Một vị trí được xem là bị nhiễu khi tại vị trí đó thỏa mãn các điều kiện sau: - Số lượng tín hiệu đáp ứng > 3
- Tất cả các tín hiệu đáp ứng trên có RSRP ≥ -100dBm - Chênh lệch RSRP của các tín hiệu < 5dB
48 Hình 2.6 Ví dụ nhiễu pilot theo cường độ RSRP
RSRQ (Reference Signal Received Quality): Chất lượng tín hiệu nh n ậ trên băng rộng.
RSRQ ch ra chỉ ất lượng của tín hiệu nhận được. Cũng giống RSRP, RSRQ dùng để xác định cell cho kết nối tốt nhất.
RSRQ được đo đạc và tính toán dựa trên RSRP và RSSI (Received Signal Strength Indicator). RSRP cho biết cường độ c a tủ ổng tín hiệu nhận được còn RSSI cho biết cường độ ủa tín hiệ c u ảnh hưởng t ừ các cell khác và nhiễu nền. Công thức tính RSRQ như sau (N là số Resource Block): 𝑅𝑆𝑅𝑄 =𝑅𝑆𝑅𝑃
49 Giá trị ủ c a RSRQ n m trong kho ng -ằ ả 19,5 dB đến -3dB với cách nhau 0,5dB.
Hình 2.7 Phân bố RSRQ
SINR (Signal-Interference plus Noise Ratio) : m c t sứ ỷ ố năng lượng sóng mang trên nhiễu được đo trên cả UE và eNodeB để xác định đường truyền vô tuyến được sử dụng dựa trên một số tiền định thiết lập của các ngưỡng. Đường truyền vô tuyến được sử dụng truyền đi các dữ liệu mã hóa và điều chế. Mức SINR càng cao, hiệu su t ph ấ ổ càng cao bởi việc s d ng mử ụ ột điều chế và chương trình mã hóa hợp nhất.
50 SINR tham slà ố đánh giá chấ lượt ng m ng. SINR ạ trong LTE thay thế cho EC/N0 trong UMTS. UE s dử ụng SINR để xác định ch sỉ ố chất lượng kênh (CQI) trong mạng. SINR được đo đạc bởi UE dựa trên RB (Resource Block). UE tính toán SINR trên mỗi RB, chuyển đổi thành CQI và báo cáo lại eNodeB.
SINR không được định nghĩa trong mô t k thu t c a 3GPP ả ỹ ậ ủ nhưng được sử d ng bụ ởi nhà sản xuất UE và sử ụng trong các công cụ d drive test.
SINR được xác định theo công thức:
SINR = S/(I+N)
S: là công suất tín hiệu có ích.
I: là công suất tín hiệu can nhiễu từ các cell khác trong cùng hệ thống hoặc khác hệ thống.
N: là công suất nhi u nền. ễ
Tham s Eb/No: ố tỷ số năng lượng mỗi bit trên mật độ phổ công suấ ạt t p âm.
Khi s dử ụng ghép kênh vô tuyến, năng lượng thu được đo cho mỗi anten, và sau đó tổng h p l i v i nhau. ợ ạ ớ Eb/No là năng lượng thu trên mỗi bit phân chia bởi mật độ công suất trên tạp âm. Kết hợp với tỷ lệ lỗi bit BER có thể xác định hi u qu cệ ả ủa phương pháp điều ch . ế
Đánh giá tham số Eb/No thường được chia theo các mức:
- Tốt nếu Eb/No ≥ 12dB
- Trung bình nếu 10dB ≤ Eb/No < 12dB - Chấp nhận được nếu 8dB Eb/No < 10dB ≤ - Kém nếu Eb/No < 8
51
RSRP(dBm) RSRQ(dB) SINR(dB) Rất tốt >= -75 >= -10 >= 20
Tốt -75 đến -85 -10 đến -15 13 đến 20 Trung bình -85 đến -100 -15 đến -19.5 0 đến 13
Tại biên cell <= -100 < -19.5 <= 0 Bảng 2.2 Đánh giá các tham số KPI theo giá trị đo được Ngoài các tham số kể trên, khi tiến hành drive test cần đo một số tham số khác như CQI (chỉ s ốchất lượng kênh), Physical Throughput UL/DL (thông lượng đường lên và đường xuống), UE_Tx Power (công suất phát UE).
