Tối ưu hóa vùng phủ cho mạng thông tin di động 4g LTE đã có tại viettel thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN ĐẮC TIẾN TỐI ƯU HÓA VÙNG PHỦ CHO MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 4G LTE ĐÃ CĨ TẠI VIETTEL THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG THÁI NGUYÊN - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Đắc Tiến Sinh ngày: 26/08/1980 Học viên lớp cao học CHK20KTĐT - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên Hiện công tác tại: Viettel Thái Nguyên – Chi nhánh Tập Đoàn Công Nghiệp Viễn Thông Quân Đội Xin cam đoan: Đề tài “Tối ưu hóa vùng phủ cho mạng thơng tin di động 4G LTE có Viettel Thái Nguyên” Thầy giáo PGS.TS Đào Huy Du, hướng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng Tơi Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Tác giả xin cam đoan tất nội dung luận văn nội dung đề cương yêu cầu Thầy giáo hướng dẫn Nếu sai Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước hội đồng khoa học trước pháp luật Thái Nguyên, ngày 10 tháng năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Đắc Tiến i ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu làm việc nghiêm túc, động viên, giúp đỡ hướng dẫn tận tình Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đào Huy Du, luận văn với đề tài “Tối ưu hóa vùng phủ cho mạng thơng tin di động 4G LTE có Viettel Thái Ngun” hồn thành Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến: Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đào Huy Du, tận tình dẫn, giúp đỡ Tơi hồn thành luận văn Trường Đại học cơng nghệ Kỹ thuật công nghiệp đặc biệt Thầy, cô Khoa Điện tử giúp đỡ Tôi trình học tập thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp gia đình động viên, khích lệ, tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, thực hoàn thành luận văn Thái Nguyên, ngày 10 tháng năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Đắc Tiến ii iii ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành công nghệ viễn thông chứng kiến phát triển ngoạn mục năm gần Khi mà công nghệ mạng thông tin di động hệ thứ ba 3G chưa đủ để đáp ứng, người ta bắt đầu chuyển công nghệ 4G (Fourth Generation) từ nhiều năm gần Hiện nay, 4G gần phủ sóng tồn cầu, Việt Nam triển khai đưa vào khai thác mạng 4G mạng 5G Công nghệ LTE (Long Term Evolution) hứa hẹn nhiều tiềm cho thị trường viễn thông Việt Nam với khả thương mại sớm Các nhà khai thác di động công ty cung cấp giải pháp riết chuẩn bị cho việc xây dựng mạng 4G LTE dịch vụ ctảng băng thơng rộng nhằm đa dạng hóa dịch vụ tăng ưu cạnh tranh thị trường Việc triển khai 4G LTE Việt Nam bước tiến tất yếu công nghệ viễn thông nước Khi triển khai sử dụng, mạng 4G LTE rút ngắn thời gian truyền tải dòng liệu lớn đến khỏi thiết bị đồng thời mang lại lợi ích cho giao tiếp có tính chất trao đổi liên tục game trực tuyến nhiều người chơi, gọi video call trở lên thực nhờ độ trễ âm hình ảnh rút ngắn…Xuất phát từ thực tế, đề tài vào nghiên cứu tìm hiểu cơng nghệ 4G LTE, tính tốn xây dựng phần mềm quy hoạch mạng 4G LTE Đối với việc tối ưu hóa đầu vào cần thiết tất thông tin có sẵn mạng tình trạng Các mạng số thống kê, báo động giao thơng theo dõi cẩn thận Khiếu nại khách