1.7.2. Trải phổ
Hệ thống WCDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp ( DS-Direct Sequence). Trong đó, tín hiệu số băng gốc đƣợc nhận trực tiếp với một chuỗi giả ngẫu nhiên (PN) hay mã trải phổ sau đó mới đƣợc điều chế với một sóng mang cao tần. Nhờ đó mà phổ của tín hiệu băng gốc đƣợc trải rộng ra nhiều lần. WCDMA sử dụng DS - SS, DS -SS đạt đƣợc trải phổ bằng cách nhân luồng số cần truyền với một mã trải phổ có tốc độ chip (Rc=1/Tc, Tc là thời gian một chip) cao hơn nhiều tốc độ bit (Rb=1/Tb, Tb là thời gian một bit) của luồng số cần phát.
Dịng dữ liệu: Thơng thƣờng tín hiệu đƣợc điều chế BPSK đƣợc sử dụng nhƣ là
tín hiệu gốc. Có nghĩa là việc điều chế tín hiệu đƣợc thực hiện hai lần đối với tín hiệu gốc (chƣa điều chế). Tín hiệu dữ liệu gốc (đạt đƣợc sau điều chế BPSK) sau đó đƣợc
điều chế bởi chuỗi chip trải phổ tốc độ cao (hình 1.10). Vì thế mà tín hiệu băng hẹp BPSK chuyển thành tín hiệu đƣợc trải có băng rộng hơn.
Mã trải phổ (Mã phân kênh): Đƣợc sử dụng trên đƣờng xuống để phân biệt
các ngƣời dùng và các kênh trong phạm vi một Cell, còn ở trên đƣờng lên chúng đƣợc sử dụng để phân biệt dữ liệu và các kênh điều khiển từ cùng thiết bị ngƣời dùng. Các mã trải phổ là các mã trực giao đƣợc gọi là các mã hệ số trải biến đổi trực giao (OVSF). Tất cả các mã OVSF có cùng hệ số trải cho trƣớc đều trực giao với nhau. Các mã OVSF có các hệ số trải khác nhau từ 4 đến 512 phụ thuộc vào các dữ liệu có tốc độ symbol khác nhau. Các mã OVSF đƣợc tạo ra nhờ các cây mã OVSF (Hình 1.12)
Hình 1. 12: Cây mã OVSF
Mã xáo trộn: Các mã xáo trộn đƣợc sử dụng sau và bổ sung cho các mã trải (OVSF). Dữ liệu đã đƣợc trải tới một tốc độ chip là 3,84 Mcps sau xáo trộn băng thông không bị thay đổi. Mục đích chủ yếu của xáo trộn là phân biệt các ngƣời dùng trên đƣờng lên và các cell (trạm gốc) trên đƣờng xuống.
Các mã xáo trộn đƣợc sử dụng là các mã giả tạp âm. Trên đƣờng xuống các mã xáo trộn đƣợc chia thành 512 nhóm, mỗi nhóm có một mã xáo trộn cấp 1 và 15 mã xáo trộn cấp 2. Theo ngun tắc đó thì cứ 8192 mã xáo trộn có thể đƣợc sử dụng trên đƣờng xuống. Trên đƣờng lên có tất cả 224 mã xáo trộn. Các mã đƣờng lên đƣợc chia thành các mã ngắn và các mã dài.
1.8. Tổng kết chƣơng
Trong chƣơng này, đã đề cập đến tổng quan về mạng thông tin di động qua các thế hệ và chi tiết về mạng 3G-UMTS, cấu trúc mạng, các kỹ thuật và các thành phần trong mạng, các kênh trong UMTS nhƣ kênh logic, kênh vật lý, kênh truyền tải. Về mặt cấu trúc, hệ thống 3G khác hệ thống 2G ở giao diện vô tuyến UTRAN, còn phần mạng lõi cơ bản vẫn giống hệ thống 2G. Cũng từ đó mà các kỹ thuật trên giao diện vô tuyến của mạng 3G đƣợc tích hợp và tạo nên sự cải tiến và làm nên sự khác biệt rõ nét giữa 2G và 3G. Tiếp theo chƣơng 2, sẽ trình bày về tối ƣu và các tham số cần có trong quá trình thực hiện tối ƣu.
CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU VÀ CÁC THAM SỐ KPI MẠNG 3G 2.1. Khái niệm về tối ƣu
Tối ƣu mạng là một quá trình đo đạc, phân tích cấu hình, hiệu năng và điều chỉnh để cải thiện toàn bộ chất lƣợng mạng khi đã thử nghiệm bởi các thuê bao di động và đảm bảo rằng các nguồn tài nguyên mạng đƣợc sử dụng một cách hiệu quả. Việc cải thiện chất lƣợng mạng, đƣa ra nhiều dịch vụ mới để thu hút khách hàng là rất quan trọng. Để làm điều này thì tối ƣu là một công việc không thể thiếu đối với mỗi mạng di động. Chƣơng này sẽ trình bày về: tổng quan tối ƣu mạng di dộng, quy trình thực hiện tối ƣu, đồng thời trình bày các tham số và vấn đề liên quan đến tối ƣu mạng di động UMTS.
Sự cần thiết của tối ƣu
Mục tiêu của tối ƣu là nhằm đảm bảo chất lƣợng dịch vụ QoS của mạng để phục vụ nhu cầu khách hàng. Các yêu cầu tối ƣu về chất lƣợng mạng thƣờng đƣợc đánh giá trên cơ sở ngƣời sử dụng (vùng phủ) hoặc đánh giá theo từng cell trong mạng (dung lƣợng).
Mục đích quan trọng của việc tối ƣu là cải thiện toàn bộ chất lƣợng hiện thời của một mạng di động. Để làm đƣợc điều này cần phải xác định chính xác những lỗi, dù là lỗi nhỏ trong quá trình hoạt động. Những lỗi này đƣợc xác định thơng qua việc giám sát liên tục các tham số chất lƣợng quan trọng của mạng (KPIs: Key Performance Indicators), thơng qua q trình Driving Test và sự phản ánh của khách hàng. Cần đảm bảo cho mạng hoạt động hiệu quả nhất trong khi thỏa mãn sự ràng buộc của chất lƣợng dịch vụ.
Lợi ích của tối ƣu mạng:
Duy trì, cải thiện chất lƣợng dịch vụ hiện tại
Giảm tỉ lệ rời bỏ mạng của các khách hàng hiện tại
Thu hút khách hàng mới qua việc cung cấp các dịch vụ hay chất lƣợng dịch vụ tốt hơn bằng việc nâng cao đặc tính mạng.
Đạt đƣợc tối đa lợi 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 ƣu mạng vô tuyến bao gồm 2 nội dung:
Tối ƣu vùng phủ sóng
Tối ƣu vùng phủ sóng là một phần quan trọng của nội dung tối ƣu mạng vơ tuyến, nó đảm bảo về mặt vùng phủ sóng trƣớc khi tiến hành tối ƣu các tham số hệ thống
Theo lý thuyết, toàn bộ các tham số về mặt vật lý và logic trong mạng vơ tuyến di động nói chung đều có thể đƣợc sử dụng trong q trình tối ƣu. Các tham số có thể đƣợc phân thành các nhóm theo tiêu chí khác nhau.
Quy trình vận hành, quản lý chất lƣợng mạng.
Trong quá trình triển khai mạng, cũng nhƣ trong suốt q trình vận hành, khai thác mạng thơng tin di động (cả mạng 2G, 3G hay 4G), công việc tối ƣu hóa hệ thống là việc làm thƣờng xuyên để đảm bảo và nâng chất lƣợng mạng, chất lƣợng dịch vụ tốt hơn. Qúa trình vận hành mạng sẽ diễn ta thƣờng xuyên các công việc quy hoạch, thiết kế, thiết lập và tối ƣu mạng.
