BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG 4g LTE TẠI PHÒNG LAB HỌC VIỆN

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG -***** - BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG 4G LTE TẠI PHÒNG LAB HỌC VIỆN Sinh viên thực : Trịnh Lê Văn Lớp : D17CQVT03-B Mã sinh viên : B17DCVT403 Giảng viên hướng dẫn Phạm Thị Thuý Hiền HÀ NỘI 2021 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Sau bốn năm sinh viên thuộc khoa Viễn Thông, học giảng đường Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng em tích lũy cho thân nhiều kiến thức Quá trình thực tập mặt yêu cầu bắt buộc với sinh viên mặt khác giai đoạn ý nghĩa, quan trọng giúp sinh viên tập làm quen với công việc thực tế, hội nhập vào môi trường doanh nghiệp Trong thời gian thực tập, sinh viên học hỏi thêm nhiều điều, đồng thời hội để phát triển điểm yếu kiến thức khả mình, để từ bổ sung, bù đắp trước rời ghế nhà trường Được tận tình giúp đỡ hướng dẫn giảng viên hướng dẫn cô Phạm Thị Thuý Hiền nỗ lực học tập, tìm tịi học hỏi, em hoàn thành báo cáo thực tập tốt nghiệp Báo cáo gồm phần chính: - Phần I : Nội dung nghiên cứu Lab 4G - Phần II: Tìm hiểu phần mềm đo kiểm vơ tuyến TEMS Trong trình thực báo cáo, cố gắng em hạn chế thời gian tìm hiểu, kiến thức kinh nghiệm cịn nhiều sai sót Em mong nhận ý kiến đóng góp nhận xét để em hồn thiện Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp MỤC LỤC Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Phần I : Nội dung nghiên cứu Lab 4G 1.1 Giới thiệu khái quát Lab 4G LTE Sáng 19/9/2020, Bộ trưởng Bộ Thông tin & Truyền thông (Bộ TT&TT) Nguyễn Mạnh Hùng cắt băng khánh thành phòng lab mạng di động hệ thứ (4G) Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Phịng lab mạng 4G LTE hoàn chỉnh với đầy đủ dịch vụ tập đoàn Viettel nghiên cứu, phát triển trao tặng cho học viện   Các hệ thống phịng lab gồm trạm thu phát sóng eNodeB, hệ thống chuyển mạch gói EPC (Evolved Packet Core), hệ thống cung cấp dịch vụ truyền thông đa phương tiện mạng IP - IMS (IP Multimedia Subsystem) hệ thống tính cước thời gian thực OCS (Online Charging System).  Thơng qua phịng lab 4G vừa khai trương, giảng viên sinh viên học viện thực việc mô gọi End to End, mô truy cập website lưu lượng di động, tính cước dịch vụ thoại, data, thực thủ tục Handover với giao diện mạng LTE: S1, S6a, S5/S8, S10, Gx, Gy… Với tổng giá trị đầu tư lên đến 8,5 tỷ đồng, phịng thí nghiệm mạng 4G LTE hoàn chỉnh Việt Nam trang bị cho trường đại học để nghiên cứu.  -Quy mô sản phẩm Viettel Lab 4G +Thiết bị vô tuyến : Thiết bị vô tuyến Macro eNodeB kinh doanh 02 thị trường Việt Nam Campuchia với dung lượng 1000 trạm +Mạng lõi : Hệ thống EPC: Kinh doanh 01 thị trường (1 triệu thuê bao, 60G Data) Hệ thống IMS: Kinh doanh 02 thị trường (Việt Nam, Myanmar) Hệ thống OCS: Kinh doanh 11 trường Việt Nam 10 nước Viettel đầu tư (Dung lượng gần 200 triệu thuê bao) Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp 1.2.Tìm hiểu kiến trúc Lab 4G LTE -Mơ hình kiến trúc Logic mạng Viettel Lab 4G -Mơ hình Topo Mạng Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp -Phân lớp mạng : +Lớp thiết bị đầu cuối : Cung cấp cho người dùng sử dụng dịch vụ Data,Thoại VolTE,trong thời gian tới nâng cấp bổ sung phiên hỗ trợ SMS +Lớp mạng truy