Nghiên cứu thiết kế và tối ưu mạng thông tin di động 4g, 5g

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu thiết kế tối ƣu mạng thông tin di động 4G, 5G PHẠM VĂN PHƢƠNG Phuong.PVCB190162@sis.hust.edu.vn Ngành: Kỹ thuật viễn thông Giảng viên hƣớng dẫn: PGS TS Nguyễn Hồng Hải Viện: Điện tử - Viễn thơng HÀ NỘI, 03/2021 Lời cảm ơn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Hoàng Hải, Trưởng môn Hệ Thống Viễn Thông, Viện Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội trực tiếp hướng dẫn, thầy cô Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Điện tử Viễn thông tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ để em có thêm nghị lực để hoàn thành luận văn Luận văn hồn thành khoảng thời gian khơng dài với kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đánh giá, nhận xét, góp ý thầy giáo hội đồng để luận văn hồn thiện Tóm tắt nội dung luận văn Nội dung luận văn bám sát với yêu cầu nhiệm vụ đề Có tác dụng nâng cao chất lượng dịch vụ, Kiểm soát tối ưu hóa việc sử dụng tài ngun mạng vơ tuyến, tăng cường khả truyền tải tiếp nhận liệu Sự đời mạng thông tin di động 4G 5G mở khả tích hợp tất dịch vụ, cung cấp băng thông rộng, dung lượng lớn, truyền dẫn liệu tốc độ cao, cung cấp cho người sử dụng hình ảnh video màu chất lượng cao, trò chơi đồ hoạ 3D linh hoạt, dich vụ âm số… giải toán mà hệ di động trước chưa làm Tuy nhiên để phát triển mạng thông tin di động lên hệ 4G 5G có tốc độ cao địi hỏi nguồn tài ngun: băng thơng, giải phổ, hạ tầng mạng… phải lớn, nguồn tài ngun thực tế có hạn việc tối ưu cần thiết Luận văn có tính thực tiễn cao thực tế, áp dụng cụ thể mạng di động Vinaphone HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ VÀ DỊCH VỤ CỦA CÁC MẠNG DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin di động 4G 1.2 Lịch sử xu hướng phát triển 1.3 Các ứng dụng dịch vụ 4G 10 CHƢƠNG MÔ HÌNH CẤU TRÚC MẠNG 4G 18 2.1 Các yêu cầu cấu trúc mạng 18 2.2 Mơ hình mạng 4G 23 2.2.1 Ưu nhược điểm cấu trúc mạng 3G 3,5G 23 2.2.2 Mơ hình mạng thơng tin di động 4G: 25 2.3 Chức phần tử mơ hình 27 2.3.1 Các phần tử lớp truy nhập vô tuyến 27 2.3.2 Lớp mạng lõi 31 2.3.3 Lớp chức 33 2.3.4 Lớp dịch vụ: 36 2.4 Công nghệ IP IP di động 36 CHƢƠNG DỊCH VỤ VÀ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG 4G 39 3.1 Dịch vụ mạng 4G 39 3.1.1 Các yêu cầu dịch vụ mạng di động 4G cần tuân theo đặc tính sau: 43 3.1.2 Xu hướng dịch vụ mạng 4G 45 3.2 Chất lượng dịch vụ mạng di động 4G 46 3.2.1 Khái niệm QoS 46 3.2.2 Kiến trúc QoS 50 3.2.3 Các tham số QoS mạng di động 4G 53 3.2.4 Thách thức chất lượng dịch vụ mạng di động 4G 55 3.2.5 Bảo mật dịch vụ 56 i CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ TỐI ƢU MẠNG 4G 5G 59 4.1 Đặc điểm mạng thông tin di động 59 4.2 Tiến trình triển khai lên 5G từ 2.5G nhà mạng 60 4.3 Thực trình tối ưu hóa 67 4.3.1 Giám sát chất lượng phục vụ 67 4.3.2 Các vấn đề kỹ thuật 70 4.3.3 Phương thức thực 71 4.3.4 Thực 72 CHƢƠNG ÁP DỤNG CHO MẠNG VINAPHONE HÀ NỘI 75 5.1 Thiết kế mạng Vinaphone Hà Nội 75 5.2 Thiết kế tối ưu cho mạng Vinaphone Hà Nội 75 5.3 Bài toán tối ưu thực tế 77 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các hệ di động Hình 1.2: Lộ trình hiệu Alcatel thử nghiệm Hình 1.3: