3.1.1 Tham số cho vùng phủ 3G liên tục
Vì đối với vùng phủ sóng 3G liên tục, số trạm 3G tương đối nhiều nên ta sẽ thiết lập các tham số trên hệ thống sao cho mức độ ưu tiên UE ở trong mạng 3G cao hơn. Do dó, các tham số có thể đặt như sau:
-115dBm< Qrxlevmin<-111dBm và FDD_Qmin = -12 dB
3.1.2 Tham số cho vùng biên 3G-2G
Bằng việc đo kiểm với tuyến xuất phát từ nơi gần trạm gốc (vùng phủ 3G tốt) tới vùng biên (vùng phủ 3G kém) trong khi vùng phủ 2G luôn luôn tốt. Chất lượng và cường độ thu 3G giảm dần theo hướng ra vùng biên. Theo hướng ngược lại từ vùng biên 2G đi vào trạm 3G, chất lượng 3G có thể tốt hơn nếu như ta tăng giá trị FDD_Qmin. Thực tế cho thấy rằng, Giá trị FDD_Qmin cao là cách hiệu quả nhất giảm quá trình chọn lựa lại cell khác hệ thống cũng như từ GSM sangWCDMA và kết quả là độ ổn định của mạng được tăng lên rõ rệt và giảm một lượng nhỏ WCDMA vùng phủ ở chế đỗ rỗi. Thay đổi Qrxlevmin cũng dẫn đến việc thay đổi quá trình lựa chọn cell từ 3G sang 2G. Nếu ta giảm Qrxlevmin, quá trình lựa chọn lại cell từ WCDMA sang GSM tăng lên. Do vậy, trong trường hơp này khuyến nghị thiết lập Qrxlevmin = -111dBm và FDD_Qmin = -10. Đặt như vậy sẽ hạn chế quá trình lựa chọn lại cell từ 2G sang 3G và 3G sang 2G.
3.1.3 Tham số cho vùng trống 3G
Trong trường hợp này, tuyến đo bắt đầu và kết thúc với các điểm đo với chất lượng 3G tốt và đi qua những điểm trống (Ec/No thấp do nhiễu cao, mặc dù RSCP có thể cao). Do đó, để tránh UE bị rớt mạng (vì khơng thực hiện được quá trình lựa chọn cell khác hệ thống được do Ec/No xuống mức quá thấp) ta nên dùng Qrxlevmin với giá trị thấp để giảm tối đa việc lựa chọn cell khác hệ
thống và giảm quá trình lựa chọn lại cell từ WCDMA sang GSM, đồng thời tăng vùng phủ sóng 3G UMTS ở chế độ rỗi. Khuyến nghị thiết lập Qrxlevmin = -115dBm và FDD_Qmin = -12dB để tăng vùng phủ WCDMA ở chế độ rỗi.
3.1.4 Tham số cho vùng phủ 3G bên trong tòa nhà
Trong trường hợp này, khi UE đi vào tòa nhà (cũng giống như trường hơp vùng biên từ vùng 3G WCDMA sang vùng 2G GSM). Trong cả hai trường hợp nêu trên thì quá trình lựa chọn cell liên hệ thống là không thể tránh khỏi. Khi UE di chuyển sâu vào bên trong tòa nhà CPICH RSCP giảm nhanh và đột ngột (Ec/No có thể thấp hoặc tương đối tuy nhiên không ổn định). Cũng giống như trường hợp vùng biên, khuyến nghị thiết lập Qrxlevmin = -111dBm và FDD_Qmin = -10dB để tăng độ ổn định chất lượng mạng.
3.1.5 Tham số cho vùng 3G Fading đa đường
Đối với những vùng chịu ảnh hưởng lớn do hiện tượng Fadinh đa đường như khu vực đường cao tốc, trong cầu thang máy, khu vực tầng hầm, v.v, mức thu RSCP tại UE cũng như Ec/No biến động tương đối lớn hơn so với các phân vùng khác. Đối với các thành phố lớn như Hà Nội, TP.HCM cho thấy fading tại nhiều khu vực tương đối sâu từ 10-15dB. Do vậy, để giảm thiểu sự ảnh hưởng của hiện tượng Fadinh đa đường các tham số ngưỡng nên đặt ở mức cao hơn so với các vùng khác. Khuyến nghị như cho vùng này như sau: Qrxlevmin = - 111dBm và FDD_Qmin = -10 dB.
Chúng ta đã tìm hiểu quá trình lựa chọn lại cell liên hệ thống và các tham số liên quan. Ở phần tiếp chúng ta sẽ tìm hiểu quá trình chuyển giao liên hệ thống khi UE thực hiện cuộc gọi.
3.2Phân tích các tham số hiện tại và đề suất giải pháp tối ưu cell relection trên mạng 3G Vinaphone
Từ việc phân tích nguyên lý hoạt động của cơ chế cell reselction trên hệ thống 3G UMTS, nhóm đề tài đã thực hiện lấy số liệu về các tham số cơ bản liên quan đến việc lựa chọn lại cell hiện tại đang được cấu hình trên hệ thống 3G Vinaphone tại VNP1 phân tích, đánh giá và tối ưu như sau:
- Tham số hiện tại:
Qqualmin = -18dB SsearchRAT = 4dB Qrxlevmin = -99dBm Qhyst1s = 4dB Qoffset1n,n = 0dB Treselection = 1s
3.2.1 Lỗi Lựa chọn lại cell error do tham số Qrxlevmin đặt ngưỡng cao
Nguyên nhân gây lỗi: Vinaphone đặt ngưỡng Qrxlev cao
Thật vậy, từ 2 bất phương trình cơ bản cho lựa chọn lại cell tử 3G sang 2G (1) và (2) dưới đây nều như không đồng thời được thỏa mãn điều kiện lựa chọn lại cell không thể được thực thi.