nhập : Gồm thành phần: Mạng vô tuyến (eNodeB) Mạng truyền dẫn (Switch) +Lớp mạng lõi : Gồm thành phần: Hệ thống chuyển mạch gói 4G (EPC), Hệ thống cung cấp dịch vụ thoại 4G chất lượng cao (IMS), Hệ thống Tính cước thời gian thực (vOCS) -Mơ hình Vật Lý *Mạng Truy Nhập -Hệ Thống Vô Tuyến +Cấu trúc bao gồm : Gồm khối Baseband Unit (BBU) Remote Radio Unit (RRU) BBU RRU kết nối với thông qua chuẩn giao diện CPRI +Chức : Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Hỗ trợ 3600 thuê bao/eNode B Hỗ trợ cac băng tần 1800MHz 2600MHz Hỗ trợ đường thu phát, công suất Tốc độ tối đa 150Mbps cho đường xuống ,32.5 Mbps cho đường lên AnAtn etnenn naass Baseband Unit Clock & Control Synchronous sources (GPS, 1588, ) Clock Control EP C Transpor t Baseba nd Process ing L1,L2, L3 R (Remote) emote Radio Radio Units Units CP RI RF Front-end RF Transceiv er Power Supply Power Supply Power Suppy Unit eNodeB -Mạng Truy Nhập :Hệ Thống Vô Tuyến -Mạng Truy Nhập :Hệ Thống Truyền dẫn Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Uplink đấu nối với thiết bị mạng HVCNBCVT Port-channel đấu nối xuống server Port quản trị thiết bị HVCNBCVT VPC domain 2x10Ge SW.GOM.01 SW.GOM.02 1xGe 2x100Ge SW.MNGT.01 1xGe Server -Mạng lõi : Hệ thống EPC MSC/VL R BSC A Abis BTS GERA N GMSC E Externa l Networ k SGs SMSC CS CORE EC/D Gb P_GW S_GW Gx S5/S8 eNode B PCRF Interne t EP C S11 SGi SGs MME EUTRA N HSS OCS C/D S6a HLR S6d GGSN -Mạng lõi : Hệ thống IMS Gb NodeB Iub RNC UTRA N IuPS Gn SGSN PS CORE Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp -Hệ thống IMS PCR F OCS AS MMTEL U E IP Connectivit y Network EPC SB C PCSCF eNod eB BG F ICSC F IMSCO RE SCSCF HS S MRF MRF C MRF P -Hệ thống OCS 3.0 -CALL FLOW :Luồng DATA -CALL FLOW: Luồng Data Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp -CALL FLOW :Luồng thoại 1.3 Thiết lập vận hành chung hệ thống -Thiết bị phần cứng : 10 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp -Thiết kế Layout Tủ Rack Thiết bị -Kết nối Vật Lý 11 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp -Mơ hình Topo Mạng -Kết nối Logic 12 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp -Cấu hình thiết bị Switch -Cấu hình thiết bị máy chủ 1.4 Kiến trúc EPC,euTran 13 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp 1.4.1 Tìm hiểu tổng quan kiến trúc EPC,eUTRAN Kiến trúc mạng LTE thiết kế với mục tiêu hỗ trợ hồn tồn chuyển mạch gói với tính di động linh hoạt, chất lượng dịch vụ cao độ trễ tối thiểu Với thiết kế phẳng hơn, đơn giản hơn, với nút cụ thể nút B (eNodeB) phần tử quản lý di động (MME/GW) Phần điều khiển mạng vô tuyến RNC loại bỏ khỏi đường liệu chức thực eNodeB Hình mơ tả kiến trúc thành phần mạng LTE có E-UTRAN Kiến trúc mạng chia làm phần chính: thiết bị người sử dụng (User Equipment); mạng truy cập vô tuyến E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Access Network); mạng lõi gói phát triển EPC (Evolved Packet Core); mạng UE, E-UTRAN EPC đại diện cho giao thức mạng IP lớp kết nối Chúng gọi hệ thống gói phát triển (EPS) Chức lớp cung cấp kết nối dựa tảng IP, tất nút chuyển mạch giao diện nhìn thấy kiến trúc 3GPP trước khơng có mặt E-UTRAN EPC Sự phát triển R-UTRAN tập trung vào nút B phát triển (eNodeB) Tất chức vô tuyến kết thúc đó, tức eNodeB điểm kết