Ảnh hưởng qua lại lớp tối ưu liên quan Hình 1.4: Các dịch vụ ứng dụng 4G 13 Hình 1.5: Mơ hình dịch vụ mạng 4G .17 Hình 2.1: Sự phát triển mạng khác dẫn đến 4G 18 Hình 2.2: Sự kết hợp mạng khác .19 Hình 2.3: Người dùng mạng khác truy nhập vào hệ thống .20 Hình 2.4: Tính di động mạng .22 Hình 2.5: Tốc độ truyền liệu mạng 4G 23 Hình 2.6: Mơ hình cấu trúc mạng 4G 26 Hình 2.7: Nguyên lý OFDM .30 Hình 3.1: Khái niệm QoS mối quan hệ QoS với chất lượng mạng 48 Hình 3.2: Mối liên hệ khái niệm QoS theo ETSI 50 Hình 3.3: Kiến trúc dịch vụ mạng di động hệ sau 53 Hình 4.1: Mơ hình phát triển lên 5G 60 Hình 4.2: Cấu trúc mạng GSM-GPRS 61 Hình 4.3: Mơ hình triển khai mạng UMTS 62 Hình 4.4: Mạng lõi sở IP 63 Hình 4.5: Mơ hình mạng 3,5G .64 Hình 4.6: Thay đổi RNC Node B 65 Hình 4.7: Mơ hình cấu trúc mạng 4G 65 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Bảng so sánh tham số công nghệ Bảng 2.1: Các đặc tính lợi ích hệ thống anten thơng minh 29 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CCH Control Channel Kênh điều khiển CCS7 Common Channel Signalling Báo hiệu kênh chung số No7 CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cell Cellular Ô (tế bào) EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Standard Institute Châu Âu Frequency Division Duplex Ghép tần số song công Global System for Mobile Thông tin di động toàn cầu FDD GSM Communication HLR HSDPA HSUPA IMSI Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú High Speed Downlink Packet Truy nhập gói đường xuống Access tốc độ cao High Speed Uplink Packet Truy cập gói đường lên tốc độ Access cao International Mobile Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế Subscriber Identity ISDN Integrated Service Digital Mạng số đa dịch vụ tích hợp Network Internet of Things Internet vạn vật MAGIC Mobile multimedia Đa phương tiện di động MIMO Multiple-input and multiple- Nhiều đầu vào, nhiều đầu IoT output MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MS Mobile station Trạm di động MSC Mobile Service Switching Tổng đài di động Center NAT Network Address Translator Bộ phiên dịch địa mạng OTT Over-the-top app Ứng dụng khơng phí v Public Switched Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại Network công cộng RLB Radio Link Budget Quỹ đường truyền RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến RR Round Robin Phương pháp vịng Radio Resource Control Điều khiển tài ngun vơ PSTN RRC tuyến Signalling Connection Control Phần điều khiển nối thông báo Part hiệu Simple Control Transmission Giao thức truyền dẫn điều Protocol khiển đơn giản SDU Service Data Unit Đơn vị số liệu phục vụ SEG Security Gateway Cổng mã hóa SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu SMS Short Message Service Dịch vụ tin ngắn SIM Subscriber Identity Modul Mô đun nhận dạng thuê bao SN Subscriber Number Số thuê bao Transcoder/Rate Adapter Unit Bộ thích ứng tốc độ chuyển SCCP SCTP TRAU mã TRX Tranceiver Bộ thu – phát UMTS Universal Mobile Các hệ thống thông tin di động WAP WCDMA Telecommunications Systems đa Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây Wideband Code Division Đa truy cập phân mã băng rộng Multiple Access WiMAX Worldwide Interoperability for Kết nối