video clip, dịch vụ karaoke, với media khác video quảng cáo di động nhắn M- comerce Thực giao dịch ( thương mại qua toán qua mạng di động điện thoại) Điện thoại cầm tay thiết bị toán, với chi tiết toán qua mạng tốc độ cao phép giao dịch thực nhanh chóng Mạng liệu di Truy cập đến mạng nội Chuyển đổi file P2P, ứng sở liệu cách dụng kinh doanh, ứng dụng chia động ( mobile sử dụng ứng dụng sẻ, thông tin M2M, di động data networking) CRM intranet/extranet 10 3.1 Xác định giao thoa/ cluster dụng Lựa chọn vùng site cho việc điều cách sử phương pháp sau: chỉnh tối ưu Cluster vùng địa lý liền kề, với Phương pháp 1: Xác định cluster: số lượng xác định site xác định Công cụ xuất ma trận giao theo cách sau: trung tâm cluster có thoa, mơ hình lên kế hoạch giao thoa site bên cluster điều chỉnh kết hợp với SLA với xác site – Site ID, Cell ID, Prop Model, Location, Height, Azimuth, Down tilt, Công suất CPICH Scrambling Code Phương pháp 2: Theo hình đa giác xung quanh bên thị trấn thành phố 3.2 Xây dựng đề cương báo cáo kèm Cần thiết việc đảm bảo thiết kế triển khai xác mạng Bất kỳ sai lệch thông báo trước triển khai việc điều chỉnh/ tối ưu 3.3 Hoạch định tuyến đường Bao gồm vùng tuyến đường quan trọng để đảm bảo liệu thống kê từ việc đo driving test tin cậy Xác định tuyến đường thích hợp cho việc đo kiểm Các vùng đặc biệt như: tuyến đường gần cảng hàng không, tuyến qua khu thương mại, cần xác định tuyến đường đo 29 3.4 Lên kế hoạch cho cluster Xác định trì thời gian biểu điều chỉnh cluster 3.5 Xác định tuyến đường để làm tham chiếu (Reference Route) hay gọi Golden Route Phát triển trì thời gian biểu cho việc điều chỉnh cluster Thời gian biểu dựa kết hợp site tốt toàn mật độ site Nên có vòng hồi tiếp cho việc triển khai kế hoạch để hoạt động điều chỉnh không bị xáo trộn hoạt động triển khai Một tuyến đường coi tham chiếu xác định để minh họa cho hoạt động Ngồi tuyến đường sử dụng để triển khai thử thông số tối ưu 2.3.2.2 Thu thập số liệu phân chia vùng tối ưu 2.3.2.2.1 Phân tích vùng phủ Phân tích vùng phủ vấn đề then chốt tối ưu hóa RF Các cơng việc cần thực phân tích vùng phủ bao gồm: - Xác định phân tích vùng phủ yếu (Weak coverage) - Xác định phân tích tượng chồng lấn vùng phủ cell ( Crosscell) - Phân tích tượng đường lên đường xuống khơng cân - Khơng có cell chủ đạo Vùng phủ yếu (Weak coverage) Vùng phủ yếu vùng phủ có RSRP (Reference Siganl Received Power) tín hiệu pilot nhỏ -95 dBm Vùng phủ yếu thường nằm khu vực như: - Thung lung - Sau sườn đồi - Thang máy - Đường hầm - Ga đất - Tầng hầm - Khu vực phía sau tòa nhà cao tầng Vấn đề khó truy cập dịch vụ đầy đủ xảy tín hiệu pilot yếu so với yêu cầu dịch vụ tín hiệu pilot đạt yêu cầu Eb/No kênh PICH không phù hợp với yêu cầu tối thiểu dịch vụ đầy đủ nhiễu đồng kênh lớn Nếu RSRP tín hiệu pilot thấp ngưỡng truy cập tối thiểu khu vực phủ sóng, UE khơng thể kết nối vào cell, UE bị rớt lỗi cập nhật đăng ký vị trí Để giải vấn đề trên, sử dụng phương pháp sau: Tăng cơng suất pilot, điều chỉnh góc tilt góc phương vị anten, tăng độ cao anten, sử dụng anten có tăng ích cao để tối ưu vùng phủ sóng Nếu số lượng thuê bao bị tải khu vực không bị Node B lân cận chồng lấn vùng phủ bị chồng lấn ít, xây dựng Node B mở rộng phạm vi 30 phủ sóng Node B lân cận Điều đảm bảo khu vực chuyển giao mềm có kích thước đủ lớn Chú ý: vùng phủ tăng dẫn tới nhiễu tần số nhiễu liên tần số Xây dựng Node B thêm RRU khu vực thung lũng sau sườn đồi (vùng phủ yếu) để mở rộng phạm vi phủ sóng Sử dụng RRU, hệ thống phân tán nhà, anten định hướng để giải vấn đề thang máy, đường hầm, ga đất, tầng hầm, khu vực phía sau tòa nhà cao tầng ( vùng khơng có tín hiệu) Vùng phủ cell chồng lấn vùng phủ ( Cross-cell) Vùng phủ cell chồng lấn tượng vùng phủ sóng số Node B vượt kế hoạch ban đầu lấn sang khu vực phủ sóng cell khác Tại khu vực xảy tượng chồng lấn, vùng phủ cell bị gián đoạn, không liên tục Ví dụ, Node B cao chiều cao trung bình tòa nhà bên cạnh, tín hiệu pilot cell tương ứng mạnh khu vực phủ sóng Node B khác Trong vùng bị chồng lấn, gọi kết nối với cell bị rơi cell xung quanh không khai báo cell lân cận với cell kết nối Để xử lí tượng vùng phủ cell bị chồng lấn, sử dụng biện pháp sau: Với vùng phủ chồng lấn cell: ngăn chặn việc truyền tín hiệu trực tiếp dọc theo đường giảm khu vực chồng lấn cell cách xoay anten để vùng phủ anten cao bị che chắn tòa nhà bên cạnh Với Node B cao: có nhiều khó khăn việc tìm kiếm vị trí (vấn đề nhà trạm lắp đặt thiết bị ) nên triệt tiêu vùng chồng lấn giảm nhỏ vùng phủ Node B cách điều chỉnh công suất phát pilot sử dụng góc tilt điện Đường lên đường xuống không cân Hiện tượng đường lên đường xuống không cân tương ứng với trường hợp sau: Vùng phủ đường xuống tốt vùng phủ đường lên bị hạn chế Cơng suất truyền sóng UE lên tới cực đại không đáp ứng yêu cầu BLER đường lên Vùng phủ đường xuống bị hạn chế Cơng suất truyền sóng DCH đường xuống đạt tới cực đại không đáp ứng yêu cầu BLER đường xuống Nếu đường lên đường xuống không cân bằng, gọi dễ bị rớt Để hạn chế ảnh hưởng tượng trên, nhà quản lí, vận hành mạng cần liên tục giám sát, kểm tra nhiễu thông qua cảnh báo RTWP Node B Ngoài ra, sở xác định nguyên nhân gây tượng trên, nhà khai thác cần có biện pháp xử lí thích hợp Một số ngun nhân gây tượng cân bao gồm: Độ tăng ích đường lên đường xuống lặp khuếch đại bị lỗi Trong hệ thống sử dụng anten Rx, Tx độc lập, phần phân tập hệ thống antenfeeder đường thu bị lỗi Các vấn đề Node B lỗi khuếch đại công suất Các vấn đề cân đường lên đường xuống giải cách thay thế, điều chỉnh