Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng cho mạng thông tin di động Viettel thế hệ thứ 3

Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng cho mạng thông tin di động Viettel thế hệ thứ 3 Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng cho mạng thông tin di động Viettel thế hệ thứ 3 Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng cho mạng thông tin di động Viettel thế hệ thứ 3 luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

CT N U N C T U TC N TRƯỜN N U ỄN T Ị N N CỨU M N T N N P ƯƠN Ả P P ẢM BẢO C ẤT LƯỢN C O T N D ỘN V ETTEL T Ế T Ứ3 LU N VĂN T C SĨ OA T U T V ỄN T N T N - Năm 2020 C LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan, nội dung luận văn cơng trình nghiên cứu đƣợc thực sở nghiên cứu lý thuyết, thực hành thực tế tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu tham khảo khác Qua số liệu thực tế đƣợc thực Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp số vùng lân cận ví dụ nhƣ huyện Phú Bình, dƣới định hƣớng hƣớng dẫn tận tình PGS TS Đào Huy Du luận văn em hoàn thiện với số liệu xuất phát từ thực tiễn, kết trung thực có nguồn gốc rõ ràng Thái Nguyên, ngày 06 tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Thị Hƣơng i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Cô Khoa Điện tử tận tâm truyền đạt kiến thức chun mơn suốt q trình học tập, nghiên cứu góp ý sâu sắc để em hồn thiện nội dung phục vụ cho luận văn Với lịng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, em xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Đào Huy Du - ngƣời Thầy trực tiếp bảo, hƣớng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình nghiên cứu thực nội dung luận văn Tuy có nhiều cố gắng nỗ lực nhƣng thời gian, kiến thức nhƣ kinh nghiệm nhiều hạn chế nên trình thực nội dung luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc góp ý, dẫn từ Quý Thầy Cô, đồng nghiệp để em tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện Thái Nguyên, ngày 06 tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Thị Hƣơng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Hệ thống thông tin di động thứ – 1G 1.1.2 Hệ thống thông tin di động thứ hai – 2G 1.1.3 Hệ thống thông tin di động hệ 2.5 G 1.1.4 Hệ thống thông tin di động thứ ba – 3G 1.1.5 Hệ thống thông tin di động thứ tƣ – 4G 1.2 Hệ thống thông tin di động 3G - UMTS 1.3 Kiến trúc mạng 3G-UMTS 10 1.3.1 Thiết bị ngƣời sử dụng (UE – User Equipment) 11 1.3.2 Mạng truy cập vô tuyến UMTS 12 1.3.3 Mạng lõi (CN) 13 1.3.4 Hệ thống hỗ trợ, vận hành vô tuyến lõi (OSS-RC) 15 1.4 Các giao diện mạng UMTS 16 1.5 Các lớp chất lƣợng 16 1.6 Tổ chức kênh hệ thống UMTS 18 1.6.1 Các kênh logic 18 1.6.2 Các kênh truyền tải 19 1.6.3 Các kênh vật lý 19 1.7 Các kỹ thuật sử dụng hệ thống 20 1.7.1 Điều khiển công suất WCDMA 20 iii 1.7.1.1 Điều khiển công suất vòng hở (OLPC) 21 1.7.1.2 Điều khiển cơng suất vịng lặp đóng (CLPC) 22 1.7.2 Trải phổ 23 1.8 Tổng kết chƣơng 25 CHƢƠNG 26 TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU VÀ CÁC THAM SỐ KPI MẠNG 3G 26 2.1 Khái niệm tối ƣu 26 2.2 Mục tiêu vấn đề cần tối ƣu 28 2.2.1 Mục tiêu tối ƣu 28 2.2.2 Các vấn