Internet băng thông Microwave Access rộng không dây khoảng cách lớn WLAN wireless local area network Mạng không dây vi LỜI MỞ ĐẦU Trước phát triển vô mạnh mẽ dịch vụ viễn thơng, trước xu hướng tích hợp IP hoá đặt yêu cầu công nghiệp Viễn Thông di động Mạng thông tin di động hệ ba đời khắc phục nhược điểm mạng thông tin di động hệ trước Tuy nhiên, mạng di động có số nhược điểm như: Tốc độ truyền liệu lớn 2Mbps, chưa đáp ứng yêu cầu ngày cao người dùng, khả đáp ứng dịch vụ thời gian thực hội nghị truyền hình chưa cao, khó việc download file liệu lớn,…chưa đáp ứng yêu cầu như: khả tích hợp với mạng khác (Ví dụ: WLAN, WiMAX,…) chưa tốt, tính mở mạng chưa cao, đưa dịch vụ vào mạng gặp nhiều vấn đề tốc độ mạng thấp, tài nguyên băng tần bé,… Trong bối cảnh người ta chuyển hướng sang nghiên cứu hệ thống thơng tin di động có tên gọi 4G 5G Sự đời hệ thống mở khả tích hợp tất dịch vụ, cung cấp băng thông rộng, dung lượng lớn, truyền dẫn liệu tốc độ cao, cung cấp cho người sử dụng hình ảnh video màu chất lượng cao, trò chơi đồ hoạ 3D linh hoạt, dich vụ âm số Việc phát triển công nghệ giao thức đầu cuối dung lượng lớn, dich vụ gói liệu tốc độ cao, cơng nghệ dựa tảng phần mềm công cộng mang đến chương trình ứng dụng download, cơng nghệ truy nhập vơ tuyến đa mode, cơng nghệ mã hố media chất lượng cao mạng di động Hiện thị trường di động Việt Nam đánh giá tăng trưởng nhanh, số thuê bao không ngừng tăng, nhu cầu việc sử dụng dịch vụ dịch vụ đa phương tiện ngày cao đòi hỏi cao tương lai Do việc nghiên cứu công nghệ để đáp ứng nhu cầu thị trường tương lai cần thiết Hiện số nhà mạng đưa vào sử dụng dịch vụ 4G 5G để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ liệu ngày cao thuê bao Các dịch vụ chủ yếu 4G 5G như: WAP, truy nhập Internet với hai phương thức vii truy nhập gián tiếp truy nhập trực tiếp, dịch vụ nhắn tin đa phương tiện, video, xem đoạn phim tải về, xem video trực tuyến Ngồi cịn có dịch vụ thương mại điện tử di động, dịch vụ ngân hàng, quảng cáo điện thoại di động, ứng dụng OTT, IOT Với đời sống thu nhập ngày cao người dân, nhu cầu sử dụng dịch vụ chất lượng tốt ngày lớn, mạng di động ngày phải nâng cấp để đáp ứng nhu cầu Mặt khác, xu hướng chung giới hội tụ tất mạng viễn thông lại với Do đó, u cầu phát triển mạng thơng tin di động lên hệ 4G 5G có tốc độ cao, sử dụng “all IP” có khả tích hợp với mạng khác yêu cầu tất yếu nhà mạng di động Trước nhu cầu sử dụng lưu lượng lớn, ngày tăng mà tài nguyên: băng thông, giải phổ, hạ tầng mạng lại có hạn nên việc tối ưu cần thiết Đề tài “Nghiên cứu thiết kế tối ƣu mạng thông tin di động 4G, 5G” đưa khơng nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu cấu trúc, thành phần mạng mà đưa phương hướng tối ưu cho phù hợp cố gắng đưa vào áp dụng Việt Nam cụ thể mạng di động Vinaphone Với mục đích đề tài nghiên cứu em chia làm chương: Chương 1: Xu hướng phát triển công nghệ dịch vụ mạng di động Chương 2: Mơ hình cấu trúc mạng 4G Chương 3: Dịch vụ chất lượng dịch vụ mạng 4G Chương 4: Nghiên cứu thiết kế tối ưu mạng 4G 5G Chương 5: Áp dụng mạng Vinaphone Hà Nội viii - Giám sát A.Interface - Giám sát A bit Interface - Giám sát kiểm tra Air - Interface Tính tốn OMC: Dựa vào thơng tin báo hiệu nhà lập