Đề tài tối ưu mạng 4g và driving test

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MƠN KĨ THUẬT MÁY TÍNH – VIẾN THÔNG - BÁO CÁO THÔNG TIN VÔ TUYẾN Đề tài: Tối ưu mạng 4G driving test GVHD: Nguyễn Đình Long SVTH: Trần Nguyễn Thanh Duy 17119064 Ngơ Thịnh Khang 17119082 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG CỤ SỬ DỤNG Q trình phát triển hệ thống thơng tin di động 2.1.1 Hệ thống thông tin di động thứ tư (4G) 2.1.2 Hệ thống thông tin di động thứ năm (5G) 2.2 Tổng quan mạng 4G LTE .8 2.2.1 Kiến trúc tổng quan 2.2.2 Các kênh sử dụng E-UTRAN 15 2.2.3 Các chế độ truy cập vô tuyến 17 2.2.4 Các kĩ thuật sử dụng 4G LTE 20 2.3 Giới thiệu Driving test TEMS Discovery .25 2.3.1 Giới thiệu Driving test 25 2.3.2 Giới thiệu TEMS Discovery 25 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 26 3.1 Các tham số lựa chọn trình tối ưu 27 3.2 Quy trình vận hành quản lý chất lượng mạng 30 3.3 Quy trình thực tối ưu 31 3.3.1 Quá trình chuẩn bị 32 3.3.2 Thu thập số liệu phân chia vùng tối ưu 32 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3GPP Third Generation Partnership Tổ chức chuẩn hóa mạng di động 4G Project Four Generation Cellular Hệ thống thông tin di động hệ thứ ACK BCCH BER BLER BW CDMA Acknowledgement Broadcast Control Channel Bit-Error Rate Block-Error Rate Band Width Code Division Multiple Access Báo nhận Kênh điều khiển quảng bá Tỷ lệ lỗi bit Tỷ lệ lỗi khối Băng thông Đa truy cập phân chia theo mã CPICH CQI CQT CS DCCH DL DPCCH Common Pilot Channel Channel Quality Indicator Call Quality Test Circuit Switched Dedicated Control Channel Downlink Dedicated Physical Control Kênh hoa tiêu chung Chỉ số chất lượng kênh Chỉ số chất lượng gọi Chuyển mạch kênh Kênh điều khiển dành riêng Đường xuống Kênh điều khiển vật lý dành riêng DPDCH Channel Dedicated Physical Data Channel Kênh liệu vật lý dành riêng DTCH eNodeB Dedicated Traffic Channel Enhance NodeB Kênh lưu lượng dành riêng NodeB cải tiến EPC Evolved Packet Core E- UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Mạng lõi chuyển mạch gói cải tiến Mạng truy nhập vơ tuyến cải tiến FDD FDMA Access Frequency Division Duplex Frequency Division Multiple Song công phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số GSM Access Global Sytem For Mobile Hệ thống truyền thơng di động tồn HLR Communications Home Location Register cầu Thanh ghi định vị thường trú HO HSPA HSS IEEE Handover High Speed Packet Access Home Subscriber Server Institute of Electrical and Chuyển giao Truy nhập gói tốc độ cao Quản lý thuê bao Viện kỹ thuật Điện Điện tử ITU Electronics Engineers International Hiệp hội viễn thông quốc tế KPI LTE MBMS Telecommunications Union Key Performance Indicator Long Term Evolution Multimedia Broadcast/Multicast Chỉ số đánh giá chất lượng Phát triển dài hạn Broadcast đa truyền thông/dịch vụ MIMO MME MSC OFDM Service Multiple Input Multiple Ouput Mobility Management Entity Mobile Switching Center Orthogonal Frequency Division multicast Nhiều đầu vào nhiều đầu Thực thể quản lý di động Trung tâm chuyển mạch di động Ghép kênh phân chia theo tần số OFDMA Multiplexing Orthogonal Frequency Division trực giao Đa truy nhập phân chia theo tần số PCCH TDD