Tối ưu hóa mạng thông tin di động gsm

Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM TR-êng đại học vinh Khoa công nghệ === === đồ án tốt nghiệp Đề tài: tối -u hóa mạng thông tin di ®éng gsm Ng-êi h-íng dÉn: KS ngun anh quỳnh SV thực hiện: L-u Văn Hùng Lớp: 46K - §TVT Vinh, 5/2010 Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM =  = MỤC LỤC Trang MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH SÁCH BẢNG BIỂU VÀ HÌNH MINH HỌA DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT 11 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM 16 1.1 Giới thiệu chung mạng GSM 16 1.1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM 16 1.1.2 Cấu trúc địa lý mạng 17 1.1.2.1 Vùng phục vụ PLMN 18 1.1.2.2 Vùng phục vụ MSC 18 1.1.2.3 Vùng định vị 19 1.1.2.4 Cell 19 1.2 Mơ hình hệ thống thơng tin di động GSM 20 1.2.1 Trạm di động 21 1.2.2 Phân hệ trạm gốc 21 1.2.3 Phân hệ chuyển mạch 23 1.2.4 Phân hệ khai thác bảo dưỡng 26 1.3 Giao diện vô tuyến số 28 1.3.1 Kênh vật lý 28 1.3.2 Kênh logic 29 1.4 Các mã nhận dạng sử dụng hệ thống GSM 31 CHƢƠNG II Q TRÌNH TÍNH TỐN MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG GSM 35 2.1 Lý thuyết dung lượng cấp độ dịch vụ 35 2.1.1 Lưu lượng kênh vô tuyến đường trục 35 2.1.2 Cấp độ dịch vụ - GoS 36 2.1.3 Hiệu suất sử dụng trung kế 37 Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT Tối ưu hóa mạng thông tin di động GSM 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng phủ sóng 38 2.2.1 Tổn hao đường truyền sóng vơ tuyến 38 2.2.1.1 Phương pháp đo cường độ trường 39 2.2.1.2 Các mơ hình lan truyền sóng thơng tin di động 40 2.2.2 Vấn đề Fading 42 2.2.3 Ảnh hưởng nhiễu C/I C/A 42 2.2.3.1 Nhiễu đồng kênh C/I 43 2.2.3.2 Nhiễu kênh lân cận C/A 44 2.2.3.3 Một số biện pháp khắc phục 45 2.2.4 Phân tán thời gian 46 2.2.4.1 Các trường hợp phân tán thời gian 47 2.2.4.2 Một số giải pháp khắc phục 49 CHƢƠNG III Q TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THƠNG TIN GSM 51 3.1 Hệ thống thông tin di động tế bào 51 3.2 Quy hoạch Cell 53 3.2.1 Khái niệm tế bào 53 3.2.2 Kích thước Cell phương thức phủ sóng 54 3.2.2.1 Kích thước Cell 54 3.2.2.2 Phương thức phủ sóng 55 3.2.3 Chia Cell 56 3.3 Quy hoạch tần số 61 3.3.1 Tái sử dụng lại tần số 62 3.3.2 Các mẫu tái sử dụng tần số 65 3.3.2.1 Mẫu tái sử dụng tần số 3/9 65 3.3.2.2 Mẫu tái sử dụng tần số 4/12 67 3.3.2.3 Mẫu tái sử dụng tần số 7/21 68 3.3.3 Thay đổi quy hoạch tần số theo phân bố lưu lượng 71 3.3.3.1 Thay đổi quy hoạch tần số 71 3.3.3.2 Quy hoạch phủ sóng khơng liên tục 73 Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM 3.3.4 Thiết kế tần số theo phương pháp MRP 74 3.3.4.1 Nhảy tần 74 3.3.4.2 Phương pháp đa mẫu sử dụng lại MRP 76 CHƢƠNG IV CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG 82 4.1 Khái niệm chất lượng dịch vụ QoS 82 4.2 Các đại lượng đặc trưng 82 4.2.1 Tỷ lệ thiết lập gọi thành công 82 4.2.2 Tỷ lệ rớt gọi trung bình 82 4.2.3 Tỷ lệ rớt mạch TCH 83 4.2.4 Tỷ lệ nghẽn mạch TCH 84 4.2.5 Tỉ lệ rớt mạch SDCCH 86 4.2.6 Tỷ lệ nghẽn mạch SDCCH 87 4.2.7 Một số đại lượng đặc trưng khác 87 4.2.7.1 Số kênh hoạt động 87 4.2.7.2 Tỷ lệ thành công handover đến 88 4.2.7.3 Tỷ lệ thành công handover 88 4.2.7.4 Thời gian chiếm mạch trung bình 89 KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 92 Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM LỜI NĨI ĐẦU Trong sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng vai trị quan trọng khơng thể thiếu Nó định nhiều mặt hoạt động người xã hội, giúp người nắm bắt nhanh chóng thơng tin có giá trị văn hố, kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú Ngày nay, với nhu cầu số lượng chất lượng khách hàng sử dụng dịch vụ viễn thơng ngày cao, địi