mạng đưa thông tin cần thiết cho giám sát mạng Những thơng tin liên quan đến vấn đề như:  Các Node chuyển mạch vấn đề cấp độ dỗi, cấp độ tải, mức nghẽn, thời gian chuyển đổi đặt gọi đường trung kế nối tới tổng đài MSC  Thơng tin nhóm trung kế BSS: Số kênh mặt đất sẵn có, lưu lượng nghẽn  Thông tin Radio cell: mang nhiều thông tin liên quan đến cell như: - Thông tin lưu lượng nghẽn: + Số trung bình TCH bận + Số TCH bận lớn cao điểm + Số SDCCH trung bình sẵn có + Số CCCH trung bình sẵn có + Tổng số thời gian bận khoảng thời gian + Số lần chiếm SDCCH cho gọi tới MS thành công, thất bại + Số lần chiếm SDCCH từ MS thành công, thất bại + Số lần chiếm TCH cho chuyển giao thành công, thất bại - Thông tin số gọi bị bỏ rơi - Thông tin mức độ nhiễu  Thông tin chuyển giao: Gồm loại thông tin chuyển giao cho loại chuyển giao đến cell - Số gọi chuyển giao thành công - Số gọi chuyển giao khơng thành cơng thiếu kênh mặt đất thiếu kênh vô tuyến - Số chuyển giao khơng thành cơng lỗi đường nối thơng 68 - Số chuyển giao khơng thành cơng lý kích hoạt điều khiển sai BSS Bên cạnh thơng tin cho biết thành phần phần trăm cho nguyên nhân chuyển giao cell - Nguyên nhân chuyển giao chất lượng đường lên, đường xuống - Nguyên nhân chuyển giao mức độ tín hiệu đường lên, đường xuống - Nguyên nhân chuyển giao bị yêu cầu MSC, BSC để tìm cell tốt  Thơng tin mạng báo hiệu: bao gồm thông tin liên quan đến mạng báo hiệu như: Số SU bị mắc lỗi, số lần truyền lại, cấp độ dỗi trạng thái đường nối  Các thông tin tổng thể BSS như: - Tổng số lưu lượng - Tổng số thuê bao - Số Erlang / thuê bao Sáu loại thông tin lưu trữ vào nhớ máy tính để đưa báo cáo ngày, tuần hay theo tháng A Giám sát A.Interface Giám sát A.Interface phương pháp phân tích báo hiệu số Đo đạc phân tích thể thức với mục đích kiểm tra chất lượng hệ thống theo hai phần BSS, MSC chất lượng truyền trung kế A.Interface số liệu ghi vào file Thời gian phân tích vào ngày hay cao điểm Số liệu cung cấp tất loại tỷ lệ chia nhỏ chi tiết tỷ lệ thành công, thất bại BSS hay NSS, chi tiết nguyên nhân, giám sát tổng quát hệ thống nhờ bảng phân tích B Giám sát A bit.Interface Sử dụng công cụ cần thiết để khảo sát tin qua LAPD để biết thông số giá trị thực cell chất lượng, mức tín hiệu đường vô tuyến, cân đường lên đường xuống, theo dõi gọi C Giám sát giao tiếp vô tuyến Kiểm tra phương tiện thu phát sóng xe ca để xác định vùng phủ sóng mạng đo đạc trực tiếp giá trị cơng suất truyền sóng 69 Ngồi phải từ ý kiến như: + Bộ phận chăm sóc khách hàng + Các chuyên gia + Những người trực tiếp vận hành theo dõi khai thác 4.3.2 Các vấn đề kỹ thuật A Các tiêu chất lƣợng Các tiêu chất lượng gồm số liệu chất lượng phần mạng quan hệ với toàn mạng Các dẫn thường tỷ lệ thành công, thất bại, mức nghẽn, thông thường dẫn sau sử dụng: - Tỷ lệ gọi từ MS thành cơng Tính số gọi đạt tới rung chuông - Tỷ lệ gọi thất bại hệ thống BSS thất bại trình thiết lập gọi tỷ lệ thất bại vô tuyến - Tỷ lệ rơi gọi: Số gọi bị ngắt trình thông tin - Tỷ lệ HO thành công thất bại bao gồm tỷ lệ Handover đến, tỷ lệ Handover cell Tỷ lệ Handover thất bại phải quay trở kênh cũ Đây tỷ lệ số Handover khỏi cell bị thất bại MS trở lại cell cũ Phân tích phần trăm nguyên nhân Handover tỷ lệ số Handover/ nguyên nhân: Như nguyên nhân chất lượng nhiễu, khoảng cách, chuyển tới cell tốt hơn, nhiễu Số Erlang cell/ BSC đánh số kênh trung bình sử dụng cell hay BSC cao điểm B Phân tích thống kê Để có mạng tối ưu hóa cần phải thay đổi thông số tiến hành lắp đặt thêm trạm NodeB cài đặt thêm phần mềm Do khơng thể đưa định sau thấy có tượng xảy cell hay vùng mạng, mà phải phân tích chúng khoảng thời gian Căn đánh giá dựa vào báo cáo theo tuần số liệu đánh giá Thống kê vẽ biểu đồ số liệu chủ chốt 10 cell xấu với vùng thành phố cell xấu vơí vùng nơng thơn Các dẫn là: - Số phần trăm gọi bị rơi, chuyển giao bị rơi 70 - Số phần trăm thiết lập gọi bị thất bại - Mức nghẽn cell - Vấn đề chất lượng Số liệu tính tốn trung bình theo tuần cho cao điểm tuần Bảng thống kê tiêu chất lượng cho phép phân tích đặt vấn đề kỹ thuật Các vần đề cấp thiết chưa mức cấp thiết Khi đặt vấn đề phải xếp theo độ quan trọng vấn đề, điều chỉnh tối ưu hóa phải đảm bảo nguyên tắc sau: - Giải vấn đề theo mức độ ưu tiên - Thể thông số dẫn chất lượng rõ ràng để nhận biết xu hướng thay đổi - Đưa ngưỡng giải - Tránh thay đổi thông số lặp lại lần thay đổi - So sánh giá trị dẫn sau lần thay đổi C Đƣa vấn đề kỹ thuật Việc đưa vấn đề kỹ thuật cần giải cơng việc khó khăn phức tạp cần có phối hợp chuyên gia Phân tích phán đốn ngun nhân địi hỏi kiến thức sâu, tồn diện tổng hợp để phán đốn Điều cịn liên quan đến hiệu kinh tế cho khai thác mạng Các nguyên nhân là: - Ảnh hưởng đường vô tuyến nhiễu đồng kênh quy hoạch tần số chưa hợp lý, công suất phát không hợp lý gây ảnh hưởng tới kênh khai thác vùng - Ảnh hưởng phân bố lưu lượng không thiết kế dẫn đến nghẽn vượt mức cho phép - Ảnh hưởng quy hoạch theo cấu hình mạng theo PLMN, MSC, BSC, LAC dẫn đến khả báo hiệu lớn khơng xác, khả chuyển giao thất bại mức cao tránh khỏi 4.3.3 Phƣơng thức thực A Giải tình trạng tắc nghẽn Mức độ nghẽn lớn xảy cell phục vụ đáp ứng vấn đề lưu lượng Các phương pháp sau giảm nghẽn cell phục vụ: 71 - Thu nhỏ kích thước phục vụ cell: Giải pháp thực cell bị nghẽn cell lân cận cịn mức dỗi cao Thay đổi kích thước cell đồng nghĩa với giảm công suất phát, tăng ngưỡng chuyển giao tới cell - Tăng lưu lượng phục vụ: Tăng lưu lượng phục vụ cách tăng FU cell này, trường hợp cần thiết sử dụng mở rộng mạng cách Sector hóa Giải pháp thực nhiều cell lân cận cho chuyển giao B Giải nhiễu đồng kênh lớn Nhiễu nguyên nhân gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng hệ thống, gây số gọi bị rơi lớn, chiếm kênh TCH thất bại cao, chất lượng thông tin gọi thấp Phương pháp giải cách thay đổi tần số trường hợp nhiễu đồng kênh xảy cho nhiều cell, vùng cần có kế hoạch thay đổi quy hoạch tần số Phương pháp thay đổi công suất phát lớn nhỏ cho MS TRX cho phép giảm nhiễu đồng kênh, khả phụ thuộc vào kích thước phục vụ cell C Thay đổi thơng số hệ thống - Tối ƣu hóa mạng Việc tính tốn thay đổi thơng số hệ thống cho phép tiến tới mạng tối ưu - Các thông số cho điều khiển lưu lượng BCCH, CCCH - Thông số LAC: Xác định số cell LAC để cân báo hiệu cập nhật vị trí tìm gọi Với mức tối ưu làm tăng tỷ lệ chiếm kênh thành công, số lần thiết lập gọi thành công D Thay đổi thông số chuyển giao Các thơng số chuyển giao góp phần quan trọng xác