Tổng quan về mạng 2G, 3G hiện tại của Mobifone

2.2.1. Hiện trạng mạng lưới 2G trên mạng Mobifone.

Tổng Công ty viễn thông Mobifone tiền th n là Công ty thông tin di động VMS, đƣợc thành lập ngày 16 tháng 4 năm 1993, Mobifone (VMS) là doanh nghiệp đầu tiên tại Việt Nam cung cấp dịch vụ thông tin di động công nghệ GSM với thƣơng hiệu MobiFone, đặt nền tảng cho thị trƣờng di động tại Việt Nam. Mạng lƣới thông tin di động hiện tại của Mobifone triển khai đƣợc chia thành 3 Trung tâm miền (Trung tâm mạng lƣới Mobifone Miền Bắc, Trung tâm mạng lƣới Mobifone Miền Trung và Trung tâm mạng lƣới Mobifone Miền Nam) để phục vụ khách hàng trên toàn bộ 64 tỉnh thành, với hơn 700 quận huyện trên cả nƣớc.

a) Hiện trạng mạng lƣới 2G:

Cấu trúc mạng MobiFone GSM/GPRS/EDGE hiện tại nhƣ hình 2.1 sau:

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 48 2014B - KTVT

b) Băng tần và độ rộng băng tần đang sử dụng:

MobiFone đã đƣợc cấp phép sử dụng 02 băng tần số cho triển khai hệ thống thông tin di động mặt đất, cụ thể:

 Băng tần GSM900: Độ rộng 8,2 MHz, bao gồm các kênh tần số từ kênh 84 đến kênh 124.

 Băng tần GSM1800: Độ rộng 20MHz, bao gồm các kênh tần số từ kênh 612 đến kênh 711.

c) Phân vùng thiết bị vô tuyến 2G đến hết các dự án đang triển khai.

Phân vùng thiết bị vô tuyến 2G theo từng tỉnh tính đến hết các dự án đang triển khai năm 2015 đƣợc thể hiện nhƣ hình 2.2 dƣới đ y:

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 49 2014B - KTVT

Hình 2.2. Phân bố thiết bị 2G Mobifone

2.2.2 Hiện trạng mạng lưới 3G

Cấu trúc mạng MobiFone 3G WCDMA hiện tại nhƣ hình 2.3 sau:

PHÂN VÙNG 2G HẾT NĂM 2015

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 50 2014B - KTVT

Hình 2.3. Cấu trúc mạng 3G 3.5G MobiFone [1] a) Băng tần và độ rộng băng tần đang sử dụng:

VMS đã đƣợc cấp phép sử dụng 01 băng tần số cho triển khai hệ thống thông tin di động mặt đất 3G WCDMA, cụ thể:

Băng tần UMTS2100: Độ rộng 20MHz, trong đó 15MHz để triển khai WCDMA FDD, 5MHz để triển khai WCDMA TDD.

Tần số sử dụng trên mạng MobiFone đƣợc Cục tần số, Bộ Thông tin và Truyền thông cấp giấy phép số 120856 GPBT ngày 28 08 2009 cho băng tần UMTS2100. Giấy phép cho phép VMS cung cấp dịch vụ thông tin di động thế hệ 3 (3G) trên cả nƣớc với băng tần số UMTS2100 MHz. Giấy phép có hiệu lực 15 năm đến hết ngày 14/09/2024 và sẽ đƣợc Bộ Thông tin và Truyền thông gia hạn trong tƣơng lai.

b) Phân vùng thiết bị vô tuyến 3G đến hết các dự án đang triển khai.

Phân vùng thiết bị vô tuyến 3G theo từng tỉnh tính đến hết các dự án năm 2015 đƣợc thể hiện nhƣ hình 2.4 dƣới đ y:

Cấutrúc mạng HSPA

3G 3G 3G RNC NodeB Đường truyền viba/kênh thuê Ô sử dụng sóng mang 1 Ô sử dụng sóng mang 2 Ô sử dụng sóng mang 3

3G 3G G 3G 3G SGSN GGSN MGW MSC MGW GMSC Mạng IPs PSTN/ISDN 3G 3G Iub Iu-PS Iu-CS Iu-CS Iur Uu

Cấutrúc mạng HSPA

3G 3G 3G RNC NodeB Đường truyền viba/kênh thuê Ô sử dụng sóng mang 1 Ô sử dụng sóng mang 2 Ô sử dụng sóng mang 3