hàng nguồn đầu vào cho nhóm tối ưu hóa mạng lưới Q trình tối ưu hóa bao gồm hai phép đo mức mạng đo kiểm tra lĩnh vực để phân tích địa điểm vấn đề để vấn đề tiềm Tối ưu hóa bao gồm ba khía cạnh chính: quy hoạch vùng phủ, cơng suất tần số Các hoạt động thực theo xác định vấn đề cell khu vực để hoạt động tốt Xem lại quy hoạch tần số, thay đổi thông số chuyển giao, chỉnh sửa thiết kế khu vực ứng dụng tham số cụ thể ví dụ hoạt động tối ưu hóa thơng thường Thêm khu vực mới, BSC tổ chức lại TRXs giải pháp cải tiến Thông qua iii iv kiểm tra ổ đĩa, NMS thu nhập thơng tin phân tích, lỗi chuẩn đoán, khuyến cáo thử nghiệm, thay đổi tham số đánh giá mạng Để thực tốt giai đoạn tối ưu hóa, người tối ưu hóa mạng phải hợp tác chặt chẽ với dịch vụ khác Nhóm hoạt động bảo dưỡng (OMC) liên quan nhất, tất điều chỉnh đề xuất nhân viên tối ưu hóa nên thực thơng qua OMC Nhóm triển khai nhóm chịu trách nhiệm cho tất hoạt động khu vực ( tái thiết kế khu vực cơng trình dân dụng, lưu trữ khu vực từ BSC sang BSC, xếp lại TRX, v.v.) Nhóm bảo dưỡng đảm bảo theo dõi báo động, quản lý lỗi phần cứng biện pháp bảo trì Sau đó, nhà bảo hành mức độ tương tác khác để quan tâm đến việc quản lý, xác nhận phương tiện làm việc ( quyền truy cập, ủy quyền, v.v…) Với đời tự động hóa, người tối ưu hóa giải vấn đề tiên tiến Trong cách mạng phức tạp nữa, nhiệm vụ tối ưu hóa cần có hướng khác từ trước Hiệu hơn, trước tập trung vào kiến thức tối ưu công nghệ cụ thể phương pháp tối ưu hóa thủ công Ngày nay, cạnh tranh thị trường viễn thông đạt đến mức độ khốc liệt, nơi mà tập trung vào cơng nghệ riêng khơng cịn Thay vào nhà đa cung cấp, đa công nghệ Năng lực nhà đa cung cấp giải vấn đề tối ưu hóa quy hoạch nhà sản xuất thiết bị Nội dung luận văn trình bày 03 chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan công nghệ 4G LTE Chương 2: Nghiên cứu tối ưu hóa mạng thơng ti di động hệ thứ LTE Chương 3: Đánh Giá, Tối Ưu Hóa Vùng Phủ Cho Mạng Di Động Thế Hệ Thứ - Viettel Thái Nguyên MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ iv v LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC IV DANH MỤC HÌNH ẢNH .VII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ LTE .1 1.1 Quá trình phát triển công nghệ di động 4G 1.1.1 Công nghệ UMB ( Ultra Mobile Broadband) .1 1.1.2 WiMAX .1 1.1.3 Công nghệ 4G LTE .2 1.2 Kiến trúc mạng 1.2.1 Thiết bị người dùng (UE) 1.2.2 Truy cập vô tuyến mặt đất E-UTRAN 1.2.3 1.2.4 Mạng lõi EPC Miền dịch vụ .11 1.3 Các kênh sử dụng kiến trúc E-UTRAN 12 1.4 Các kỹ thuật sử dụng LTE 15 1.4.1 Kỹ thuật truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM 16 1.4.2 Kỹ thuật SC-FDMA 18 1.4.3 Kỹ thuật MIMO .20 1.4.4 Mã hóa Turbo 22 1.5 Tổng kết chương 22 CHƯƠNG 2: TỐI ƯU HÓA TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G LTE 24 2.1 Sự cần thiết tối ưu 24 2.2 Quy trình vận hành, quản lý chất lượng mạng 25 2.3 Lựa chọn tham số cho việc đo kiểm đánh giá chất mạng dịch vụ 4G (LTE/LTE Advanced) 26 2.3.1 Khái niệm 26 2.3.2 Mục đích việc sử dụng KPI 27 2.3.3 Phân loại tham số KPI 28 2.3.4 2.3.5 Performance measurement KPI .28 Drive Test KPI 33 2.4 Quy trình thực tối ưu mạng 39 2.4.1 Kế hoạch đo kiểm 40 2.4.2 Chuẩn bị sở liệu, thiết bị đo kiểm 40 