hỏi phải có phương tiện thơng tin đại nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng khách hàng “mọi lúc, nơi” mà họ cần Thông tin di động ngày trở thành dịch vụ kinh doanh thiếu tất nhà khai thác viễn thông giới Đối với khách hàng viễn thông, nhà doanh nghiệp thơng tin di động trở thành phương tiện liên lạc quen thuộc thiếu Trong năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động nước có bước phát triển vượt bậc sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ Với hình thành nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tạo cạnh tranh để thu hút thị phần thuê bao nhà cung cấp dịch vụ Các nhà cung cấp dịch vụ di động nước sử dụng hai công động toàn cầu với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo thời gian) công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo mã) Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM Mobiphone, Vinaphone, Viettel nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA S-Fone, EVN, Hanoi Telecom Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiều tiện ích cho khách hàng, dần lớn mạnh Tuy nhiên nhu cầu sử dụng khách hàng nên thị phần di động nước phần lớn thuộc nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng th bao áp đảo Chính việc tối ưu hóa mạng di động GSM việc làm cần thiết mang ý nghĩa thực tế cao Trên sở kiến thức tích luỹ năm học tập chuyên ngành Điện tử - Viễn thông trường Đại học Vinh với hướng dẫn thầy Nguyễn Anh Quỳnh, em tìm hiểu, nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM” Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM Nội dung đồ án gồm chương: Chương Giới thiệu lịch sử mang thơng tin di động GSM Mơ hình hệ thống thông tin di động GSM Chương Quá trình tính tốn mạng thơng tin di động GSM, công thức, ảnh hưởng nhiễu, pha đinh cách khắc phục Chương Quá trình thiết kế hệ thống thông tin di động GSM Chương Cuối nói số tiêu chất lượng hệ thống Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, tháng năm 2010 Sinh viên thực Lƣu Văn Hùng Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT Tối ưu hóa mạng thông tin di động GSM DANH SÁCH BẢNG BIỂU VÀ HÌNH MINH HỌA Bảng 2.1 Hiệu suất sử dụng trung kế Bảng 3.1 Thống kê mật độ lưu lượng qua bước tách cell Bảng 3.2 Quan hệ N & C/I Bảng 3.3 Ấn định tàn số mẫu 3/9 Bảng 3.4 Ấn định tần số mẫu 4/12 Bảng 3.5 Ấn định tần số mẫu 7/21 Bảng 3.6 Thay đổi quy hoạch tần số Bảng 3.7 Ví dụ trạng thái sử dụng lại tần số cell khác Hình 1.1 Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM Hình 1.2 Mơ hình hệ thống thơng tin di động GSM Hình 1.3 Chức xử lý gọi MSC Hình 1.4 Phân loại kênh logic Hình 2.1 Lưu lượng: Muốn truyền, truyền, nghẽn Hình 2.2 Xác suất nghẽn GoS Hình 2.3 Biểu đồ cường độ trường OKUMURA Hình 2.4 Tỷ số nhiễu đồng kênh C/I Hình 2.5 Trường hợp phân tán thời gian thứ Hình 2.6 Trường hợp phân tán thời gian thứ Hình 2.7 Trường hợp phân tán thời gian thứ Hình 2.8 Đặt BTS gần chướng ngại vật để tránh phân tán thời gian Hình 2.9 Phạm vi vùng Elip Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống thơng tin di động trước Hình 3.2 Hệ thống thơng tin di động sử dụng cấu trúc tế bào Hình 3.3 Khái niệm Cell Hình 3.4 Khái niệm biên giới Cell Hình 3.5 Omni (3600) Cell site Hình 3.6 Sector hóa 1200 Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM Hình 3.7 Phân chia Cell Hình 3.8 Các Omni (3600) Cells ban đầu Hình 3.9 Giai đoạn :Sector hóa Hình 3.10 Tách chia 1:3 thêm lần Hình 3.11 Tách chia 1:4 (sau lần đầu chia 3) Hình 3.12 Mảng mẫu gồm cells Hình 3.13 Khoảng cách tái sử dụng tần số Hình 3.14 Sơ đồ tính C/I Hình 3.15 Mẫu tái sử dụng lại tần số 3/9 Hình 3.16 Mẫu tái sử dụng lại tần số 4/12 Hình 3.17 Mẫu tái sử dụng tần số 7/21 Hình 3.18 Thay đổi quy hoạch tần