2.4.2 Các tham số điều chỉnh của anten Electrical tilt (E tilt) Electrical tilt (E tilt)
Việc điều chỉnh không làm thay đổi anten về mặt vật lý, được thực hiện bằng cách thay đổi các đặc tính của pha tín hiệu của từng phần tử của anten, độ nghiêng điện có thể có giá trị c nh hoố đị ặc có thể thay đổi, thường được điều ch nh ỉ thông qua phụ kiện như thanh hoặc chốt có dấu. Điều chỉnh này có thể là thủ công hoặc t ừ xa, các anten dùng điều khiển từ xa thường có giá thành cao hơn rất nhiều.
52 Hình 2.8 Electronic tilt
Mechanical tilt (M tilt)
Độ nghiêng cơ học rấ ễt d hiểu: nghiêng ăng-ten, thông qua các phụ ện cụ ki thể trên giá đỡ, mà không thay đổi pha của tín hiệu đầu vào, biểu đồ (và do đó chỉ dẫn truyền tín hiệu) được sửa đổi.
Hình 2.9 Mechanical tilt Azimuths Azimuths
Là góc ngang hướng phủ sóng của anten trên mặt phẳng góc 360˚. Thông thường, trên mỗi trạm có 3 anten và mỗi anten này được lắp đặt cách nhau 120˚ để có thể tối ưu vùng phủ ủa trạm. c
53
2.4.3 Chuyển giao
2.4.3.1Chuyển giao trong mạng 4G LTE
Chuyển giao là phương tiện cần thiết để thuê bao có thể di chuyển trong mạng. Khi thuê bao chuyển động t ừ vùng phủ sóng của một cell này sang một cell khác thì kết nối với cell mới phải được thiết lập và kết nối với cell cũ phải được hủy b . ỏ
Lý do cơ bản c a vi c chuyủ ệ ển giao là kế ối vô tt n uyến không thỏa mãn một bộ tiêu chuẩn nhất định và do đó hoặc UE hoặc E-UTRAN sẽ thực hiện các công việc để cải thiện kết nối đó. Khi thực hiện các kết nối chuyển mạch gói, chuyển giao được thực hiện khi cả UE và mạng đều thực hiện truyền gói không thành công. Các điều ki n chuyệ ển giao thường gặp là: điều ki n chệ ất lượng tín hiệu, tính chất di chuy n cể ủa thuê bao, sự phân bố lưu lượng, băng tần… Điều ki n chệ ất lượng tín hiệu là điều kiện khi chất lượng hay cường độ tín hiệu vô tuyến bị suy giảm dưới một ngưỡng nhất định. Chuyển giao phụ thuộc vào chất lượng tín hiệu được th c hi n cho c ự ệ ả hướng lên lẫn hướng xu ng cố ủa đường truyễn dẫn vô tuyến.
Chuyển giao do nguyên nhân lưu lượng xảy ra khi lưu lượng của cell đạt tới một giới h n tạ ối đa cho phép hoặc vượt quá ngưỡng giới hạn đó. Khi đó các thuê bao ở ngoài rìa của cell (có mật độ t i cao) s ả ẽ được chuyển giao sang cell bên cạnh (có mật độ tải thấp).
Số lượng chuyển giao ph ụthuộc vào tốc độ di chuy n cể ủa thuê bao. Khi UE di chuy n theo mể ột hướng nhất định không thay đổi, tốc độ di chuy n cể ủa UE càng cao thì càng có nhiều chuyển giao thực hiện trong E-UTRAN.
