31 Chế độ đa đầ vào đơn đầu u ra (MISO) s dử ụng số máy phát là hai ho c ặ nhiều hơn và một máy thu. MISO thường được gọi là phân tập phát. Cùng một dữ liệu được gửi trên cả hai anten phát nhưng với chế độ mã hóa như vậy mà máy thu chỉ có thểnhận bi t tế ừng máy phát. Phân tậ phát làm tănp g mạnh của tín hiệu bị phading và có thể làm tăng hiệu suất trong những điều kiện SNR phấp. MISO không làm tăng tốc độ dữ liệu, nhưng nó hỗ trợ các tốc độ dữ liệu tương tự nhau bằng cách sử ụng ít năng d lượng hơn. Phân tập phát có thể được tăng cường với phản h i ồ vòng đóng ừ t máy thu để chỉ ra s truy n ự ề cân ằng t i b ố ưu của pha và công suất được sử d ng cho mụ ỗi anten phát.
Đa đầu vào đa đầu ra (MIMO)
Phương thức truy n cuề ối cùng là sử dụng hai hoặc nhiều máy phát và hai hoặc nhiều máy thu. MIMO là một phần tất yếu của LTE để đạt đượ các yêu ầu đầc c y tham vọng về thông lượng và hiệu quả sử dụng phổ. MIMO cho phép sử dụng nhiều anten ở máy phát và máy thu. Với hướng tải xuống, MIMO 2x2 (2 anten ở thiết bị phát, 2 anten ở thiết bị thu) được xem là cấ hình cơ u b n, ả và MIMO 4x4 cũng được đề c p ậ và đưa vào ảng đặb c tả kỹ thuật chi tiết. Hiệ năng đạt u được tùy thuộc vào việc s dử ụng MIMO. Trong đó, kỹ thuật ghép kênh không gian (spatial multiplexing) và phát phân tập (transmit diversity) là các đặ tính c nổi bật của MIMO trong công nghệ LTE.
Giới hạn chính của kênh truyền thông tin là can nhiễu đa đường giới hạn về dung lượng theo quy luật Shannon. MIMO l i dợ ụng tín hiệu đa đường giữa máy phát và máy thu để cải thiện dung lượng có sẵn cho bởi kênh truyền. Bằng cách sử dụng nhi u anten ề ở bên phát và thu với việc xử lý tín hiệu số, kỹ thuật MIMO có thể tạo ra các dòng dữ liệu trên cùng mộ t kênh truyền, t ừ đó làm tăng dung lượng kênh truyền.
32 CHƯƠNG 2: TỐI ƯU MẠNG 4G LTE
Tối ưu mạng là một quá trình đo đạc, phân tích cấu hình, hiệu năng và điều chỉnh để cải thiện toàn bộchất lượng mạng khi đã thử nghiệm bởi các thuê bao di động và đảm bảo rằng các nguồn tài nguyên mạng được sử dụng một cách hiệu quả. Vi c c i thi n chệ ả ệ ất lượng mạng, đưa ra nhiều dịch v mụ ới để thu hút khách hàng là rất quan trọng. Để làm điều này thì tối ưu là một công việc không thể thiếu đố ới v i m i mạng di động. Chương này sẽ trình bày vềỗ : tổng quan tối ưu mạng di dộng, quy trình thực hiện tối ưu, đồng thời trình bày các tham số và vấn đề liên quan đế ối ưu mạng di độn t ng LTE.
2.1Sự cần thiết của tối ưu
Mục tiêu của tối ưu là nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS của mạng để phục vụ nhu cầu khách hàng. Các yêu cầu tối ưu về chất lượng mạng thường được đánh giá trên cơ sở người sử dụng (vùng phủ) hoặc đánh giá theo từng cell trong mạng (dung lượng).
Mục đích quan trọng c a vi c tủ ệ ối ưu là cải thiện toàn bộ chất lượng hi n thệ ời của m t mộ ạng di động. Để làm được điều này cần ph i xả ác định chính xác những lỗi, dù là lỗi nhỏ trong quá trình hoạt động. Những lỗi này được xác định thông qua việc giám sát liên tục các tham số chất lượng quan tr ng c a m ng (KPIs: Key ọ ủ ạ Performance Indicators), thông qua quá trình Drive Test và sự phản ánh của khách hàng.Cần đảm b o cho mạng hoả ạt động hiệu quả nhất trong khi thỏa mãn sự ràng buộc của chất lượng dịch vụ.