đề cần tối ƣu 29 2.3 Tham số đánh giá chất lƣợng mạng 3G 31 2.3.1 Định nghĩa, đặc điểm KPI 31 2.3.2 Mục đích việc sử dụng KPI 32 2.3.3 Phân loại tham số KPI 33 2.4 Các tham số KPI mạng UMTS 33 2.5 Quy trình thực đo kiểm tối ƣu 36 2.6 Một số công cụ tối ƣu 38 2.6.1.TEMS 38 2.6.2 Một số thao tác 39 2.6.3 Các thao tác Tems Investigation 40 2.7 Tổng kết chƣơng 42 CHƢƠNG 43 ĐÁNH GIÁ, TỐI ƢU MẠNG VÔ TUYẾN CHO MẠNG 3G – VIETTEL 43 3.1 Khu vực thực 43 3.2 Thời gian phƣơng án thực 43 3.2.1 Thu thập số liệu 43 3.2.2 Driver Test 44 3.2.3 Phân tích tối ƣu 44 3.3 Thực Driver Test 45 iv 3.3.1 Chuẩn bị 45 3.3.2 Thiết lập đo 46 3.4 Đánh giá kết đo 49 3.4.1 Đánh giá đo vùng phủ 49 3.4.1.1 Tiêu chuẩn đánh giá 49 3.4.1.2 Khảo sát vùng phủ 50 3.4.1.3 Kết đo vùng phủ 52 3.4.2 Đánh giá đo thoại 56 3.5 Tổng hợp kết đo đạc 59 Ngoài sau thực đo khu vực Trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp tác giả thực luận văn thực đo kiểm khu vực Huyện Phú Bình với số hình ảnh kết đo nhƣ sau: 59 Đánh giá kết đo vùng phủ 61 Kết đo vùng phủ 63 3.6 Tổng kết chƣơng 70 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Lịch sử phát triển mạng thông tin di động qua hệ Hình 2: Kiến trúc mạng UMTS 10 Hình 3: Cấu trúc UE 11 Hình 4: Kiến trúc UTRAN 12 Hình 5: Kiến trúc mạng lõi 13 Hình 6: Các kênh UMTS 18 Hình 7: Thứ tự loại điều khiển công suất 21 Hình 8: Các chế điều khiển công suất W-CDMA 22 Hình 9: Thủ tục điều khiển cơng suất vịng vịng ngồi 23 Hình 10: Trải phổ DS-CDMA với ngƣời dùng 23 Hình 11: Mơ hình điều chế giải điều chế 24 Hình 12: Cây mã OVSF 24 Hình 1: Quy trình vận hành mạng 27 Hình 2: Quy trình thực quản lý chất lƣợng mạng 28 Hình 3: Sử dụng KPI tối ƣu mạng 32 Hình 4: Thiết bị đo TEMS 39 Hình 5: Giao diện phần mềm TEMS Investigation 39 Hình 6: Load Cellfile 40 Hình 7: Mở cửa số Command Sequence 41 Hình 8: Ví dụ Command Sequence đƣợc thiết lập 42 Hình 1: Khu vực thực 43 Hình 2: Thơng số cellfile 44 Hình 3: Thử nghiệm Driver Test 45 Hình 4: Google Earth Pro 46 Hình 5: Vị trí cell trạm BTS ĐHKTCNTN khu vực lân cận 50 Hình 6: Cƣờng độ trƣờng RSCP ĐHKTCNTN khu vực lân cận 52 Hình 7: Khu vực có vùng phủ 52 Hình 8: Biểu đồ thể chất lƣợng CPICH RSCP sau tạo report từ logfile 53 Hình 9: Biểu đồ thể hiển chất lƣợng Ec/No sau tạo report từ logfile 53 Hình 10: Mức thu cƣờng độ tín hiệu thấp 54 Hình 11: Kết đo chất lƣợng thoại 56 Hình 12: Rxlev thấp, Rxqual thấp, FER thấp 58 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Các kênh logic UMTS 18 Bảng Các kênh truyền tải UMTS 19 Bảng Các kênh vật lý UMTS 19 Bảng Phân loại KPI 33 Bảng 2 Các tham số chất lƣợng mạng 3G 33 Bảng Tiêu chuẩn vùng phủ tốt 50 Bảng Tiêu chuẩn chất lƣợng RSCP 50 Bảng 3 Tiêu chuẩn chất lƣợng tín hiệu Ec/No 51 Bảng Thể kết đo lƣờng KPI CSSR, CDR, SHOSR 57 Bảng Thống kê KPI đo đạc 59 vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT A AMPS Advanced Mobile Phone Service Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến C CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CLPC Closed Loop Power Control Điều khiển cơng suất vịng đóng CPICH Common Pilot Channel Kênh thí điểm chung CDR Call Drop Rate Tỷ lệ gọi bị rớt CSSR Call Setup Successful Rate Tỷ lệ thiết lập gọi thành công Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số GSM Global Systems for Mobile Communication Hệ thống truyền thơng di động tồn cầu GPRS General Packet Radio Service Địch vụ vô tuyến gói chung HSDPA High-Speed Downlink Packet Access Truy cập gói đƣờng xuống tốc độ cao HSUPA High-Speed Upnlink Packet Access Truy cập gói đƣờng lên tốc độ cao Key Performance Indicator Tham số chất lƣợng điển hình Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng F FDMA G H K KPI P PSTN viii R Radio Netwwork Control Bộ điều khiển tài nguyên vô tuyến TACS Total Access Communication System Hệ thống cellular truy cập tổng thể TDMA Time Division Multiple Access RNC T Đa truy nhập phân chia theo thời gian U UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu W WCDMA Wideband Code Division Multiple Access ix Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng - Chuyển giao không thành công rớt chuyển giao tăng lên - Số lần thiết lập gọi không thành công tăng Chất lượng tồi mức thu tín hiệu Khi mức thu xuống thấp chất lƣợng thoại bị ảnh hƣởng nhiễu fading Nguồn nhiễu nhiễu ngồi ( nhiễu đồng kênh cận kênh), nhiễu nhiệt ( nhiễu nền), nhiễu giải đƣợc việc thay đổi tần số tồn nội mạng Khi driving test, quan sát thấy nhiễu tăng lên ( Rxqual tăng lên cửa sổ Line chart) tƣơng ứng với cuờng độ tín hiệu xuống thấp, phải ý tới giá trị FER (tỷ lệ lỗi khung) Nếu FER tồi ( -95 dBm ƣu 99% ≥ 95% Đạt CPICH Ec/No > -12 dB 98% ≥95% Đạt Bài đo Voice CSSR 100% ≥ 95% Đạt Bài đo Voice CDR 0% ≤ 1.5% Đạt Bài đo Voice SHOSR 100% ≥ 98.5% Đạt Ngoài sau thực đo khu vực Trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp tác giả thực luận văn thực đo kiểm khu vực Huyện Phú Bình với số hình ảnh kết đo nhƣ sau: Hình 0.1 Khu vực thực đo 59 Phần mềm Map info Google Earth, Mapinr (cho điện thoại) Google Earth phục vụ cho mục đích định tuyến 60 Đánh giá kết đo vùng phủ Để đánh giá khu vực có vùng phủ khu vực có tiêu chuẩn riêng số để đánh giá Đối với vùng phủ 4G đánh giá dựa tham số quan trọng RSRP RSRQ Sau load cellfile cửa sổ MAP TEMS, dựa vào đồ định tuyến có sẵn tiến hành đo Hình 0.2 Vị trí cell trạm BTS huyện Phú Bình khu vực lân cận Dựa vào thống kê số liệu thơng số vị trí cell nhƣ trạm BTS ta thấy đc vị trí trạm BTS đƣợc minh họa đồ qua phần mềm Google Earth Tiêu chuẩn tham số RSRP vùng phủ: 61 Hình 0.3 Tiêu chuẩn tham số RSRP Tiêu chuẩn tham số RSRQ vùng phủ: Hình 0.4 Tiêu chuẩn tham số RSRQ 62 Kết đo vùng phủ Hình 0.5 Cường độ tín hiệu RSRP khu vực huyện Phú Bình Hình 0.6 Cường độ tín hiệu RSRQ khu vực huyện Phú Bình 63 Hình 0.7 Tín hiệu RSRP hiển thị GoogleHybridMap Dựa vào hình ta thấy đƣợc mật độ trạm BTS khu vực huyện Phú Bình Điều đƣợc thể qua ký hiệu có màu xanh dƣơng, đồng nghĩa ta thấy đƣợc nơi có vùng phủ tốt nơi có vùng phủ Hình 0.8 Các điểm có vùng phủ Qua hình ảnh cho ta thấy đƣợc mức độ tín hiệu tốt hay xấu, đƣợc biểu qua chấm có màu đỏ, xanh 64  Màu xanh vùng có chất lƣợng vùng phủ tốt  Màu đỏ vùng có chất lƣợng vùng phủ Từ biểu đồ hình ảnh cho ta thấy rõ đƣợc vùng có chấm đỏ đƣợc khoanh trịn khu vực