Tối ưu hóa mạng vô tuyến vinaphone 3g tại tỉnh quảng trị

HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN LÊ VĂN THỦY BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  KS LÊ VĂN THỦY TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN VINAPHONE 3G TẠI TỈNH QUẢNG TRỊ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT TRUYỀN THƠNG KHĨA 2011 – 2013 HÀ NỘI – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  KS LÊ VĂN THỦY TỐI ƯU HĨA MẠNG VƠ TUYẾN VINAPHONE 3G TẠI TỈNH QUẢNG TRỊ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS VÕ LÊ CƯỜNG HÀ NỘI – 2014 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị LỜI CAM ĐOAN Tôi Lê Văn Thủy, học viên cao học lớp Kỹ thuật truyền thông khóa 2011-2013 Thầy giáo hướng dẫn tơi TS Võ Lê Cường Tơi xin cam đoan tồn nội dung trình bày luận văn kế tìm hiểu nghiên cứu riêng tơi, q trình thực đề tài “ Tối ưu hóa mạng vô tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị ’’ Các kết liệu nêu luận văn hồn tồn trung thực rõ ràng Mọi thơng tin trích dẫn tuân theo luật sở hưu trí tuệ, liệt kê rõ ràng tài liệu tham khảo Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm với nội dung viết luận văn Hà Nội, Ngày tháng Học viên Lê Văn Thủy năm 20 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị PHỤ MỤC LỜI CAM ĐOAN PHỤ MỤC DANH SÁCH THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH HÌNH VẼ 11 DANH SÁCH BẢNG 13 TÓM TẮT 14 LỜI NÓI ĐẦU 16 Chương I: Giới thiệu chung mạng UMTS, lịch sử xu hướng phát triển 18 1.1 Giới thiệu 18 1.2 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 3G 18 1.3 Kiến trúc chung hệ thống thông tin di động 3G 19 1.3.1 Mạng lõi CN (Core Network) 21 1.3.2 Truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN 23 1.4 Các loại lưu lượng dịch vụ 3G (WCDMA) UMTS hỗ trợ 24 1.5 Kiến trúc 3G UMTS R3 27 1.6 Kiến trúc 3G UMTS R4 28 1.7 Kiến trúc 3G UMTS R5 R6 31 1.8 Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS 34 1.8.1 3GR1 : Kiến trúc mạng UMTS chống lấn 34 1.8.2 3GR2: Tích hợp mạng UMTS GSM 35 1.8.3 3GR3: Kiến trúc RAN thống 36 1.9 Kết luận chung 37 Chương II: Các vấn để mạng UMTS 38 2.1 Giới thiệu chung 38 2.2 Các q trình xử lý tín hiệu hệ thống WCDMA 38 2.2.1 Mã hoá nguồn 38 2.2.2 Mã hoá khối 39 2.2.3 Mã hoá kênh 40 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị 2.2.4 Trải phổ 40 2.3 Các giao diện vô tuyến hệ thống WCDMA 41 2.4 Các kênh WCDMA 43 2.4.1 Các kênh logic, LoCH 43 2.4.2 Các kênh truyền tải, TrCH 44 2.4.3 Các kênh vật lý 46 2.4.4 Quá trình truy nhập ngẫu nhiên ARCH truy nhập gói CPCH 52 2.5 Các trạng thái UE 52 2.6 Tìm gọi 54 2.7 Các tiến trình xử lý gọi 55 2.7.1 Thiết lập kết nối RRC 55 2.7.2 Tiến trình bảo mật nhận thực 57 2.7.3 Quá trình thiết lập gọi 58 2.7.4 Thiết lập kết nối RAB 60 2.8 Điều khiển công suất 61 2.9 Các trình chuyển giao 62 2.10 Kết luận chương 64 Chương III: Giải pháp tối ưu mạng UMTS 65 3.1 Giới thiệu 65 3.2 Thu thập đo đạc liệu 66 3.2.1 Thu phập liệu từ OMC 66 3.2.2 Đo đạc liệu trạm phát sóng 66 3.2.3 Đo sóng 66 3.3 Phân tích liệu 68 3.3.1 Kiển tra liệu cài đặt cho hệ thống từ OMC 68 3.3.2 Phân tích vùng phủ mạng 68 3.3.3 Phân tích KPIs 69 3.4 Kiểm tra lại tham số điều chỉnh phần mềm mô 73 3.4.1 Xây dựng sở liệu cho atoll 74 Tối ưu hóa mạng vô tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị 3.4.2 Xuất tham số từ liệu quyét sóng 74 3.4.3 Căn chỉnh mơ hình truyền sóng 75 3.4.4 So sánh kết mô trước sau điều chỉnh 76 3.5 Báo cáo yêu cầu thay đổi