Multiple Access Paging Control Channel Time Division Duplex trực giao Kênh điều khiển tìm gọi Song công phân chia theo thời gian CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hiện công nghệ thông tin di động giới phát triển lên hệ 4G, 5G Trong nước, nhà khai thác hoàn thành hạ tầng đưa vào khai thác thương mại hệ thống mạng 4G LTE Các nhà khai thác mạng di động vừa phải đảm bảo đáp ứng dung lượng hệ thống, vừa nâng cao chất lượng dịch vụ tiện ích khác cho khách hàng Số lượng thuê bao ngày tăng, cấu trúc mạng ngày phức tạp, bên cạnh phát triển dịch vụ như: Video Streaming, Mobile Banking, MobileTV, Multiplayer Games…sẽ vấn đề đáng quan tâm nhà khai thác Chính vậy, tối ưu mạng vấn đề cần thiết mang ý nghĩa đặc biệt quan trọng vấn đề đảm bảo chất lượng mạng Công tác đo kiểm tối ưu hệ thống cung cấp dịch vụ bước thiếu việc phát triển hệ thống thông tin di động Các nhà mạng giới đầu tư nhiều cho việc tối ưu mạng nâng cao chất lượng dịch vụ Vì em chọn đề tài theo hướng thực tế “ Tối ưu hóa mạng di động 4G LTE ” Đề tài tập trung làm rõ cấu trúc mạng di động 4G, vấn đề tối ưu mạng di động 4G LTE ứng dụng tối ưu hóa mạng 4G LTE CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG CỤ SỬ DỤNG Quá trình phát triển hệ thống thơng tin di động Hình 2.1 Q trình phát triển hệ thống thơng tin di động 2.1.1 Hệ thống thông tin di động thứ tư (4G) 4G-LTE hệ thứ tư chuẩn UMTS 3GPP (Tổ chức chuẩn hóa mạng di động) phát triển UMTS hệ thứ ba dựa WCDMA triển khai toàn giới Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống tương lai, tháng 11/2004 3GPP bắt đầu dự án nhằm xác định bước phát triển lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE) 3GPP đặt yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho bit thơng tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt băng tần có băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với giao tiếp mở giảm đáng kể lượng tiêu thụ thiết bị đầu cuối Đặc tính hệ thống LTE :  Hoạt động băng tần : 700 MHz- 2600 MHz  Tốc độ: - Downlink : 100Mbps ( BW 20MHz) - Uplink : 50 Mbps với hai anten thu anten phát  Độ trễ : nhỏ 5ms  Độ rộng BW linh hoạt : 1,4MHz; 3MHz; 5MHz; 10MHz; 15MHz; 20MHz Hỗ trợ trường hợp độ dài băng lên băng xuống khơng  Tính di động : Tốc độ di chuyển tối ưu 0-15 km/h hoạt động tốt với tốc độ di chuyển từ 15-120 km/h, lên đến 500 km/h tùy băng tần  Phổ tần số: - Hoạt động chế độ FDD TDD - Độ phủ sóng từ 5-100 km - Dung lượng 200 user/cell băng tần 5Mhz  Chất lượng dịch vụ : - Hỗ trợ tính đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS - VoIP đảm bảo chất lượng âm tốt, trễ tối thiểu thông qua mạng UTMS 2.1.2 Hệ thống thông tin di động thứ năm (5G) Công nghệ thông tin di động 5G Liên minh viễn thông quốc tế (ITUR) phê chuẩn tên gọi thức IMT-2020 (vào năm 2015) Về chất, mạng 5G phát triển dựa tảng 4G mức độ cao Mạng 5G hỗ trợ LAS-CDMA (Large Area Synchronized Code Division Multiple Access), UWB (Ultra Wideband), Network-LMDS (Local Multipoint Distribution Service), Ipv6 BDMA (Beam Division Multiple Access) Với hỗ trợ đa dạng tảng, người dùng kết nối lúc với nhiều thiết bị qua mạng không dây dễ dàng chuyển đổi qua lại cách nhanh chóng mà khơng gặp phải trở ngại