Hình 2.1: Quy trình vận hành mạng
Ngồi ra, quy trình thực hiện quản lý chất lƣợng mạng cũng đƣợc diễn ra thƣờng xuyên hàng ngày, hàng tuần để đảm bảo mạng luôn đạt chất lƣợng cao và tối ƣu nhất.
Hình 2.2: Quy trình thực hiện quản lý chất lượng mạng
2.2. Mục tiêu và các vấn đề cần tối ƣu 2.2.1. Mục tiêu tối ƣu 2.2.1. Mục tiêu tối ƣu
Cùng với việc xác định các tham số sử dụng trong tối ƣu, nhà khai thác cần xây dựng các hàm mục tiêu tối ƣu. Mục tiêu tối ƣu đƣợc xác định theo từng bộ tham số tối ƣu đầu vào. Với hệ thống UMTS cũng nhƣ hầu hết các hệ thống thông tin di động, hàm mục tiêu tối ƣu thƣờng không cố định mà thay đổi tùy theo yêu cầu cụ thể.
Các yêu cầu tối ƣu về chất lƣợng mạng thƣờng đƣợc đánh giá trên cơ sở ngƣời sử dụng hoặc đánh giá theo từng cell trong mạng.
Hai trong số các vấn đề quan trọng nhất khi tối ƣu là vùng phủ và dung lƣợng, trong đó, vùng phủ đƣợc đánh giá theo yêu cầu ngƣời sử dụng, dung lƣợng đƣợc đánh giá theo từng cell.
Vấn đề thứ ba ít liên quan đến kĩ thuật, nhƣng đóng vai trị rất quan trọng, chi phối các hoạt động về kĩ thuật là chi phí triển khai. Để đánh giá và tối ƣu chi phí, cần xác định đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng tới chi phí, bao gồm chi phí thiết bị và chi phí khai thác, bảo dƣỡng, vận hành.
Thực tế, sau khi quy hoạch mạng thƣờng không thể tối ƣu so với dự kiến. Nguyên nhân là do khi quy hoạch các nhà khai thác mạng khơng thể dự báo chính xác số th bao trong khu vực triển khai mạng, số thuê bao sử dụng trên một kiểu lƣu lƣợng, dự báo sử dụng lƣu lƣợng số liệu và dự phòng tƣơng lai. Chính vì vậy sau khi quy hoạch mạng đƣợc đƣa vào sử dụng thì vấn đề tối ƣu mạng là vơ cùng quan trọng.
2.2.2. Các vấn đề cần tối ƣu
Một số tham số chính đƣợc lựa chọn trong q trình tối ƣu mạng vô 3G
Vùng phủ:
Khả năng phủ sóng Coverage ( Probabilit Coverage Probability ):
Chỉ số này đƣợc thống kê trong clutter, cả trong nhà và ngồi trời, định kì: 15 phút, 30 phút, 1 giờ…., 1ngày…. Phƣơng thức đo lƣờng tính tốn cơ bản dựa trên DT (driving test) hoặc CQT (cascaded quadruplet trisection ):
RSSI (The Received Signal Strength Indicator): Chỉ số cƣờng độ tín hiệu thu
chƣa tính tới nhiễu thu đƣợc tại UE.
RSCP (Received Signal Code Power): công suất thu đƣợc trên kênh hoa tiêu (Pilot
Chanel). RSCP chỉ công suất đo đƣợc trên kênh truyền vật lý đặc thù, đƣợc sử dụng nhƣ một số chỉ của cƣờng độ tín hiệu và cũng nhƣ một tiêu chuẩn chuyển giao trong điều khiển công suất đƣờng xuống và tính tốn Path Loss.
RSCP (dBm) = RSSI (dB) + Ec/N0 (dBm)
Ec/N0 (Energy Chip over Spetral Density of Noise): Tỷ số mức cơng suất tín hiệu
thu đƣợc trên tổng nhiễu.
c c 0 i E P = 10log( ) N P
Với Pc là cơng suất tín hiệu thu và Pi là công suất tổng nhiễu. Và với Ec trong cơng thức trên là năng lƣợng chip, có nghĩa là năng lƣợng của tín hiệu thu đƣợc tại máy thu mà chƣa qua quá trình giải trải phổ và giải điều chế.