số Hình 3.19 Phủ sóng khơng liên tục Hình 3.20 Một ví dụ hiệu kỹ thuật nhảy tần phân tập nhiễu mộtmạng lưới Kích thước mũi tên phản ánh nhiễu tương quan cell đồng kênh Hình 3.21 Ví dụ thiết kế tần số với phương pháp MRP Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT A ACCH Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập ARFCH Absolute Radio Frequency Kênh tần số tuyệt đối Channel AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực AVDR Average Drop Call Rate Tỉ lệ rớt gọi trung bình B BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít Bm Full Rate TCH TCH toàn tốc BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C C/A Carrier to Adjacent Tỉ số sóng mang/nhiễu kênh lân cận CCBR SDCCH Blocking Rate Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT Tỉ lệ nghẽn mạch SDCCH Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CCDR SDCCH Drop Rate Tỉ lệ rớt mạch SDCCH CCH Control Channel Kênh điều khiển CCS7 Common Channel Signalling No7 Báo hiệu kênh chung số CCITT International Telegraph and Uỷ ban tư vấn quốc tế điện thoại Telephone Consultative Committee điện báo CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cell Cellular Ô (tế bào) CI Cell Identity Nhận dạng ô ( xác định vùng LA ) C/I Carrier to Interference Tỉ số sóng mang/nhiễu đồng kênh C/R Carrier to Reflection Tỉ số sóng mang/sóng phản xạ CSPDN Circuit Switch Public Mạng số liệu cơng cộng chuyển mạch Data Network gói Call Successful Rate Tỉ lệ gọi thành công CSSR D DCCH Kênh điều khiển dành riêng Dedicated Control Channel E EIR Bộ ghi nhận dạng thiết bị Equipment Identification Register ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Standard Institute Châu Âu F FDMA Frequency Division Mult iple Đa truy nhập phân chia theo tần số Access Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 10 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM 10 tần số TCH cho nhóm (tần số 2, 4, 6, …, 20), tần số TCH nhóm (22, 24, 26, …, 36) tần số TCH cho nhóm (25, 27, …, 35) Hình vẽ ấn định tần số cho hai cell A B với số thu phát theo thứ tự hai bốn Hình 3.21 Ví dụ thiết kế tần số với phương pháp MRP Cell A ấn định tần số BCCH thứ tần số TCH thứ Do cell A sử dụng nhảy tần băng hai tần số Trong cell B ấn định tần số BCCH thứ 23 tần số TCH thứ 20, 26, 35 Do đó, cell B sử dụng nhảy tần băng bốn tần số Chú ý rằng, tần số BCCH không cần xác định rõ vị trí, tần số dải tần có sẵn chọn làm tần số BCCH chia tách BCCH/ TCH thỏa mãn Không cần phải lúc tuân thủ chặt chẽ việc ấn định tần số theo phương pháp MRP Nếu cell tồn vấn đề chất lượng giải vấn đề thay đổi tần số cell sang tần số “trái luật”, tần số mà ban đầu sử dụng nhóm thu phát khác Tuy nhiên, theo khuyến nghị việc tuân thủ cấu trúc MRP nên thực cách chặt chẽ Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 79 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM c) Thiết kế tần số Phương pháp MRP phát triển nhằm xử lý đặc trưng tiêu biểu mạng lưới phân phối TRX không đồng Điều quan trọng mạng tế bào có khác đặc tính mạng kích cỡ cell, số phổ tần sẵn có địa hình Có nghĩa mạng lưới, số cell có nhiều TRX có cell với số TRX Để tìm hiểu trạng thái sử dụng lại tần số khác cell khác với số TRX khác nhau, ta xem xét ví dụ sau: Cấu hình MRP 12/8/6/4 chọn cho tổng số 30 tần số sẵn có Trong đó, 12 tần số BCCH, ba nhóm tần số TCH gồm 8, 6, tần số Trong ví dụ ta giả thiết tỷ lệ cell có 2, 3, TRX 20%, 30%, 50% Hệ số sử dụng lại tần số trung bình cell = Tổng số tần số nhóm ấn định cho cell / Số TRX cell Do đó, cell khác có hệ số sử dụng lại tần số khác nhau: hệ số 10 với cell có TRX, 8,7 với cell có TRX, 7,5 với cell có TRX Bảng 3.7 Ví dụ trạng thái sử dụng lại tần số cell khác Số TRX /cell Tỷ lệ cell (%) 20% 30% 50% MRP groups 12 / 12 / / 12 / / / Hệ số sử dụng 12   10 12    8,7 12     7,5 10 9,0 8,5 Nhỏ Lớn Rất lớn Lại tần số TB Sử dụng lại tần số TB thực tế (Giới hạn Độ phân tán Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 80 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM Hệ số sử dụng lại tần số trung bình thực tế hiểu theo nghĩa “rải rác”, khơng phải tất cell trang bị đầy đủ thiết bị Ví dụ, TRX thứ sử dụng 80% tổng số cell, mà hệ số sử dụng lại thưc tế TRX rải rác 6/ 0,8 = (làm tròn từ 7,5), tùy thuộc vào phân bố địa lý cell với TRX thứ Do đó, giới hạn hệ số sử dụng lại tần số thực tế cell có TRX là: (12+8+7)/3 = 9,0 Lợi ích nhảy tần tăng với số lượng tần số chuỗi nhảy tần Những cell có nhiều TRX tương ứng với hiệu sử dụng lại cao hơn, đồng nghĩa với mức nhiễu cao hơn, với phương pháp MRP điều cân với độ phân tán nhiễu lớn Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 81 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM CHƢƠNG IV CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG 4.1 Khái niệm chất lƣợng dịch vụ QoS QoS (Quality of Service) xem tiêu đánh giá mạng lưới mà hệ thống thông tin di động phải có Chỉ tiêu chất lượng mạng lưới phải tiêu chí thực “chất lượng” chẳng hạn tiếng nói trẻo, rớt gọi khơng bị nghẽn mạch Để đánh giá chất lượng mạng phải xác định đại lượng đặc trưng (key indicators), qua cho phép nhìn xác hoạt động mạng lưới chất lượng mạng 4.2 Các đại lƣợng đặc trƣng 4.2.1 Tỷ lệ thiết lập gọi thành cơng CSSR Có thể định nghĩa CSSR tỉ lệ mà người sử dụng (thuê bao) thành công việc bắt đầu thực gọi xét hai chiều gọi gọi đến (lưu ý gọi nối bị rớt trường hợp coi thành cơng) Thành cơng ta tạm coi người sử dụng quay số bấm “YES”, gọi chắn nối (trường hợp gọi đi) Trong trường hợp gọi đến, không thành cơng hiểu đơn giản thực gọi đến thuê bao thuê bao khơng nhận tín hiệu báo gọi bật máy nằm vùng phủ sóng CSSR tính sau: CSSR = Tổng số lần thực (nhận) thành công gọi / Tổng số lần thực (nhận) gọi Theo khuyến nghị Alcatel tiêu chất lượng hệ thống tỷ lệ thiết lập gọi thành công CSSR cần đạt ≥ 92% 4.2.2 Tỷ lệ rớt gọi trung bình AVDR tỉ lệ số gọi bị rớt mạch tổng số gọi thành cơng AVDR tính sau: Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 82 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM AVDR = Tổng số lần rớt mạch / Tổng số lần chiếm mạch TCH thành công ngoại trừ trường hợp Handover (AVDR = Total drops/ Total TCH seizures excluding TCH seizures due to HO) Đại lượng nên sử dụng để đánh giá chất lượng tồn mạng, khơng nên áp dụng cho cell riêng lẻ cell khơng mang gọi (trên hai nghĩa gọi gọi đến) mà phải chịu trách nhiệm tải gọi handover từ cell khác sang - điều có nghĩa bị chiếm mạch nhiều nhiều lần Hơn cell, việc mang gọi handover hay bình thường có chất 4.2.3 Tỷ lệ rớt mạch TCH TCDR tạm định nghĩa tỉ lệ rớt mạch tính kênh TCH cell riêng biệt TCDR= Tổng số lần rớt mạch/ Tổng số lần chiếm mạch thành công (TCDR= Total TCH Drops/ Total TCH Seizures) Tổng số lần chiếm mạch xuất phát từ nguyên nhân nào, kể Handover Có nhiều nguyên nhân gây nên rớt mạch, loại trừ nguyên nhân máy di động gây ta đưa ngun nhân sau đây: • Do bị nhiễu nhiều chất lượng kênh truyền q thấp • Do tín hiệu q yếu • Do lỗi hệ thống chẳng hạn phần cứng trục trặc • Do sử dụng giá trị khơng chuẩn tham số BSS • Do không Handover (thiếu neighbour cell chẳng hạn) Nhằm dễ dàng cho công tác kỹ thuật, TCDR phân làm hai đại lượng mới: Rớt mạch lỗi hệ thống: TCDR-S (Drop due to System): tham số bao gồm tất lỗi hệ thống chẳng hạn software, transcoder tính theo tỷ lệ phần trăm tổng số lần rớt mạch Với hệ thống tốt, tỷ lệ nhỏ (thường vào khoảng 2-5 % tổng số lần rớt mạch) Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 