có vùng phủ Những điểm đỏ đƣợc khoanh tròn đƣợc gọi điểm đen cần tối ƣu Tạo Report từ logfile để có đánh giá định tính vùng phủ Hình 0.9 Tốc độ Download liệu lớp Application cho luồng 3Mbps 65 Hình 0.10 Tốc độ Upload liệu lớp Application cho luồng 3Mbps 66 Kết phân tích điểm lõm TEMS:  Điểm lõm thứ  Xác định điểm lõm: - Vị trí: Đồng Liên Phú Bình - Đƣờng kính vùng lõm: 60m - Khoảng cách đến serving cell: 1,11km (cell phục vụ eTN004921) - Số hộ dân lõm: khoảng 200 hộ - Mật độ thuê bao: khoảng 400 thuê bao  Nguyên nhân: - Kiểm tra trạm phục vụ có bị lỗi khơng: thời gian đo kiểm trạm có xảy cố khơng, có bảo dƣỡng hay khơng? - Độ cao cột anten, góc tilt, azimult hợp lý chƣa? - Khu vực có bị che chắn khơng ? - Do chồng lấn  Giải pháp - Nếu trạm phục vụ bị lỗi cho nhân viên kiểm tra, khắc phục cố trạm - Nhìn vào đồ cho thấy khu vực khơng có nhiều đồi núi nên tín hiệu khơng bị che chắn vùng đồi - Ngồi cịn có giải pháp thêm cell phục vụ nhƣng tính tốn chi phí lắp đặt, vận hành, bảo dƣỡng khơng thích hợp nên giải pháp khơng thể sử dụng - Độ cao anten trạm là: 46,5m ta nâng cao độ cao anten lên tối đa 60m để mở rộng vùng phủ  khắc phục đƣợc điểm lõm 67  Điểm lõm thứ  Xác định điểm lõm: - Vị trí: Đồng Liên Phú Bình - Đƣờng kính vùng lõm: 270m - Khoảng cách đến serving cell: 870m (cell phục vụ eTN004192) - Số hộ dân lõm: khoảng 20 hộ - Mật độ thuê bao: khoảng 40 thuê bao  Nguyên nhân: - Kiểm tra trạm phục vụ có bị lỗi khơng: thời gian đo kiểm trạm có xảy cố khơng, có bảo dƣỡng hay khơng? - Độ cao cột anten, góc tilt, azimult hợp lý chƣa? - Khu vực có bị che chắn khơng ? - Do chồng lấn  Giải pháp - Nếu trạm phục vụ bị lỗi cho nhân viên kiểm tra, khắc phục cố trạm - Có thể thấy khu vực thƣa dân cƣ, nên giải pháp đƣa ngẩng tilt khơng đƣa giải pháp vào khách hàng sử dụng mạng 2G, 3G để truy cập Internet 68  Điểm lõm thứ 3:  Xác định điểm lõm: - Vị trí: Đồng Liên Phú Bình - Đƣờng kính vùng lõm: 60m - Khoảng cách đến serving cell: 1,11km (cell phục vụ eTN002491) - Số hộ dân lõm: khoảng 10 hộ - Mật độ thuê bao: khoảng 20 thuê bao  Nguyên nhân: - Kiểm tra trạm phục vụ có bị lỗi khơng: thời gian đo kiểm trạm có xảy cố khơng, có bảo dƣỡng hay khơng? - Độ cao cột anten, góc tilt, azimult hợp lý chƣa? - Khu vực có bị che chắn khơng ? - Do chồng lấn  Giải pháp - Nếu trạm phục vụ bị lỗi cho nhân viên kiểm tra, khăc phục cố trạm - Có thể thấy khu vực thƣa dân cƣ, nên giải pháp đƣa ngẩng tilt khơng tác động đến khách hàng sử dụng mạng 2G, 3G để truy cập Internet 69 Ngồi ra, cịn điểm lõm đƣợc khoanh tròn đỏ bên cạnh có nguyên nhân tƣơng tự nhƣ điểm lõm thứ nên giải pháp đƣa ngảng tilt khơng tối ƣu khách hàng truy cập Internet mạng 2G, 3G Trong trình thực phát điểm lõm có 20 điểm lõm khu vực nhƣng cách thực phân tích tƣơng tự nên tác giả phân tích điểm lõm 3.6 Tổng kết chƣơng Chƣơng trình bày chi tiết cơng việc tối ƣu mạng nhƣ công cụ tối ƣu, bƣớc thiết lập đo, đánh giá kết đo Thông qua bảng thống kê KPI sau trình đo đạc thấy chất lƣợng tín hiệu, nhƣ số đạt chất lƣợng tƣơng đối tốt Nhờ vào liệu Drive test, thấy đƣợc phần thực trạng mạng khảo sát Từ đó, kiến thức có liên quan, có phƣơng án