định định chuyển giao cách hợp lý, tránh rơi gọi chuyển giao thất bại 4.3.4 Thực Sử dụng thiết bị Acatel để nâng cao dung lượng mạng nâng cao chất lượng mạng tức nâng cao khả phục vụ mạng ta có ba phương án thực sau đây: 72  Phương án Sử dụng nhà trạm sẵn có để mở rộng khả phục vụ mạng cách nâng cấp cấu hình trạm Đối với trạm Omni có cấu hình BTS với anten vô hướng ta chuyển thành trạm Sectorize tức gồm BTS với anten, anten có góc định hướng 1200 BTS với anten phục vụ theo hai hướng Đối với trạm Sectorize với cấu hình BTS ta tăng cấu hình BTS cách lắp thêm FU vào BTS theo hướng phục vụ vào góc anten Phương pháp có ưu điểm tận dụng sở nhà trạm sẵn có, đường truyền dẫn sẵn có việc thi cơng lắp đặt mở rộng mạng không phức tạp, dễ dàng đỡ tốn kém, dễ bảo dưỡng khai thác Phương pháp cho phép đáp ứng lưu lượng khu vực có mật độ sử dụng di động cao đồng thời tăng chất lượng phủ sóng vùng trước có cường độ tín hiệu yếu lưu lượng thấp Nhược điểm phương án mở rộng trạm có sẵn mà chưa phủ sóng, mặt khác chất lượng phủ sóng Indoor cho máy đầu cuối di động 2W không đảm bảo vùng chưa phủ sóng cường độ tín hiệu thu yếu  Phương án Bổ xung thêm số trạm khu vực có lưu lượng cao nơi có chất lượng phủ sóng yếu với khu vực chưa phủ sóng thường phải sử dụng trạm xa Đồng thời với việc giảm kích thước cell trạm sẵn có cách giảm cơng suất phát anten trạm để đảm bảo chất lượng phục vụ tính đồng chất lượng phủ sóng tồn mạng, ưu điểm phương án nâng cao dung lượng toàn mạng đảm bảo chất lượng phủ sóng Indoor cho máy đầu cuối 2W nơi có cường độ tín hiệu yếu Tuy nhiên nhược điểm phương án khó thực hai phương diện kỹ thuật kinh tế Về mặt kỹ thuật việc thiết kế site đòi hỏi phải khảo sát lựa chọn cách kỹ lưỡng trước lắp đặt trạm để vừa thuận lợi cho việc bảo dưỡng tối ưu hóa mạng vừa thuận tiện mặt nhà trạm, truyền dẫn nguồn điện lưới cung cấp để vận hành mạng Về mặt kinh tế mà nói việc đầu tư cho lắp đặt nhiều trạm gây tốn lớn mặt kinh phí, kinh phí truyền dẫn, thiết bị, nguồn điện cung cấp kinh phí cho thuê nhà trạm phân công lắp đặt để bảo dưỡng 73  Phương án ( Phương án tối ưu ) Đây phương án tổng hợp hai phương án cách lựa chọn ưu điểm loại trừ khuyết điểm chúng Phương án tối ưu thực Sector tăng cấu hình BTS trạm sẵn có đồng thời lắp đặt trạm cần thiết khu vực có lưu lượng cao nơi có chất lượng phủ sóng yếu nhằm đáp ứng nhu cầu lưu lượng chất lượng phủ sóng đồng mạng Phương án tối ưu đáp ứng nhu cầu thông tin di động năm tới mà cịn đơn giản hóa vấn đề kỹ thuật tiết kiệm tối đa chi phí mở rộng mạng Phương án tối ưu thể tính logic biện chứng vấn đề Xét mặt kỹ thuật mạng mở rộng vừa kế thừa mạng cũ, vừa phát triển có tính lâu dài 74 CHƢƠNG ÁP DỤNG CHO MẠNG VINAPHONE HÀ NỘI 5.1 Thiết kế mạng Vinaphone Hà Nội Mạng Vinaphone Hà Nội nằm phạm vi hoạt động MSC1 Mạng bao gồm 23 site ( 23 BTS, sử dụng 40 tần số điều khiển hai BSC: BSC1; BSC8) Do phân bổ lưu lượng không nên thường xảy tượng tải số nơi, lại dư thừa kênh lưu lượng số nơi khác Do việc tối ưu hóa vấn đề nóng hổi địi hỏi cần phải thực cách nhanh chóng để thực giải vấn đề lưu lượng Một điểm khác thiết kế mạng ta cần phải quan tâm đến tính mềm dẻo mạng, tức độ linh hoạt để thích ứng với nhu cầu thuê bao tăng nhanh Hà