thúc cho tất giao thức vơ tuyến có liên quan E-UTRAN đơn giản mạng lưới eNodeB kết nối với thông qua giao diện X2 Các eNodeB kết nối trực tiếp với mạng lõi EPC thông qua giao diện S1 14 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Mỗi eNodeB hỗ trợ tính liên quan đến trình lớp vật lý truyền phát nhận thông qua giao diện vơ tuyến như: điều chế, giải điều chế; mã hóa kênh giải mã hóa Ngồi eNodeB cịn có tính bổ xung thay cho kiếm sốt trạm gốc mạng UTRAN trước Ví dụ như: kiểm sốt tài ngun vơ tuyến, quản lý tính di động vô tuyến, giao thức lớp giao diện vô tuyến Một thay đổi lớn kiến trúc mạng LTE khu vực mạng lõi EPC không chứa chuyển mạch kênh, khơng có kết nối trực tiếp với mạng chuyển mạch truyền thống ISDN hay PSTN Mạng lõi EPC bao gồm thực thể chức như: thực thể quản lý di động MME (Mobility Management Entity), máy chủ thuê bao lân cận HSS, cổng dịch vụ S-GW, cổng liệu gói P-GW, chức tính tốn chi phí sách dịch vụ PCRF MME chịu trách nhiệm tính mặt phẳng kiểm sốt, liên quan tới việc quản lý thuê bao phiên truyền dẫn Nó hỗ trợ phương thức bảo mật liên quan tới việc xác minh người sử dụng; xử lý phiên truyền dẫn thiết bị đầu cuối mạng truy cập; quản lý thiết bị rảnh rỗi HSS kết hợp HLR (Home Location Register) AUC (Authentication Center), khối chức xuất mạng 2G/GSM 3G/UMTS Phần HLR HSS có nhiệm vụ lưu trữ cập nhật cần thiết sở liệu chứa tất thông tin đăng ký người sử dụng, bao gồm: thông tin nhận dạng người sử dụng địa chỉ, thông tin chi tiết người sử dụng (trạng thái hoạt động, chất lượng gói dịch vụ…) Phần AUC HSS có nhiệm vụ tạo ta thơng tin bảo mật từ chuỗi nhận dạng người sử dụng Thông tin bảo mật cung cấp cho HLR xa thông tin đến thực thể khác mạng Thông tin bảo mật sử dụng chủ yếu cho: việc xác minh qua lại thiết bị mạng, mã hóa đường truyền dẫn vơ tuyến, đảm bảo liệu tín hiệu báo hiệu truyền mạng thiết bị người sử dụng không bị nghe trộm hay xâm nhập Phần tử SAE GW kết hợp cổng dịch vụ (S-GW) cổng mạng liệu gói (PGW) Cổng dịch vụ S-GW điểm đầu cuối giao diện liệu gói hướng đến mạng truy cập E-UTRAN Khi thiết bị người sử dụng di chuyển eNodeB mạng truy cập 15 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp E-UTRAN, S-GW đóng vai trị điểm trung chuyển (chuyển giao) Nó điểm trung chuyển mạng truy cập E-UTRAN với mạng truy cập cũ 2G/GSM, 3G/UMTS Cũng giống S-GW, P-GW điểm đầu cuối giao diện liệu gói hướng tới mạng liệu gói bên ngồi (Packet Data Networks) P-GW hỗ trợ tính sách dịch vụ lọc gói liệu hỗ trợ tính phí… Máy chủ PCRF quản lý sách dịch vụ gửi thơng tin chất lượng dịch vụ cho phiên người sử dụng thơng tin quy tắc tính tốn PCRF kết hợp nút chức PDF (The Policy Decision Function) CRF (The Charging Rules Function) PDF thực thể mạng có nhiệm vụ đưa sách dịch vụ Vai trị CRF cung cấp quy tắc tính phí áp dụng cho dòng liệu phục vụ CRF chọn lựa quy tắc tính phí xác dựa thơng tin cung cấp từ P-CSCF, nhận dạng ứng dụng, loại dịng tín hiệu (audio, video…), tốc độ liệu… Thiết bị người sử dụng thường thiết bị cầm tay điện thoại thơng minh, laptop, máy tính bảng, hay thẻ liệu người sử dụng mạng 2G, 3G… 1.4.2 Khai báo,vận hành EPC ,euTRAN Thiết bị eNodeB Viettel hỗ trợ 02 mơ hình quản lý, giám sát: +Quản lý từ xa hệ thống EMS chạy mạng nội +Quản lý, giám sát trực tiếp trạm Remote