3G 3G G 3G 3G SGSN GGSN MGW MSC MGW GMSC Mạng IPs PSTN/ISDN 3G 3G Iub Iu-PS Iu-CS Iu-CS Iur Uu

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 51 2014B - KTVT

Hình 2.4. Phân bố thiết bị 3G mobifone (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

2.2.3. Các phần tử mạng bổ sung để triển khai mạng LTE.

Để triển khai LTE trên mạng Mobifone, các thiết bị/hệ thống sau đ y sẽ đƣợc trang bị bổ sung vào hệ thống thiết bị hiện tại trên mạng lƣới của mạng Mobifone:

- EPC (Enhance Packet Core), - FTP Server,

- IMS (IP Multimedia System)

- eNodeBs (trạm thu phát sóng cơ sở trong mạng LTE). - HSS (Hệ thống quản lý thuê bao).

- EMS (Hệ thống quản lý mạng) - PCRF

PHÂN VÙNG 3G

HIỆN TẠI PHÂN VÙNG 3G

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 52 2014B - KTVT

- L2 Switch. - Test UE.

2.3. Giải pháp triển khai LTE trên mạng Mobifone

2.3.1 Giải pháp triển khai LTE trên băng tần 1800 (LTE 1800)

Việc triển khai công nghệ LTE trên băng tần 1800 đã đƣợc các tổ chức viễn thông trên thế giới đề xuất và triển khai vì những ƣu điểm của nó nhƣ sau:

 Vùng phủ của nó lớn gấp gần 2 lần so với vùng phủ khi triển khai công nghệ LTE 2600.

 Có khả năng sử dụng lại cơ sở hạ tầng, thiết bị của mạng GSM 1800 sẵn có nhƣ Anten, tủ, card của thiết bị RAN 1800 và có khả năng triển khai Multi-RAN đồng thời cả GSM1800 và LTE1800.

 Băng tần 1800 đƣợc triển khai rộng rãi tại các khu vực Europe, APC, MEA, vùng bắc Mỹ do đó số lƣợng thiết bị đƣợc sản xuất và giá thành thiết bị hỗ trợ triển khai LTE 1800 đƣợc đánh giá là rất hiệu quả.

 Khi thực hiện Re-farming băng tần 1800 cũng dễ dàng hơn việc re-farm băng tần 900 do dải tần khả dụng của nó.

Theo số liệu thống kê của tổ chức GSMA thực hiện vào 28/7/2016 thì hiện tại có 246 nhà mạng tại 110 quốc gia đã triển khai công nghệ LTE 1800 Mhz (band3), chiếm 47 % các nhà mạng LTE trên toàn thế giới . Từ đó băng tần 1800 đã đƣợc sử dụng rộng rãi và trở thành băng tần chính (prime band) cho công nghệ LTE trên toàn cầu [6].

Xu hƣớng quy hoạch băng tần cho các công nghệ mạng trên thế giới đƣợc biểu diễn ở hình 2.5 nhƣ sau:

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 53 2014B - KTVT

Hình 2.5. Xu hƣớng quy hoạch băng tần cho các công nghệ trên thế giới [1]

2.3.2. Phương án chuyển lưu lượng 2G và tái quy hoạch tần số 2G 1800

Về mặt kỹ thuật, nếu LTE 1800 sẽ đạt chất lƣợng tốt nhất nếu đƣợc sử dụng cả 20Mhz của băng tần 1800. Tuy nhiên, việc dành hẳn 20Mhz cho việc triển khai LTE thƣờng là không hiệu quả và khả thi, do các quy định quản lý băng tần GSM ở các khu vực địa lý khác nhau. Ngoài ra, 1800 Mhz là băng tần tƣơng đối hẹp, việc dành quá nhiều cho LTE sẽ khiến cho phần tần số còn lại không đủ cho nhu cầu của dịch vụ 2G. Chính vì vậy, giải pháp công nghệ chính hiện nay là chỉ sử dụng độ rộng 10Mhz cho công nghệ LTE 1800

 Sử dụng băng tần số 1800 đã đƣợc cấp phép cho 2G để triển khai LTE, thực hiện refarming tần số 1800 đối với băng tần 2G để dành 1 phần của băng tần này cho việc triển khai LTE.

