Trình bày cấu trúc mạng của hệ thống thông tin di động GSM cấu trúc hệ thống UMTS lựa chọn cell và tái lựa chọn cell trong UMTS chuyển giao liên hệ thống UMTS GSM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phạm Công Thuấn Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS-GSM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Đỗ Trọng Tuấn HÀ NỘI – 2010 l MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ .9 DANH MỤC CÁC BẢNG .11 LỜI GIỚI THIỆU 12 CHƯƠNG I .15 CẤU TRÚC MẠNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN 15 DI ĐỘNG GSM .15 1.1 Giới thiệu chương 15 1.2 Cấu trúc mạng GSM 16 1.2.1Trạm di động 17 1.2.2 Phân hệ trạm gốc (BSS) 17 1.2.3 Phân hệ chuyển mạch (SS) 19 1.2.4 Phân hệ khai thác bảo dưỡng (OSS) 22 1.2.5 Cấu trúc kênh GSM 23 1.3 Hoạt động MS chế độ thoại .26 1.4 Nâng cấp GSM lên 3G .31 1.4.1 Sự cần thiết nâng cấp mạng GSM lên 3G 31 1.4.2 Hoạt động song song hai hệ thống 2G 3G .32 1.4.3 Mơ hình triển khai 3G .34 CHƯƠNG II .36 CẤU TRÚC HỆ THỐNG UMTS .36 2.1 Giới thiệu chung 36 2.2 Cấu trúc mạng UMTS (R99) .38 2.2.1 Thực thể mạng lõi (CN - Core Network) 39 2.2.2 Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN) 40 2.2.3 Giao diện vô tuyến 42 2.3 Cấu trúc kênh giao diện vô tuyến 44 2.3.1 Các kênh logic 45 2.3.2 Kênh vận chuyển 45 2.3.3 Các kênh vật lý 46 2.4 Các kỹ thuật WCDMA 51 2.4.1 Điều khiển công suất 51 2.4.2 Điều khiển chuyển giao 55 2.4.3 Điều khiển chấp nhận (Admission Control) .59 2.4.4 Điều khiển tải, điều khiển nghẽn 60 2.4.5 Phân bổ mã nguồn .62 2.4.6 Chức mã OVSF 62 2.4.7 Chức mã PN 63 2.4.8 Yêu cầu việc quy hoạch mã nguồn .64 CHƯƠNG III .66 LỰA CHỌN CELL VÀ TÁI LỰA CHỌN CELL 66 TRONG UMTS 66 3.1 Lựa chọn lại cell UMTS GSM 66 3.2 Phân loại lựa chọn lại cell 67 3.3 Thủ tục phép đo 67 3.3 Quy tắc S – Dành cho lựa chọn cell 68 3.4 Quy tắc R – Dành cho tái lựa chọn cell .69 3.5 Các giá trị định nghĩa sau 69 3.6 Lựa chọn cell .70 3.7 Tái lựa chọn cell 71 3.8 Tái lựa chọn Intra Frequency 72 3.9 Tái lựa chọn Inter-RAT cell từ 3G sang 2G 73 3.10 Tái lựa chọn Inter-Rat Cell từ 2G sang 3G 74 3.11 Bảng giá trị tham số 76 3.12 Các trường hợp Reselection thường gặp 76 CHƯƠNG IV 80 CHUYỂN GIAO LIÊN HỆ THỐNG UMTS-GSM 80 4.1.Tổng quan chuyển giao 80 4.2 Chuyển giao tần số 81 4.2.1 Thuật toán kiện chuyển giao tần số .83 4.2.2 Trường hợp có nhiều 32 cell liền kề 85 4.3 Chuyển giao khác tần số 87 4.3.1 Sự kiện 2A 89 4.3.2 Sự kiện 2B 90 4.3.3 Sự kiện 2C 91 4.3.4 Sự kiện 2D 91 4.3.5 Sự kiện 2E 92 4.3.6 Sự kiện 2F 92 4.4 Chuyển giao khác mạng (Inter-RAT Handover) .93 4.4.1 Sự kiện 3A 96 4.4.2 Sự kiện 3C 96 4.5 Tổng kết tham số 99 4.5.1 Các thông số Intra-Frequency Handover .99 4.5.2 Các thông số Inter-Frequency Handover .99 4.5.3 Các thông số Inter-RAT Handover 100 4.6 Một số trường hợp thường gặp 101 4.6.1 Lỗi handover từ 3G sang 2G thời gian xảy handover chậm .101 4.6.2 Lỗi handover từ 3G sang 2G thiếu neighbour .102 4.6.3 Kết tối ưu trạm IBS sau 102 Kết luận chung 106 PHỤ LỤC 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO .112 Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS-GSM THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A AAL2 ATM Adaption Layer Thích ứng ATM lớp (cho thời gian thực) AAL5 ATM Adaption Layer Thích ứng ATM lớp AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập AICH Acquisiton Indicator Channel Kênh thị thu ATM Asynchronous Tranfer Mode Chế độ truyền không đồng AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực BCCH Broadcast Control Channel Kênh quảng bá điều khiển BER Bit Error Ratio Tỷ số bit lỗi BLER Block Error Rate Tỷ lệ lỗi khối BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm vơ tuyến gốc BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập chia theo mã CEPT Conference of European Post and Telecommunication Hội nghị châu Âu Bưu Chính Viễn Thơng C/I Carrier to Interference ratio Tỷ số sóng mang nhiễu CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CTCH