Nghiên cứu triển khai cấu trúc mạng lõi mạng truy nhập mạng thông tin di động 3g dựa trên cấu trúc mạng lõi 2g 2 5g

TRẦN TUẤN ANH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI CẤU TRÚC MẠNG LÕI, MẠNG TRUY NHẬP MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G DỰA TRÊN CẤU TRÚC MẠNG LÕI 2G/2,5G TRẦN TUẤN ANH 2007 - 2009 Hà Nội 2009 Hà Nội 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI CẤU TRÚC MẠNG LÕI, MẠNG TRUY NHẬP MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G DỰA TRÊN CẤU TRÚC MẠNG LÕI 2G/2,5G NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: TRẦN TUẤN ANH Người hướng dẫn khoa học: TS VŨ VĂN YÊM Hà Nội 11/2009 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu triển khai cấu trúc mạng lõi, mạng truy nhập mạng thông tin di động 3G dựa mạng lõi 2G/2,5G” cơng trình nghiên cứu riêng tôi, không chép từ tài liệu Tôi xin chân thành cảm ơn TS Vũ Văn m tận tình hướng dẫn tơi hồn thành tốt luận văn LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay, thị trường viễn thông Việt Nam phát triển mạnh mẽ với doanh nghiệp Bộ thông tin Truyền thông cấp Giấy phép thiết lập mạng cung cấp dịch vụ viễn thông di động mặt đất hệ thứ hai (2G) bao gồm: Tập đồn Bưu Viễn thơng Việt Nam (VNPT); Tổng Cty Viễn thông Quân đội (Viettel); Cty Thông tin di động (VMS); Cty cổ phần dịch vụ Bưu Viễn thơng Sài gịn (SPT); Cty Cổ phần Viễn thơng Hà Nội (HaNoi Telecom); Cty Thông tin Viễn thông Điện lực (EVN Telecom); Cty Cổ phần Viễn thơng di động Tồn Cầu (Gtel Mobile) Áp lực cạnh tranh nhà khai thác dịch vụ viễn thông đặc biệt dịch vụ thông tin di động ngày tăng Hạ tầng mạng thông tin di động 2G, 2,5G khai thác tối đa cho dịch vụ truyền thống Tuy nhiên, để có hạ tầng mạng thích hợp cung cấp dịch vụ IP/Internet, dịch vụ truyền thông đa phương tiện multimedia, dịch vụ gia tăng mới, dịch vụ hội tụ Di động-Cố định…, dịch vụ truyền tiếng nói dạng gói VoIP đồng thời cho phép hạ giá thành cung cấp dịch vụ nhà khai thác cần phải có bước chuyển đổi, nâng cấp hạ tầng mạng Trên giới có số tổ chức lớn 3GPP, ETSI, ITU, TISPAN, … , nghiên cứu nâng cấp, phát triển cấu trúc mạng di động theo hướng NGN (gọi tắt NGN – mobile) đưa tiêu chuẩn hệ thống thông tin động hệ thứ (3G) Hệ thống thông tin di động 3G nước giới triển khai rộng rãi, cung cấp đa dạng loại dịch vụ băng rộng đáp ứng nhu cầu người dùng xu hướng pháp triển nghành viễn thông Để thị trường viễn thông Việt Nam phát triển đáp ứng nhu cầu thời đại, Bộ Thông tin Truyền thông phát động thi tuyển lấy giấy phép 3G ngày 18/2/2009 nhận hồ sơ thi tuyển doanh nghiệp viễn thông hàng đầu Việt Nam VNPT, VMS, Viettel, Gtel Mobile, SPT hồ sơ liên danh thi tuyển 3G HaNoi Telecom EVN Telecom Ngày 2/4/2009, Bộ Thông tin Truyền thơng (TT&TT) thức cơng bố tên nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trúng tuyển 3G gồm: Viettel, VinaPhone, MobiFone cuối liên danh EVN Telecom Hanoi Telecom Để có hướng chuyển đổi, nâng cấp hạ tầng mạng phù hợp, nhà khai thác cần tìm hiểu kinh nghiệm triển khai nước giới, q trình chuẩn hóa tiêu chuẩn phát triển 3G, nghiên cứu lựa chọn cơng nghệ thích hợp Do đó, Tơi chọn đề tài “Nghiên cứu triển khai cấu trúc mạng lõi, mạng truy nhập mạng thông thin di động 3G dựa mạng lõi 2G/2,5G” để nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp Luận văn chia thành chương: • Chương 1: Giới thiệu chung tổ chức viễn thơng lớn giới, q trình phát triển mạng thơng tin di động • Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết quy hoạch tối ưu mạng lõi chuyển mạch kênh • Chương 3: Nghiên cứu lý thuyết quy hoạch tối ưu mạng lõi chuyển mạch gói • Chương 4: Triển khai mạng thông tin di động 3G mạng Vinaphone • Chương 5: Các tiêu đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến 3G Mặc dù cố gắng q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn, xong cịn