83 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM Rớt mạch lỗi tần số vô tuyến RF : TCDR-R (Drop due to RF): tham số bao gồm tất lỗi mức tín hiệu kém, chất lượng kém, nhiễu, Handover tính theo tỷ lệ phần trăm tổng số lần rớt mạch TCDR-R + TCDR-S = 100% 4.2.4 Tỷ lệ nghẽn mạch TCH TCBR định nghĩa tỉ lệ chiếm mạch không thành công nghẽn kênh thoại (khơng có kênh TCH rỗi) tổng số lần hệ thống yêu cầu cung cấp kênh thoại TCBR = Tổng số lần bị nghẽn / Tổng số lần yêu cầu đường thông (TCBR = Total blocks / Total TCH attempts) Tỷ số phản ánh mức độ nghẽn mạch cell riêng lẻ hay toàn hệ thống Khi tỷ số cell (hay khu vực) trở nên cao điều có nghĩa khó thực gọi cell (hay khu vực) Tuy nhiên tham số khơng phản ánh cách xác u cầu lưu lượng mạng người muốn thực gọi vịng phút chẳng hạn, người ta cố nhiều lần để nối kênh thoại thử nhiều lần (có thể hàng chục) để thực gọi kéo dài phút Điều làm tăng tỷ lệ nghẽn mạch lên nhanh, vượt chất thực tế vấn đề Vì để đánh giá cách xác hơn, người ta sử dụng đại lượng khác cấp độ phục vụ GoS (Grade of Service) Đôi ta không hiểu mà tỷ lệ TCBR lại cao số cell, trường hợp cách tốt tham khảo thêm đại lượng Maxbusy Congestion time cho cell  Maxbusy: Số kênh lớn bị chiếm thời điểm  Congestion time: Tổng số thời gian mà toàn số kênh bị chiếm hết (Tổng số thời gian nghẽn) +Lƣu lƣợng Grade of Service (GOS): Lưu lượng mang hệ thống khoảng thời gian t định nghĩa sau: C = n*T/t Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 84 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM Trong T : thời gian đàm thoại trung bình n : số gọi khoảng thời gian t Đơn vị lưu lượng tính Erlang (E), thay t=3600, ta có Eh (Erlang giờ) Một cách hồn tồn đơn giản, ta tính lưu lượng sau: C = Tổng thời gian chiếm mạch/ Thời gian đo Lưu lượng hệ thống phần cho thấy hoạt động mạng Nếu lưu lượng cell giảm cách bất bình thường, điều có nghĩa vùng phủ sóng cell bị thu hẹp lại (do tụt công suất hay anten hỏng) nhóm thu phát cell khơng hoạt động Lưu lượng hệ thống có tương quan tương đối tỷ lệ nghẽn TCH (TCBR) trình bày trên, lưu lượng tăng vượt giá trị (tuỳ thuộc vào dung lượng cell) tỷ lệ TCBR tăng lên nhanh theo Tuy nhiên số trường hợp, có lưu lượng thấp, tỷ lệ TCBR cao Khi khơng có cách lý giải tốt số khe thời gian timeslot cell không hoạt động Giờ bận hệ thống BH (busy hour) tính mà lưu luợng qua hệ thống lớn Và thiết kế hệ thống đó, nhằm thoả mãn yêu cầu lưu lượng cách tốt người ta thường sử dụng số liệu thống kê cho bận Trong hệ thống với số hữu hạn kênh thoại thuê bao chiếm mạch hết thời gian trung bình T đấy, ta thấy số thuê bao tăng lên hay nói cách khác mà lưu lượng tăng lên xác suất bị nghẽn mạch tăng lên lưu lượng tăng lên đến mức độ tình trạng nghẽn mạch khơng thể chấp nhận Vậy đánh giá mức độ nghẽn mạch cách xác? Người ta sử dụng đại lượng cấp độ phục vụ GOS để thực điều GOS định nghĩa xác suất bị nghẽn mạch cho thuê bao thực gọi khu vực có “lưu lượng yêu cầu” (offerred traffic) xác định Vấn đề sinh “lưu lượng yêu cầu” gì? Nó coi lưu lượng mà hệ thống mang bận trường hợp khơng có nghẽn mạch hay nói cách khác số kênh thoại hệ thống tăng đủ lớn Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 85 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM Người ta tính GOS cho hệ thống với t - kênh A - “lưu lượng yêu cầu” sau: GOS (t,A) =  (GOS (t-1,A)) (*) GOS (0,A) = Tuy nhiên “Lưu lượng yêu cầu” khơng thực, khơng thể cân đo đong đếm người ta đo “lưu lượng thực” mang kênh thoại mà thơi Vì người ta tính “lưu lượng yêu cầu” A sau: A = C*(1+GOS) Trong C - lưu lượng đo hệ thống Nhưng vấn đề lại tính GOS Để tính GOS người ta giả sử A= C, dựa vào cơng thức (*) ta tính GOS1 đấy, đó: C1=A/(1+GOS1) Nếu C1 vừa tính lại nhỏ C thực, người