2.4.3 Phân tích liệu 41 v vi 2.4.4 Tiến hành tối ưu 42 2.4.5 Kiểm tra .43 2.5 Tổng kết chương 43 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ, TỐI ƯU HÓA VÙNG PHỦ CHO MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ - VIETTEL THÁI NGUYÊN 44 3.1 Khu vực thực 44 3.2 Thời gian phương án thực 44 3.2.1 Thu thập số liệu 44 3.2.2 3.2.3 Driver Test 45 Phân tích tối ưu 46 3.3 Thực Driver test 46 3.3.1 Chuẩn bị 46 3.3.2 3.3.3 3.3.4 Thiết lập đo 47 Đo kiểm: 48 Một số lưu ý trình đo kiểm .52 3.4 Đánh giá kết đo vùng phủ 53 3.4.1 Tiêu chuẩn đánh giá .53 3.4.2 Kết đo vùng phủ 55 3.5 Tổng kết chương 74 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 75 vi vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Q trình phát triển cơng nghệ di động 4G Hình 1.2 Cấu trúc LTE Hình 1.3 Mạng truy cập mặt đất E-UTRAN Hình 1.4 Các kết nối ENodeB tới nút logic khác chức Hình 1.5 Mạng lõi EPC Hình 1.6 Các kênh truyền tải mạng 4G LTE 12 Hình 1.7 Truyền đơn sóng mang 16 Hình 1.8 Nguyên lý FDMA .16 Hình 1.9 Nguyên lý đa sóng mang 16 Hình 1.10 So sánh phổ tần OFDM với FDMA 17 Hình 1.11 OFDMA SC-FDMA 19 Hình 1.12 Thu phát SC-FDMA miền tần số 20 Hình 1.13 Mơ hình SU-MIMO MU-MIMO .21 Hình 1.14 Ghép kênh khơng gian 22 Hình 2.1 Quy trình vận hành mạng 25 Hình 2.2 Quy trình thực quản lý chất lượng mạng 26 Hình 2.3 Sử dụng KPI tối ưu mạng 27 Hình 2.4 Phân loại KPI mạng LTE .28 Hình 2.5 Qúa trình kết nối RRC .29 Hình 2.6 Quy trình thực tối ưu 40 Hình 3.1 Khu vực thực đo 44 Hình 3.2 Thơng số cellfile 45 Hình 3.3 Thử nghiệm Drive Test .46 Hình 3.4 Google Earth .47 Hình 3.5 Vị trí cell trạm BTS huyện đại từ khu vực lân cận 54 Hình 3.6 Tiêu chuẩn tham số RSRP 54 Hình 3.7 Tiêu chuẩn tham số RSRQ 55 Hình 3.8 Cường độ tín hiệu RSRP khu vực huyện Đại Từ .56 Hình 3.9 Cường độ tín hiệu RSRP khu vực huyện Đại Từ 57 vii viii Hình 3.10 Cường độ tín hiệu RSRP khu vực huyện Đại Từ 58 Hình 3.11 Cường độ tín hiệu RSRP khu vực huyện Đại Từ 59 Hình 3.12 Cường độ tín hiệu RSRP khu vực huyện Đại Từ .60 Hình 3.13 Các điểm có vùng phủ 61 viii ix DANH MỤC VIẾT TẮT Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 4G Fourth Generation Thế hệ thứ tư BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc BW Band Width Băng thông CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cell Cellular Ô eNodeB Enhance NodeB NodeB phát triển EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution (Enhanced GPRS) Công nghệ nâng cấp từ GPRS cho phép truyền liệu với tốc độ cao EPC Evolved Packet Core Mạng lõi hệ EPS Evolved Packet System Hệ thống mạng gói hệ E-UTRA Evolved UTRA Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển EUTRAN/ERAN Evolved UTRA/ Evolved RAN Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển GSM Global System For Mobile Communications Hệ thống thơng tin di động tồn cầu HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú HS DPCCH High – Speed Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ cao HS-DSCH High – Speed Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao ix 61 Hình 3.13 Các điểm có vùng phủ Qua hình ảnh cho ta thấy mức độ tín hiệu tốt hay xấu, biểu qua chấm có màu đỏ, xanh  Màu xanh vùng có chất lượng vùng phủ tốt  Màu đỏ vùng có chất lượng vùng phủ Từ biểu đồ hình ảnh cho ta thấy rõ vùng có chấm đỏ khoanh trịn khu vực có vùng phủ kém.Những điểm đỏ khoanh tròn gọi điểm đen cần tối ưu 61 62 Kết phân tích điểm lõm TEMS giải pháp khắc phục: Mã điểm đen Tọa độ Hình ảnh điểm lõm Phân tích, giải pháp Khu vực bị khuất núi, lõm 4G_TNN0071 105.50953/21.67314 1216m, có khoảng 30 hộ, đề xuất giải pháp RRU kéo dài từ TNN00364-1 Khu vực bị khuất núi, lõm 272m, có khoảng 30 hộ 4G_TNN0072 105.52976/21.6845 dân, điểu chỉnh eTN004852 azimuth 140 tilt 62 63 Khu vực xa trạm, xây dựng trạm 4G_TNN0055 105.55533/21.71472 lắp 3G Đề xuất triển khai 4G RRU kéo dài trạm 3G TNN0108-11 Khu vực biên cell, xa 4G_TNN0073 105.63858/21.76534 trạm phục vụ Đề xuất trạm RRU kéo dài az 60/240 63 64 Khu vực xa trạm, xây dựng trạm 4G_TNN0045 105.62047/21.73681 lắp 3G Đề xuất triển khai 4G RRU kéo dài trạm 3G TNN0702-11 Khu vực sóng yếu xa trạm có đồi núi che chắn Khu vực có 4G_TNN0074 105.519391/21.6664 khoảng 20 hộ dân đề xuất giải pháp sử dụng trạm Repeater 64 65 xa trạm bị núi che chắn nên sóng Khu vực có khu du lịch sinh thái suối 4G_TNN0075 105.53526/21.6237 kẹm la sóng 4G Đề xuất triển khai 4G trạm 3G 3TN791, az 20/270 tilt 3/3 65 66 xa trạm nhiều đồi núi nên sóng yếu, khu vực có khoảng 50 hộ dân 4G_TNN0076 105.545161/1.65175 Đề xuất sử dụng trạm Repeater Khu vực lõm xa trạm phục vụ Đx trạm RRU 4G_TNN0077 105.5765/21.650068 kéo dài 3G/4G 66 67 Khu vực lõm xa trạm phục vụ Đề xuất trạm 4G_TNN0078 105.581498/21.6469 RRU kéo dài 3G/4G Khu vực lõm diện tích lớn nhiên dân cư thưa 4G_TNN0028 105.64458/21.65384 có khoảng 60 hộ dân Đx RRU kéo dài 4G/3G TNN0572-12 67 68 Khu vực lõm đồi núi che chắn nhiên dân cư 4G_TNN0017 105.65827/21.65086 thưa thớt Đề xuất sử dụng trạm Repeater Khu vực lõm đồi núi che chắn, đường kính vùng lõm km nhiên 4G_TNN0079 105.62266/21.609887 dân cư thưa thớt Đề xuất sử dụng trạm Repeater 68 69 Khu vực lõm đồi núi che chắn, đường kính vùng lõm 1.2 km 4G_TNN0080 105.62781/21.59543 nhiên dân cư thưa thớt Đề xuất sử dụng trạm Repeater Khu vực lõm diện tích 1100m, có đồi thấp che chắn, có khoảng 60 hộ 4G_TNN0006 105.606788/21.5651 dân Đx RRU kéo dài 4G TNN0267-11 3G có sẵn 69 70 Sóng yếu đồi núi che chắn, khơng có dân cư, đường kính lõm 2.5km 4G_TNN0081 105.70107/21.52017 Đề xuất sử dụng trạm Repeater Lõm 600m tilt eTN000213 chưa hợp lý 4G_TNN0082 105.68447/21.64806 Thực điều chỉnh tilt từ 70 71 Vùng lõm bị đồi núi che chắn 4G_TNN0047 105.70941/21.65079 Đề xuất triển khai RRU 4G kéo dài 3G TNN0229-11 Vùng lõm bị đồi núi che chắn Trạm eTN00525 núi cao 4G_TNN0083 105.65607/21.69755 Điều chỉnh eTN005253 từ tilt tilt 71 72 Một số hình ảnh đo thực tế: Đây kết đo vùng phủ hai nhà mạng Viettel Vinaphone thời điểm Nhận xét: - Chất lượng tín hiệu nơi đo hai nhà mạng đạt tiêu chuẩn - Chỉ số PDSCH BLER (sự cố thông lượng LTE – tế bào PDSCH BLER cao ảnh hưởng đến thông lượng liệu) mạng Viettel thấp mạng Vinaphone - Tốc độ Download Upload (PDSCH Throughput PUSCH Throughput) nhảy liên tục trình đo thể tốc độ download upload hai nhà mạng tốt 72 73 Hình ảnh minh họa thời điểm vùng phủ kém: Đánh giá: Khu vực tiến hành Drive Test thuộc khu vực huyện lại khu vực có mât độ dân số cao Nhìn