nhiều sai sót Kính mong nhận thơng cảm ý kiến đóng góp q Thầy bạn đọc Tơi xin chân thành cảm ơn quý Thầy cô Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đặc biệt TS Vũ Văn m tận tình giúp đỡ Tơi hồn thành tốt chương trình học tập Luận văn tốt nghiệp Người Viết TRẦN TUẤN ANH MỤC LỤC Chương Giới thiệu chung 1.1 Q trình chuẩn hóa tiêu chuẩn 3G 1.1.1 Tổ chức 3GPP 1.1.2 Tổ chức 3GPP2 1.1.3 Mối quan hệ 3GPP, 3GPP2 ITU 1.2 Tình hình triển khai 3G nước giới 1.3 Sơ lược cấu trúc hệ thống GSM/GPRS 1.4 Tiến trình nâng cấp hệ thống 2G lên 3G 11 1.4.1 Tiến trình nâng cấp chung từ 2G lên 3G 11 1.4.2 Cấu trúc mạng 3G theo phiên chuẩn hóa tổ chức 3GPP 12 1.5 Kết Luận 19 Chương Quy hoạch tối ưu mạng lõi chuyển mạch kênh 20 2.1 Thủ tục thiết kế mạng 20 2.1.1 Đánh giá mạng 21 2.1.2 Định cỡ mạng 26 2.2 Quy hoạch mạng chi tiết 31 2.3 Mạng lõi chuyển mạch kênh theo 3GPP R4 37 2.3.1 Cấu trúc mạng lõi 37 2.3.2 Định cỡ mạng lõi chuyển mạch kênh 38 2.3.3 Quy hoạch mặt phẳng người dùng 39 2.3.4 Quy hoạch mặt phẳng điều khiển 51 2.4 Quy hoạch chi tiết mạng lõi chuyển mạch kênh 60 2.4.1 Quy hoạch chi tiết Control Plane 60 2.4.2 Định tuyến mặt phằng điều khiển 68 2.4.3 Quy hoạch chi tiết mặt phẳng người dùng 70 2.5 Tối ưu mạng lõi chuyển mạch kênh 81 2.5.1 Các tham số đánh giá chất lượng mạng (KPI) 81 2.5.2 Các phép đo mạng 82 2.5.3 Kiểm kê mạng lõi chuyển mạch kênh 84 2.5.4 Phân tích kết kiểm kê 86 2.5.5 Kết tối ưu mạng 91 2.6 Kết Luận 92 Chương Quy hoạch tối ưu mạng lõi chuyển mạch gói 93 3.1 Giới thiệu mạng lõi chuyển mạch gói PS 93 3.1.1 Các khái niệm mạng gói di động (MPC) 94 3.1.2 Định tuyến gói (PDP context) 96 3.1.3 Giao diện kết nối GPRS với mạng GSM 99 3.2 Định địa IP 100 3.2.1 Các kiểu mạng 100 3.2.2 Ký hiệu dấu chấm thập phân (DDN) 101 3.2.3 Phân chia địa mạng (Subnetting) 102 3.3 Các giao thức định tuyến IP (IP Routing Protocols) 103 3.4 Định cỡ 106 3.4.1 Mào đầu ngăn xếp giao thức GPRS 106 3.5 Định cỡ quy hoạch IP backbone 113 3.5.1 Đánh giá mạng 114 3.5.2 Định cỡ IP backbone 115 3.5.3 Tính tốn băng thơng 116 3.6 Quy hoạch cấu trúc mạng lõi chuyển mạch di động 117 3.6.1 VLAN 118 3.6.2 Giao diện Iu-PS 119 3.6.3 Quy hoạch giao diện Gn 119 3.6.4 Quy hoạch giao diện Gi 121 3.6.5 Quy hoạch giao diện Gp 122 3.7 Tối ưu mạng lõi chuyển mạch gói 123 3.7.1 Phương pháp tối ưu mạng lõi gói 123 3.7.2 Các khía cạnh việc tối ưu mạng lõi gói 124 3.7.3 Các số KPI 127 3.7.4 Giám sát KPI 129 3.8 Kết Luận 130 Chương Triển khai mạng lõi, mạng truy nhập vô tuyến 3G mạng Vinaphone 132 4.1 Cấu trúc mạng 133 4.2 Phương án triển khai mạng 3G 138 4.3 Các dịch vụ dự kiến triển khai 139 4.4 Thực tế triển khai mạng 3G Vinaphone 140 Chương Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mạng phân hệ vô tuyến 3G 142 5.1 Các tham số vùng phủ sóng 142 5.2 Các tham số miền chuyển mạch kênh (CS) 144 5.2.1 Tỷ lệ lỗi thiết lập gọi thoại CS 146 5.2.2 Tỷ lệ rơi gọi thoại miền chuyển mạch kênh CS 147 5.2.3 Tỷ lệ lỗi khối đường lên (UL BLER) cho gọi thoại miền CS 148 5.2.4 Tỷ lệ lỗi khối đường xuống (DL BLER) cho gọi thoại miền CS 149 5.2.5 Tỷ lệ lỗi chuyển giao 3G-2G gọi thoại miền CS 150 5.2.6 Tỷ lệ lỗi thiết lập gọi liệu miền CS 151 5.2.7 Tỷ lệ rơi gọi liệu miền CS 152 5.2.8 Tỷ lệ lỗi khối đường lên (UL BLER) cho gọi liệu miền CS 153 5.2.9 Tỷ lệ lỗi khối đường xuống (DL BLER) cho gọi liệu miền CS 154 5.3 Các tham số miền PS (chuyển mạch gói) 154 5.3.1 Lỗi thiết lập gọi liệu miền PS 155 5.3.2 Tỷ lệ rơi gọi liệu miền PS 156 5.3.3 Tỷ lệ lỗi chuyển giao 3G/2G miền PS 157 5.3.4 Thời gian gián đoạn chuyển giao 3G/2G miền PS 158 5.3.5 Tỷ lệ lỗi thiết lập HSDPA 159 5.3.6 Tỷ lệ gọi rơi HSDPA 160 5.3.7 Thông lượng PSD 161 5.3.8 Thông lượng HSDPA 162 5.3.9 Thông lượng HSUPA 163 5.4 Kết luận 163 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Chú giải 3GPP Tổ chức nghiên cứu mạng hệ thứ (theo tiêu chuẩn WCDMA) 3GPP2 Tổ chức thứ nghiên cứu mạng hệ thứ (theo tiêu chuẩn cdma2000) AAL2 Lớp thích nghi ATM loại AAL5 Lớp thích nghi ATM loại AMR Mã thoại đa tốc độ thích nghi AMR Bộ mã hóa/giải mã thoại đa tốc độ thích nghi APM Kỹ thuật truyền tải ứng dụng ATM Chế độ truyền tải bất đồng AuC Trung tâm nhận thực thuê bao BER Tỷ lệ lỗi bit BICC Điều khiển gọi độc lập với Bearer BIWF Chức interworking bearer BLER Tỷ lệ lỗi khối BNC-ID Bộ nhận dạng kết nối mạng bearer BS Trạm gốc BSC Khối điều khiển trạm gốc BSS Phân hệ trạm gốc BTS Trạm thu phát gốc CAMEL Phần ứng dụng tùy biến phần logic cải tiến mạng di động CAP Phần ứng dụng CAMEL CCSU Khối báo hiệu kênh chung CGR Nhóm mạch CMN Nút dàn xếp gọi CN Mạng lõi CPS Phân lớp phần chung CS Miền chuyển mạch kênh DNS Máy chủ tên miền DTX Truyền gọi không liên tục EDGE Cải tiến tốc độ liệu mạng GSM EGP Giao thức cổng mở rộng cách, giá trị thống kê OMC tính tốn từ đếm đặt thiết bị mạng theo cơng thức (5.12), giá trị tính tốn từ q trình đo Driving test theo cơng thức (5.13)   # RABNormalRelease(CSD) = 100% x 1 − CSDDropRate   # RABNormalRelease(CSD) + # RABAbnormalRelease(CSD)  CSDDropRate = 100% ∑ CallsDropped ∑ CallsSetupSuccess CSD _ calls (5.12) (5.13) CSD _ calls Trong đó: • CSDDropRate: Tỷ lệ rớt gọi liệu miền CS • #RABNormalRelease(CSD): Số RAB cho video (thoại hình ảnh) giải phóng bình thường • #RABAbnormalRelease(CSD): Số RAB cho video (thoại hình ảnh) giải phóng bất thường • CallsDropped: Số gọi liệu bị rớt • CallSetupSuccess: Số gọi liệu thiết lập thành công 5.2.8 Tỷ lệ lỗi khối đường lên (UL BLER) cho gọi liệu miền CS Giá trị lỗi khối đường lên (UL BLER) gọi liệu miền CS tính tương tự UL BLER gọi thoại dựa khối chuyển tải liệu miền CS theo công thức (5.14) với tham số thống kê đếm thiết bị mạng Tham số không xác định driving test CSDULBLER = 100% # FaultyTransportBlocksAfterSelectionCombiningInUlink (CSD) # TotalTransportBlocksAfterSelectionCombiningInUlink (CSD) (5.14) Trong đó: • CSDULBLER: Tỷ lệ lỗi khối đường lên gọi liệu miền CS • #FaultyTransportBlocksInUplink AfterSelectionCombining(CSD): Số khối truyền tải DCH đường lên cho CSD bị lỗi sau trình lựa chọn tổ hợp Chu kỳ lấy mẫu 10 giây • #TotalTransportBlocksInUplinkAfterSelectionCombining(CSD):Tổng số khối truyền tải DCH đường lên cho CSD sau trình lựa chọn tổ hợp Chu kỳ lấy mẫu 10 giây Giá trị ngưỡng đối giá trị UL BLER cho gọi liệu miền CS tùy thuộc vào tiêu chí 153 nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng CSD ULBLER 1% cho 95% tổng số mẫu đo 5.2.9 Tỷ lệ lỗi khối đường xuống (DL BLER) cho gọi liệu miền CS BLER DL báo cáo từ máy di động theo tiêu chuẩn 3GPP Các báo cáo thu thập thị chức OMC Tham số xác định theo hai cách, giá trị thống kê OMC tính tốn từ đếm đặt thiết bị mạng theo cơng thức (5.15), giá trị tính tốn từ q trình đo Driving test theo cơng thức (5.16) CSDDLBLER = 100% # FaultyTransportBlocksInDownlinkAfterSelectionCombining (CSD) # TotalTransportBlocksInDownlinkAfterSelectionCombining (CSD) CSDDLBLER = 100% ∑ (5.15) SamplesBelowBLERT arg et CSD _ calls ∑ (5.16) AllBLERSamples CSD _ calls Trong đó: • CSDDLBLER: Tỷ lệ lỗi khối đường xuống gọi liệu miền CS • #FaultyTransportBlocksInDownlinkAfterCombining(CSD): Số khối truyền tải DCH đường lên cho CSD lỗi sau trình tổ hợp Chu kỳ lấy mẫu 10 giây • #TotalTransportBlocksInDownlinkAfterCombining(CSD): Tổng số khối truyền tải DCH đường lên cho CSD sau trình tổ hợp Chu kỳ lấy mẫu 10 giây • CSD_Calls: Tổng số gọi miền gọi liệu miền CS • SamplesBelowBLERTarget: Số mẫu mức tỷ lệ lỗi khối • AllBLERSamples: Tổng số mẫu xét tỷ lệ lỗi khối Giá trị ngưỡng đối tham số DL BLER cho gọi liệu miền CS tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng CSD DLBLER 1% cho 95% tổng số mẫu đo 5.3 Các tham số miền PS (chuyển mạch gói) Ta có lưu đồ gọi miền PS Hình 5-4 Nếu có lỗi xuất bước yêu cầu kết nối 154 RRC bước 27 công nhận phân định RAB, kết coi có lỗi truy nhập (Access Failure) Mọi RAB giải phóng khơng bình thường sau công nhận RAB xem gọi rơi Trong phiên 99, tốc độ RAB đường xuống 384 kbps,128 kbps, 64 kbps Tốc độ RAB đường lên 384 kbps, 64 kbps HSDPA HS-DSCH hỗ trợ tốc độ 1800 kbps (đối với UE Cat 12) HSUPA UL hỗ trợ tốc độ 1.450 Mbps (UE Cat 3) 5.3.1 Lỗi thiết lập gọi liệu miền PS Tham số lỗi thiết lập gọi liệu miền PS (PSD Access Failure) sử dụng với mục đích để đánh giá lỗi truy nhập liệu chuyển mạch gói nhìn từ phía người sử dụng Tham số xác định theo hai cách, giá trị thống kê OMC tính tốn từ đếm đặt thiết bị mạng theo công thức (5.17), giá trị tính tốn từ q trình đo Driving test theo công thức (5.18) PSDAccessFailureRate =   # RRCConnectionSuccess # SRBSuccess # RABAAssignmentResponse( PSD)   (5.17) 100% 1 −  x x  # RRCConnectionAttempt # SRBAttempt # RABAAssignmentRequest( PSD)      ∑ ActivatePDPContextAccept   PSD _ calls = 100% x 1 − PSDAccessFailureRate RRCConnectionRequest  ∑   PSD _ calls (5.18) Trong đó: • PSDAccessFailureRate: Tỷ lệ lỗi thiết lập gọi liệu miền chuyển mạch gói PS • #RRCConnectionComplete: Số lần thiết lập kết nối RRC với lý thiết lập PSD (cả khởi đầu kết thúc gọi) thành cơng • #RRCConnectionRequest: Số tin u cầu kết nối RRCvới lý thiết lập PSD (cả khởi đầu kết thúc gọi) nhận • #RABAssignmentResponse (PSD): Số RANAP: Các tin RAB Assignment Response gửi từ RNC đến SGSN để thiết lập dịch vụ PS • #RABAssignmentRequest(PSD): Số RANAP: số tin RAB Assignment Request gửi từ SGSN đến RNC để thiêt lập dịch vụ PS 155 • #SRBAttempt: Số lần kết nối RRC thành công dẫn đến thủ tục chuyển hướng (Initial Direct Transfer) sang miền PS dẫn đến yêu cầu phân định RAB miền PS (PS (R99) RAB Assignment Request) • #SRBSuccess: Số lần yêu cầu phân định RAB cho PS (PS R99 RAB Assignment Requests) • PSD_Calls: Số gọi liệu miền chuyển mạch gói PS • ActivatePDPContextAccept: Kích hoạt PDP context chấp nhận • RRCConnectionRequest: Số yêu cầu kết nối RRC Giá trị ngưỡng đối tham số PSD Access Failure tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng PSD Access Failure 2% 5.3.2 Tỷ lệ rơi gọi liệu miền PS Một phiên liệu miền PS coi bị rơi RAB liên quan giải phóng khơng bình thường từ phía mạng lõi UTRAN Mọi lỗi rơi gọi sau tin công nhận phân định RAB coi gọi rơi miền PS Công thức (5.19) phải áp dụng cho lưu lượng Packet Interactive Packet Background (bao gồm HSDPA) Khi đo driving test (tính theo cơng thức (5.20), tỷ lệ rơi PSD đo sau bắt đầu tải liệu ftp Cuộc gọi PSD xem rơi phiên ftp bị ngắt kế nối cách thủ cơng khơng bình thường mà khơng hồn thành việc truyền file lý PSDCallDropRate = 100% # RABDrop ( PSD) # RABSetupComplete( PSD)   PSDCallDropRate = 100% 1 −  (5.19) ∑ ftpDownloadSuccess  ∑ CallSetupSuccess  ftpSession ftpSession (5.20)  Trong đó: • #RABSetupComplete: Số lần thiết lập RAB cho liệu PS thành công, RNC gửi tin đáp ứng phân định RAB (RAB Assignment Responses) đến mạng lõi sau thiết lập RAB thành cơng • #RABDrop: số RAB dùng cho gọi liệu PS bị rơi • ftpSession: Tổng số phiên ftp • ftpDownloadSuccess: Các phiên tải liệu ftp thành cơng 156 • CallSetupSuccess: Các gọi thiết lập thành công Giá trị ngưỡng đối tham số PSDCallDropRate tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng PSDCallDropRate 2% 5.3.3 Tỷ lệ lỗi chuyển giao 3G/2G miền PS Trong miền PS, chuyển giao RNC gửi tin Cell Change Order lệnh điều khiển từ UTRAN đến UE Quá trình chuyển giao thành cơng giám sát tin RNC Iu Release từ CN Tham số xác định theo hai cách, giá trị thống kê OMC tính tốn từ đếm đặt thiết bị mạng theo cơng thức (5.21), giá trị tính tốn từ q trình đo Driving test theo cơng thức (6.22) 3G 2GPSHOFailureRate = 100% 3G 2GPSHOFailureRate = 100% # CellChangeOrderFromUTRANFailure # CellChangeOrderFromUTRANCommand ∑ CellChangeOrderFromUTRANFailure _ UE ∑ CellChangeOrderFromUTRANCommand _ RNC PSD _ Calls (5.21) (6.22) PSD _ Calls Trong đó: • 3G2GPSHandoverFailureRate: Tỷ lệ lỗi chuyển giao gọi liệu miền PS lỗi chuyển giao từ mạng UMTS sang GSM • #CellChangeOrderFromUTRAN Failure(PS): Số tin yêu cầu đổi Cell từ UTRAN bị lỗi (Cell Change Order from UTRAN Failure) gửi từ UE đến RNC • #CellChangeOrderFromUTRAN Command(PS): Số tin yêu cầu đổi Cell (Cell Change Order Messages) gửi từ RNC đến UE Giá trị ngưỡng đối tham số 3G2GPSHandoverFailureRate tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng 3G2GPSHandoverFailureRate 157 5% UE Node B SRNC CN 1.Yêu cầu kết nối RRC Thiết lập đường kết nối vô tuyến Pha thiế lập RRC Đáp ứng thiết lập đường kết nối vô tuyến Đồng bearer truyền tải liệu Thiết lập kết nối RRC Hoàn thành kết nối RRC truyền tải trực tiếp ban đầu (yêu cầu dịch vụ) 10 Truyền tài trực tiếp DL (yêu cầu nhận thực) 11 Truyền tải trực tiếp UL (đáp ứng nhận thực) Pre-RAB pha báo hiệu 8.UE khởi tạo DT (yêu cầu nhận thực) 12 DT (đáp ứng nhận thực) 13 Lệnh chế độ bảo mật 14 Lệnh chế độ bảo mật 15 Hoàn thành chế độ bảo mật 16 hoàn thành chế độ bảo mật 17 Truyền tải trực tiếp UL (kích hoạt PDP context) 20 thiết lập đường kết nối vô tuyến 18 DT (yêu cầu kích hoạt PDP context) 19 yêu cầu gán RAB 21 đáp ứng thiết lập đường kết nối vô tuyến Pha thiết lập RAB 22 đồng Bearer 23 Thiết lập bearer vơ tuyến 24 hồn thành thiết lập bearer vơ tuyến 25 đáp ứng gán RAB 27 Truyền tải trực tiếp DT (đáp ứng kích hoạt PDP context) 26 DT (đáp ứng kích hoạt PDP context) Hình 5-4 Lưu đồ thiết lập gọi miền chuyển mạch gói (PS) 5.3.4 Thời gian gián đoạn chuyển giao 3G/2G miền PS Tham số cho thấy thời gian gián đoạn liệu chuyển mạch gói chuyển giao cứng công nghệ Tham số đo driving test đường biên vùng phủ sóng 3G-2G = PSDIRATInterruptionTimes (TimeRAUpdateCompleteUE − TimeCellChangeOrder _ RNC ) (5.23) Trong đó: • PSDIRATInterruptionTime: Khoảng thời gian gián đoạn dịch vụ gói chuyển giao cứng 158 • TimeRAUpdateComplete_UE: Thời gian (time stamp phần mềm đo phủ sóng) UE gửi tin hoàn thành cập nhật vùng định vị (Routing Area Update) đường lên đến SGSN mạng 2G • TimeCellChangeOrder_RNC: Thời gian (time stamp phần mềm đo phủ sóng) UE nhận tin yêu cầu thay đổi cell (Cell Change Order) từ RNC đường xuống Giá trị ngưỡng đối tham số PSD_IRATInterruptionTime tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng PSD_IRATInterruptionTime 12 giây 95% số mẫu 5.3.5 Tỷ lệ lỗi thiết lập HSDPA Tỷ lệ lỗi truy nhập phải đánh giá kích hoạt phiên liệu (HSDPA) Phép đo phải thực với UE đơn thực gọi HSDPA cell cần đo kiểm với kênh DCH đường lên có tốc độ 384/64 Kbps Trong trường hợp có nhiều yêu cầu kết nối RRC, có yêu cầu kế nối RRC sử dụng để tính tốn KPI Tham số xác định theo hai cách, giá trị thống kê OMC tính tốn từ đếm đặt thiết bị mạng theo công thức (5.24), giá trị tính tốn từ q trình đo Driving test theo công thức (5.25) HSDPAAccessFailureRate =   # RRCConnectionComplete # SRBSuccess # RABAssignmentSuccess ( HS − DSCH )   100% 1 −  x x  # # # RABAssignmentRequest ( HS − DSCH )   RRCConnectionRequest SRBAttempt   (5.24)  ∑ ActivatePDPcontextAccept   HSDPA _ Session = 100% x 1 − HSDPAAccessFailureRate RRCConnectionRequest  ∑   HSDPA _ Session (5.25) Trong đó: • HSDPAAccessFailureRate: Tỷ lệ lỗi thiết lập truy cập gói liệu đường xuống tốc độ cao • #RRCConnectionComplete: Số tin thiết lập kết nối RRC thành công (RRC Connection Setup) với nguyên nhân thiết lập “Packet Establishment” (cả hướng gọi đến gọi đi) • #RRCConnectionRequest: Số tin yêu cầu kết nối RRC (RRC Connection Request Messages) nhận với nguyên nhân thiết lập “Packet Establishment”(cả hướng gọi đến gọi 159 • #RABAssignmentResponse (HS-DSCH): Số tin đáp ứng phân định RAB (RABAssignment Response) gửi từ RNC đến