lại phần tử mạng hệ thống Khơng có cell chủ đạo Khu vực khơng có pilot chủ đạo khu vực khơng có pilot với mức trội khu vực có nhiều pilot mức gần nhau, dẫn tới tình trạng cell chủ thường xuyên thay đổi Trong khu vực khơng có cell chủ đạo, UE chuyển giao nhiều, làm giảm hiệu suất hệ thống làm tăng khả rớt gọi tăng Trong khu vực khơng có cell chủ đạo, mở rộng vùng phủ cách tăng cường tín hiệu mạnh từ cell giảm vùng phủ giảm tín hiệu từ cell thơng qua điều chỉnh góc tilt góc phương vị anten 31 Như vậy, thấy việc xử lí vấn đề vùng phủ liên quan chặt chẽ với q trình phân tích nguyên nhân gây tượng Khi xác định nguyên nhân, nhà khai thác, vận hành mạng có biện pháp điều chỉnh kịp thời để đảm bảo chất lượng mạng chất lượng dịch vụ tồn hệ thống 2.3.2.3 Phân tích lỗi Nếu chất lượng mạng khơng thỏa mãn cần tìm hiều phân loại ngun nhân khơng đạt: - Do lãng phí q trình tối ưu tập trung vào việc thay site - Do đặt giả thiết tiêu hoạt đông đạt thực thay đổi đáng ý 2.3.2.4 Điều chỉnh tham số 2.3.2.4.1 Điều chỉnh tham số cấu hình anten cấu hình phần cứng Các thông số anten ảnh hưởng đến vùng phủ nhiễu mạng anten xạ lượng Ngoài tham số độ cao, loại anten sử dụng, việc tối ưu dựa điều chỉnh góc phương vị góc ngẩng Thay đổi độ cao anten thường yêu cầu giá thành cao Nếu độ cao anten cần tăng lên, chi phí để nâng cột cáp lớn Ngược lại, giảm độ cao anten, cần phải thận trọng định giảm độ cao anten, khó để nâng lại độ cao mức cũ kết điều chỉnh chưa đạt mức u cầu Ngồi ra, nhà khai thác phải làm lại thủ tục xin phép giấy chứng nhận an toàn xạ điện từ trường (EMC) Thay đổi phần cứng cho anten phức tạp u cầu chi phí thi cơng tương đối lớn Đa số anten sản xuất theo cơng nghệ tiên tiến nên có chất lượng ổn định, độ bền cao Do đó, trừ có cố mặt vật lí, việc thay đổi phần cứng anten gần không mang lại hiệu rõ rệt Thay đổi góc ngẩng (cơ, điện) anten góc phương vị cải thiện đáng kể chất lượng mạng chi phí thực tương đối thấp Hiện nay, việc thay đổi góc ngẩng anten thực dễ dàng cách sử dụng loại anten có góc ngẩng điện Việc thay đổi thơng số anten trước hết tối ưu mặt tổn hao đường truyển BTS Mobile Khi cơng suất yêu cầu cho đường truyền giảm đáng kể nên có nhiều cơng suất dự trữ BTS phục vụ Phần dự trữ phục vụ cho kết nối hay ứng dụng đòi hỏi băng thơng cao Do đó, cơng suất dành cho việc thiết lập đường truyền làm giảm tượng nhiễu 53 giao thoa cell cell Giảm nhiễu, tăng công suất dự trữ làm tăng dung lượng cho toàn mạng Trên thực tế, kết điều chỉnh tối ưu mạng CDMA Mỹ góc ngẩng trung bình sử dụng cho CDMA thường cao 30 so với góc ngẩng sử dụng hệ thống FDMA hai mạng hoạt động tần số 800MHz Khi hoạt động tần số cao hơn, độ rộng búp sóng theo phương thẳng đứng vùng phủ cell nhỏ hơn; chênh lệch góc ngẩng theo phương thẳng đứng