 Để tránh việc phải sử dụng các khoảng tần số bảo vệ, một giải pháp đã đƣợc đƣa ra, đó là đặt khoảng tần số LTE 1800 vào giữa các kênh GSM của cùng một nhà mạng, hay còn gọi là mô hình Sandwich. Băng tần cho triển khai LTE sẽ sử dụng đoạn giữa của băng tần 1800 hiện tại nhƣ hình 2.6:

Hình 2.6. Thực hiện Refarming tần số GSM 1800 phục vụ cho LTE

G SM G SM G SM G SM G SM G SM G SM G SM LTE

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 54 2014B - KTVT

LTE Band 612~641(6M) 642~691(10M) 692~711(4M)

10MHz Carried GSM 1800 LTE GSM 1800 Bảng 2.1. Quy hoạch tần LTE 1800 và GSM 1800 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Bảng 2.1 mô tả quy hoạch tần số chi tiết của LTE 1800 và GSM 1800. Triển khai Refarming:

- Hiện tại băng tần GSM 1800 của mạng Mobifone đang có 101 tần số (từ tần số 611 đến tần số 711) trong đó phần Outdoor có 27 kênh dành cho BCCH (9*3) và 39 kênh TCH (nhảy tần synthesize 1*3), các tần số còn lại dành cho IBC và MRT. Tổng độ rộng băng tần GSM 1800 hiện tại là 20MHz, mỗi tần số cách nhau 200kHz. Băng tần dùng cho LTE sẽ nằm giữa từ tần số 642 đến 691 (lấy đi 50 tần số của băng 1800) (tổng độ rộng là 10Mhz).

- Sử dụng đoạn giữa của băng tần hiện tại có các ƣu điểm:

+ Không gây nhiễu và không bị ảnh hƣởng nhiễu bởi các nhà mạng khác (Vinaphone và Viettel).

+ Chủ động trong việc thiết lập các tần số bảo vệ (guard band) đảm bảo chống nhiễu tối ƣu cho hệ thống hoặc tận dụng tối đa tần số cho GSM.

- Cụ thể chi tiết đƣợc mô tả bởi các hình 2.7, 2.8 và các bảng 2.2 và 2.3 đƣợc biểu diễn nhƣ sau:

 Trước Refarming:

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 55 2014B - KTVT

GSM1800 BCCH TCH Patch MAIO HOPPING TYPE

Sector 1 612-620 647-659 611, 0,2,4, SYNTHESIZE 1/3 Sector 2 622-630 660-672 621, 0,2,4, SYNTHESIZE 1/3 Sector 3 632-640 673-685 631, 0,2,4, SYNTHESIZE 1/3

MRT 686-690 641 - 646 691 BASEBAND

IBC 703-711 692-701 702 BASEBAND

Bảng 2.2. Quy hoạch tần số GSM 1800 hiện tại trƣớc Refarming

 Dự kiến sau Refarming:

Hình 2.8. Quy hoạch tần số 1800 MHz sau Re-farming

GSM1800 BCCH TCH Patch MAIO HOPPING TYPE

Sector 1 612-615 627-631 616 0,2,4, SYNTHESIZE 1/3 Sector 2 617-620 632-636 621, 0,2,4, SYNTHESIZE 1/3 Sector 3 622-625 637-641 631, 0,2,4, SYNTHESIZE 1/3

Bảng 2.3. Bảng phân bổ tần số 1800 MHz sau Re-farming

Công tác refarming băng tần 1800MHz đƣợc thực hiện để đảm bảo các trạm GSM 1800 hiện tại tại khu vực triển khai LTE 1800 không bị nhiễu và không nhiễu sang băng tần triển khai LTE 1800, các trạm 2G 1800 còn lại có thể lên đến cấu hình 2/2/2 sau khi triển khai LTE. Tuy nhiên phần lớn các trạm GSM 1800 trên mạng Mobifone hiện nay là cấu hình 2/2/2, trừ một số khu vực rất đông d n cƣ tại TP. Hồ Chí Minh có cấu hình lớn hơn, khi đó sẽ đƣợc c n đối lƣu lƣợng bằng cách đẩy bớt lƣu lƣợng sang 3G. Phần lƣu lƣợng voice chủ yếu sử dụng trên mạng 2G và 3G, phần lƣu lƣợng Data chủ yếu sử dụng trên mạng LTE với các đầu cuối hỗ trợ

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 56 2014B - KTVT

công nghệ LTE. Tỷ lệ chia tải lƣu lƣợng thực tế có thể thay đổi tùy theo thực tế quan sát lƣu lƣợng và xu hƣớng sử dụng của ngƣời dùng.