ta lại tăng A lên chút chẳng hạn A= C + 0,00001, lại tính theo cách Cn tính gần với C thực Khi giá trị tính GOSn giá trị GOS cần tìm Khi tính “lưu lượng u cầu” A, ta dễ dàng xác định số kênh cần thiết cách tra bảng 4.2.5 Tỉ lệ rớt mạch SDCCH CCDR định nghĩa tỷ lệ tổng số lần rớt mạch kênh SDCCH tổng số lần chiếm SDCCH thành công CCDR = Tổng số lần rớt SDCCH/ Tổng số lần chiếm SDCCH thành công (CCDR = SDCCH drops / SDCCH seizures) CCDR quan trọng, phần đánh giá tỷ lệ thành cơng gọi nói chung Nói chung thơng tin di động GSM khía cạnh đó, mặt tần số vô tuyến RF, CCDR TCDR có chất, CCDR cao tỉ lệ TCDR cao ngược lại Vì thời gian chiếm mạch SDCCH ngắn (trung bình khoảng 3s) so với thời gian chiếm mạch TCH (trung bình khoảng 65 s) nên CCDR nhỏ TCDR nhiều Tuy nhiên, CCDR trở nên lớn cách Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 86 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM khơng bình thường so sánh với TCDR, điều có nghĩa có khơng ổn tham số phần BSS kênh tần số có chứa SDCCH nhiễu 4.2.6 Tỷ lệ nghẽn mạch SDCCH CCBR định nghĩa tỷ số tổng số lần chiếm SDCCH không thành công nghẽn SDCCH tổng số lần yêu cầu cung cấp kênh SDCCH CCBR = Tổng nghẽn SDCCH / Tổng yêu cầu SDCCH (CCBR = SDCCH blocks / SDCCH Attempts) Đại lượng quan trọng hệ thống GSM trực tiếp ảnh hưởng đến tỷ lệ thành công thuê bao thực gọi Nếu tỷ lệ nghẽn SDCCH cao khả thực gọi khó - bạn bấm “Yes” chẳng có xảy (!), điều nguy hiểm thuê bao nhận biết điều (khác với trường hợp nghẽn TCH, thuê bao biết nhờ âm nhờ thông điệp “net fail” hình máy di động) họ nghĩ máy hỏng ??!! Cũng tương tự TCH ta tham khảo thêm hai đại lượng khác Maxbusy Congestion time cho SDCCH 4.2.7 Một số đại lƣợng đặc trƣng khác Những đại lượng đặc trưng không phản ánh cách trực tiếp chất lượng hệ thống cần thiết cho công tác đánh giá chất lượng hệ thống 4.2.7.1 Số kênh hoạt động Đây tiêu quan trọng cho người theo dõi hoạt động mạng lưới Thông thường cell hệ thống GSM, số kênh (trong trường hợp bình thường) 6, 7, 14, 15, 22, 23, 30 tuỳ thuộc vào cấu hình cell Tuy nhiên theo dõi báo cáo mạng, ta thấy số kênh số khác số chí số với dấu phẩy kèm theo (ví dụ 13,2) - điều có nghĩa suốt thời gian mà ta quan sát có lúc số timeslots cell không hoạt động toàn cell bị cố Việc số timeslot không hoạt động ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ handover thành công đề cập đến phần sau Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 87 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM 4.2.7.2 Tỷ lệ thành công handover đến IHOSR định nghĩa tỷ lệ số lần nhận handover thành công tổng số lần yêu cầu chấp nhận handover IHOSR = Tổng handover vào thành công / Tổng handover vào (IHOSR = Incoming HO Success / Total Incoming HO request by BSS) IHOSR cell quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng khu vực có chứa cell Nếu IHOSR thấp, làm tăng tỷ lệ rớt mạch cell xung quanh chí làm ảnh hưởng đến chất lượng thoại gọi lần handover khơng thành cơng gọi bị rớt hệ thống phải thực hiên lần handover khác mỗt lần luồng tín hiệu thoại bị cắt làm cho người nghe cảm giác bi đị đứt đoạn đàm thoại IHOSR phản ánh chất lượng phần cứng cell, chẳng hạn sleeping TRXs cell 4.2.7.3 Tỷ lệ thành công handover OHOSR định nghĩa tỷ lệ số lần handover thành công tổng số lần yêu cầu handover OHOSR = Tổng handover thành công / Tổng số lần định handover (OHOSR = HO Success / Total HO request by BSS ) Dựa OHOSR, ta đánh giá việc định nghĩa neighbour cell đủ hay chưa hay cịn đánh giá chất lượng cell lân cận Một tỷ lệ OHOSR tốt dẫn dến tỷ lệ rớt mạch TCDR tốt chất lượng thoại tốt Hơn nữa, dựa OHOSR, ta đánh giá vùng phủ sóng cell mà đưa điều chỉnh thích hợp Có nhiều ngun nhân để hệ thống cân nhắc handover, nhiên