UMTS GSM1800 thường vào khoảng độ Bằng cách điều chỉnh góc ngẩng anten, tỉ lệ nhiễu cell phục vụ cell khác giảm Búp sóng anten phát cơng suất phía BTS xung quanh Trên thực tế, nhiễu hệ thống giảm dung lượng mạng tăng Tuy nhiên, giảm góc ngẩng anten làm giảm hiệu việc chia sector, ảnh hưởng đến dung lượng cell Một điều lưu ý góc ngẩng tối ưu dành cho UMTS lớn GSM 32 cell neighbor WCDMA, nhiễu có vai trò định Trong số trường hợp đặc biệt, sử dụng loại anten hỗ trợ băng tần GSM/UMTS Ngoài ra, điều chỉnh góc ngẩng anten tác động đến vùng phủ cell Góc ngẩng lớn giảm vùng phục vụ, dẫn đến xuất khoảng trống phủ sóng Hơn nữa, góc ngẩng anten đạt đến giá trị xác định, nhiễu neighbor cell tăng lên xuất búp sóng phụ xạ theo phương thẳng đứng anten Để nâng cao chất lượng hoạt động mạng, cần phải chỉnh đồng thời hai loại góc ngẩng điện anten Góc ngẩng điều chỉnh để hạn chế búp sóng phụ phía sau ảnh hưởng đến cell lân cận Góc ngẩng điện điều chỉnh để tối ưu vùng phủ cell làm giảm nhiễu đến cell lân cận hướng hướng bên cạnh Do vậy, cần sử dụng loại điều chỉnh góc ngẩng nói cell có vấn đề nằm vùng có lưu lượng cao số lượng lớn cell danh sách neighbor 2.3.2.5 Đánh giá, kết luận trình tối ưu 2.4 Xây dựng thiết kế tối ưu cho khu vực thử nghiệm mạng 4G/LTE - Băng tần thử nghiệm - Lựa chọn vị trí lắp đặt eNodeB - Kết nối dung lượng đường truyền - Bản thiết kế tối ưu cho khu vực thử nghiệm * Xác định tiêu chí (Benchmark), giá trị cần đạt (KPI) để đánh giá + Tiêu chí vùng phủ  RSRP  Eb/No 33 21  SINR + Tiêu chí chất lượng hệ thống + Tiêu chí người dùng + Cách thức thu thập liệu * Thu thập số liệu phân chia vùng tối ưu * Phân tích lỗi * Điều chỉnh tham số 2.5 Cơng cụ tối ưu hóa LTE Tối ưu liên quan đến nhiều tham số lí thuyết thực tế triển khai Vì vậy, việc xử lí tối ưu đòi hỏi phải có cơng cụ hỗ trợ đủ mạnh để q trình can thiệp, điều chỉnh vào hệ thống thực kịp thời, xác Nói chung, ngồi thiết bị đo thơng thường (cơng suất, anten, …), q trình tối ưu cần phải sử dụng công cụ hỗ trợ sau: Thiết bị đo phủ sóng (drive test tool): thiết bị cho phép thu thập thông số chất lượng mạng, dịch vụ trường Nói chung, thiết bị đo phủ sóng bao gồm phần mềm đo, máy đo di động, thiết bị phụ trợ Ngoài ra, để đảm bảo đo điểm chất lượng thoại để đánh giá chất lượng dịch vụ, thiết bị phải bổ sung thêm box audio chuyên dụng Một số loại thiết bị tiêu biểu TEMS, Nemo, Qvoice, X-Cal, … Phần mềm xử lí tối ưu (còn gọi phần mềm xử lí kết sau đo – post processing tool): phần mềm cho phép lấy log-file ghi lại từ thiết bị đo phủ sóng để thực phân tích sâu nhằm phát trường hợp lỗi xảy trường tìm nguyên nhân lỗi tương ứng Nói chung, phần lớn phần mềm tối ưu có trước số template tương ứng với lỗi điển hình xảy mạng di động Để thực phân tích sâu hơn, người