2.4. Kết quả triển khai thử nghiệm thực tế công nghệ LTE trên mạng Mobifone Mobifone

a) Thiết bị đo bao gồm: GPS ANT, Laptop, UE (Sony Z5), TEMS. b) Kết quả đo RSRP (Chế độ Idle Mode)

Các bảng 2.4 và 2.5 và hình 2.9 phản ánh kết quả đo RSCP cho thấy vùng phủ LTE thử nghiệm chƣa tốt cần bổ sung thêm nhiều trạm LTE .

Range Legend

RSRP

Count Density(%) Accumulation (%)

[-80,Max] 4612 26.17% 100% [-90,-80) 4544 25.79% 73.82% [-95,-90) 2230 12.66% 48.03% [-100,-95) 2027 11.5% 35.37% [-105,-100) 1835 10.41% 23.87% [Min,-105) 2372 13.46% 13.46% Bảng 2.4. Bảng màu thể hiện RSCP RSRP

Average Minimum Maximum

-89.78 -130.1 -54.1 Bảng 2.5. Kết quả đo RSCP (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 57 2014B - KTVT

Hình 2.9. RSRP (Idle)

- Nhận xét: Vùng phủ phản ánh bởi UE Idle có số mẫu lớn hơn -95 dBm chiếm 64.63%.

c) Kết quả SINR (Idle)

Range Legend

Result

Count Density(%) Accumulation (%)

[20,Max) 5603 31.79% 100% [10,20) 6891 39.09% 68.22% [5,10) 2571 14.59% 29.13% [0,5) 1756 9.96% 14.54% [-3,0) 523 2.97% 4.58% [Min,-3) 283 1.61% 1.61%

Bảng 2.6. Bảng màu thể hiện SINR

SINR

Average Minimum Maximum

14.74 -12.3 30 Bảng 2.7. Kết quả SINR

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 58 2014B - KTVT

Hình 2.10. SINR (Idle)

- Nhận xét: từ các bảng 2.6, 2.7 và hình 2.10 cho thấy SINR tại UE Idle, số mẫu lớn hơn 0dB chiếm 95.42%

d) Download throughput Range (Kpbs) Leg end Download throughput Coun t Density( %) Accumulation (%) [42000,Max] 3998 22.98% 100% [30000,42000) 3551 20.41% 77.01% [20000,30000) 4131 23.74% 56.60% [10000,20000) 3553 20.42% 32.86% [5000,10000) 708 4.07% 12.44% [Min,5000) 1457 8.37% 8.37%

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 59 2014B - KTVT

Download throughput

Average Minimum Maximum

29.865 0 109.456 Bảng 2.9. Kết quả Download throughput

Hình 2.11. DL throughput.

- Nhận xét: từ các bảng 2.8, 2.9 và hình 2.11 cho thấyThroughput trung bình là 29.865 Mbps (Round 2)

e) Các chỉ tiêu DrivingTest KPI

STT KPI Formula Target Ratio Ghi

chú 1 Outdoor Coverage % RSRP % >=-95dBm 64.63% Idle mode 2 Outdoor Coverge % SINR % sample >10dB 95.42% Idle mode 3 CSFB_Voice Call Setup Success Rate (MO CSFB Call Setup Success/(MO CSFB Call Setup >=98% 99.70% CSFB

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 60 2014B - KTVT

Success + MO CSFB Call Setup Failure)) * 100

4 CSFB_Voice Call

Setup Time % Calls < 6s 89.37% CSFB 5 Time Return to 4G Average Time Return to 4G 4.16s CSFB 6 TA Update Success Rate

LTE Tracking area Update complete/( LTE Tracking area Update complete + LTE Tracking area Update reject + LTE Tracking area Update failed)*100 83.30% CSFB 7 PS Accessibility Network Connect / Network Attempt * 100 100% PS DL 8 Intra Handover Success Rate ((LTE intra- frequency Handover OK/( LTE intra- frequency Handover OK + LTE intra- frequency Handover Failed))* 100 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