tham số 77 3.6 Theo dõi KPIs kiểm tra sóng sau thay đổi tham số 77 3.7 Báo cáo cuối cho toàn mạng 79 Chương IV: Tối ưu mạng Vinaphone 3G thành phố Đông Hà tỉnh Quảng Trị 80 4.1 Giới thiệu 80 4.2 Thu thập đo đạc liệu 80 4.3 Phân tích giải pháp 80 4.3.1 Bản đồ mạng 81 4.3.2 Danh sách trạm vùng 1(thành phố Đơng Hà) 83 4.3.3 Phân tích giải pháp 84 4.4 Đo đạc thu thập liệu sau điều chỉnh 94 4.5 Kết sau tối ưu 94 4.6 Kết luận đề xuất 101 DANH MỤC CÁC TÁI LIỆU THAM KHẢO 102 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị DANH SÁCH THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 3G Third Generation cellular 3GPP Third Generation Patnership Project A AC Admission Cotrol AI Acquistion Indicator AICH Acquisition Indication Channel A-P Access Preamble ATM Asynchoronous transfer mode AS Access Slot B BER Bit Error Rate BCH Broadcast Channel BMC Broadcast/Multicast Control BS Base Sation BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Sation C CC Connecting Management CDMA Code Divisison Multiple Access CD-P Collision Detection Preamble CN Core Network CPCH Common packet Channel CPICH Common pilot channel Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị D DC Delicated Control DCH Delicated Channel DL Down Link DS-CDMA Direct Sequence Code Division Multiple Access DSCH DownLink shared Channel DSSPC Dynamic step-size power control DPCCH Delicated Physical control Channel DPDCH Delicated Physical Data channel E ETSI European Telecommunicccations Standard F FACH Forward Access Channel FBI Feedback Information FER Frame Error Rate FDD Fequency Division Duplex FDMA Frequency Division Multiple Access G GC General Control GGSN Gateway GPRS Support Node GPRS Gneral Packet Radio Service GOS Grade of Service GSM Global System of Mobile communication HC Handover Control Tối ưu hóa mạng vô tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị HDLA History Data logic Analyzer HLR Home location Register I IMT-2000 International Mobile telecommunication ISDL Integated service Digital Network ITU International telecommunication Union K KPI Key Performance Indicator L LC Load Control M MAC Medium Access Control ME Mobile equipment MM Mobility management MSC Mobile services Switching center N NT Notification O OFDM Orthogonal Frequency division OSS Operation Support System Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị P Pc Power control PCH Paging channel PCPCH physical common Packet channel PDCP Packet Data Convergence protocol PDSCH Physical downlink shared channel PICH Paging Indication channel PLMN Public Land Mobile Network PRACH Physical Random Access channel PSH Packet Scheduler PSTN Public switch Telephone Network Q QI Quality Indicator QOS Quality of service R RACH Random Access channel RAN Random Access Network RAT Radio Access technology RLC Radio Link control RNC Radio Network Controler RRM Radio Resouce Management RRU Radio Resouce utilization RSCP Received signal code power S Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị Mức tín hiệu nhiễu (EcIo) Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Hình 4.4: Mức nhiễu (EcIo) trước thực điều chỉnh 88 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị Từ Hình 4.3 Hình 4.4 vùng có chất lượng sóng vịng trịn màu đỏ phân tích đưa giải pháp Các phân tích giải pháp thống kê thành Bảng 4.3 Bảng thống kê vùng phủ kém, phân tích đưa giải pháp: Vùng Tên tế bào Phân tích NodeBO_Dong-Ha-1_QTI NodeBO_Dong-Ha-2_QTI Nghèo vùng phủ Giải Pháp Azimuth: 60o->320o, E-Tile: 6o>8o Azimuth: 180o->100o, E-Tile: 6o>8o NodeBO_11-Nguyen-Hue-1_QTI Azimuth: 310o->180o NodeBO_Dong-Ha-3_QTI Azimuth: 330o->320o, Thêm neighbor: cell NodeBO_KV-Dong-Ha5-2_QTI Nghèo vùng phủ Pilot pollution NodeBO_Ham-Nghi-1_QTI E-Tile: 4o->5o, Thêm neighbor: cell 391, 392 Azimuth: 80o->45o, NodeBO_Dong-Ha3-1_QTI Nghèo vùng phủ E-Tile: 6o->5o NodeBO_Dong-Ha3-2_QTI Nghèo vùng phủ Azimuth: 140o->190o E-Tile: 6o->5o NodeBO_Le-The-Hieu-3_QTI NodeBO_Phuong5-1_QTI Nghèo vùng phủ Pilot pollution E-Tile: 6o->4o NodeBO_Ga-Dong-Ha-1_QTI NodeBO_Phuong5-2_QTI NodeBO_Dong-Ha11-2_QTI NodeBO_Tran-Binh-Trong-2_QTI NodeBO_Km6-QL9-Dong-Ha-2_QTI NodeBO_Dong-Ha8_QTI_1 NodeBO_Tran-Binh-Trong-2_QTI E-Tile: 6o->5o Nghèo vùng phủ Pilot pollution Nghèo vùng phủ Drop call Call setup fail Thiếu tế bào hàng xóm Thiếu tế bào hàng xóm E-Tile: 6o->4o E-Tile: 4o->3o E-Tile: 4o->2o E-Tile: 4o->2o Thêm neighbor: cell 671, 672 Thêm neighbor: cell 763 Bảng 4.4: Phân tích giải pháp cho vùng phủ sóng 89 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị Thành phố Đơng Hà có vùng sóng yếu cần phân tích cải thiện Trong phần tác giả chọn ba vùng điển hình để phân Các vùng cịn lại phân tích tương tự có kết Bảng 4.4 a Vùng phân tích Vị trí vùng phủ thể vịng trịn màu đỏ Hình 4.5 Vùng phân tích phủ trạm NodeBO_Dong-Ha_QTI, NodeBO_An-Lac_QTI, NodeBO_Dong-Ha3_QTI Vùng phân tích Hình 4.5: Mức thu tín hiệu RSCP trước điều chỉnh vùng phân tích Mức thu RSCP vùng phân tích thấp (từ -95dBm tới -105dBm) Vùng thuộc thành phố khu vực đông dân cư Khoảng cách từ vùng tới trạm 391 NodeBO_Dong-Ha-1_QTI 340m gần trạm lân cận khác Chiều cao NodeBO_11-Nguyen-Hue_QTI 24m, NodeBO_An-Lac_QTI 30m, NodeBO_Dong-Ha_QTI 25m, NodeBO_Dong-Ha_QTI 60m Hình 4.5 Vùng phân tích có mức thu RSCP tế bào thiết kế không hợp lý Vùng phân tích đề suất điều chỉnh góc phương vị tế bào 00391 NodeBO_Dong-Ha-1_QTI từ 60 độ 320 độ đồng thời giảm góc ngẩng 90 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị tế bào 00391 NodeBO_Dong-Ha-1_QTI từ độ độ để phủ cho vùng phân tích Sự điều chỉnh góc gẩng tế bào 00391 NodeBO_Dong-Ha-1_QTI tránh vượt vùng phủ tới vùng phủ khác độ cao anten cao b Vùng phân tích Vị trí vùng phủ thể vịng trịn màu đỏ Hình 4.6 vùng phân tích phủ trạm NodeBO_Dong-Ha8_QTI, NodeBO_Phuong5_QTI, NodeBO_Dong-Ha11_QTI Vùng phân tích Hình 4.6: Mức nhiễu EcIo trước điều chỉnh vùng phân tích Từ kết quyét sóng, mức RSCP vịng trịn đỏ từ -85dBm tới -95dBm EcIo từ -15dB tới -21dB Nhìn vào bảng WCDMA Pilot set Point ta thấy mức RSCP EcIo màu xanh dương cao mức tín hiệu màu vàng màu xanh tới 5dBm danh sách phát mà lại không nằm danh sách tế bào hàng xóm Điều chứng tỏ NodeBO_Dong-Ha8_QTI_1 thiếu tế bào hàng xóm NodeBO_Dong-Ha11_QTI_1 NodeBO_Dong-Ha11_QTI_2 91 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị Từ phân tích trên, NodeBO_Dong-Ha8_QTI_1 đề suất thêm tế bào hàng xóm NodeBO_Dong-Ha11_QTI_1 NodeBO_Dong-Ha11_QTI_2 vào liệu cài đặt hệ thống để cải thiện chất lượng vùng phân tích c Vùng phân tích Rớt gọi thiết lập gọi lỗi vị trí vùng phủ thể vịng trịn màu đỏ Hình 4.7 Vùng phân tích phủ trạm NodeBO_NgaBa-9D-QL9_QTI, NodeBO_km6-QL9-Dong-Ha_QTI Vùng phân tích Hình 4.7: Mức thu tín hiệu RSCP trước điều chỉnh vùng phân tích 92 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị Vùng phân tích Hình 4.7.1: Mơ mức thu tín hiệu RSCP trước điều chỉnh vùng phân tích Khoảng cách từ vùng phủ sóng hình trịn đỏ tới trạm xung quanh