Khơng vậy, mạng 5G cịn giúp cho tốc độ đăng tải tải liệu điện thoại nhanh gấp 20 lần so với mạng 4G Dự kiến năm 2020 có mạng 5G thương mại giới 2.2 Tổng quan mạng 4G LTE 2.2.1 Kiến trúc tổng quan Kiến trúc hệ thống 4G LTE gồm vùng chính: thiết bị người dùng (UE), EUTRAN, mạng lõi EPC vùng dịch vụ Hình 2.2 Kiến trúc tổng quan mạng 4G LTE UE, E-UTRAN EPC đại diện cho giao thức internet (IP) lớp kết nối Đây phần hệ thống gọi hệ thống gói phát triển (EPS) Chức lớp cung cấp kết nối dựa IP tối ưu hóa cao cho mục tiêu Tất dịch vụ cung cấp dựa IP, tất nút chuyển mạch giao diện nhìn thấy kiến trúc 3GPP trước khơng có mặt E-UTRAN EPC Cơng nghệ IP chiếm ưu truyền tải, nơi mà thứ thiết kế để hoạt động truyền tải IP Các hệ thống đa phương tiện IP ( IMS) ví dụ tốt máy móc thiết bị phục vụ sử dụng lớp kết nối dịch vụ để cung cấp dịch vụ dựa kết nối IP cung cấp lớp thấp Ví dụ, để hỗ trợ dịch vụ thoại IMS cung cấp thoại qua IP ( VoIP) kết nối tới mạng chuyển mạchmạch cũ PSTN ISDN thông qua cổng đa phương tiện điều khiển Sự phát triển E-UTRAN tập chung vào nút, nút B phát triển ( eNode B) Tất chức vô tuyến kết thúc đó, tức eNB điểm kết thúc cho tất giao thức vô tuyến có liên quan E-UTRAN đơn giản mạng lưới eNodeB kết nối tới eNodeB lân cận với giao diện X2 Một thay đổi kiến trúc lớn khu vực mạng lõi EPC khơng có chứa vùng chuyển mạch-mạch, khơng có kết nối trực tiếp tới mạng chuyển mạch mạch truyền thống ISDN PSTN cần thiết lớp Các chức EPC tương đương với vùng chuyển mạch gói mạng 3GPP Tuy nhiên thay đổi đáng kể việc bố trí nút chức kiến trúc phần nên coi hồn tịan 2.2.1.1 Thiết bị người dùng (UE) UE thiết bị mà người dùng đầu cuối sử dụng để liên lạc Thơng thường thiết bị cầm tay điện thoại thông minh thẻ liệu người sử dụng mạng 2G 3G Hoặc nhúng vào, ví dụ máy tính xách tay UE có chứa mođun nhận dạng thuê bao toàn cầu( USIM) Nó mođun riêng biệt với phần cịn lại UE, thường gọi thiết bị đầu cuối (TE) USIM ứng dụng đặt vào thẻ thơng minh tháo rời gọi thẻ mạch tích hợp tồn cầu ( UICC) USIM sử dụng để nhận dạng xác thực người sử dụng để lấy khóa bảo mật nhằm bảo vệ việc truyền tải giao diện vô tuyến Các chức UE tảng cho ứng dụng truyền thơng, mà có tín hiệu với mạng để thiết lập, trì loại bỏ liên kết thơng tin người dùng cần Điều bao gồm chức quản lý tính di động chuyển giao, báo cáo vị trí thiết bị, UE phải thực theo hướng dẫn mạng 2.2.1.2 Truy cập vô tuyến mặt đất E-UTRAN Mạng truy nhập vô tuyến LTE gọi E-UTRAN đặc điểm tất dịch vụ, bao gồm dịch vụ thời gian thực, hỗ trợ qua kênh gói chia sẻ Phương pháp tăng hiệu suất phổ, làm cho dung lượng hệ thống trở nên cao Một kết quan trọng việc sử dụng truy nhập gói cho tất dịch vụ tích hợp cao dịch vụ đa phương tiện dịch vụ cố định khơng dây Mục đích LTE tối thiểu hóa số node Vì vậy, người phát triển chọn cấu trúc đơn node Trạm gốc phức tạp NodeB mạng truy cập vơ tuyến WCDMA/HSPA, gọi eNodeB (Enhance Node B) Những eNodeB có tất chức cần thiết cho mạng truy nhập vô tuyến LTE, kể chức liên quan đến quản lý tài ngun vơ tuyến Hình 2.3 Mạng truy cập mặt đất E-UTRAN Giao diện vô tuyến sử dụng E-UTRAN S1 X2 Trong S1 giao diện vô tuyến kết nối eNodeB mạng lõi, X2 giao diện eNodeB với E.U TRAN chịu trách nhiệm