Các thuật ngữ và các tham số sau được sử dụng trong thuật toán chuyển giao:
Ngưỡng giới hạn trên: là mức tín hiệu c a k t nủ ế ối đạt giá trị ực đại c cho phép thỏa mãn một chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu.
54 Ngưỡng gi i hớ ạn dưới: là mức tín hiệu c a k t nủ ế ối đạt giá trị c c tiự ểu cho phép thỏa mãn một chất lượng dịch v ụ QoS yêu cầu. Do đó mức tín hiệu của nối kết không được nằm dưới ngưỡng đó.
Giới hạn chuyển giao: là tham số được định nghĩa trước được thiết lập tại điểm mà cường độ tín hiệu của cell bên cạnh (cell B) vượt quá cường độ tín hiệu của cell hiện tại (cell A) một lượng nhất định. Tập tích cực: là một danh sách các nhánh tín hiệu (các cell) mà UE
thực hi n k t nệ ế ối đồng th i t i m ng truy nhờ ớ ạ ập vô tuyến (E- UTRAN). Giả sử thuê bao UE trong cell A đang chuyển động v ề phía cell B, tín hiệu hoa tiêu của cell A b suy giị ảm đến mức ngưỡng giới hạn dưới. Khi đạ ới mức này, xuất t t hiện các bước chuyển giao theo các bước sau đây:
- Cường độ tín hiệu A bằng với mức ngưỡng giới hạn dưới. Còn tín hiệu B s ẽđược RNC nhập vào tập tích cực. Khi đó UE sẽthu tín hiệu tổng h p cợ ủa hai k t nố ồng thờ ến UTRAN. ế i đ i đ - Tại vị trí này, chất lượng tín hiệu B tốt hơn tín hiệu A nên nó
được coi là điểm khởi đầu khi tính toán giới hạn chuyển giao.
- Cường độ tín hiệu B bằng hoặc tốt hơn ngưỡng giới hạn dưới. Tín hiệu A bị xóa khỏ ập tích cực bởi RNC. i t
Kích cỡ c a tủ ập tích cực có thể thay đổi được và thông thường ở trong khoảng từ 1 đến 3 tín hiệu.
2.4.3.2Trình tự và các loại chuyển giao
Gồm có ba pha : pha đo lường, pha quyết định và pha thực hiện. Đo lường là nhiệm vụ quan trọng trong quá trình chuyển giao vì:
55 - Mức tín hiệu trên đường truy n dề ẫn vô tuyến thay đổi r t lấ ớn tùy thuộc vào fading và tổn hao đường truy n. Nhề ững thay đổi này phụ thuộc vào môi trường trong cell và tốc độ di chuyển của thuê bao.
- S ố lượng các báo cáo đo lường quá nhiều sẽ làm ảnh hưởng đến tải hệ thống.
Để thực hi n chuy n giao, trong suệ ể ốt quá trình kết nối, UE liên tục đo cường độ tín hiệu của các cell lân cận và thông báo kết quả t i eNodeB. ớ
Pha quyết định chuyển giao bao gồm đánh giá tổng thể ề v QoS của k t nối ế so sánh nó với các thuộc tính QoS yêu cầu và ước lượng từ các cell lân cận. Tùy theo k t qu ế ả so sánh mà ta có thể quyết định th c hiự ện hay không thực hi n chuyệ ển giao. eNodeB kiểm tra các giá trị ủa các báo cáo đo đạc để kích hoạ c t m t bộ ộ các điều ki n chuy n giao. Nệ ể ếu các điều kiện này bị kích hoạt, eNodeB ph c v s cho ụ ụ ẽ phép thực hiện chuyển giao.
Căn cứ vào quyết định chuyển giao, có thể phân chia chuyển giao ra thành hai loại như sau:
Chuyển giao quyết định bởi m ng (NEHO). ạ
Chuyển giao quyết định bởi thuê bao di động (MEHO).