Maintenance EMS Client Local Maintenance VTK IP Network eNodeB EMS Server 28 ***Hệ thống quản lý từ xa EMS 16 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp - Hỗ trợ quản lý tới 10.000 eNodeB - 50 người truy nhập đồng thời vào hệ thống - Lưu trữ KPI/cảnh báo thời gian tới năm NE Site -Quản lý phần cứng/mềm eNodeB -Quản lý lỗi eNodeB eNodeB n -Quản lý hiệu -Quản lý cấu hình -Quản lý quyền truy cập *** Quản lý trạm -Kết nối cáp LAN từ máy tính tới kết nối eNodeB qua cổng LMT card CTC - Thiết lập địa máy tính dải mạng 192.168.0.x với địa giám sát local eNodeB (192.168.0.2) 17 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Trên trình duyệt web, nhập địa OAM IP mặc định eNodeB 192.168.0.2 Nhập user/password để đăng nhập vào hệ thống, mặc định: Username: vttek_oam 123456a@ -Quản lý lỗi -Quản lý hiệu -Quản lý cấu hình mạng -Truy vấn thông qua giao diện lệnh 1.5 Tổng kết nội dung nghiên cứu Lab 4G LAB 4G LTE tạo dựng sở để sinh viên Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng tiếp cận công nghệ viễn thông tiên tiến thông qua thực hành trực quan Điều giúp sinh viên hình dung cụ thể hệ thống, củng cố vững kiến thức lý thuyết học lớp tiếp thu dễ dàng giảng Ngoài ra, hệ 18 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp thống LAB LTE giúp cho đội ngũ giảng viên, nghiên cứu viên Học viện có cơng cụ đào sâu vào vấn đề cụ thể, kiểm nghiệm thực tiễn kết nghiên cứu lĩnh vực liên quan Chắc chắn bước thúc đẩy mạnh mẽ cho chất lượng đào tạo nghiên cứu LTE Học viện Phần II: Tìm hiểu phần mềm đo kiểm vơ tuyến TEMS 2.1 Tìm hiểu q trình đo kiểm vơ tuyến 3G UMTS, 4G LTE Hiện có số hãng máy đo nhà cung cấp dịch vụ sử dụng thiết bị để đo kiểm chất lượng dịch vụ 4G LTE dựa phương pháp đo kiểm đánh giá như: Phần mềm phục vụ Drivetest Thiết bị đo sử dụng cho phương thức đo Drivetest bao gồm số hãng sau: Ascom TEMS Investigation Anite Nemo Outdoor Swissqual Accuver XCAL Series TEMS Investigation Nemo công cụ đo phổ biến sử dụng cho phương thức Drive test Trang thiết bị phục vụ Drivetest • Các cơng cụ chuẩn bị drive test: Laptop GSP Phần mềm TEMS Dongle (TEMS licence) Điện thoại (Hỗ trợ TEMS) Cáp kết nối Inverter Phương tiện di chuyển (Oto, xe máy…) Dữ liệu cellfile, đồ… Cellfile: LTE gồm số trường sau: cell, site, tần số, PCI, TAC, MCC, MNC, CI, Long, Lat, ANT_Direction… 19 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Giới thiệu số thiết bị UE phục vụ cho trình đo kiểm LTE: - Samsung Galaxy Note SM-N910F Băng tần hỗ trợ: LTE 2100 (Band 1), 1900 (B2), 1800 (B3), AWS 700/2100 (B4), 850 (B5), 2600(B7), 900 (B8), 700 (B17), 800 (B20) WCDMA 850 (Band V), 900 (VIII), 1900 (II), 2100 (I) GSM 850, 900, 1800, 1900 Băng thông hỗ trợ: LTE Category (300/50 Mbit/s) , HSDPA Category 24 (42 Mbit/s), HSUPA Category (5.8Mbit/s),GPRS/EDGE Class 12 - Samsung S6 SM-G920F Băng tần hỗ trợ: LTEband 1(2100), 2(1900), 3(1800), 4(1700/2100), 5(850), 7(2600), 8(900), 12(700), 17(700), 18(800), 19(800), 20(800), 26(850) UMTS: HSPA+ 850 (Band V), 900 (Band VIII), 1700 (Band IV), 1900 (Band II), 2100 (Band I) MHz ,GSM: GPRS/EDGE 850, 900, 1800, 1900 MHz Băng thông hỗ trợ:LTE Cat6 300/50 Mbps - TEMS Investigation: TEMS Investigation công cụ kiểm tra, phát tin giao diện vô tuyến theo thời gian thực Công cụ sử