Lợi ích của tối ưu mạng:
Duy trì, cải thiện chất lượng dịch vụ hiện tại. Giảm t l rỉ ệ ời bỏ ạ m ng của các khách hàng hiệ ại.n t
33 Thu hút khách hàng mới qua việc cung cấp các dịch vụ hay chất
lượng d ch vụ tị ốt hơn bằng việc nâng cao đặc tính mạng.
Đạt đượ ối đa lợc t i nhuận do các dịch vụ tạo ra bởi việc sử dụng tối đa hiệu suất của các phần tử chức năng mạng.
Quá trình thực hiện tối ưu mạng vô tuyến bao gồm 2 nội dung: Tối ưu vùng phủ sóng
Tối ưu vùng phủ sóng là một phần quan trọng của nội dung tối ưu mạng vô tuyến, nó đảm bảo v mề ặt vùng phủ sóng trước khi tiến hành tối ưu các tham số hệ thống.
Tối ưu tham số
Theo lý thuyết, toàn bộ các tham số về mặt vật lý và logic trong m ng ạ vô tuyến di động nói chung đều có thể được sử dụng trong quá trình tối ưu. Các tham số có thể được phân thành các nhóm theo tiêu chí khác nhau.
2.2Quy trình vận hành, quản lý chất lượng mạng.
Trong quá trình triển khai mạng, cũng như trong s ốt quá trình vận hành, u khai thác mạng thông tin di động (cả mạng 2G,3G hay 4G), công việ ối ưu hóa c t hệ thống là việc làm thường xuyên để đảm bảo và nâng chất lượng m ng, chạ ất lượng d ch vụ tị ốt hơn Qúa trình vận hành mạ. ng sẽ diễn ta thường xuyên các công việc quy hoạch, thiết kế, thiết lập và tối ưu mạng.
34 Hình 2.1 Quy trình vận hành mạng
Ngoài ra, quy trình thực hiện quản lý chất lượng mạng cũng được diễn ra thường xuyên hàng ngày, hàng tuần để đảm bảo mạng luôn đạt chất lượng cao và tối ưu nhất.
35
2.3Quy trình thực hiện tối ưu mạng.
Tối ưu hóa mạng là một quá trình khép kín, được thực hiện liên tục. Các thông số được đo đạc bằng các công cụ thu thập d ữliệu rồi so sánh với các chỉ tiêu mạng yêu cầu. Sau đó tiến hành phân tích dữ liệu thu thập được để xác định nguyên nhân, đưa ra các khuyến nghị. Từ đó tiến hành điều chỉnh, cập nhật các thông số cho phù hợp. Sau khi điều chỉnh, tiến hành đo đạ ại để đánh giá kếc l t quả và xem xét sự thay đổi của mạng, đưa ra kết luận toàn bộ quá trình tối ưu.
Các bước thực hiện tối ưu: Công tác chuẩn bị
Thu thập số liệu và phân chia phầ ối ưun t Phân tích lỗi
Điều ch nh tham s ỉ ố
36 Hình 2.3 Quy trình thực hiện tối ưu
2.3.1 Chuẩn bị
Điều tra và tập hợp các tài liệu hỗ trợ nhiệm vụ: bao gồm các báo cáo mô phỏng mạng vô tuyến LTE khu v c c n tự ầ ối ưu giai đoạn quy ho ch m ng, ạ ạ thông tin cấu hình phần cứng, các vấn đề tồn tại trong mạng.
Xây dựng kế hoạch triển khai.
Xác định tuyến đường và phân chia vùng. Chuẩn bị công cụ ầ c n thiế ểt đ thu th p d ậ ữliệu.
37
2.3.2 Thu thập dữ liệu
Thu thập tất cả ữ liệ d u thống kê chất lượng m ng t ạ ừ các nguồn:
Thu th p d ậ ữliệu chất lượng mạng t ừ các file thống kê trên eNodeB, các file thống kê cuộc gọi được cung cấp từ các thiết bị mạng lõi.
Thu thập d ữliệ ừ phương pháp Drive Test truyều t n th ng. ố
Thu thập d ữliệu v tham s kề ố ỹ thuật, các thông tin địa lý và mục tiêu KPI. Thu thập d ữliệu cảnh báo vô tuyến từ cả hai phía UE và eNodeB.