Nội Mặt khác đặc tính di động thuê bao dẫn đến mật độ gọi khơng số nơi, nên việc bố trí đài trạm ấn định tần số cho trạm khó khăn Giải pháp để mạng thích ứng với nhu cầu tăng nhanh thuê bao phải xây dựng thêm số trạm thu phát vùng thường xảy nghẽn Việc ấn định tần số cho trạm cần phải tính tốn cách kỹ lưỡng để dễ dàng bố trí thêm đài trạm tương lai nhu cầu thuê bao phát triển nhanh hay nói cách khác việc tổ chức đài trạm cho mạng phải móng vững cho phát triển tương lai Với điều kiện kinh tế nước ta hạn hẹp nên việc chấp nhận tồn mức nghẽn số vùng Việc tăng giảm cấu hình phụ thuộc vào khả đáp ứng thời trạm 5.2 Thiết kế tối ƣu cho mạng Vinaphone Hà Nội Mục tiêu phát triển mạng Vinaphone - Hà nội phủ sóng Indoor cho máy 2w khu vực nội thành đảm bảo dung lượng để đáp ứng cho nhu cầu thông tin di động ngày tăng Nhưng cấu bố trí quan hành khơng dẫn đến mật độ dân cư vùng khác Điều làm ảnh hưởng đến tập trung thuê bao di động số nơi mà dung lượng 75 mạng khơng đủ khả phục vụ Đây nguyên nhân chủ yếu gây nghẽn hệ thống điều tạo tượng dư thừa lưu lượng Với số lưu lượng đài trạm không nhiều, phạm vi phủ sóng rộng, Do tình hình thị hóa phát triển mạnh năm gần đây, nhiều nhà cao tầng xây dựng điều làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng phủ sóng số vùng Nguyên nhân chất lượng phủ sóng chưa đạt yêu cầu độ cao anten trạm thấp tòa nhà xung quanh Vậy để đánh giá chất lượng phủ sóng tốt hay xấu ta vào tiêu chất lượng sau: - Suy hao truyền sóng xuyên qua tòa nhà( Indoor Pennetrasion Loos) theo khuyến nghị 4G 15dB - Suy hao truyền qua thể (Body Loos ): 3dB - Độ dự trữ nhiễu (Interfacence Margin): 5dB - Độ dự trữ phađinh (Phađinh Margin): 5dB - Độ nhạy máy di động theo khuyến nghị 4G -102dB với máy 2w Tuy nhiên ảnh hưởng yếu tố nêu nên độ nhạy máy di động: Ngoài trời ( Outdoor Service):Prx (outdoor) > -102 + + +5 = 91dB Trong nhà ( Indoor Service): Prmin(Indoor)  Prmin (outdoor) + Indoor Pennetration Loss= -91 + 15 = 76dB 76 5.3 Bài toán tối ƣu thực tế * Thu thập thông tin, nội dung phản án khách hàng: - Phản ánh sóng kém, khó gọi, mạng chậm, rớt gọi hay không gọi gọi đến được… - Phản ánh sóng liên quan đến dịch vụ 2G, 3G, 4G hay 5G - Phản ánh bị khoảng thời gian hay bị ngày - Phản ánh bắt đầu bị từ * Chuyển nội dung phản án khách hàng tới đội đo kiểm trƣờng để thực đo tùy thuộc vào nội dung phản ánh khách hàng: - Khảo sát địa hình thực tế, vật cản che chắn - Khảo sát vị trí, khoảng cách trạm phát - Test gọi gọi đến, test Data… - Đo vùng phủ sóng - Đo mức thu tín hiệu - Vừa đo kiểm vừa phối hợp backdoor team phân tích logfile tìm lỗi 77 78 * Dựa vào kết thu đƣợc, phân tích logfile…đƣa CRs tối ƣu: - Điều chỉnh anten, hướng - Điều chỉnh công suất phát - Bổ sung Smallcell - Phát triển Remote Sector - Phát triển trạm * Đo kiểm lại khu vực phản ánh sau tối ƣu: - Kiểm tra, so sánh tham số cải thiện theo yêu cầu - Trao đổi lấy ý kiến khách hàng chất lượng dịch vụ 79 80 KẾT LUẬN Công việc thiết kế tối ưu hóa khó địi hỏi vừa có trình độ cao, nắm bắt thật hệ thống quan hệ thiết lập MS mạng, liên quan thành phần khác mạng Nhiều tốn đặt khơng phải lúc tìm giải pháp mà ta biết việc tối ưu hóa địi hỏi nhiều yếu tố phối hợp cách đồng thời Ngồi kiến thức tối