Nghiên cứu xây dựng các chỉ tiêu và bài đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập WCDMA của hệ thống 3g

giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu, xây dựng tiêu đo đánh giá chất lợng mạng truy nhập wcdma hệ thống 3g ngành : điện tử viễn thông 3898 Nghiêm hun Ng−êi h−íng dÉn khoa häc : PGS.TS Ph¹m minh viƯt Hµ Néi - 2009 Lời cam đoan Tơi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu, xây dựng tiêu đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập W-CDMA hệ thống 3G” cơng trình nghiên cứu riêng tôi, không chép từ tài liệu Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Minh Việt tận tình hướng dẫn tơi hoàn thành tốt luận văn CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ Giải nghĩa AAL2 ATM adaptation layer type Lớp thích ứng ATM kiểu Abis interface between BSC and BTS in GSM networks Giao diện BSC BTS mạng GSM ALCAP access link control application part Phần ứng dụng điều khiển liên kết truy nhập AM acknowledge mode in RLC Chế độ báo nhận RLC AMR adaptive multi rate Đa tốc độ thích ứng BCH broadcast channel Kênh quảng bá BLER Block Error Rate Tỷ lệ lỗi khối BSC base station controller Khối điều khiển trạm gốc BSS base station subsystem Phân hệ trạm gốc BSSMAP base station subsystem management application part Phần ứng dụng quản lý phân hệ trạm gốc CCPCH common control physical channel Kênh vật lý điều khiển chung CPICH common pilot channel Kênh hoa tiêu chung CRC cyclic redundancy check Kiểm dư vòng CS circuit switched Chuyển mạch kênh DCCH dedicated control channel Kênh điều khiển chuyên dụng DCH dedicated channel Kênh dành riêng DPCH dedicated physical channel Kênh vật lý dành riêng DRNC drift radio network controller Drift-RNC DSCH downlink shared channel Kênh chia sẻ đường xuống DTAP direct transfer application part Phần ứng dụng truyền tải trực tiếp DTCH dedicated traffic channel Kênh lưu lượng dành riêng EDGE enhanced data rates for GSM evolution EDGE công nghệ sử dụng làm tiền đề để tiến lên công nghệ 3G FACH forward access channel Kênh truy nhập đường xuống FDD frequency division duplex Song công chia theo tần số FP frame protocol Giao thức khung FTP file transfer protocol Giao thức truyền tải tập tin Gb GPRS interface between SGSN and GSM BSS Giao diện SGSN hệ thống trạm gốc GSM GERAN GSM/EDGE radio access network Mạng truy nhập vô tuyến GSM/EDGE GGSN gateway GPRS support node Nút định tuyến GPRS GMSC gateway MSC Tổng đài vô tuyến cổng GSM Global System for Mobile Communication Hệ thống thơng tin di động tồn cầu HLR home location register Bộ ghi định vị thường trú HO handover Chuyển giao HSDPA high speed downlink packet access Truy cập gói đường xuống tốc độ cao HS-DSCH high speed downlink shared channel Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao IFHO inter-frequency (hard) handover Chuyển giao (cứng) tần số InFHHO intra-frequency hard handover Chuyển giao cứng tần số IP Internet protocol Giao thức internet ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế KPI key performance indicator Bộ tham số chất lượng mạng MAC medium access control; message authentication code Điều khiển truy nhập môi trường MMS multimedia messaging service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MOC mobile originated call Cuộc gọi MSC mobile switching centre Trung tâm chuyển mạch di động MTC mobile terminated call Cuộc gọi đến NAS non access stratum Tập hợp giao thức không liên quan trực tiếp đến phần truy nhập mạng NBAP Node B application part Phần ứng dụng node B Node B UMTS base station Trạm gốc UMTS OMC operation and maintenance centre Trung tâm khai thác bảo dưỡng P-CCPCH primary common control physical channel Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp PCH paging channel Kênh tìm gọi PDP packet data protocol (e.g PPP, IP, X.25) Giao thức liệu gói PDU packet data unit Khối liệu gói PLMN public land mobile network Mạng di động mặt đất công cộng PM performance Management Quản lý chất lượng PS packet switched Chuyển mạch gói PSC primary scrambling code Mã sơ cấp QE quality estimate Đánh giá chất lượng QoS quality of service Chất lượng dịch vụ RAB radio access bearer Kênh mang truy nhập vô tuyến RACH random access channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RANAP radio access network application part Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến RAT radio access technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RB radio bearer Phần tử mang vô tuyến RF radio frequency Tần số vô tuyến RLC radio link control Điều khiển liên kết vô tuyến RNC radio network controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS radio network subsystem Phân hệ mạng vô tuyến RNSAP radio network subsystem application part Phần ứng dụng phân hệ mạng vô tuyến RNTI radio network temporary identity Nhận thực tạm thời mạng vô tuyến RRC radio resource control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RSCP received signal code power Cơng suất mã tín hiệu thu SCCP signalling connection control part Phần điều khiển kết nối báo hiệu S-CCPCH secondary common control physical channel Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp SDU service data unit Khối liệu dịch vụ SGSN serving GPRS support node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS SIR signal-to-interference ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu SRB signalling radio bearer Phần tử vô tuyến báo hiệu SRNC serving radio network controller RNC phục vụ SVC switched virtual connection Kết nối ảo chuyển mạch TCP transmission control protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TD time division duple Song công chia theo thời gian TDMA time division multiple access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TPC transmission power control Điều khiển công suất phát Tx transmission Truyền dẫn uARFCN UMTS absolute radio frequency channel number Kênh tần số tuyệt đối UMTS UE user equipment Thiết bị người sử dụng UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thông di động toàn cầu Telecommunication System USIM UMTS subscriber identity module Module nhận dạng thuê bao UMTS UTRAN UMTS terrestrial radio access network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS Uu UMTS air interface Giao diện UMTS VLR visitor location register Bộ ghi định vị tạm trú WCDMA, WCDMA wideband code division multiple access Đa truy nhập phân mã băng rộng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU………… ……………….1 TÓM TẮT NỘI DUNG ABSTRACT……………… CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu .4 1.2 Phạm vi đề tài CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 10 2.1 Cấu trúc mạng 3G WCDMA .10 2.2 Cấu trúc giao diện mạng truy nhập vô tuyến UTRAN .12 2.3 Các tiêu chuẩn chất lượng mạng chất lượng dịch vụ 13 2.3.1 Các tiêu chuẩn tổ chức ITU 13 2.3.2 Các tiêu chuẩn tổ chức 3GPP 14 2.3.3 Các báo cáo kỹ thuật 3GPP 17 2.4 Một số công bố chất lượng mạng .19 2.4.1 T-Mobile 19 2.4.2 France Telecom 21 2.4.3 ANACOM 22 CHƯƠNG XÂY DỰNG BỘ THAM SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN WCDMA 28 3.1 Nghiên cứu, phân tích tham số KPI vấn đề liên quan đến đo kiểm mạng 3G WCDMA 28 3.1.1 Tham số tỷ lệ lỗi khối BLER .28 3.1.2 Chuyển giao mềm 39 3.1.3 Chuyển giao cứng tần số .46 3.1.4 Chuyển giao cứng mạng lõi 54 3.1.5 Tỷ lệ thiết lập gọi thành công 66 3.2 Xây dựng tiêu đánh giá chất lượng mạng phân hệ vô tuyến 83 3.2.1 Các tham số vùng phủ sóng 83 3.2.2 Các tham số miền CS (chuyển mạch kênh) 88 3.2.3 Các tham số miền PS (chuyển mạch gói) 99 3.2.4 Tổng hợp tiêu mức ngưỡng đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến WCDMA 108 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO CHỈ TIÊU KPI 110 4.1 Giới thiệu phương pháp đo 110 4.1.1 Phương pháp đo driving test 110 4.1.2 Phương pháp đo thống kê OMC 110 4.2 Các tiêu đo phương pháp đo driving test 111 4.3 Các tiêu đo phương pháp thống kê OMC .113 4.4 Kết luận 116 KẾT LUẬN 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 MỤC LỤC HÌNH Hình 2-1 Mơ hình hệ thống WCMDA 10 Hình 2-2 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN 12 Hình 2-3 Cấu trúc bên mạng truy nhập vô tuyến UTRAN .12 Hình 3-1 Cấu trúc mạng UMTS 28 Hình 3-2 Các khối truyền tải UL sử dụng để tính UL BER .31 Hình 3-3 Báo cáo đo DL BLER theo chu kỳ 34 Hình 3-4 Phân bổ DL BLER giám sát gọi đơn 34 Hình 3-5 Báo cáo đo RRC bao gồm báo cáo DL BLER cho gọi thoại .34 Hình 3-6 UL BLER liên