chức liên quan đến vơ tuyến, gồm có:  Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến  Nén header  Bảo mật  Kết nối đến mạng lõi EPC 2.2.1.3 Mạng lõi EPC Mạng lõi mở rộng hoàn tồn mạng lõi hệ thống 3G bao phủ miền chuyển mạch gói Vì vậy, có tên : Evolved Packet Core (EPC) 10 báo hiệu chuyển đổi đường uplink downlink Trong TDD-LTE, việc sử dụng chung kênh tần số thu phát khiến hệ thống sử dụng lại thiết bị như: lọc, trộn… nhờ giảm bớt tính phức tạp chi phí cần thiết để cách ly tín hiệu thu tín hiệu phát Về bản, hai phiên công nghệ LTE khác biệt lớp vật lý Điều có nghĩa xử lý thiết bị người dùng hỗ trở hai phiên công nghệ với điều chỉnh nhỏ Giá trị nhỏ tài nguyên (cả FDD TDD) phân bố đường lên đường xuống gọi khối tài nguyên (RB) Một RB có độ rộng 180kHz kéo dài khe thời gian 0,5ms Với LTE tiêu chuẩn RB bao gồm 12 sóng mang với khoảng cách sóng mang 15kHz, cho eMBMS với tùy chọn khoảng cách sóng mang 7,5 kHz RB gồm 24 sóng mang cho 0,5ms 2.2.4 Các kĩ thuật sử dụng 4G LTE LTE sử dụng kỹ thuật OFDMA cho truy cập đường xuống SC-FDMA cho truy cập đường lên Kết hợp đồng thời với MIMO, kỹ thuật lập biểu, thích ứng đường truyền yêu cầu tự động phát lại lai ghép 2.2.4.1 Kỹ thuật đa truy nhập đường xuống OFDMA Kỹ thuật điều chế OFDM, bản, trường hợp đặc biệt phương pháp điều chế FDM, chia luồng liệu thành nhiều đường truyền băng hẹp vùng tần số sử dụng, sóng mang (hay sóng mang phụ, sub- carrier) trực giao với Do vậy, phổ tín hiệu sóng mang phụ phép chồng lấn lên mà phía đầu thu khơi phục lại tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn nhiều so với kĩ thuật điều chế thơng thường 19 Hình2.7 Kỹ thuật OFDMA LTE sử dụng OFDM kỹ thuật truy cập đường xuống có ưu điểm sau:  OFDM loại bỏ tượng nhiễu xun kí hiệu ISI (Inter-Symbol Interference) độ dài chuỗi bảo vệ (guard interval) lớn độ trễ truyền dẫn lớn kênh truyền  Thực việc chuyển đổi chuỗi liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên phân tán theo thời gian gây trải trễ truyền dẫn đa đường giảm xuống  Tối ưu hiệu phổ tần cho phép chồng phổ sóng mang  OFDM phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng (hệ thống có tốc độ truyền dẫn cao), ảnh hưởng phân tập tần số (frequency selectivity) chất lượng hệ thống giảm thiểu nhiều so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang  Cấu trúc máy thu đơn giản  Thích ứng đường truyền lập biểu miền tần số  Tương thích với thu anten tiên tiến 2.2.4.2 Kỹ thuật đa truy cập đường lên SC-FDMA Việc truyền OFDMA phải chịu tỷ lệ công suất đỉnh-đến-trung bình (PAPR) cao, điều dẫn đến hệ tiêu cực việc thiết kế phát sóng nhúng UE Đó là, truyền liệu từ UE đến mạng, cần có khuếch đại cơng suất để nâng tín hiệu đến lên mức đủ cao để mạng thu Bộ khuếch đại công suất thành phần tiêu thụ lượng lớn thiết bị, nên hiệu cơng suất cao tốt để làm tăng tuổi thọ pin máy 3GPP tìm phương án truyền dẫn khác cho hướng lên LTE SCFDMA chọn kết hợp kỹ thuật với PAPR thấp hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang, GSM CDMA, với khả chống đa đường cấp phát tần số linh hoạt OFDMA 20 Hình 2.8 So sánh kỹ thuật OFDMA SC-FDMA Hình cho thấy khác trình truyền ký hiệu số liệu theo thời gian Trên hình ta coi người sử dụng