xa (trung bình khoảng 2400m) Vùng lại nằm đồi vị trí cao với vi trí đặt trạm xung quanh Mức thu vùng dẫn tới call setup failure Trong trường hợp khó điểu chỉnh cho trạm khác phủ tới mà phải thêm trạm để cải thiện vùng phủ cho vùng Do vùng dân cư thưa thớt lại nằm đường quốc lộ tỉnh thời điểm Vinaphone chưa cần thiết triển khai trạm Dể cải thiện vùng góc gẩng tế bào NodeBO_Km6-QL9-Dong-Ha-2_QTI đề suất chỉnh từ độ độ Tế bào NodeBO_Tran-Binh-Trong-2_QTI đề suất điều chỉnh góc gẩng góc phương vị lần lươt từ độ độ va từ 180 độ 200 độ để cố gắng cải thiện vùng phủ, giảm lỗi thiết lập gọi vùng Việc thay đổi tham số kiểm tra lại phần mềm mơ Hình 4.7.2 thấy sau thực thay đổi mức tính hiệu RSCP dã tăng 93 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị 7dBm 10dBm chứng tỏ giải pháp điều chỉnh đề suất phủ hợp áp dụng vào hệ thống Vùng phân tích Hình 4.7.2: Mơ mức thu tín hiệu RSCP sau điều chỉnh vùng phân tích 4.4 Đo đạc thu thập liệu sau điều chỉnh Các tham số phần cứng góc gẩng, góc phương vi, độ cao anten thực sau phân tích đưa giải pháp thay đổi Một số tham số hệ thống ngưỡng chuyển giao, thời gian thiết lập gọi, tần số thay đổi.Tiếp theo lấy lại dư liệu từ hệ thống (OMC), đo song lại phải sử dụng thiết bị, dịch vụ đo, đường đo lần đo trước điều chỉnh để xác minh tính hiệu giải pháp đa thực 4.5 Kết sau tối ưu Kết đạt sau tối ưu so sánh với kế trước tối ưu Có hai tiêu chí để so sánh KPIs vùng phủ 94 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị KPIs hệ thống sau tối ưu so sánh với trước tối ưu Bảng 4.10 Hầu hết tham số cải thiện rõ ràng đặc biệt tham số tỉ lệ thiết lập gọi từ 98,86% tăng lên 99.35%, tỉ lệ chuyển giao từ 98.11% lên 98.70%, lưu lượng truy cập liệu từ 202541157.4kb lên tới 489602744.59kb Vùng phủ sau tối ưu so sánh với trước tối ưu để thấy cải thiện Chất lượng vùng phủ đánh giá dựa hai tham số, tham số thứ RSCP, tham số thứ hai EcIo Mức thu RSCP mẫu tính hiệu vùng phân tích Hình 4.3 Hình 4.4 tăng từ -95dBm lên tới -85dBm, vùng phân tích bảy tăng từ -120dBm lên tới -105dBm Đánh giá cách tổng thể RSCP vùng Đơng Hà cải thiện nhiều điều đánh giá thơng qua thống kê tổng thể vùng mạng thành phố Đông Hà Quảng Trị bảng 4.5 CPICH RSCP CPICH RSCP CPICH Improve Before RSCP After percent >=-65dBm 2.9% 9.4% 6.5% -65dBm>= -75dBm 17.4% 22.3% 4.9% -75dBm>= -85dBm 29.2% 31.8% 2.6% -85dBm>= -95dBm 26.5% 23.8% -2.7% 17.6% 10.5% -7.1% 6.5% 2.3% -4.2% 75.9% 87.2% 11.3% Legend -95dBm>= 105dBm =95% Bảng 4.5 Thống kê tỉ lệ phần trăm trước sau điều chỉnh Bản đồ vùng mạng trước sau tối ưu 95 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị - Bản đồ mức tín hiệu trước tối ưu Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Hình 4.3: Mức tín hiệu trước tối ưu 96 Tối ưu hóa mạng vơ tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị - Bản đồ mức tín hiệu sau tối ưu Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Vùng phân tích Hình 4.4: Mức tín hiệu sau tối ưu 97 Vùng phân tích Tối ưu hóa mạng vô tuyến Vinaphone 3G tỉnh Quảng Trị Mức thu EcIo mẫu tính hiệu vùng phân tích tám Hình 4.5 Hình 4.6 tăng từ -13dB lên tới -9dB Đánh giá cách tổng thể mức nhiễu EcIo vùng Đơng Hà cải thiện nhiều điều đánh giá thơng qua thống kê tổng thể vùng mạng thành phố Đông Hà Quảng Trị bảng 4.5 CPICH EC/IO CPICH Ec/Io CPICH Ec/Io Improve Before After percent >=-6dB 23.4% 55.8% 32.4% -6dB>= -8dB 14.2% 16.1% 1.9% -8dB>= -10dB 42.2% 20.2% -20% -10dB>= -12dB 15.1% 6.1% -9% -12dB>= -14dB 3.9% 1.5% -2.4%