ta kể số ngun nhân sau đây: • Handover power budget: hệ thống tính tốn power budget cho serving cell cell lân cận để cân nhắc handover • Đây nguyên nhân • Do mức thu thấp, vượt giới hạn serving cell (downlink uplink) Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 88 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM • Chẳng hạn hệ thống người ta set mức thu danh định, chẳng hạn thấp -90dB Nếu mức thu thấp mức chẳng hạn, hệ thống đinh cân nhắc handover • Do chất lượng serving cell thấp, vượt giới hạn (downlink uplink) • Do timing advance vượt giới hạn (downlink uplink) • Do nhiễu serving cell (downlink uplink) 4.2.7.4 Thời gian chiếm mạch trung bình MHT định nghĩa thời gian chiếm mạch trung bình cho lần chiếm mạch Và đươc tính sau: MHT= Tổng thời gian chiếm mạch/ Tổng số lần chiếm mạch thành công Đây đại lượng tốt để tham khảo quan sát chất lượng hệ thống Trong hệ thống GSM Mobifone giá trị trung bình nằm khoảng 60-70 giây Tuy nhiên giá trị MHT phụ thuộc vào mật độ cell mạng: mật độ cell mạng cao MHT nhỏ ngược lại Nếu lúc giá trị trở nên cao (ví dụ 200 s chẳng hạn), điều có nghĩa số timeslot cell bị “treo” hay nói cách khác bị chiếm liên tục khơng có gọi thực Ngược lại số trường hợp ta lại thấy MHT thấp (15 s chẳng hạn), định ta có vấn đề với cell - giả chất lượng (do nhiễu phần cứng) vùng phủ sóng hẹp (do công suất tụt hay hỏng anten) Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 89 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp trình bày nét mạng thơng tin di động GSM Tối ưu hố cơng việc khó khăn, phức tạp địi hỏi người thực phải nắm vững hệ thống, cần phải có kinh nghiệm thực tế trợ giúp nhiều phương tiện giám sát kiểm tra từ đưa cơng việc thực tối ưu hố Trong đồ án Chương nói lên tổng quan hệ thống thông tin di động GSM- Lịch sử phát triển mơ hình hệ thống Chương nêu cách tính tốn hệ thống mạng, cơng thức, ảnh h ưởng nhiẽu, phađinh cách khắc phục chúng Chương nêu trình thiết kế hệ thông thông tin di động GSM chia cell, sector hoá, ấn định tần số biện pháp nhẩy tần Chương giới thiệu tiêu chất lượng hệ thống Qua thời làm đò án, em thấy tối ưu hoá mảng đề tài rộng cần thiết cho mạng viễn thông nói chung mạng thơng tin di động nói riêng Khả ứng dụng đề tài giúp ích cho người làm cơng tác tối ưu hố mạng, sở lý thuyết để phân tích tiến hành, từ hồn tồn tìm giải pháp tối ưu khoa học Về phần mình, em tin tưởng tương lai làm việc lĩnh vực này, em tiếp tục có nghiên cứu cách sâu sắc đề tài Một lần nữa, em chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo môn Điện tử - Viễn thông khoa Công nghệ trường Đại học Vinh bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới KS Nguyễn Anh Quỳnh nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Vinh, tháng năm 2010 Sinh viên thực Lƣu Văn Hùng Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 90 Tối ưu hóa mạng thông tin di động GSM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PTS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động GSM, Nhà xuất Bưu điện, Hà Nội 1999 [2] Vũ Đức Thọ, Tính tốn mạng thơng tin di động số CELLULAR, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 1999 [3] J Dahlin, Ericsson´s Multiple Reuse Pattern For DCS 1800, in Mobile Communications International, Nov., 1996 [4] Asha K Mehrotra, GSM System Engineering, Artech House, Inc Boston London 1996 [5] GSM Association, http://www.gsmworld.com, Truy cập ngày 10/03/2010 [6] http://www.wikipedia.org, Truy cập ngày 10/03/2010 [7] http://www.tapchibcvt.gov.vn, Truy cập ngày 10/03/2010 Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 91 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM PHỤ LỤC BẢNG ERLANG B TCH 1 2 GoS (Grade of Service) 3 5 10  20  40  TCH 