Common Traffic Channel Kênh lưu lượng chung B C D Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS-GSM DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng DCS Digital Communication System Hệ thống truyền thông số DPCCH Dedicated Physical Common Channel Kênh vật lý ấn định chung DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh liệu vật lý ấn định DS-SS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ trực tiếp DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng ấn định EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution Tốc độ liệu nâng cấp GSM ETSI European Telecommunations Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu EIR Equipment Identification Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị E F FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FCCH Frequency Common Channel Kênh hiệu chỉnh tần số FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần số FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Phương pháp trải phổ nhảy tần FM Frequency Modulation Điều chế tần số FDMA Frequence Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng GMSC Gateway Mobile Service Switching Centrer Tổng đài cổng G-PDU T-PDU + GTP Header Các nhãn GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung G Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS-GSM Global System For Mobile Telecommunications Hệ thống thơng tin di động tồn cầu HLR Home Location Register Bộ đăng kí định vị thường trú HSCSD High Speed Circuit Switched Data Dữ liệu chuyển mạch tốc độ cao High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao HS-DSCH High Speed Downlink Channel Kênh đường xuống tốc độ cao IMT-2000 International Mobile Telecommunication Tiêu chuẩn thông tin di động toàn cầu IMEI International Mobile Subscriber Identity Số nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMSI International Mobile Subscriber Identity Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp LAC Link Access Control Điều khiển truy nhập liên kết LAC Location Area Code Mã vùng định vị LA Location Area Vùng định vị LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng M3UA MTP3 User Adaption Layer Lớp thích ứng sử dụng MTP3 MAI Mobile Access Interference Giao diện truy nhập di động MoU Memorandum of Understanding Tổng cục đo lường chất lượng MNC Mobile Network Code Mã mạng MS Mobile Station Trạm di động GSM H HSDPA I ITU L M Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS-GSM MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động MTP-3b Message Transfer Part level Phần truyền thông điệp mức NAS Non-Access Stratum Tầng không truy nhập NLOS Non Line Of Sight Khơng tầm nhìn thẳng Operation and Support Subsystem Phân hệ khai thác hỗ trợ N O OSS OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor Hệ số trải phổ thích ứng PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi PDC Personal Digital Cellular Mạng tế bào số PDCH Packet Data Channel Kênh liệu gói PG Processing Gain Độ tăng ích PICH Page Indicator Channel Kênh thị PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PIN Personal Identification Number Mã số nhận dạng cá nhân PN Pseudo Noise Mã giả ngẫu nhiên PRACH Physical Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên PSC Primary Screambling Code Mã kiểm tra P-SCH Primary Synchronization Channel Kênh đồng PSK Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công cộng Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên P R RACH Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS-GSM RANAP Radio Access Network Application Part Phần ứng dụng truy cập mạng RLA_C Receiving Level Average Combination Giá trị trung bình tín hiệu thu RNC Radio Network Controller Điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network Subsystem Mạng vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RSCP Received Signal Code Power Cơng suất thu tín hiệu RSSI Reveived Signal Strength Indication Cường độ thị tín hiệu