phân thành sóng mang (P = 4) với băng thông 15KHz, ký hiệu OFDMA SC-FDMA truyền ký hiệu số liệu điều chế QPSK cho người sử dụng Đối với OFDMA ký hiệu số liệu truyền đồng thời với băng tần cho ký hiệu 15KHz khoảng thời gian hiệu dụng TFFT ký hiệu OFDMA, SC-FDMA, ký hiệu số liệu truyền khoảng thời gian 1/P (P = 4) thời gian hiệu dụng ký hiệu SC-FDMA với băng tần P x 15KHz (4 x 15 KHz) cho ký hiệu Trong OFDM, biến đổi Fourier nhanh FFT dùng bên thu cho khối ký tự, đảo FFT bên phát Còn SC-FDMA sử dụng hai thuật toán bên phát bên thu 2.2.4.3 Kỹ thuật MIMO Trung tâm LTE ý tưởng kỹ thuật đa ăng ten, sử dụng để tăng vùng phủ sóng khả lớp vật lý Thêm vào nhiều ăng ten với hệ thống vô tuyến cho phép khả cải thiện hiệu suất tín hiệu phát có đường dẫn vật lý khác Có ba loại kỹ thuật đa ăng ten Đầu tiên 21 giúp sử dụng trực tiếp phân tập đường dẫn xạ đường dẫn bị mát fading khác khơng Thứ hai việc sử dụng kỹ thuật hướng búp sóng (beamforming) cách điều khiển mối tương quan pha tín hiệu điện phát vào anten với lượng truyền lái theo tự nhiên Loại thứ ba sử dụng phân tách không gian ( khác biệt đường dẫn cách tách biệt anten ) thông qua việc sử dụng ghép kênh theo không gian tạo chùm tia, gọi kỹ thuật đa đầu vào, đa đầu (MIMO) Hình 2.9 Kỹ thuật MIMO  Đơn đầu vào đơn đầu (SISO) Chế độ truy nhập kênh vô tuyến đơn giản đơn đầu vào đơn đầu (SISO), có anten phát anten thu sử dụng Đây hình thức truyền thơng mặc định kể từ truyền vô tuyến bắt đầu sở để dựa vào tất ký thuật đa anten so sánh  Đơn đầu vào đa đầu (SIMO) Chế độ thứ hai đơn đầu vào đa đầu (SIMO), sử dụng máy phát hai nhiều máy thu SIMO thường gọi phân tập thu Chế độ truy nhập kênh vô tuyến đặc biệt thích hợp cho điều kiện tín hiệu-nhiễu (SNR) thấp Trong có độ lợi lý thuyết đạt 3dB hai máy thu sử dụng, khơng có thay đổi tốc độ liệu có dịng liệu truyền, vùng phủ sóng biên cải thiện giảm SNR sử dụng  Đa đầu vào đơn đầu (MISO) 22 Chế độ đa đầu vào đơn đầu (MISO) sử dụng số máy phát hai nhiều máy thu MISO thường gọi phân tập phát Cùng liệu gửi hai anten phát với chế độ mã hóa mà máy thu nhận biết máy phát Phân tập phát làm tăng mạnh tín hiệu bị phading làm tăng hiệu suất điều kiện SNR phấp MISO không làm tăng tốc độ liệu, hỗ trợ tốc độ liệu tương tự cách sử dụng lượng Phân tập phát tăng cường với phản hồi vịng đóng từ máy thu để truyền cân tối ưu pha công suất sử dụng cho anten phát  Đa đầu vào đa đầu (MIMO) Phương thức truyền cuối sử dụng hai nhiều máy phát hai nhiều máy thu MIMO phần tất yếu LTE để đạt yêu cầu đầy tham vọng thông lượng hiệu sử dụng phổ MIMO cho phép sử dụng nhiều anten máy phát máy thu Với hướng tải xuống, MIMO 2x2 (2 anten thiết bị phát, anten thiết bị thu) xem cấu hình bản, MIMO 4x4 đề cập đưa vào bảng đặc tả kỹ thuật chi tiết Hiệu đạt tùy thuộc vào việc sử dụng MIMO Trong đó, kỹ thuật ghép kênh không gian (spatial multiplexing) phát phân tập (transmit diversity) đặc tính bật MIMO cơng nghệ LTE Giới hạn kênh truyền thông tin can nhiễu đa đường giới hạn dung lượng theo quy luật Shannon MIMO lợi dụng tín hiệu đa đường máy phát máy thu để cải thiện dung lượng có sẵn cho kênh truyền Bằng cách sử dụng nhiều anten bên phát thu với việc xử lý tín hiệu số, kỹ thuật MIMO tạo dịng