SGSN PS phục vụ • #RABAssignmentRequest(HS-DSCH): Số tin yêu cầu phân định RAB (RABAssignment Request) gửi từ SGSN đến RNC để thiết lập dịch vụ HSDPA • #SRBAttempt: Số tin hồn thành kết nối (RRC Connection Completes) dẫn đến thủ tục chuyển hướng sang miền PS dẫn đến yêu cầu phân định HSDPA RAB • #SRBSuccess: Số tin yêu cầu phân định HSDPA RAB • HSDPA_Session: Tổng số phiên HSDPA • ActivatePDPcontextAccept: Số kích hoạt PDP context chấp nhận • RRC Connection Request: Số yêu cầu thiết lập RRC Giá trị ngưỡng đối tham số HSDPA Access Failure Rate tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng HSDPA Access Failure Rate 2% 5.3.6 Tỷ lệ gọi rơi HSDPA Một phiên HSDPA xem rơi HS-DSCH tương ứng giải phóng khơng bình thường phía UTRAN CN Phép đo thực với UE đơn với gọi HSDPA cell cần đo kiểm với kênh DCH 384/64 Kbps đường lên HS-DSCH đường xuống Tham số xác định theo hai cách, giá trị thống kê OMC tính tốn từ đếm đặt thiết bị mạng theo cơng thức (5.26), giá trị tính tốn từ q trình đo Driving test theo cơng thức (5.27) HSDPADropRate = 100% # HS − DSCH _ ReleaseDuetoFailure # HS − DSCH _ AllocationSuccess HSDPADropRate = 100% ∑ (5.26) HS − DSCH _ Drop HSPDA _ calls HS − DSCH _ AllocationSuccess (5.27) Trong đó: • HSDPADropeRate: Tỷ lệ gọi HSDPA bị rớt • HS-DSCH_ReleaseDueToFailure: Số HS-DSCH giải phóng lỗi kết nối vơ tuyến lỗi khác 160 • HS-DSCH_AllocationSuccess: Số HS-DSCH cấp phát RNC, tin Radio Bearer ReConfiguration Complete từ UE sau thiết lập luồng HS-DSCH MAC-d thành cơng • HS-DSCH_Drop: Số HS-DSCH bị rớt • HS-DSCH_AllocationSuccess: Số HS-DSCH định thành công Giá trị ngưỡng đối tham số HSDPA Drop Rate tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng HSDPA Drop Rate 2% 5.3.7 Thông lượng PSD Thông lượng PSD định nghĩa tổng số khối RLC gửi cửa số quan sát cho loại kênh chuyển tải bao gồm khối phát lại Cơng thức áp dụng cho đường lên đường xuống Phép đo thực lưu lượng chuyển mạch gói (kiểu kiểu tương tác) Tham số thông lượng lớp RLC (SDU) với điều kiện ULBLER ≤5%, DLBLER≤5% phiên 99 Tham số xác định theo hai cách, giá trị thống kê OMC tính tốn từ đếm đặt thiết bị mạng theo công thức (5.28), giá trị tính tốn từ q trình đo Driving test theo công thức (5.29) UserThroughput = ∑ AM − RLC _ SDU _ Data (kb) ∑ AM − RLC _ SDU _ Duration(s) PSD_Call (5.28) PSD_Call PSDAvgThroughput (kbps ) = ∑ UserDataTransferred (kb) PSD _ Call ∑ SessionDuration( s ) (5.29) PSD _ Call Trong đó: • UserThroughput: Thơng lượng người dùng • PSDAvgThroughput: Thơng lượng liệu gói miền PS trung bình • AM_RLC_SDU_Data(kb): Tổng khối AM RLC SDU (kb) truyền đường lên đường xuống, bao gồm khối truyền lại • AM_RLC_SDU_Duration: Khoảng thời gian truyền RLC SDU tính giây Khơng tính khoảng thời gian đệm • UserDataTransferred(kb): Lượng liệu tải FTP tính theo kb phiên 161 • SessionDuration(s): Khoảng thời gian tính giây để download/upload file • PSD_Throughput(kbps): Thơng lượng liệu gói tính theo kbps đo lớp ứng dụng Giá trị ngưỡng đối thơng lượng PSD tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác nhau, áp dụng đường lên (uplink) đường xuống (downlink) Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng sau: • PSDAvgThroughput_DL (kbps) 240 • PSDAvgThroughput_UL (kbps) 200 5.3.8 Thơng lượng HSDPA KPI tổng số khối RLC gửi cửa số quan sát kèm theo khối phát lại Cơng thức (30) áp dụng tính thông lượng dựa đếm OMC Công thức (31) áp dụng đo driving test Đối với kết đo driving test tham số tốc độ bit lớp ứng dụng Phép đo áp dụng UE hoạt động chế độ HS-DSCH HSDPA _ Throughput = ∑ ∑ AM − RLC _ SDU _ Data (kb) HSDPA_Call AM − RLC _ SDU _ Duration( s ) (5.30) HSDPA_Call HSDPA _ Throughput (kbps ) = ∑ UserDataTransferred (kb) HSDPA _ Call ∑ SessionDuration( s ) (5.31) HSDPA _ Call Trong đó: • HSDPA_Throughput: Thơng lượng HSDPA AM_RLC_PDU_Data(kb): Tổng AM RLC PDU (Kbit) truyền (loại trừ PDU phát lại) đường lên AM_RLC_PDU_Duration: Tổng thời gian truyền RLC PDU (tính giây) UserDataTransferred(kb): Lượng liệu tải FTP tính theo kb phiên • SessionDuration(s): Khoảng thời gian tính giây để download/upload file • • • Giá trị ngưỡng đối thơng lượng HSDPA tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng sau: • Giá trị cực đại, trường hợp khơng tải • Giá trị trung bình, trường hợp khơng tải 162 1300 Kbps 700 kbps 5.3.9 Thông lượng HSUPA Tham số tổng số khối RLC giử cửa số quan sát loại trừ khối phát lại Công thức (5.32) áp dụng tính thơng lượng dựa đếm OMC Công thức (5.33) áp dụng đo driving test Đối với kết đo driving test tham số tốc độ bit lớp ứng dụng Phép đo áp dụng UE hoạt động vùng phủ sóng HSUPA HSUPA _ Throughput = ∑ ∑ AM − RLC _ SDU _ Data (kb) HSUPA_Call AM − RLC _ SDU _ Duration( s ) (5.32) HSUPA_Call HSUPA _ Throughput (kbps ) = ∑ UserDataTransferred (kb) HSUPA _ Call ∑ SessionDuration( s ) (5.33) HSUPA _ Call Trong đó: • • HSUPA_Throughput: Thơng lượng HSUPA AM_RLC_PDU_Data(kb): Tổng AM RLC PDU (Kbit) truyền (loại trừ PDU phát lại) đường lên AM_RLC_PDU_Duration: Tổng thời gian truyền RLC PDU (tính giây) UserDataTransferred(kb): Lượng liệu tải FTP tính theo kb phiên • SessionDuration(s): Khoảng thời gian tính giây để download/upload file • • Giá trị ngưỡng đối thơng lượng HSUPA tùy thuộc vào tiêu chí nhà khai thác khác Ví dụ, lấy giá trị ngưỡng sau: 5.4 • Giá trị cực đại, trường hợp khơng tải • Giá trị trung bình, trường hợp không tải 1100 Kbps 500 kbps Kết luận Hiện tại, nhiều Quốc gia triển khai thành công hệ thông 3G, nhà khai thác đưa tham số KPI mức ngưỡng theo tiêu chí riêng Căn phân tích số liệu tham khảo nhà khai thác T-Mobile, em xin đề xuất tham số KPI mức ngưỡng chúng để đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến WCDMA mạng Vinaphone Bảng 5-2: 163 Bảng 5-2 Tổng hợp tham số KPI TT Tham số KPI Diễn giải Giá trị ngưỡng Các tham số đánh giá chất lượng vùng phủ sóng CPICH Ec/N0 Tỷ số lượng CPICH Ec/Io 12 dB, với 97% chip nhiễu kênh Pilot vùng thành thị nơng thơn CPICH CPICH RSCP Cơng suất mã tín hiệu CPICH RSCP -95dBm với: CPICH 98% vùng thành thị 95% vùng nông thôn UE_Tx_Power Công suất phát UE UE_Tx_Power -10 dBm với: 98% vùng thành thị 95% vùng nông thôn Pilot pollution ratio Tỷ lệ nhiễu kênh pilot 5% Các tham số đánh giá chất lượng miền chuyển mạch kênh (CS) CSV Access Failure rate Tỷ lệ lỗi thiết lập gọi thoại miền CS 2% CSV Drop Rate Tỷ lệ rơi gọi thoại miền CS 2% CSV Quality (DL) BLER DL gọi thoại 95% số mẫu có BLER miền CS 2% CSV Quality (UL) BLER UL gọi thoại 95% số mẫu có BLER miền CS 2% CSV IRAT Failure Rate Tỷ lệ lỗi chuyển giao 3G/2G miền CS 5% 10 CSD Access Failure Rate Tỷ lệ lỗi thiết lập gọi liệu miền CS 2% 11 CSD Drop Rate Tỷ lệ rơi gọi liệu miền CS 2% 12 CSD Quality (DL) BLER DL gọi 95% số mẫu có BLER liệu miền CS 1% 13 CSD Quality (UL) BLER UL gọi 95% số mẫu có BLER liệu miền CS 1% Các tham số đánh giá chất lượng miền chuyển mạch gói (PS) Tỷ lệ lỗi thiết lập 14 PSD Access Failure Rate gọi liệu miền PS 15 PSD Drop Rate Tỷ lệ rơi gọi liệu miền PS 164 2% 2% 16 PSD IRAT Failure Rate Tỷ lệ lỗi chuyển giao 3G/2G miền PS 17 PSD IRAT Interruption time Thời gian gián đoạn 95% số mẫu chuyển giao 3G/2G 18 HSDPA Access Failure Rate Tỷ lệ lỗi thiết lập gọi liệu HSDPA 2% 19 HSPDA Drop Rate Tỷ lệ rơi gọi liệu HSPDA 2% 20 Thông lượng PSD (áp dụng cho Thông lượng gọi 240 kb/s (thông lượng đường đường lên đường xuống) liệu miền chuyển xuống trung bình khơng tải) mạch gói 200 kb/s (thơng lượng đường lên trung bình khơng tải) 21 Thơng lượng HSDPA 22 Thông lượng HSUPA 5% 12 giây Thông lượng gọi 1300 kb/s (thông lượng cực liệu sử dụng HSDPA đại không tải) 700 kb/s (thông lượng trung bình khơng tải) Thơng lượng gọi 1100 kb/s (thông lượng cực liệu sử dụng HSUPA đại khơng