vào hình ảnh trình phân tích phần mềm q trình đo thực tế, thấy cường độ trường khu vực huyện Đại từ tương đối tốt, thể qua số tín hiệu màu xanh tương đối nhiều Duy có vài khu vực màu đỏ khoanh trịn có vấn đề cần giải để cải thiện tín hiệu tốt Qua q trình thực địa Drive Test nhận thấy khu vực có vùng phủ chủ yếu khu vực bị che chắn sườn đồi, lại nơi có dân cư sống nên khó để đưa biện pháp khắc phục dài hạn, sử dụng biện pháp ngắn hạn tác động vào phần khí chỉnh tilt, Azimult, nâng độ cao anten hay tăng công suất phát trạm BTS để mở rộng vùng phủ Ngoài ra, số vùng lõm không đưa biện pháp khắc phục nhu cầu 73 74 sử dụng Internet khơng cao, khách hàng truy cập Internet sử dụng dịch vụ mạng khác 2G hay 3G 3.5 Tổng kết chương Chương trình bày chi tiết cơng việc tối ưu mạng công cụ tối ưu, bước thiết lập đo, đánh giá kết đo Thông qua bảng thống kê KPI sau q trình đo đạc thấy chất lượng tín hiệu, số đạt chất lượng tương đối tốt Nhờ vào liệu Drive test, thấy phần thực trạng mạng khảo sát Từ đó, kiến thức có liên quan, có phương án tối ưu thích hợp cho trường hợp cụ thể Để đảm bảo tính ổn định mạng lưới nâng cao khả phục vụ khách hàng chu trình tối ưu trình liên tục khơng dừng, chu trình khống thể thiếu Trong chu trình tối ưu Drive test thủ tục quan trọng góp phần chu trình tối ưu hồn hảo hơn, việc ý thức tầm quan trọng Drive test hiểu rõ q trình phân tích Drive test giúp cho kỹ sư đưa định để tối ưu mạng lưới cách xác 74 75 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Luận văn tốt nghiệp trình bày nét mạng thông tin di động 4G Sử dụng nhiều thiết bị phương tiện đại giám sát kiểm tra lỗi từ đưa cơng việc thực tối ưu hóa Do thời gian làm luận văn có hạn hạn chế khơng tránh khỏi việc hiểu biết vấn đề dựa lý thuyết nên luận văn tốt nghiệp em khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong có ý kiến đánh giá, góp ý thầy cô bạn để luận văn thêm hoàn thiện Hướng phát triển luận văn khơng bó hẹp số KPI phạm vi mạng vô tuyến màm rộng số KPI toàn mạng KPI lưu lượng, KPI dịch vụ,… Ngoài ra, đề tài đề cập đến liên kết KPI thu thập từ hệ thống với KPI từ Drivetest Từ đó, nhiệm vụ tối ưu thực cách triệt để hơn, giúp cho mạng 4G vận hành cách hiệu Một lần nữa, em chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo môn “ Điện tử Viễn thông ” khoa Điện Tử trường đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đào Huy Du nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hồn thành luận văn tốt nghiệp Thái Nguyên, Ngày 05 tháng 03 năm 2020 Học viên thực Nguyễn Đắc Tiến 75 ... học Thái Nguyên Hiện công tác tại: Viettel Thái Nguyên – Chi nhánh Tập Đồn Cơng Nghiệp Viễn Thơng Qn Đội Xin cam đoan: Đề tài ? ?Tối ưu hóa vùng phủ cho mạng thông tin di động 4G LTE có Viettel Thái. .. tình Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đào Huy Du, luận văn với đề tài ? ?Tối ưu hóa vùng phủ cho mạng thông tin di động 4G LTE có Viettel Thái Ngun” hồn thành Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Thầy... TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G LTE Tối ưu mạng q trình đo đạc, phân tích cấu hình, hiệu điều chỉnh để cải thiện tồn chất lượng mạng thử nghiệm thuê bao di động đảm bảo nguồn tài nguyên mạng sử