liệu mộ t kênh truyền, từ làm tăng dung lượng kênh truyền 2.3 Giới thiệu Driving test TEMS Discovery 2.3.1 Giới thiệu Driving test Driving test phương pháp đo lường đánh giá vùng phủ, lực chất lượng dịch vụ (QoS) mạng di động Với việc sử dụng phương tiện giới thiết bị đo với giao diện vơ tuyến mạng thơng tin di động phát ghi lại thông số vật lý thông số ảo dịch vụ thông tin di động khu vực địa lý định Được thực phase đầu triển khai mạng hay q trình tối ưu mạng truy nhập vơ tuyến mạng thông tin di động  Các kiểu driving test: -Đo so sánh chất lượng mạng (Network Benchmarking) 23 -Đo phục vụ cho việc tối ưu hóa (Optimization & Troubleshooting) -Đo kiểm tra theo dõi dịch vụ mạng (Service quality monitoring)  Mục đích driving test: - Dữ liệu driving test ghi nhận lại trạng mạng qua liệu vô tuyến, lưu trữ logfile - Dữ liệu driving test làm cho việc phân tích tối ưu phần vơ tuyến mạng Thông qua phần mềm chuyên dụng TEMS Investigation, TEMS Discovery, Actix Analyzer… - Làm liệu báo cáo đánh giá so sánh chất lượng mạng mạng đối thủ, đưa phương pháp tối ưu tạo lợi cạnh tranh (Dữ liệu đo Benchmarking) 2.3.2 Giới thiệu TEMS Discovery  Tems Discovery Công cụ đọc, phân tích báo cáo log file Ascom TEMS  Các công nghệ hỗ trợ: - IS-95/cdma2000 1x - EV-DO (Rev 0/ Rev A) - GSM/GPRS/EDGE - WCDMA/HSDPA/HSUPA/HSPA - TD-SCDMA - WiMAX - LTE  Tổ chức quản lý liệu: - loại projects: private public - Project bao gồm datasets, composite datasets archives - Mỗi dataset chứa logfile data dễ dàng tổ chức theo operator, device,IMSI, processing date,…  Linh hoạt data binning: Import binning theo thời gian (Time) + Frame level resolution + Smart selection 24 -  Binning theo khu vực địa lý Có nhiều cách hiển thị liệu: - Data explorer - Map views - Time series chart - Message view - Table view - Histogram (Bar/ Pie chart) - Report view - Layer IE brower  Hỗ trợ hoàn toàn liệu GIS: - Terain elevation data - Raster images - Vector data - Gần 100 định dạng GIS thơng dụng - Có khả kết hợp nhiều loại liệu GIS với nhiều nguồn, định dạng projection CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Các tham số lựa chọn trình tối ưu Để thực tối ưu, cần phải xác định đại lượng cụ thể để đánh giá hiệu cơng việc, tham số chất lượng điển hình (Key Performance Indicator – KPI) đóng vai trị đặc biệt quan trọng Khi việc đánh giá chất lượng mạng theo hàm mục tiêu tối ưu theo lí thuyết gặp nhiều khó khăn, việc xác định chất lượng qua tham số KPI mang đến giải pháp thực tế khả thi Một số loại tham số đo thực eNB & UE, tham số sử dụng để định lượng hiệu suất mạng, hỗ trợ thích ứng mã hóa / điều chế, lưu lượng dung lượng kết nối Trong chế độ Idle mode, eNB phát quảng bá tin tham số đo giao thức khung, phép đo cụ thể từ UE, eNB truyền tin cấu hình kết 25 nối RRC tới UE với mã nhận dạng ID, lệnh, số lượng, tiêu chuẩn báo cáo, UE thực đo trao đổi ban tin báo cáo với eNB Một số tham số LTE là:  Tham số RSRP (Reference Signal Received Power) : Cơng suất tín hiệu thu băng rộng, phép đo thực kênh điều khiển quảng bá BCCH Hiện nay, RSRP tối thiểu cho UE -120 dBm Đánh giá mức thu thường chia theo mức chất lượng sau: Hình 3.1: Bảng đánh giá chất lượng cơng suất tín hiệu thu  Tham số