Thu th p phậ ản ánh của khách hàng: dữ liệu này là những trải nghiệm của khách hàng về chất lượng mạng, dữ liệu này được bổ sung thêm các dữ liệu về vị trí địa lý và được xử lý cẩn th n. ậ
38
2.3.3 Phân tích dữ liệu
Phân tích dữ ệu và xác đị li nh vấn đề
- Phân tích cácchỉ ố s KPI. KPI m c m ng ứ ạ thường đượ ử ụngc s d để giám sát trạng thái vận hành chung của mạng, các phân tích KPI mạng dựa trên phân tích các dữ ệu đo lườ li ng chất lượng theo ngày, theo tuần, tháng.
- Quy trình thực hiện giám sát chất lượng mạng là khi theo dõi thấy một KPI m c mứ ạng không bình thường, thì thực hiện phân tích tiếp KPI mức cell để xác định cell có vấn đề đang tồ ại, căn cứ vào dữn t liệu của các bộ đếm và các KPI mức cell để xác định lỗi và nguyên nhân gây lỗi trong cell.
Xác định nguyên nhân cụ thể và đưa ra giải pháp tối ưu
- Sau khi phân tích các KPI mức mạng và các KPI mức cell ta đã có thể xác định được có vấn đề gì đang tồn tại trong mạng và xác định được ngay nguyên nhân tổng quát của vấn đề như lỗi phần cứng, lỗi phần truyền d n hay l i phẫ ỗ ần vô tuyến.
- Để xác định nguyên nhân cụ thể ta cần thực hiện các phân tích chi tiết hơn dựa vào các dữ liệu cảnh báo của hệ thống, dữ liệu drive test và và dữ liệu chất lượng cuộc gọi CQT, dữ liệu phản ánh khách hàng, dữ liệu báo hiệu và dữ liệu cấu hình của thiết bị mạng.
2.3.4 Tiến hành tối ưu
Tuỳ theo từng vấn đề ồn tại trong m t ạng mà việc thi hành tối ưu cũng sẽ diễn ra khác nhau. Các vấn đề lỗi thường gặp như lỗi ph n c ng, v n ầ ứ ấ đề ề v chuy n ể giao, vấn đề ề v nhiễu và vùng phủ.
39 Nếu mỗi bước tối ưu ảnh hưởng hoạt động c a mủ ạng và dịch v ụ khách hàng, thì mỗi hành động phải được quyết định cẩn thận trước khi thực hi n. ệ
Một số vấn đề và hướng xử lý:
Vấn đề do thi t l p tham sế ậ ố? – Trong quá trình quy hoạch và cấu hình trạm, các kỹ sư đã tính toán hoặc cấu hình sai tham số ẫn đế, d n hệthống hoạt động không hiệu quả, cần phân tích các tham số lại và đề nghị thay đổi. Lỗi lắp đặt, l i ph n c ng, truy n d n, l i vỗ ầ ứ ề ẫ ỗ ận hành? – Qúa trình lắp đặt
eNodeB cũng khá phức tạp, cần phải được đào tạo kỹ càng, trường hợp lắp đặt sai quy tắc có thể ẫn đế d n h ệthống hoạt động sai, gây ra hiện tượng như chéo cell. Ngoài ra, hệ thống thiết bị hoạt động trong thời gian dài có thể xảy ra hư hỏng, cần xác định thiết bị hệ thống và sửa thiết bị hỏng. Vấn đề vùng phủ? - Kiểm tra ph n cầ ứng eNodeB, công suất phát, thông số
của anten (độ cao, azimuth, tilt, loại anten và vịtrí anten, vùng phủ sóng thoáng hay bi che chắn). Thực hi n sửa lỗ ể ệ i đ tăng cường vùng phủ. Bị nhi u? - ễ Kiểm tra t n s b ng ph n m m. N u cầ ố ằ ầ ề ế ần, quét tần s b ng phố ằ ần
mềm TEMS trong khu v c bự ị nhiễu để xác định nguồn gây nhiễu. Điều chỉnh t n s cell ph c v ho c t n s nguầ ố ụ ụ ặ ầ ố ồn gây nhiễu hoặc nếu có thể, giới hạn vùng phủ tín hiệu gây nhiễu bằng cách cúp anten cell đó xuống. Vấn đề chuyển giao? - Kiểm tra neighbor với các công cụ phân tích như
Mapinfo. Ki m tra t t cể ấ ả các tham số chuyển giao, duyệt file nhật ký đo kiểm và quyết định hành động thêm bớt neighbor, sửa mức dự trữ chuyển giao, tối ưu các cell neighbor cũng góp phần sửa lỗi.