quan đến lưu lượng kênh truyền tải UL 37 Hình 3-7 Tương quan UL BLER lỗi SIR .39 Hình 3-8 Yêu cầu cập nhật active set RRC để xóa liên kết vơ tuyến chuyển giao mềm 40 Hình 3-9 Tổng hợp kiện giao thức chuyển giao mềm .40 Hình 3-10 Thủ tục chuyển giao mềm Intra-RNC .42 Hình 3-11 Sơ đồ tổng quát kiện giao thức – chuyển giao RNC trung gian .44 Hình 3-12 Bước chuyển giao Inter-frequency 49 Hình 3-13 Bước chuyển giao Inter-frequency 50 Hình 3-14 Bước chuyển giao Inter-frequency 51 Hình 3-15 Bản tin đáp ứng yêu cầu thiết lập kênh vơ tuyến RNSAP .56 Hình 3-16 Thủ tục chuyển giao tần số định vị lại 57 Hình 3-17 Các bước chuyển giao 2G 3G .61 Hình 3-18 Dị tìm lỗi thủ tục chuẩn bị định vị lại RNAP 63 Hình 3-19 Thủ tục thiết lập kết nối RRC 67 Hình 3-20 Trường hợp UE không trả lời tin thiết lập kết nối RRC .69 Hình 3-21 Thiết lập kênh mang vô tuyến RRC thành công thất bại 71 Hình 3-22 Thủ tục thiết lập kênh mang vô tuyến RANAP .72 Hình 3-23 Ví dụ phân tích tin u cầu thiết lập kênh mang vơ tuyến RANAP 74 Hình 3-24 Ví dụ tin thiết lập thành cơng kênh mang vơ tuyến RANAP .74 Hình 3-25 Lỗi thiết lập kênh mang vô tuyến RANAP .74 Hình 3-26 u cầu giải phóng kênh mang vô tuyến RANAP 75 Hình 3-27 Kịch gọi rơi từ phía UTRAN .77 Hình 3-28 Nhiều RAB bị rơi miền đơn UTRAN, kết nối RANAP kết thúc 80 Hình 3-29 Cuộc gọi đa miền có RAB đơn bị rơi 80 Hình 3-30 Cuộc gọi multi-RAB đa miền có CS RAB bị rơi phía mạng lõi 80 Hình 3-31 Các đếm cần thiết để tính tỷ lệ gọi rơi 83 Hình 3-32 Khơng có pilot sơ cấp 85 Hình 3-33 Phân bố cơng suất UE 86 Hình 3-34 Pilot pollution 87 Hình 3-35 Nhiễu pilot đo driving test 88 Hình 3-36 Sơ đồ khối thiết lập gọi .89 Hình 3-37 Lưu đồ thiết lập gọi miền chuyển mạch kênh 90 Hình 3-38 Lưu đồ gọi chuyển giao interRAT 95 Hình 3-39 Lưu đồ thiết lập gọi chuyển mạch gói (PS) 100 MỤC LỤC BẢNG Bảng 2-1 Các tham số tỉ lệ KPI đo kiểm tra theo T-Mobile .19 Bảng 2-2 Các tham số KPI yêu cầu bắt buộc .20 Bảng 2-3 Các tham số tiêu chất lượng mạng 21 Bảng 2-4 Kết chất lượng gọi thoại GSM khu đông đúc nội thị .23 Bảng 2-5 Kết chất lượng gọi video UMTS khu đông đúc nội thị 24 Bảng 2-6 Kết chất lượng mạng thoại GSM tuyến đường 25 Bảng 2-7 Kết chất lượng mạng video telephony UMTS tuyến đường 26 Bảng 3-1 Bảng ánh xạ Bin báo cáo DL BLER 36 Bảng 3-2 Các trường hợp gọi bị rớt mạng 79 Bảng 3-3 Các nguyên nhân thiết lập RRC 89 LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, hệ thống 3G nhìn nhận mạnh nâng cao tính cạnh tranh mở rộng mạng không nhà khai thác mạng mà nhà cung cấp dịch vụ Ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống thông tin di động hệ thứ cho phép nhà khai thác mạng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ cho thuê bao dịch vụ liệu đa truy nhập tốc độ cao, yêu cầu thời gian thực, tốc độ truyền dẫn lớn (video, packet, internet ) Việc phát triển thị trường mạng không dây cạnh tranh khốc liệt nhà khai thác mạng di động đem lại cho khách hàng lợi ích to lớn chất lượng dịch vụ khơng khía cạnh thương mại mà cịn khía cạnh người tiêu dùng Sự hài lịng khách hàng chìa khóa tạo nên giá trị, địi hỏi nhà khai thác phải có chiến lược tối ưu nhằm giám sát quản lý mạng hiệu để cung cấp cho khách hàng dịch vụ có chất lượng tốt Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, xây dựng tiêu đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập W-CDMA hệ thống 3G” làm đề tài tốt nghiệp cao học Em xin gửi lời cảm ơn chân thành lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Minh Việt, PGS.TS Nguyễn Thị Việt Hương thầy cô giáo khoa Điện tử-Viễn thông hướng dẫn, bảo tận tình để em hồn thành luận văn ... chất lượng mạng nhà khai thác có hệ thống WCDMA − Nghiên cứu, xây dựng tiêu đánh giá chất lượng mạng truy nhập vô tuyến 3G -WCDMA: ƒ Tổng quan tiêu chất lượng then chốt (KPI) ƒ Xây dựng tiêu đánh. .. chung, chất lượng mạng hệ thống 3G WCDMA nói riêng đóng góp tốt cho cơng việc em 1.2 Phạm vi đề tài Đề tài ? ?Nghiên cứu, xây dựng tiêu đo đánh giá chất lượng mạng truy nhập W-CDMA hệ thống 3G? ?? xây dựng. .. đến chất lượng mạng chất lượng dịch vụ hệ thống 3G tìm hiểu số cơng bố chất lượng mạng nhà khai thác mạng 3G giới, để làm tiền đề cho việc nghiên cứu xây dựng tham số đánh giá chất lượng mạng truy