Chất lƣợng dịch vụ:
Call Drop Rate - Tỉ lệ rớt cuộc gọi (CDR)
KPI này đánh giá khả năng cung cấp dịch vụ một cách liên tục của mạng và vì vậy sẽ trực tiếp chỉ ra chất lƣợng của mạng.
KPI này đƣợc chia thành hai KPI là tỉ lệ rớt cuộc gọi trong miền CS (CS CDR) và tỉ lệ rớt cuộc gọi trong miền PS (PS CDR).
Calls CSV Calls CSV uccess CallSetupS d CallDroppe e CSVDropRat _ _ * 100
Trong đó: Calls CSV d CallDroppe _ : Tổng số cuộc gọi bị rớt Calls CSV uccess CallSetupS _
: Tổng số cuộc gọi thiết lập thành công
Call Setup Success Ratio - Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công ( CSSR )
Chỉ số này đƣợc thống kê trong cell, cả trong nhà và ngồi trời, định kì: 15 phút, 30 phút, 1 giờ, 1ngày…. Phƣơng thức đo lƣờng tính tốn cơ bản dựa trên giá trị đếm của OMC. Chỉ số này thể hiện khả năng truy nhập dịch vụ của cell và RNC.
Calls CSV Calls CSV up CallTrySet uccess CallSetupS CSSR _ _ * 100 Trong đó: Calls CSV uccess CallSetupS _
: Tổng số cuộc gọi thiết lập thành công Calls CSV up CallTrySet _
: Tổng số cuộc gọi cố gắng thiết lập
Các vấn đề tối ƣu.
Tối ƣu vùng phủ
Là các tác động vào mạng lƣới (phần mềm/phần cứng) để thay đổi vùng phủ sóng của mạng. Thu hẹp vùng phủ để giảm nhiễu, mở rộng vùng phủ để tăng dung lƣợng. Việc tác động căn cứ vào kết quả đo Driving Test, phản ảnh của khách hàng và theo dõi các chỉ số KPIs của hệ thống tại khu vực đó nhƣ: CDR, CSSR, HOSR, Rxlev…
Các nguyên nhân chính ảnh hưởng tới vùng phủ:
Nguyên nhân do RSCP thấp.
- Do che chắn của các vật cản nhƣ các toàn nhà lớn, dãy núi…
- Góc tilt của anten ngẩng quá cao hoặc quá thấp - Sai azimuth hoặc có thể sai loại anten
- Feeder anten suy hao quá lớn
- Đặt sai thông số kênh CPICH
- Lỗi phần cứng NodeB
Nguyên nhân do Ec/N0 thấp
- Pilot Pollution: vùng phủ chồng lấn nhiều (nhiều kênh pilot có RSCP tốt tại cùng một vị trí).
- Thiếu Neighbour 3G (có một cell mạnh mà chƣa đƣợc định nghĩa-khai neighbour sẽ trở thành nhiễu và làm giảm tỷ số Ec/N0 của mạng).
- Vùng phủ kém, RSCP thấp dẫn tới Ec/N0 thấp.
Tối ƣu chất lƣợng mạng
Là việc tác động vào hệ thống để thay đổi chất lƣợng của mạng cho phù hợp với nhu cầu sử dụng. Bằng cách theo dõi các chỉ số KPI, phản ánh của khách hàng, các chỉ số CDR, RSCP, Ec/N0.
Trong quá trình đánh giá chất lƣợng mạng ta sẽ sử dụng chủ yếu tới 2 tham số đó là RSCP và Ec/N0.
Các công việc cần tiến hành:
- Kiểm tra khắc phục lỗi phần cứng trạm.
- Thay đổi các tham số hệ thống.
- Quy hoạch tối ƣu lại một số các tham số mà phát hiện chƣa đảm bảo.