SINR (Signal–Interference Plus Noise Ratio Power Level): mức tỷ số lượng sóng mang nhiễu đo UE eNB để xác định đường truyền vô tuyến sử dụng dựa số tiền định thiết lập ngưỡng Đường truyền vô tuyến sử dụng truyền liệu mã hóa điều chế Mức SINR cao, hiệu suất phổ cao việc sử dụng điều chế chương trình mã hóa hợp SINR có cơng thức chung sau: SINR=S/N Trong đó: S: biểu thị băng rộng tín hiệu có khả đo Cơng suất tín hiệu (RS) đường tải vật lý chia sẻ kênh (PDSCHs) yếu tố N: biểu thị nhiễu xung quanh, có liên quan đến băng thông đo lường hệ số nhiễu máy thu 26 Hình 3.2: Bảng đánh giá mức cơng suất nhiễu tín hiệu-nhiễu cộng  Tham số RSRQ (Reference Signal Received Quality): Chất lượng tín hiệu thu từ eNodeB Cung cấp cho UE thông tin cần thiết chất lượng tín hiệu cell, cần định có thực việc chuyển giao tới cell khác RSRQ sử dụng trạng thái “Đã kết nối” UE RSRQ tính tốn theo cơng thức: 𝑅𝑆𝑅𝑄 = (𝑅𝑆𝑅𝑃 / 𝑅𝑆𝑆𝐼) 𝑁𝑃𝑅𝐵 Trong đó, NPRB số Physical Resource Blocks(PRB) RSSI đo kiểm, thơng thường với băng thơng hệ thống RSRQ 4G LTE tham số sử dụng cho việc đo kiểm chất lượng mạng mạng 4G LTE Theo ETSI TS 136.133 khoảng giá trị RSRQ định nghĩa khoảng từ -34 dB 2.5 dB 27 Hình 3.3: Bảng đánh giá chất lượng tín hiệu thu từ eNodeB  Tham số LTE DL& UL: Là tốc độ liệu đường xuống(DL) đường lên(UL) mạng 4G LTE Tốc độ tải xuống trung bình (Download Speed) tỷ số tổng dung lượng tệp liệu tải xuống tổng số thời gian tải xuống Tương ứng, tốc độ tải lên trung bình (Upload Speed) tỷ số tổng dung lượng tệp liệu tải lên tổng số thời gian tải lên Hình 3.4: Bảng đánh giá chất lượng tải xuống tải lên LTE  Tham số CSSR (Call Setup Success Rate): Tỷ lệ gọi thiết lập thành công (%), số gọi thành công số gọi thực  Tham số CDR (Call Drop Rate): Tỷ lệ gọi bị rơi (%), số gọi bị rơi số gọi thiết lập thành công  Tham số SASR (Service Access Success Rate): Tỷ lệ truy cập dịch vụ thành cơng 3.2 Quy trình vận hành quản lý chất lượng mạng Trong trình triển khai mạng, suốt trình vận hành, khai thác mạng thông tin di động (cả mạng 2G,3G hay 4G), cơng việc tối ưu hóa hệ thống việc làm thường xuyên để đảm bảo nâng chất lượng mạng, chất lượng dịch vụ tốt Quá trình vận hành mạng diễn ta thường xuyên công việc quy hoạch, thiết kế, thiết lập tối ưu mạng 28 Hình 3.5: Quy trình vận hành mạng Ngồi ra, quy trình thực quản lý chất lượng mạng diễn thường xuyên hàng ngày, hàng tuần để đảm bảo mạng đạt chất lượng cao tối ưu Hình 3.6: Quy trình thực quản lý chất lượng mạng 3.3 Quy trình thực tối ưu  Công tác chuẩn bị  Thu thập số liệu phân chia vùng tối ưu 29  Phân tích lỗi  Điều chỉnh tham số  Đánh giá, kết luận trình tối ưu Hình 3.7: Quy trình thực tối ưu Sau thực hiện, bước tối ưu, thu thập số liệu so sánh, phân tích với số liệu ban đầu đưa đánh giá, kết luận tồn q trình tối ưu 3.3.1 Q trình chuẩn bị Mục đích q trình chuẩn bị thiết lập mơi trường cho q trình điều chỉnh tối ưu Tuy nhiên có số yêu cầu cần thực trước:  Xác định nội dung q trình điều chỉnh tối ưu  Xác định cluster: Lựa chọn vùng site cho việc điều chỉnh tối ưu Cluster vùng địa lý liền kề, với số lượng xác định site xác định theo cách sau: trung tâm cluster có giao thoa site bên cluster  Xây dựng đề cương báo cáo kèm 30  Hoạch định