tải) 500 kb/s (thơng lượng trung bình khơng tải) 165 KẾT LUẬN Tóm lại, qua nghiên cứu, tìm hiểu thấy việc triển khai khai mạng thông tin di động 3G cần thiết nhằm đa dạng dịch vụ cung cấp, đáp ứng nhu cầu người dùng di động Hầu hết nhà khai thác thông tin di động Việt Nam thời điểm dựa tảng công nghệ hệ 2G/2,5G (GSM) Do đó, để phát triển nên mạng hệ 3G cần xây dựng mạng dựa tiêu chuẩn xây dựng tổ chức 3GPP (tổ chức nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn phát triển mạng 3G tảng 2G/2,5G) Với xu hướng phát triển mạng 3G toàn IP tương lại, nhà khai xây dựng mạng lõi 3G theo tiêu chuẩn 3GPP Release4 sau bước nâng cấp theo phiên Để xây dựng mạng 3G hoạt động ổn định với chất lượng phục vụ tốt, thỏa mãn nhu cầu người dùng cần có nghiên cứu chi tiết thực nghiêm túc việc quy hoạch tối ưu hóa mạng lõi, mạng truy nhập vô tuyến Tháng 4/2009 Bộ Thông tin Truyền thông cấp giấy phép cho khai thác mạng GSM gồm: Vinaphone, Mobifone, Viettel liên danh EVN telecom Hà Nội Telecom xây dựng mạng thông tin di động 3G Tháng 10/2009, Vinaphone nhà khai thác khai trương, cung cấp dịch vụ dựa tảng 3G theo kế hoạch đến cuối năm 2009 năm 2010, nhà khai thác cịn lại thức khai trương dịch vụ 3G Khi nhà khai thác thức cung cấp dịch vụ 3G, yếu tố quan trọng định phát triển mạng chất lượng dịch vụ Nhà khai thác cần quan tâm đến trải nghiệm, đánh giá người dùng dịch vụ cung cấp Bên cạnh đó, nhà khai thác cần có tiêu chí, tham số đánh giá lực, chất lượng mạng lưới Có thể quan sát, đánh giá tham số để có hướng khắc phục, nâng cao chất lượng dịch vụ 166 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Harri Holma and Antti Toskala (2007), “WCDMA for UMTS – HSPA Evolution and LTE”, John Wiley & Sons, Ltd [2] Ajay R Mishra (2007), “Advanced Cellular Network Planning and Optimisation – 2G/2.5G/3G… Evolution to 4G”, John Wiley & Sons, Ltd [3] Ralf Kreher (2006), UMTS performance measurement – A practical guide to KPIs for the UTRAN Environment [4] 3G TS 23.002 v3.6.0 - 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and Systems Aspects; Network architecture (Release 1999) [5] 3G TS 23.002 v4.8.0 - 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and Systems Aspects; Network architecture (Release 4) [6] 3G TS 23.002 v5.12.0 - 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and Systems Aspects; Network architecture (Release 5) [7] 3G TS 23.002 v6.10.0 - 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and Systems Aspects; Network architecture (Release 6) [8] 3G TS 23.002 v7.5.0 - 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and Systems Aspects; Network architecture (Release 7) [9] 3G TS 23.002 v8.3.0 - 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and Systems Aspects; Network architecture (Release 8) [10] 3G TR 22.925 V3.1.1 (2000-01): “Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Service aspects; Quality of Service and Network Performance” [11] 3GPP TR 32.814 V7.0.0 (2007-03): “3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Telecommunication management; UTRAN and GERAN Key Performance Indicators (KPI)” [12] http://www.gsa.com [13] http://www.3gpp.com 167 ... KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI CẤU TRÚC MẠNG LÕI, MẠNG TRUY NHẬP MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G DỰA TRÊN CẤU TRÚC MẠNG LÕI 2G/ 2, 5G NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: TRẦN... YÊM Hà Nội 11 /20 09 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn ? ?Nghiên cứu triển khai cấu trúc mạng lõi, mạng truy nhập mạng thông tin di động 3G dựa mạng lõi 2G/ 2, 5G? ?? cơng trình nghiên cứu riêng tôi,... , nghiên cứu nâng cấp, phát triển cấu trúc mạng di động theo hướng NGN (gọi tắt NGN – mobile) đưa tiêu chuẩn hệ thống thông tin động hệ thứ (3G) Hệ thống thông tin di động 3G nước giới triển khai