Rxlev Receiver Level Mức thu Rxqual Receivel Quality Chất lượng tín hiệu thu SACCH Slow Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết chậm SC Screambling Code Mã kiểm tra SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCH Synhchronization Channel Kênh đồng SCTP Simple Control Transmission Protocol Giao thức truyền đơn giản SDCCH Stand-alone Dedicated Control Channel Kênh điều khiển ấn định đứng SFN System Frame Number Số khung hệ thống SIB Systerm Information Broadcast Quảng bá thông tin hệ thống SIM Subscriber Identity Modul Mô đun nhận dạng thuê bao SS7 Signaling System No.7 Hệ thống báo hiệu số SSC Second Screambling Code Mã kiểm tra phụ SDCCH Stand alone Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS S T Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS-GSM TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng TCP Transmitted Carrier Power Cơng suất sóng mang TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit Bộ thích ứng tốc độ chuyển mã TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống thông tin di động toàn cầu UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập mặt đất UMTS Network U V VLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú Wideband Code Division Multiplex Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng W WCDMA Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS-GSM DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin di động GSM[5]……………………………16 Hình 1.2 Minh họa cho TDMA [5]……………………………………………… 24 Hình 1.3 Phân loại kênh logic[5]………………………………………………… 25 Hình 1.4: Hoạt động MS đường lên xuống[5]……………………………… 27 Hình 1.5 Cấu trúc kênh đa khung thoại[5]…………………………………………28 Hình 1.6 Cấu trúc tin báo cáo[5]………………………………………………29 Hình 1.7 Phương án chung mạng lõi[6]………………………………………………33 Hình 1.8 Phương án thêm mạng lõi[6]……………………………………………… 33 Hình 1.9 Phương án tích hợp chung[6]………………………………………………34 Hình 2.1 Các dịch vụ đa phương tiện hệ thống thông tin di động hệ thứ Ba…………………………………………… ……………………………………37 Hình 2.2 Cấu trúc mạng UMTS[5]…………………………………………….38 Hình 2.3 Cấu trúc UTRAN[5]…………………………………………………… 40 Hình 2.4 Mơ hình tổng qt giao diện vơ tuyến UTRAN……………… 42 Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc kênh[5]……………………………………………….44 Hình 2.6 Các kênh vận chuyển[5]…………………………………………………46 Hình 2.7 Minh họa kênh vật lý chung[5]………………………………………48 Hình 2.8 Sự ánh xạ kênh[5]……………………………………………………49 Hình 2.9 C�ớn khơng có vùng phủ 3G Bên ngồi tồn nhà vùng phủ sóng 2G & 3G Khi MS ngồi tồn nhà bắt sóng 3G vào đến cửa tồn nhà việc handover dịch vụ AMR liên tục bị lỗi b Phân tích Bằng việc driving test ta phát cell 3G chưa khai neighbour với cell 2G phủ sóng tồn nhà (có thể trạm IBS) dẫn đến tượng bị rớt gọi c Cách tối ưu Trên OMC khai báo thêm cặp neighbour cell 2G 3G Thường xuyên driving test để kiểm tra neighbour thiếu 4.6.3 Kết tối ưu trạm IBS sau Áp dụng tối ưu trạm CC-Nhan-Chinh-IBS_HNI 4.6.3.1 Điều kiện ban đầu trạm Từ OMC ta lấy thống kê trạm có số sau + Chỉ số thiết lập gọi thành công CSSR ≈ 90 % + Chỉ số chuyển giao thành công, HOSR ≈ 92 % + Chỉ số rớt gọi DCR ≥ % + Số gọi vào cao điểm lên tới 200 Kiểm tra cảnh báo ta thấy khơng có vấn đề phần cứng hướng anten, lỗi phần cứng khác… • Nguyên nhân gây việc thiết lập gọi không thành công Việc thiết lập khơng thành cơng số ngun nhân sau + Bị lỗi trước ấn định kênh + Do bị nghẽn kênh lưu lượng 102 ...cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS -GSM Hình 6.16 Thống kê HOSR 105 Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS -GSM Kết luận chung Hiện nay, Việt Nam nhà mạng ... General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói chung G Nghiên cứu tái lựa chọn cell chuyển giao liên hệ thống UMTS -GSM Global System For Mobile Telecommunications Hệ thống thông tin di động toàn... CHƯƠNG III .66 LỰA CHỌN CELL VÀ TÁI LỰA CHỌN CELL 66 TRONG UMTS 66 3.1 Lựa chọn lại cell UMTS GSM 66 3.2 Phân loại lựa chọn lại cell 67 3.3 Thủ