01010 02041 03093 15259 22347 28155 45549 60221 71513 86942 1.0923 1.2589 1.3608 1.6571 1.8752 05263 38132 89940 1.5246 2.2185 11111 25000 66667 59543 1.0000 2.0000 1.2708 1.9299 3.4798 2.0454 2.9452 5.0210 2.8811 4.0104 6.5955 10 1.9090 2.5009 3.1276 3.7825 4.4612 2.2759 2.9354 3.6271 4.3447 5.0840 2.5431 3.2497 3.9865 4.7479 5.5294 2.9603 3.7378 4.5430 5.3702 6.2157 3.7548 4.6662 5.5971 6.5464 7.5106 5.1086 6.2302 7.3692 8.5217 9.6850 8.1907 9.7998 11.419 13.045 14.677 10 11 12 13 14 15 5.1599 5.8760 6.6072 7.3517 8.1080 5.8415 6.6147 7.4015 8.2003 9.0096 6.3280 7.1410 7.9967 8.8035 9.6500 7.0764 7.9501 8.8349 9.7295 10.633 8.4871 9.4740 10.470 11.473 12.484 10.857 12.036 13.222 14.413 15.608 16.314 17.954 19.589 21.243 22.891 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 8.8750 9.6516 10.437 11.230 12.031 9.8284 10.656 11.491 12.333 13.182 10.505 11.368 12.238 13.115 13.997 11.544 12.461 13.385 14.315 15.249 13.500 14.522 15.548 16.579 17.613 16.807 24.541 18.010 26.192 19.216 27.844 20.424 29.498 21.635 31.152 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 12.838 13.651 14.470 15.295 16.125 14.036 14.896 15.761 16.631 17.505 14.885 15.778 16.675 17.577 18.483 16.189 17.132 18.080 19.031 19.985 18.651 19.692 20.737 21.784 22.833 22.848 24.046 25.281 26.499 27.720 21 22 23 24 25 Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 32.808 34.464 36.121 37.779 39.437 92 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM 26 27 28 29 30 16.959 17.797 18.640 19.487 20.337 18.383 19.265 20.150 21.039 21.932 19.392 20.305 21.221 22.140 23.062 20.943 21.904 22.867 23.833 24.802 23.885 24.939 25.995 27.053 28.113 28.941 30.164 31.388 32.614 33.840 41.096 42.755 44.414 46.074 47.735 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 21.191 22.048 22.909 23.772 24.638 22.827 23.725 24.626 25.529 26.455 23.987 24.914 25.844 26.776 27.711 25.773 26.746 27.721 28.698 29.677 29.174 30.237 31.301 32.367 33.434 35.067 36.295 37.524 38.754 39.985 49.395 51.056 52.718 54.379 56.041 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 25.507 26.378 27.252 28.129 29.007 27.343 28.254 29.166 30.081 30.997 28.647 29.585 30.526 31.468 32.412 30.657 31.640 32.624 33.609 34.596 34.503 35.572 36.643 37.715 38.787 41.216 42.448 43.680 44.913 46.147 57.703 59.365 61.028 62.690 64.353 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 29.888 30.771 31.656 32.543 33.432 31.916 32.836 33.758 34.682 35.607 33.357 34.305 35.253 36.203 37.155 35.584 36.574 37.565 38.557 39.550 39.864 40.936 42.011 43.088 44.165 47.381 48.616 49.851 51.086 52.322 66.016 67.679 69.342 71.066 72.669 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 34.322 36.534 38.108 40.545 45.243 53.559 74.333 35.215 37.462 36.109 38.392 37.004 39.323 37.901 40.255 39.062 40.018 40.975 41.933 41.540 42.537 43.534 44.533 46.322 47.404 48.481 49.562 54.796 56.033 57.270 58.508 75.997 77.660 79.324 80.988 46 47 48 49 50 TCH 1 2 Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT GoS (Grade of Service) 3 5 10  20  40  TCH 93 ... Elip Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 49 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM CHƢƠNG III QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG GSM 3.1 Hệ thống thơng tin di động tế bào Hệ thống thông tin di động. .. thống thơng tin di động trước Lưu Văn Hùng 46K - ĐTVT 50 Tối ưu hóa mạng thơng tin di động GSM - Hệ thống thông tin di động tế bào Khái niệm mạng tổ ong cấu trúc lại hệ thống thơng tin di động theo... ưu hóa mạng thơng tin di động GSM Nội dung đồ án gồm chương: Chương Giới thiệu lịch sử mang thơng tin di động GSM Mơ hình hệ thống thông tin di động GSM Chương Quá trình tính tốn mạng thơng tin