tối ƣu thích hợp cho trƣờng hợp cụ thể Qua trình Driver Test chất lƣợng mạng Viettell 3G khu vực trƣờng Đại học Kỹ thuật Cơng Nghiệp, khu vực huyện Phú Bình vùng lân cận nói chung tƣơng đối ổn định nhiên biến động số lƣợng ngƣời dùng địa hình che chắn Để đảm bảo tính ổn định mạng lƣới nâng cao khả phục vụ khách hàng chu trình tối ƣu q trình liên tục khơng dừng, chu trình khơng thể thiếu đƣợc Trong chu trình tối ƣu Drive Test thủ tục quan trọng góp phần chu trình tối ƣu đƣợc hồn hảo hơn, việc ý thức đƣợc tầm quan trọng Drive Test hiểu rõ trình phân tích Drive Test giúp cho học viên đƣa định để tối ƣu mạng lƣới 70 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN * Kết luận: Tối ƣu hóa mảng đề tài rộng cần thiết cho mạng viễn thông nói chung mạng thơng tin di động nói riêng Khả nghiên cứu luận văn giúp ích cho ngƣời làm cơng tác tối ƣu hóa mạng, sở lý thuyết để phân tích tiến hành để từ hồn tồn tìm giải pháp tối ƣu khoa học để đảm bảo chất lƣợng cho mạng Luận văn thể đƣợc nội dung nhƣ: - Tổng quan nghiên cứu mạng thông tin di động 1G đến 3G qua mạng 3G-UTMS - Lý thuyết tối ƣu tham số KPI - Xác định tối ƣu vùng phủ khu vực Trƣờng Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Huyện Phú Bình cho thấy tác giả phát khoảng vùng phủ tốt, khoảng vùng phủ cách sử dụng công cụ TEMS việc Driving test Từ đƣa biện pháp khắc phục tồn trình tối ƣu * Hƣớng phát triển: - Tiếp tục tối ƣu hóa mạng cho nhiều khu vực khác - Tiến tới nghiên cứu thử nghiệm cho hệ thống thông tin 4G, 5G - Khơng bó hẹp số KPI phạm vi mạng vô tuyến mà mở rộng số KPI toàn mạng nhƣ KPI lƣu lƣợng, KPI dịch vụ,… Từ đó, nhiệm vụ tối ƣu đƣợc thực cách triệt để hơn, giúp cho c c mạng đƣợc vận hành cách hiệu 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Thơng tin di động, PGS.TS.Đào Huy Du, Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên [2] Thông tin di động GSM, TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Nhà xuất bƣu điện, Hà Nội 1999 [3] Tính tốn mạng thơng tin di động số CELLULAR, Vũ Đức Thọ, Nhà xuất giáo dục, Hà nội 1999 [4] Advanced cellular Netwwork Planning and Optimisation 2G/2.5G/3G evolution to 4G, Edited by Ajay R Mishra [5] http://vntelecom.org [6] TEMS™ Pocket 6.3 for Sony Ericsson C702 and W760 User’s Manual [7] Hướng dẫn đo kiểm cho TTKT VIETTEL Quận/Huyện, Tập Đồn Viễn Thơng Qn Đội VIETTEL Thái Ngun [8] http://www.finetopix.com/showthread.php/22367-TEMS-Investigation-10-0-5-setup [9] Đồ án tốt nghiệp, Dƣơng Văn Tùng, Bộ môn Điện tử viễn thông Trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp, 2018 72 ... QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Hệ thống thông tin di động thứ – 1G 1.1.2 Hệ thống thông tin di động thứ hai – 2G 1.1 .3 Hệ thống thông tin di động. .. ? ?Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lƣợng cho mạng thông tin di động Viettel hệ thứ 3? ?? Đặt vấn đề Các nhà mạng đƣợc cấp giấy phép cấp triển khai 3G cơng nghệ WCDMA có sẵn hạ tầng mạng thông tin. .. động hệ 2.5 G 1.1.4 Hệ thống thông tin di động thứ ba – 3G 1.1.5 Hệ thống thông tin di động thứ tƣ – 4G 1.2 Hệ thống thông tin di động 3G - UMTS 1 .3 Kiến trúc mạng