2.3.5 Kiểm tra
Sau khi th c hi n tự ệ ối ưu, dựa trên các bản ghi điều ch nh tỉ ối ưu và dữ liệu chất lượng mạng trướ ối ưu, từ đó so sánh chấc t t lượng mạng trước và sau tối ưu.
40 Tuỳ theo sự tương phản dữ liệu c a chủ ất lượng mạng trướ và sau khi điều c chỉnh cần chắc ch n rắ ằng các vấn đề ạng đã đượ m c giải quyết và chất lượng mạng có cao hơn yêu cầu hay không. Điều đó được thể hiện c ụthể ằ b ng việc các KPI có đáp ứng các giá trị tham chiếu do nhà vận hành mạng đưa ra không.
2.4Các vấn đề chính trong tối ưu mạng 4G LTE
2.4.1 Các tham số quan trọng
Chất lượng của các hệ thống mạng được đánh giá chủ yếu dựa trên chỉ số KPI (Key Performance Indicators). Trong mạng di động LTE , KPI được chia thành hai phần:
Performance measurement KPI: đo lường hoạt động c a mủ ạng, ví dụ như : KPI chuyển giao, KPI lưu lượng,…Các KPI này được thông kê từ eNodeB và hệ thống mạng lõi.
Drive test KPI: dung trong đo kiểm drive test, dùng để đánh giá các tiêu chí như vùng phủ hay độ trễ c a mủ ạng như :RSRP, RSRQ, RSSI, SINR, DL, UL, CQI, BLER. Các KPI này được đo đạc bằng công cụ drive test và thống kê từ các UE.
2.4.1.1 Performance measurement KPI
Acessibility KPIs
RRC Setup Success Rate
KPI này xác định tỉ lệ kết nối RRC thành công trong một cell. Bằng số k t nế ối thành công từ các UE xác nhận b n tin RRC Connection Setup ả Complete trên tổng số bản tin RRC Connection Request gử ừi t các UE.
41 Hình 2.4 Qúa trình kết nối RRC
Tên KPI RRC Setup Success Rate Công thức
𝑅𝑅𝐶𝑆_𝑆𝑅 = 𝑅𝑅𝐶𝐶𝑜𝑛𝑛𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠
𝑅𝑅𝐶𝐶𝑜𝑛𝑛𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡× 100%
Đơn vị %
Nguyên nhân gây kế ối RRC không thành công:t n
- T ừchối k t nế ố ừi t eNodeB (do cấp phát tài nguyên mạng thấ ạt b i). - Không có phản h i t ồ ừUE (chất lượng vùng phủ kém, vấn đề ừ t UE).
Kết h p vợ ới đánh giá từ các KPI khác, ta có thể xác định nguyên nhân kết nối RRC không thành công. Từ đó xác định các vấn đề ề vùng phủ và v lưu lượng mạng.
ERAB (Radio Access Bearer) Setup Success Rate
KPI này xác định tỉ lệ kết nối ERAB (truy cập lưu lượng) thành công của tất cả các dịch vụ trong cell.
42 Tên KPI ERAB Setup Success Rate (ERABS_SR) Công thức
𝐸𝑅𝐴𝐵𝑆_𝑆𝑅 = 𝐸𝑅𝐴𝐵𝑆𝑒𝑡𝑢𝑝𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠
𝐸𝑅𝐴𝐵𝑆𝑒𝑡𝑢𝑝𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡× 100%
Đơn vị %
KPI này để đánh giá QoS dùng cho các dịch v trong mụ ạng như VoIP, các dịch vụ thời gian thực,…
Call Setup Success Rate
KPI này xác định tỉ lệ kết nối cuộc gọi thành công trong cell. CSSR được tính toán dựa trên RRCS_SR và ERABS_SR.