dụng giải pháp đo kiểm từ đầu cuối tới đầu cuối để nhằm phục vụ cho việc tối ưu, xử lý lỗi chất lượng dịch vụ giao diện vơ tuyến phía th bao kịch thử nghiệm khác như: di chuyển, tịa nhà… Cơng cụ cung cấp tính mở cho cơng nghệ, chức thiết bị cập nhật phát triển để đáp ứng nhu cầu phát triển TEMS Investigation hỗ trợ hầu hết công nghệ LTE – A, LTE, GSM, WCDMA, HSPA, HSPA+, CDMA, Wimax… 20 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp 2.2 Nghiên cứu Các bước trình đo kiểm sử dụng TEMS pocket, TEMS Investigation - Giao diện TEMS Investigation: Giao diện phần mềm TEMS Investigation - Các thao tác bản: Lưu Logfiles Kết nối TEMS mobile với PC qua cổng COM (hay USB) Kết nối tất thiết bị (GPS, Mobile) Ngắt kết nối tất thiết bị Ngừng trình ghi Logfiles Dừng ghi/ tiếp tục ghi Mở Logfiles/ đóng Logfiles Chạy logfiles Chạy bước Chạy logfiles với tốc độ cao 21 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Tạo Report để thống kê, báo cáo 2.3 Phân tích thơng số hệ thống sử dụng TEM Discovery Các tham số 3G  Mạng 3G: Trong sheet “overview” cửa sổ: Serving/Active set + Neighbour, Radio parameter, Speech quality cho thông tin về:  Cell name, Cell ID, LAC  UARFCN (Utran Absolute radio frequency channel number): Tần số vô tuyến tuyệt đối mạng 3G  PSC (Primary scramming code): mã dùng để phân biệt cell khác  RSCP (Received Signal code power): Cường độ tín hiệu đo kênh CPICH cell 3G vị trí UE  EcNo (Energy Chip per Noise): Tỷ số lượng tín hiệu nhiễu Tỷ số cao tốt  SQI (Speed quality index) số chất lượng dịch vụ thoại  AS – active set: tập cell phục vụ  MN – monitor set: tập cell khai báo relation  DN – dedicated neighbor: tập cell khai thiếu relation Các tham số hiển thị chế độ Idle-C 22 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Re-selection-Active mode 23 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp TỔNG KẾT BÁO CÁO Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu dựa vào tài liệu mà thầy cô cung cấp đồng thời tự nghiên cứu chuyên sâu nhà tham khảo nguồn tài liệu có giá trị internet, với nỗ lực, cố gắng thân em em hoàn thành báo cáo thực tập tốt nghiệp Kết quả, báo cáo đạt nội dung cụ thể bao gồm: - Kiến trúc khái quát phòng Lab 4G LTE Học Viện -Tổng quan kiến trúc EPC,eUTRAN - Q trình đo kiểm vơ tuyến 3G UMTS, 4G LTE Tuy nhiên phải nói dù cố gắng nhiều, em không tránh khỏi sai sót việc xây dựng thiết kế hệ thống cách thức trình bày báo cáo thực tập, em mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy/cơ để báo cáo em hồn thiện 24 Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Tài liệu tham khảo 25 ... nghiên cứu Lab 4G 1.1 Giới thiệu khái quát Lab 4G LTE Sáng 19/9/2020, Bộ trưởng Bộ Thông tin & Truyền thông (Bộ TT&TT) Nguyễn Mạnh Hùng cắt băng khánh thành phòng lab mạng di động hệ thứ (4G) Học... 200 triệu thuê bao) Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp 1.2.Tìm hiểu kiến trúc Lab 4G LTE -Mơ hình kiến trúc Logic mạng Viettel Lab 4G -Mơ hình Topo Mạng Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp -Phân lớp mạng : +Lớp... -Quản lý cấu hình mạng -Truy vấn thông qua giao diện lệnh 1.5 Tổng kết nội dung nghiên cứu Lab 4G LAB 4G LTE tạo dựng sở để sinh viên Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng tiếp cận công nghệ viễn thông