ưu hóa ta cịn phải có giúp đỡ nhiều phương tiện khảo sát, đo đạc, phân tích kiểm tra Trong điều kiện chưa có số liệu đầy đủ xác việc xây dựng sở hạ tầng ngày phát triển cơng việc tối ưu hóa ngày gặp nhiều khó khăn, bên cạnh việc dựa sở cơng nghệ có ta cần phải nghiên cứu công nghệ nhằm khắc phục nhược điểm thực tế, điều kiện số thuê bao di động ngày tăng yêu cầu chất lượng tốt Trong thời gian gần mặt trận cách mạng thông tin xuất mạng 4G 5G Sự xuất mạng 4G, 5G xem đột phá với dung lượng lớn đem lại lợi ích cho tất ứng dụng thông tin vô tuyến Qua lý thuyết thực nghiệm người ta chứng minh mạng 4G 5G có ưu điểm là: Vùng phủ sóng rộng, giá thành dịch vụ hạ, khả linh hoạt khai thác, vận hành, dễ tích hợp với mạng khác, đặc bịêt chất lượng dịch vụ hệ thống cao so với mơ hình mạng khác Do thời gian kiến thức có hạn luận văn em chắn không tránh khỏi thiếu sót em cố gắng hồn thiện tiếp thời gian tới Vì em mong góp ý, bảo thầy giáo để luận văn em ngày hoàn thiện góp phần bổ sung cho kiến thức chuyên môn sau Em xin chân thành cảm ơn ! 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thông tin di động hệ Tác giả: TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Nhà xuất bưu điện, 2001 [2] Hệ thống thông tin di động 3G xu hướng phát triển Tác giả: TS Đặng Đình Lâm, TS Chu Ngọc Anh, ThS Nguyễn Phi Hùng, ThS Hoàng Anh, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [3] “The IMSIP Multimedia Concepts and Services in the Mobile Domain” Các tác giả: Miikka Poikselka, Georg Mayer, Hisham Khartabil, Aki Niemi [4] “WCDMA mobile communications system” Tác giả: Keiji Tachikawa, Tài liệu NTT DoCoMo, Nhật Bản [5] “4G Mobile” Các tác giả: D.Rouffet, S Kerboeuf, L Cai, V Capdevielle, Tài liệu Alcatel [6] “An Architecture Supporting Adaptation and Evolution in Fourth Generation Mobile Communication Systems” Các tác giả: Christian Prehofer, Wolfgang Kellerer, Robert Hirschfeld, Hendrik Berndt, Katsuya Kawamura [7] “Mobility Aspects in 4G Networks” Các tác giả: Frederic Paint, Paal Engelstad, Erik Vanem, Thomas Haslestad, Anne Mari Nordvik, Kjell Myksvoll, Stein Svaet [8] Packet Scheduling and Quality of Service in HSDPATác giả: Pablo José, Ameigeiras Gutiérrez [9] Tính tốn mạng thơng tin di động số cellular Tác giả: Vũ Đức Thọ, Nhà xuất Giáo Dục, 2003 [10] “High Speed Downlink Packet Access (HSDPA): Higher Data Rates for UMTS”, Naveen Shankpal [11] “HSDPA for Improved Downlink Data Transfer”, QUALCOMM [12] http://www.3GPP.org [13] http://www.3GPP2.org [14] http://www.4g.co.uk/ [15] 5G Core Networks, Design Dimensioning and Optimization of 4G5G Wirel 82 ... sử dụng lưu lượng lớn, ngày tăng mà tài nguyên: băng thông, giải phổ, hạ tầng mạng lại có hạn nên việc tối ưu cần thiết Đề tài ? ?Nghiên cứu thiết kế tối ƣu mạng thông tin di động 4G, 5G? ?? đưa khơng... đầu cuối để liên kết mở rộng mạng di động nhỏ với mạng cố định nhỏ khác Trong lĩnh vực thông tin di động, dịch vụ di động 4G phát triển dịch vụ thông tin di động 3G Các dịch vụ di động 4G chào đón... QoS mạng di động 4G 53 3.2.4 Thách thức chất lượng dịch vụ mạng di động 4G 55 3.2.5 Bảo mật dịch vụ 56 i CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ TỐI ƢU MẠNG 4G 5G 59 4.1 Đặc điểm mạng thông