Tên KPI Call Setup Success Rate (CSSR) Công thức 𝐶𝑆𝑆𝑅 = 𝑅𝑅𝐶𝐶𝑜𝑛𝑛𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠 𝑅𝑅𝐶𝐶𝑜𝑛𝑛𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡× 𝐸𝑅𝐴𝐵𝑆𝑒𝑡𝑢𝑝𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠 𝐸𝑅𝐸𝐵𝑆𝑒𝑡𝑢𝑝𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡 × 100% Đơn vị % Retainability KPIs
VoIP Call Drop Rate (VoIP_CDR)
VoIP_CDR xác định tỉ lệ rớt cuộc gọi của dịch vụ VoIP trong cell. KPI này được tính toán dựa trên việc giám sát sự kiện bất thường của ERAB với thông tin về QoS.
Tên KPI VoIP Call Drop Rate Công thức
𝑉𝑜𝐼𝑃_𝐶𝐷𝑅 =𝑉𝑜𝐼𝑃𝐸𝑅𝐴𝐵𝐴𝑏𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑅𝑒𝑙𝑒𝑎𝑠𝑒
𝑉𝑜𝐼𝑃𝐸𝑅𝐴𝐵𝑅𝑒𝑙𝑒𝑎𝑠𝑒 × 100%
Đơn vị %
43 KPI này được s dử ụng để đánh giá tỷ l r t cu c g i c a t t cệ ớ ộ ọ ủ ấ ả các dịch v trong cell, bao g m c d ch v ụ ồ ả ị ụ VoIP. KPI này đo lường s bự ất thường tại eNodeB.
Tên KPI Service Call Drop Rate (Service_CDR) Công thức
𝑆𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑒_𝐶𝐷𝑅 =𝐸𝑅𝐴𝐵𝐴𝑏𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑅𝑒𝑙𝑒𝑎𝑠𝑒
𝐸𝑅𝐴𝐵𝑅𝑒𝑙𝑒𝑎𝑠𝑒 × 100%
Đơn vị %
Mobility KPIs
Intra-frequency Handover Out Success Rate.
KPI này dùng để đánh giá tỉ lệ chuyển giao cùng tần số thành công trong cell. Chuyển giao cùng tần s bao g m cố ồ ả cùng eNodeB và khác eNodeB.
Tên KPI Intra-frequency Handover Out Success Rate (IntraF_HOOut_SR) Công thức
𝐼𝑛𝑡𝑟𝑎𝐹_𝐻𝑂𝑂𝑢𝑡_𝑆𝑅 = 𝐼𝑛𝑡𝑟𝑎𝐹_𝐻𝑂𝑂𝑢𝑡𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠
𝐼𝑛𝑡𝑟𝑎𝐹_𝐻𝑂𝑂𝑢𝑡𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡× 100% Đơn vị %
Inter-frequency Handover Out Success Rate.
KPI này dùng để đánh giá tỉ l chuyệ ển giao giữa các tần s ố thành công trong cell. Chuy n giao giể ữa các tần s s diố ẽ ển ra trong các eNodeB khác nhau
44 Tên KPI Inter-frequency Handover Out Success Rate (InterF_HOOut_SR) Công thức
𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝐹_𝐻𝑂𝑂𝑢𝑡_𝑆𝑅 = 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝐹_𝐻𝑂𝑂𝑢𝑡𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠
𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝐹_𝐻𝑂𝑂𝑢𝑡𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡× 100% Đơn vị %
Handover In Success Rate.
KPI này dùng để đánh giá tỉ lệ chuyển giao thành công trong cell, đây là chuyển vào eNodeB.
Tên KPI Handover In Success Rate (HOIn_SR) Công thức
𝐻𝑂𝐼𝑛_𝑆𝑅 = 𝐻𝑂𝐼𝑛𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠
𝐻𝑂𝐼𝑛𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡× 100%
Đơn vị %
Inter-RAT Handover Success Rate (LTE to WCDMA)
KPI này đánh giá tỉ lệ chuyển giao thành công từ mạng LTE sang WCDMA.
Tên KPI Inter-RAT Handover Success Rate Công thức
𝐼𝑅𝐴𝑇𝐻𝑂_𝐿2𝑊_𝑆𝑅𝑜𝑢𝑡 =𝐼𝑅𝐴𝑇𝐻𝑂_𝐿2𝑊_𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠𝑂𝑢𝑡
𝐼𝑅𝐴𝑇𝐻𝑂_𝐿2𝑊_𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡 × 100% Đơn vị %
45 Utilization KPIs
Resource Block Utilizing Rate (RB_UR)
RP_UR đánh giá tỉ l s d ng khệ ử ụ ối tài nguyên (RB) trong cell. RP_UP