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
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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, 0.128, 0.16, 0.256, 0.32, 0.48, 0.512, 0.64, 1.024, 1.280, 2.560 and 5.120 đơn vị giây.
Độ biến thiên ∆RSCP giữa cell nguồn và cell đích tăng nhanh sẽ làm cho hệ số lùi i tăng do đó TTTx-i sẽ giảm do đó sự chuyển giao trên giao diện X2 sẽ diễn ra nhanh hơn.
Việc thực thi chuyển giao có thể không thành công khi UE vào thang máy hay đang ở trạng thái chuyển động nhanh, qua small cell. Nếu thời gian quyết định HO l u sẽ xảy ra lỗi chuyển giao. Để đảm bảo chuyển giao thành công em xin đƣa ra thuật toán tối ƣu chuyển giao dựa trên việc đánh giá sự chuyển động của UE và thay đổi tham số TTT, HOM nhƣ sau:
Phạm Văn Bích - CB140233 Page 64 2014B - KTVT B t đ u ạng i Chuy n đ ng UE nh thường Nhanh Trung nh M c thu m nhanh ó Không ’=TTTx Neighbour small cell ’=TTTx-i (V i x-i<0 x-i=0) ó Không ’=TTTx Th c thi vi c chuy n giao K t c ’=TTTx-i (V i x-i<0 x-i=0)
Hình 3. 2. Sơ đồ thuật toán chuyển giao mới
Serving cell Neighbour cell TTT HOM Quy đ nh chuy n giao T (s) M c thu (dBm) O HOM/2 k1 k2
Phạm Văn Bích - CB140233 Page 65 2014B - KTVT
Hình 3.2 và hình 3.3 diễn tả thuật toán mới chuyển giao trên giao diện X2 dựa trên chuyển động của UE và độ biến thiên mức thu giữa các cell.
Để xem xét, đánh giá sự chuyển động của UE khi đang ở trang thái Idle ta có thể dựa vào tiêu chuẩn 3GPP TS 36.304 V8.2.0 (2008-05) mục 5.4.2: các tham số TCRMAX (Số lần cell Reselection), NCR_H,NCR_M & TCRmaxHyst sẽ cho biết trạng thái chuyển động của UE đƣợc gửi bởi Serving EnodeB qua thông tin quảng bá. Có 3 trạng thái chuyển động của UE: bình thƣờng, trung bình, cao.
- Nếu số lần Cell Reselection trong khoảng thời gian TCRMAX nhỏ hơn NCR_M thì trạng thái của UE là chuyển động bình thƣờng.
- Nếu số lần Cell Reselection trong khoảng thời gian TCRMAX vƣợt quá NCR_M thì trạng thái của UE là chuyển động trung bình.
- Nếu số lần Cell Reselection trong khoảng thời gian TCRMAX vƣợt quá NCR_H thì trạng thái của UE là chuyển động nhanh.
Ví dụ: Trong 1 phút nếu UE có >= 6 lần Reselection nó sẽ vào trạng thái chuyển động cao. Nếu số lần Reselection <=6 và >=3 thì UE sẽ vào trạng thái chuyển động trung bình.
Nếu số lần reselection<3 thì UE sẽ vào trạng thái chuyển động bình thƣờng. Các tham số xác định chuyển động của UE có trên bản tin SIB3.
Quá trình HO LTE gồm 3 bƣớc: đo lƣờng, xử lý, thực thi.
Đo lƣờng và xử lý đƣợc thực hiện bởi UE. Mỗi mẫu RSCP đo đƣợc khoảng 40 ms, đo 5 mẫu RSCP liên tiếp, tƣơng ứng 200ms, mỗi chu kỳ đo lƣờng HO, HO xảy ra khi gặp các trƣờng hợp sau:
Event A1: Cell phục vụ trở lên tốt hơn ngƣỡng. Event A2: Cell phục vụ trở lên kém hơn ngƣỡng. Event A3: Cell Neighbor trở lên tốt hơn cell phục vụ. Event A4: Cell Neighbor trở lên tốt hơn ngƣỡng.
Event A5: Cell phục vụ trở lên tồi hơn ngƣỡng 1 và cell neighbor trở lên tốt hơn ngƣỡng 2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phạm Văn Bích - CB140233 Page 66 2014B - KTVT
Event B2: Cell phục vụ trở lên kém hơn ngƣỡng 1 và cell inter RAT neighbor trở lên tốt hơn ngƣỡng 2.
Nếu giá trị Ho margin và TTT bé thì dễ xảy ra hiện tƣợng PingPong Handover, nếu giá trị của 2 tham số này lớn thì HO sẽ xảy ra l u hơn dẫn đến HO Fault và gây ra drop call. Ảnh hƣởng của fađing ở đ y bao gồm cả ảnh hƣởng của fading nhanh và fading chậm.
3.4. Mô phỏng thuật toán chuyển giao tối ƣu bằng phần mềm NS3.
Các thông số đầu vào của quá trình mô phỏng:
- Hệ thống mô phỏng gồm 2 eNodeB, 1 UE, 1 MME; - Công suất phát của EnodeB là TX=43 dBm;
- Khoảng cách 2 eNodeB là 500 m; - Nhiễu nền là 5 dBm;
- Mô hình truyền sóng: HybridBuildingsPropagationLossModel. - Tần số LTE băng 1800 Mhz.
- HO Margin=5 dBm.
- Mô phỏng với các trƣờng hợp UE có vậ tốc là 300 km/h và 50 km/h