dùng phải nghiên cứu tạo template riêng Phần mềm tối ưu nhà sản xuất thiết bị đo phủ sóng tự phát triển (TEMS Route Analysis/Discovery, Nemo Analyzer, Qvoice Presentation, X-Cap, …) bên thứ ba phát triển (Actix, Aexio Xeus, iWinda, MEDAS, …) Nói chung, phần mềm bên thứ ba phát triển có khả thích nghi cao loại định dạng khác hỗ trợ lập template tốt so với phần mềm nhà sản xuất thiết bị đo phủ sóng tự phát triển Sử dụng phần mềm TEMS Discovery phần mềm TEMS Investigation 2.5.1 Phần mềm TEMS Discovery - TEMS Discovery Shareware phần mềm danh mục thể loại khác phát triển Ascom - Được sử dụng để tối ưu hóa mạng xử lý cố dử dụng để xác minh điểm chuẩn QoS * Quá trình cài đặt phần mềm Tems Discovery - Bước 1: Chạy chế độ test mode (không bắt buộc) Cách 1: Chạy file “_prereqSet64v3.cmd” folder \TEMS Discovery11.1.10\1.SetSecurity64v3 chế độ administrator Cách 2: Start → All Programs → Accessories → chạy Command Prompt quyền administrator → gõ cú pháp bcdedit-set TESTSIGNING ON → Enter Sau thực khởi động lại window Khi chế độ test mode bật thành công bên góc phải dektop hiển thị - Bước 2: Chạy file application - Bước 3: Chạy file Reg TDD - Bước 4: Vào cmd (chế độ administrator), dẫn link đến thư mục Mdemu_x32 (D: > cd link > ) - Bước 5: Chọn Remove - Bước 6: Chọn Install - Bước 7: Chọn OK * Hướng dẫn sử dụng phần mềm - Khởi động phần mềm: Chọn cửa sổ taskbar → All Progarmas → Ascom → TEMS Products → TEMS Discovery11.1.10 Giao diện phần mềm: 2.5.2 Phần mềm TEMS Investigation Thiết bị TEMS Investigation công cụ đo kiểm đánh giá chất lượng mạng di động qua giao diện vô tuyến cho phép chuẩn đoán, đo kiểm lỗi, vùng phủ thời gian thực Tems Investigation cho phép giám sát kênh thoại truyền liệu qua kết nối GPRS, EDGE, chuyển mạch kênh (CSD) chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD) Các phiên truyền data, voice kiểm soát phạm vi TEMS TEMS trang bị chức kiểm tra giám sát tiên tiến với khả phân tích xử lý mạnh mẽ Vì vậy, TEMS tiện ích cho kỹ sư có kinh nghiệm làm việc RF Dữ liệu mà TEMS thui trình bày thời điểm thực đo Điều làm cho TEMS phát huy ưu việt việc Driving test để khắc phục lỗi, thực điều chỉnh, tối ưi vùng phủ nâng cao chất lượng mạng Ngoài liệu mà TEMS thu lưu thành Logfiles phục vụ mục đích xử lý, điều chỉnh, so sánh trước sau có tác động, thống kê, báo cáo (Repost) TEMS Investigation có hai mode hoạt động Idle Mode Dedicated Mode, : − Idle Mode sử dụng rộng rãi để đo vùng phủ trạm, sở tối ưu hóa vùng phủ tốt − Dedicated Mode sử dụng để đo chi tiết chất lượng gọi * Quá trình cài đặt sử dụng phần mềm Tems Investigation - Bước 1: Cài đặt HASP driver: Trong thư mục “HASP SRM TEMS 10.0.5” chạy file “remove.bat” sau chạy file Install.bat Lưu ý số máy tính nhiễm virus khơng chạy file đuôi “.reg” cần phải diệt virus cài đặt - Bước 2: Cài đặt Tems Investigation 10.0.5: Trước cài đặt phải đảm bảo máy remove hết chương trình tems 10 trước cài đặt, thực cài đặt Thực chạy file ” TEMS_Investigation_10.0.5.exe” thực lựa chọn next hoàn thành - Bước 3: Chay file TEMS Investigation 10.0.5 Final Setup.exe chọn đến thư mục C:\Program Files\Ascom\TEMS Products\TEMS Investigation\Application chọn Next - Bước 4: Cài đặt PC suite 6.0 để nhận dây USB kết nối máy tems PC, đồng thời nhận modem từ máy W995 - Bước 5: Chạy file Investigation.exe thư mục “C:\Program Files\Ascom\TEMS Products\TEMS Investigation\Application” cắm dây kết nối với máy tính 2.6 Kết luận Chương II Chương II nêu vấn đề chung, tham số cho việc tối ưu hóa mạng, xây dựng kịch vận hành, khai thác thiết kế tối ưu cho khu vực thử nghiệm mạng 4G/LTE CHƯƠNG III ỨNG DỤNG TỐI ƯU HÓA CHO MẠNG LTE/4G TẠI MỘT KHU VỰC THUỘC THÀNH PHỐ CẤP TẠI VIỆT NAM 3.1 Hệ thống Cell-Planning 4G/LTE tích hợp module tối ưu Trong giai đoạn trước, Vinaphone sử dụng hệ thống Cell-Planning Aircom, Enterprise phiên V6.1 hỗ trợ công tác quy hoạch, thiết kế tối ưu mạng GSM/2G & WCDMA/3G Để chuẩn bị cho công tác thử nghiệm mạng 4G/LTE, triển khai mạng 4G/LTE, đồng thời mở rộng quản lý số lượng cell nhiều cần nâng cấp hệ thống Enterprise lên phiên V7.0 hỗ trợ thêm tính quy hoạch, thiết kế tối ưu mạng 4G/LTE Enterprise V7.0 cung cấp cách tiếp cận linh hoạt để lập kế hoạch phân tích loại dịch vụ khác cách sử dụng kết hợp loại dịch vụ, loại thiết bị đầu cuối mảng mật độ thiết bị đầu cuối Các mô tĩnh cung cấp loạt mảng đầu báo cáo Các chức 4G/LTE bao gồm: + Cấu trúc khung + + + + + + + Băng tần Định nghĩa sóng mang (bao gồm tín hiệu/điều khiển, nhiễu…) Hỗ trơ hệ thống anten tiên tiến Thiết lập sở liệu phần tử mạng LTE/4G Mô vùng phủ sóng, mơ hình lưu lượng, thơng lượng Nhận dạng thông số vật lý Mô vùng nhiễu + Kế hoạch tần số, thiết lập tối ưu mối quan hệ cell lân cận (neighbourcell), thiết lập thông số mức ngưỡng 3.2 Báo cáo, thiết kế chi tiết kết đạt yêu cầu tối ưu cho khu vực thuộc thành phố cấp Việt Nam 3.2.1 Thiết kế thử nghiệm Khu vực triển khai thử nghiệm lựa chọn Hà Nội Lựa chọn 15 vị trí lắp đặt eNodeB, có sở hạ tầng thuận lợi cho việc triển khai, truyền dẫn kết nối eNodeB thử nghiệm với lưu lượng tối đa 72 Mbps lắp đặt khu vực nội thành (bị che chắn tòa nhà) số trạm triển khai thử nghiệm khu vực ngoại thành (độ che chắn ít) Tạo thành vùng kín (liền sóng 4G/LTE) để thử nghiệm handover vùng hở (khơng liền sóng) nằm trên trục đường rộng, cao tốc để kiểm nghiệm tốc độ truy nhập di chuyển với tốc độ cao 23 3.2.2 Phương pháp đo kiểm đánh giá Công cụ đo: Huawei PROBE; Scanner; Data Card Huawei Genex Assistant 3.2.3 Tối ưu hóa thử nghiệm số khu vực - Khu vực Hồ Hoàn Kiếm - Khu vực Sân bay Nội Bài - Khu vực Nguyễn Hồng Tơn - Ciputra - Khu vực Thượng Đình 3.3 Dự kiến số đánh giá KPI cho q trình tối ưu hóa mạng 4G/LTE 3.3.1Dự kiến số đánh giá KPI lấy hệ thống giám sát 3.3.2 Dự kiến số đánh giá KPI đo kiểm chất lượng mạng 3.4 Kết luận Chương III Chương III nêu tổng quan sơ hệ thống Enterprise Aircom hệ thống hỗ trợ lập kế hoạch, tối ưu hóa mạng báo cáo, thiết kế chi tiết thử nghiệm hệ thống 4G/LTE cơng tác tối ưu hóa số khu vực nhỏ thực thử nghiệm 25 KẾT LUẬN Đề tài Tối ưu hóa sau thiết kế, quy hoạch mạng 4G/LTE nghiên cứu cụ thể giải pháp triển khai 4G/LTE mạng 2G/3G, vấn đề kỹ thuật liên quan đến tối ưu hóa mạng vơ tuyến 4G/LTE ứng dụng tối ưu thử nghiệm số khu vực nhỏ cho mạng 4G/LTE triển khai thử nghiệm Tối ưu hóa cơng việc khó khăn đòi hỏi người thực phải nắm vững hệ thống, ngồi cần phải có kinh nghiệm thực tế trợ giúp nhiều phương tiện giám sát kiểm tra từ đưa giải pháp thực tối ưu hóa Đề tài sở chuẩn bị cho công tác tối ưu, đảm bảo chất lượng dịch vụ triển mạng 4G/LTE tảng hệ thống 2G/3G khai thác Do hạn chế kiến thức thân nên báo cáo em chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong có ý kiến đánh giá, góp ý thầy, cô bạn để đề tài thêm hồn thiện Qua thời gian tìm hiểu học tập em thấy tối ưu hóa mảng đề tài rộng cần thiết cho mạng viễn thơng nói chung mạng thơng tin di động nói riêng Khả ứng dụng giúp ích cho người làm cơng tác tối ưuhóa mạng, sở lý thuyết để phân tích tiến hành, từ tìm giải pháp tối ưu khoa học Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy Đỗ Văn Quyền, giảng viên khoa công nghệ kĩ thuật điện tử truyền thông trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thiện đề tài báo cáo thực tập tốt nghiệp Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực KIẾN NGHỊ CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Đề tài đưa quy trình, vấn đề, số tham số trình tối ưu hóa mạng vơ tuyến 4G/LTE Hướng nghiên cứu tiếp theo, tập trung vào nghiên cứu tham số khai báo hệ thống việc tích hợp tính cập nhật số liệu trường, hỗ trợ đo kiểm hệ thống Cell-Planning phục vụ công tác tối ưu hóa cho mạng vơ tuyến 4G/LTE TÀI LIỆU THAM KHẢO ... chất lượng mạng mong muốn Có loại tối ưu hệ thống 4G/LTE: − Tối ưu sóng vơ tuyến Tối ưu sóng vơ tuyến q trình tối ưu thực giao diện vô tuyến − Tối ưu mạng lõi Tối ưu mạng lõi trình tối ưu thực thay... tối ưu hóa mạng 4G/LTE Mạng truy nhập vơ tuyến Các phần mềm hỗ trợ cho việc tối ưu hóa mạng 4G/LTE b) Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết tối ưu mạng 4G/LTE Nghiên cứu phần mềm tối ưu mạng. .. giá theo cell mạng (dung lượng) Quá trình thực tối ưu mạng vơ tuyến 2G/3G 4G/LTE bao gồm nội dung : Tối ưu vùng phủ sóng - Tối ưu vùng phủ sóng phần quan trọng nội dung tối ưu mạng vơ tuyến,