Tối ƣu dung lƣợng mạng
Là việc tác động vào mạng lƣới để làm nâng cao hay giảm bớt năng lực đáp ứng của mạng tại một điểm cụ thể. Việc tác động này cần phải dựa vào hiệu suất của hệ thống (TU) và cả mức nghẽn (TCR, SCR).
Các tham số đánh giá dung lƣợng mạng
Các tham số đánh giá dung lƣợng mạng gồm có số lƣợng các cell, bán kính phủ sóng của các cell, tỷ lệ phần trăm vùng phủ tƣơng ứng với từng mức tín hiệu. Từ đó ta sẽ có đánh giá cho dung lƣợng đƣợc sử dụng cho mạng 3G. Về mặt lý thuyết, 3G sử dụng phƣơng pháp đa truy nhập theo mã nên dung lƣợng cho mạng 3G là vô cùng lớn.
Các công việc cần tiến hành:
- Thay đổi ngƣỡng HR, share tải.
- Nâng hạ cấu hình.
- Lắp thêm tủ (cosite).
- Thiết kế và lắp thêm trạm mới.
2.3. Tham số đánh giá chất lƣợng mạng 3G 2.3.1. Định nghĩa, đặc điểm của KPI 2.3.1. Định nghĩa, đặc điểm của KPI
Các chỉ số đánh giá hiệu suất chính (KPI) có thể đƣợc định nghĩa là một tập hợp các kết quả đo hiệu suất trong giờ cao đểm hoặc thời gian trung bình trên tồn bộ mạng.
KPI là kết quả của một công thức đƣợc áp dụng cho các chỉ số hoạt động (PI). PI có thể đƣợc xác định ở khu vực, cell, TRX hoặc mức độ lân cận. Hàng trăm KPI tồn tại. Họ sử dụng bộ đếm từ một hoặc một số phép đo và có thể đƣợc ánh xạ trực tiếp tới một bộ
đếm hoặc một công thức của một số bộ đếm. Khoảng thời gian quan sát là khoảng thời gian thu thập mẫu: giờ, ngày, tuần, tháng, v.v. Khu vực này cho thấy vị trí và địa điểm thu thập số liệu thống kê.
Để có thể thực hiện tối ƣu, cần phải xác định các đại lƣợng cụ thể để đánh giá hiệu quả cơng việc, trong đó các tham số chất lƣợng điển hình (Key Performance Indicator –
KPI) đóng vai trị đặc biệt quan trọng. Khi việc đánh giá chất lƣợng mạng theo hàm mục
tiêu tối ƣu theo lí thuyết gặp nhiều khó khăn, việc xác định chất lƣợng qua các tham số KPI sẽ mang đến giải pháp thực tế và khả thi.
Các KPI đƣợc các nhà vận hành sử dụng để theo dõi trạng thái và chất lƣợng dịch vụ của mạng một cách tồn diện có đáp ứng tốt các yêu cầu đã thoả thuận với khách hàng hay không.[4]
2.3.2. Mục đích của việc sử dụng KPI
Mục đích chủ yếu của việc sử dụng KPI là để đo lƣờng, kiểm tra và đánh giá chất lƣợng của dịch vụ theo một cách phù hợp và duy nhất. Qua việc kiểm soát sự thay đổi của các KPI ta có thể phát hiện các vấn đề của mạng nhanh nhất có thể.
Việc kiểm tra các KPI cho một mạng là một chức năng của công việc quản lý chất lƣợng mạng hàng ngày. Việc kiểm tra này sẽ cho nhà vận hành các thông tin liên quan đến việc mạng đang thực hiện chức năng của nó nhƣ thế nào:
Mạng có đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lƣợng không?
Chất lƣợng mạng có thay đổi khơng? Tăng lên hay giảm đi?
Khu vực gặp sự cố ở đâu?
Đã gặp phải những loại vấn đề gì?
2.3.3. Phân loại tham số KPI
Các KPI đƣợc chia làm 2 loại phục vụ cho các đối tƣợng khác nhau. Bảng 2. 1 Phân loại KPI