Trong trường hợp chuyển giao thực hiện bởi mạng (NEHO), eNodeB thực hiện quyết định chuyển giao. Trong trường hợp MEHO, UE thực hiện quyết định chuyển giao. Trong trường hợp k t h p c hai lo i chuyế ợ ả ạ ển giao NEHO và MEHO, quyết định chuyển giao được thực hiện bởi sự phối hợp giữa eNodeB với UE.
Ngay c ả trong trường h p chuyợ ển giao MEHO, quyết định cuối cùng về việc thực hi n chuyệ ển giao là do eNodeB. ENodeB có trách nhiệm quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) của toàn bộ hệ thống.
56 Hình 2.10 Qúa trình chuyển giao
Quyết định chuyển giao dựa trên các thông tin đo đạc của UE và eNodeB cũng như các điều kiện để thực hiện thuật toán chuyển giao. Nguyên tắc chung thực hiện thuật toán chuyển giao được thể hiện trên hình trên.
Trình tự chuyển giao giữa hai cell trong LTE th c hiện như sau: ự
- UE truyền báo cáo đo lường đến eNodeB. Trong báo cáo này là đo lường cho một cell đích với mức RSRP cao hơn cell đang phục vụ.
- eNodeB ngu n quyồ ết định chuyển giao là cần thiết, khi đó xác định cell đích phù hợp và yêu cầu truy cập đến eNodeB đích đang điều khiển cell đích.
- eNodeB đích chấp nhận yêu cầu chuyển giao và cung c p cho eNodeB ấ nguồn các thông số đòi hỏi cho UE để truy cập đến cell đích để chuyển giao có thể thực thi, các thông số đó bao gồm cell ID, t n s ầ ố sóng mang và tài nguyên chỉ định cho đường xuống và đường lên.
57 - eNodeB ngu n g i m t bồ ở ộ ản tin “mobility from E-UTRA” đến UE. - UE nhận được b n tin, ng t k t nả ắ ế ối vô tuyến v i eNodeB nguớ ồn và thiết l p k t n i m i vậ ế ố ớ ới eNodeB đích. Trong suốt thời gian này đường truy n d ề ữ liệu b ngị ắt.
Hệ thống WCDMA s d ng chuy n giao m m cho cử ụ ể ề ả đường lên và đường xuống. H ệthống HSPA s d ng chuy n giao mử ụ ể ềm cho đường lên nhưng không sử dụng cho đường xuống. Ở h ệthống LTE, không sử d ng chuy n giao m m, ch ụ ể ề ỉ có chuyển giao cứng, do đó hệ thống trở nên đơn giản hơn.
Chuyển giao cùng tần số (intra-frequency) được thực hiện giữa các cell trong cùng một eNodeB. Chuyển giao khác tần s ố(intra-frequency) được th c hiự ện giữa các cell thuộc các eNodeB khác nhau.
Trong giai đoạn đầu triển khai các mạng LTE, việc tồn tại cùng một lúc nhiều hệ thống mạng như 3G, HSPA…trên cùng một khu vực địa lý rất phổ bi n. ế Thêm vào đó, mô hình triển khai các trạm phát công suất thấp để giảm tải hoặc phủ sóng những khu vực khó triển khai trạm công suất lớn cũng được s d ng r ng ử ụ ộ rãi. Chính vì vậy, hình thức chuyển giao Inter - RAT xảy ra khá thường xuyên
58
2.4.3.3 Tối ưu chuyển giao
Nhìn chung, trong bất kỳ hệ thống mạng di động nào, việc chuyển giao không thành công cũng gây lãng phí tài nguyên mạng lưới (để xử lý các thông tin báo hiệu, chuẩn bị tài nguyên cho việc chuyển giao…) hoặc tệ hơn là gây lỗi kết nối, ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ của người dùng. Ngoài ra, cũng có trường hợp chuyển giao thành công nhưng cũng gây hậu quả tương tự đố ới v i cả h ệthống và người dùng bởi nh ng chuyữ ển giao đó không cần thi t ph i th c hi n (hi u ế ả ự ệ ệ ứng Ping Pong - UE liê ục bịn t chuy n giao giể ữa các cell dù không di chuyển).