tuyến đường: Xác định tuyến đường thích hợp cho việc đo kiểm  Lên kế hoạch cho cluster: Xác định trì thời gian biểu điều chỉnh cluster  Xác định tuyến đường để làm tham chiếu (Reference Route) hay gọi Golden Route 3.3.2 Thu thập số liệu phân chia vùng tối ưu Phân tích vùng phủ vấn đề then chốt tối ưu hóa RF Các cơng việc cần thực phân tích vùng phủ bao gồm:  Xác định phân tích vùng phủ yếu (Weak coverage)  Xác định phân tích tượng chồng lấn vùng phủ cell (Crosscell)  Phân tích tượng đường lên đường xuống khơng cân  Khơng có cell chủ đạo Vùng phủ yếu (Weak coverage):  Vùng phủ yếu vùng phủ có RSRP (Reference Siganl Received Power) tín hiệu pilot nhỏ -95 dBm Vùng phủ yếu thường nằm khu vực như: - Thung lung - Sau sườn đồi - Thang máy - Đường hầm - Ga đất - Tầng hầm - Khu vực phía sau tịa nhà cao tầng  Để giải vấn đề trên, sử dụng phương pháp sau: 31 - Tăng công suất pilot, điều chỉnh góc tilt góc phương vị anten, tăng độ cao anten để tối ưu vùng phủ sóng - Số lượng thuê bao tải khu vực không bị chồng lấn vùng phủ Thì xây dựng thêm eNode-B mở rộng phạm vi phủ sóng eNode-B Vùng phủ cell chồng lấn vùng phủ ( Cross-cell):  Vùng phủ cell chồng lấn tượng vùng phủ sóng số Node B vượt kế hoạch ban đầu lấn sang khu vực phủ sóng cell khác Tại khu vực xảy tượng chồng lấn, vùng phủ cell bị gián đoạn, khơng liên tục Ví dụ, Node B cao chiều cao trung bình tịa nhà bên cạnh, tín hiệu pilot cell tương ứng mạnh khu vực phủ sóng Node B khác Trong vùng bị chồng lấn, gọi kết nối với cell bị rơi cell xung quanh không khai báo cell lân cận với cell kết nối  Để xử lí tượng vùng phủ cell bị chồng lấn, sử dụng biện pháp sau: - Giảm nhỏ vùng phủ Node-B cách điều chỉnh công suất phát pilot sử dụng góc tilt điện - Ngăn chặn việc truyền tín hiệu trục tiếp dọc theo đường giảm khu vực chồng lấn cách xoay anten tạo vùng phủ anten cao bị che chắn tịa nhà Khơng có cell chủ đạo  Khu vực khơng có pilot chủ đạo khu vực khơng có pilot với mức trội khu vực có nhiều pilot mức gần nhau, dẫn tới tình trạng cell chủ thường xuyên thay đổi Trong khu vực khơng có cell chủ đạo, UE chuyển giao nhiều, làm giảm hiệu suất hệ thống làm tăng khả rớt gọi tăng  Trong khu vực khơng có cell chủ đạo, mở rộng vùng phủ cách tăng cường tín hiệu mạnh từ cell giảm vùng phủ giảm tín hiệu từ cell thơng qua điều chỉnh góc tilt góc phương vị anten 32  Như vậy, thấy việc xử lí vấn đề vùng phủ liên quan chặt chẽ với trình phân tích nguyên nhân gây tượng Khi xác định nguyên nhân, nhà khai thác, vận hành mạng có biện pháp điều chỉnh kịp thời để đảm bảo chất lượng mạng chất lượng dịch vụ toàn hệ thống 33 ... Vì em chọn đề tài theo hướng thực tế “ Tối ưu hóa mạng di động 4G LTE ” Đề tài tập trung làm rõ cấu trúc mạng di động 4G, vấn đề tối ưu mạng di động 4G LTE ứng dụng tối ưu hóa mạng 4G LTE CHƯƠNG... monitoring)  Mục đích driving test: - Dữ liệu driving test ghi nhận lại trạng mạng qua liệu vô tuyến, lưu trữ logfile - Dữ liệu driving test làm cho việc phân tích tối ưu phần vơ tuyến mạng Thông qua... trọng vấn đề đảm bảo chất lượng mạng Công tác đo kiểm tối ưu hệ thống cung cấp dịch vụ bước thiếu việc phát triển hệ thống thông tin di động Các nhà mạng giới đầu tư nhiều cho việc tối ưu mạng nâng