100% PS DL

9 PS Drop Call Rate

((Network Connect - Network

Disconnect)/Network Connect)) * 100

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 61 2014B - KTVT 10 Mean LTE DL Throughput (Mbps) 29.865 Mbps PS DL 11 Mean LTE UL Throughput (Mbps) 11.882 Mbps PS UL 12 SMS delivery Success Rate 99% SMS

Bảng 2.10. Bảng KPI Drivingtest LTE

Từ bảng 2.10 thấy rằng số lƣợng trạm thử nghiệm còn thƣa nên tỷ lệ mức thu RSRP>=-95 dBm còn thấp (64%) nhƣng tỷ số SINR vẫn đặt cao>=95% chứng tỏ việc quy hoạch tần số không bị can nhiễu bởi các mạng khác.

2.5. Kết luận chƣơng

Nhƣ vậy, chƣơng 2 đã trình bày về những nội dung sau:

 Tổng quan về mạng 2G, 3G hiện tại của Mobifone.

 Các giải pháp triển khai LTE trên mạng Mobifone.

 Kết quả triển khai thử nghiệm thực tế công nghệ LTE trên mạng Mobifone. Các nội dung trên giúp ngƣời đọc hiểu rõ đƣợc về mô hình mạng hiện tại của Mobifone bao gồm 3 trung tâm: Trung tâm mạng lƣới miền Bắc, trung tâm mạng lƣới miền Trung và Trung tâm mạng lƣới miền Nam. Dựa trên cơ sở mạng hiện có bổ sung thêm các thiết bị , phần tử mạng và các giải pháp triển khai để nâng cấp thành hệ thống mạng LTE, LTE-A. Đồng thời chƣơng 2 đã đƣa ra đƣợc kết quả triển khai thử nghiệm thực tế công nghệ LTE, LTE-A đáp ứng với các đặc điểm về công nghệ LTE, LTE-A đã nêu ở chƣơng 1.

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 62 2014B - KTVT

CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO TỐI ƢU VÀ MÔ PHỎNG BẰNG PHỀM MỀM NS3.

3.1. Mở đầu chƣơng

Nội dung chƣơng 3 trình bày thuật toán chuyển giao A3, xây dựng thuật toán tối ƣu chuyển giao và mô phỏng quá trình chuyển giao trên giao diện X2 bằng phần mềm NS3.

3.2. Quá t nh chu ển giao t ên giao diện X2 theo thuật toán A3:

Hình 3. 1. Thuật toán A3 Thuật toán A3 đƣợc mô tả ở hình 3.1 nhƣ sau:

Khi mức thu của cell neighbor lớn hơn mức thu của Serving cell với 1 giá trị Handover Margin (HOM) thì UE sẽ kích hoạt thời gian TTT, trong khoảng thời gian TTT mà mức thu cell Neighbour luôn lớn hơn Serving cell mức HOM thì sau đó nó sẽ kích hoạt thủ tục chuyển giao.

3.3. X dựng thuật toán chu ển giao tối ƣu t ên giao diện X2:

Để xây dựng thuật toán mới trƣớc hết ta xác định góc giữa 2 đƣờng thẳng là 2 đƣờng tiếp tuyến điểm đầu và điểm cuối của 2 cung tròn tƣơng ứng với đồ thị biến thiên của cell nguồn và cell đích.

Phạm Văn Bích - CB140233 Page 63 2014B - KTVT

Xét tại thời điểm t1 có ∆RSCP=HOM 2,và góc là K1. Xét tại thời điểm t2 có ∆RSCP=HOM, và góc là K2.

Nhận thấy rằng các góc K1, K2 gần nhƣ không đổi nếu độ biến thiên của ∆RSCP là đồng đều.

Làm tròn(K2/K1)=i chính là hệ số lùi của tham số TTTx-i với x-i>=0.

Với TTTx là giá trị của time to trigger đặt ban đầu, x và i là chỉ số của Time to trigger (TTT) từ 0 đến 15 tƣơng ứng với 16 giá trị sau: 0, 0.04, 0.064, 0.08, 0.1,