Vì vậy, tối ưu chuyển giao rất quan trong đối với mạng đa tế bào. Cụ thể, tối ưu chuyển giao là điều chỉnh các thông số chuyển giao cho phù hợp, nhằm hạn chế tình trạng chuyển giao quá sớm hoặc quá muộn, chuyển giao không đúng cell, chuyển giao ping pong và cải thiện chất lượng hệ thống.
Trong h ệthống trước, mạng lõi quản lý RNC, RNC quản lý các trạm BS và BS l i quạ ản lý các UE. Vì thế khi UE chuyển qua vùng RNC khác phục vụ, thì mạng lõi chỉ ết đế RNC đang phụ bi n c vụ UE, mọi chuyển giao được điều khiển bởi RNC. Nhưng đối với E-UTRAN, mạng lõi có thể thấy mọi chuyển giao.
Ở WCDMA, chúng ta dùng CPICH RSCP để quyết định chuyển giao thì ở LTE ta sẽ dùng RSRP. Thuật toán chuyển giao dựa trên giá trị RSRP và RSRQ, chuyển giao được thiết lập khi các thông số này từ cell ảnh hưởng cao hơn cell đang phục vụ. Trong khi RSRP chỉ ra độ ạnh tín hiệ m u, RSRQ bổ sung mức can nhiễu bởi vì nó bao gồm RSSI. Vì vậy RSRQ cho phép kế ợp giữa cường độ tín t h hiệu với can nhiễu để báo cáo một cách hiệu quả. UE s ẽthực hiện đo lường RSRP (Reference Signal Receive Power) và RSRQ (Reference Signal Receive Quality) dựa trên tín hiệu RS (Reference Signal) nhận được từ cell đang phục vụ và từ cell ảnh hưởng mạnh nhất.
59
Hình trên là một ví dụ về sự ki n c a chuyệ ủ ển giao được xác định bằng công cụ drive test. Trong đó: UE_RSRP là cường độ RSRP c a cell ph c v , Nbr_RSRP ủ ụ ụ là cường độ RSRP c a mủ ột cell lân cận, Num_Nbrs là số cell lân cận có ảnh hưởng đến cell phục vụ, HO_Fail là sự kiện chuyển giao thất bại, HO_OK là sự kiện chuyển giao thành công.
Tại thời điểm 16:48, cường độ RSRP cell lân cận tăng dần, RSRP cell phục vụ gi m dả ần, đến khi RSRP cell l n cậ ận vượt ngưỡng thì UE thực hi n chuy n giao ệ ể thành công. Đến thời điểm 16:50, cường độ RSRP của 2 cell liên tục dao động gần bằng nhau kéo dài, UE thực hiện chuyển giao không thành công. Tiếp theo sau là chuỗi hiện tượng ping-pong, chuyển giao qua lại liên tục gi a 2 cell. T RSRP kữ ừ ết hợp với các thông số khác như RSRQ, SINR, có thể xác định nguyên nhân từ vùng phủ biên của 2 cell. Từ kết quả trên ta có thểtiến hành điều chỉnh lại vùng phủ chồng l n giấ ữa các cell để ả gi m thi u ể ảnh hưởng đến chất lượng chuy n giao. ể
60 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG TỐI ƯU MẠNG 4G VINAPHON: E
Chương này trình bày ấn đềv ứng dụng phương pháp tối ưu mạng 4G LTE cho m ng VINAPHONE t i m t sạ ạ ộ ố địa điểm thuộc Quận Tân Bình. Qúa trình đo đạc, phân tích và tối ưu được thực hiện thực tế bằng phương pháp truyền thống