Rxlev(2G)> RSCP(3G)+∆Qoffset (1) Rxlev(2G) > Qrxlevmin (2)
Hình 16: Quá trình thực hiện lựa chọn lại Cell 3G-2G
Như hình trên ta có thể thấy vùng C-D không thể thực hiện Cell reslection được do lỗi đặt ngưỡng Qrxlevmin chưa hợp lý. Để làm rõ trường hợp này ta phân tích trường hợp như sau: Giả sư UE đang di chuyển từ outdoor sang indoor khi đó cả mức thu 3G và 2G đều giảm nhưng mức độ giảm không cùng tỷ lệ dẫn đến tồn tại trường hợp khi mức chênh lệch giữa Rxlev 2G và RSCP 3G lớn hơn 4dB và RSCP 3G dưới ngưỡng tối thiểu trong khi đó mức thu 2G Rxlev nhỏ hơn Qrxlevmin (-99dBm) nhưng vẫn trên ngưỡng Rx threshold(- 104dBm, 2G GSM).Tuy nhiên, điều kiện (2) Rxlev (2G) > Qrxlevmin không được thỏa mãn. Kết quả không thực thi được lựa chọn lại cell và UE phải thực hiện lại PLMN lựa chọn lại cell từ đầu.
Giải pháp khắc phục:
Để xử lý vấn đề này tương đối đơn giản ta chỉ việc giảm giá trị của Qrxlevmin từ giá trị hiện tại -99dBm xuống giá trị thấp hơn. Khuyến nghị đặt Qrxlevmin từ -111dBm÷ -115dB
3.2.2 Kỹ thuật lựa chọn giá trị các tham số để giảm tối đa hiệu ứng Ping-Pong trong quá trình lựa chọn lại cell liên hệ thống 3G/2G
Hiệu ứng ping-pong trong quá trình lựa chọn lại cell liên hệ thóng là hiệu ứng mà UE lựa chọn từ cell 2G sang 3G và ngược lại một cách liên tục. Đối với các nhà khai thác mạng di động trên thế giới, khi triển khai cả 2G và 3G thì vấn đề hiện ứng ping-pong xảy ra trong quá trình lựa chọn lại cell giữa 2 hệ thống là một thách thức lớn. Khi triển khai 3G tại các khu vực thành phố và bán thành thị, vấn đề chung các nhà khai thác mạng gặp phải là khi UE ở chế độ song song 2G/3G và ở những nơi mà tín hiệu 3G cịn yếu hơn tín hiệu 2G (trong nhà, ngồi trời, v.v) mặc dù UE không di chuyển nhưng hiệu ứng ping-pong khi lựa chọn lại cell từ 2G sang 3G và ngược lại xảy ra thường xuyên. Thời gian để UE chuyển từ 3G sang 2G mất khoảng 1 phút và từ 2G sang 3G mất từ 1-2 phút. Trong khoảng thời gian này nếu như có thuê bao khác gọi đến thì UE khơng thể nhận biết được (Mạng sẽ báo thuê bao không liên lạc được mặc dù người dùng vẫn ở trong vùng phủ và khơng tắt máy). Hơn nữa, vì hiệu ứng ping-pong xảy ra thường xuyên trên diện rộng cho nên đẩy tải báo hiệu trên mạng lên cao đôi khi dẫn đến nghẽn mạng báo hiệu. Hiệu ứng ping-pong xảy ra khá phổ biến trong các văn phòng các tòa nhà cao tầng. Giải thích cho hiện tượng trên như sau: Thực tế đo đạc tại Hà nội cho thấy rằng bên ngồi cửa sổ của các văn phịng CPICH RSCP và Ec/No tương đối tốt (RSCP cỡ -95 cho đến -85dBm, Ec/No cỡ -12dB). Tuy nhiên, do suy hao đâm xuyên và hiện tượng fading đa đường làm cho CPICH RSCP giảm đi rất nhanh và Ec/No thấp và không ổn định khi UE di chuyển vào bên trong tịa nhà. Trong khi đó tín hiệu thu 2G tương đối tốt RSSI cỡ -80 đến -85dBm. Hơn nữa các tham số thiết lập cho việc lựa chọn lại cell 2G/3G cell chưa được hợp lý và kết quả là hiện tượng hiệu ứng ping-pong khi lựa chọn cell xảy ra thường xuyên.
Lấy ví dụ tham số thiết lập cho RNC/NodeB trước và sau tối ưu. Như đã chỉ ra ở bảng dưới đây, trước khi tối ưu, khi CPICH Ec/No 3G cell dưới -14dB, UE ở chế độ song song bắt đầu thực hiện đo 2G GSM và có khả năng thực thi lựa chọn cell từ 3G sang 2G. Mặt khác, trong hệ thống 2G nơi mà UE ở chế độ song song luôn thực hiện việc đo đạc các cell 3G. Khi cell 3G lân cận có CPICH Ec/No lớn hơn -20dB, quá trình lựa chọn lại cell từ 2G sang 3G được thực thi (Bất kể chất lượng tín hiệu 2G hiện tại ra sao)
Hình 17: Cửa sổ vùng hiệu ứng ping-pong
Khi CPICH Ec/No nằm giữa khoảng -20dB đến -14dB, có thể thấy rằng hiệu ứng ping-pong trong việc tái lực chọn cell là không thể tránh khỏi.
Giải pháp: Nếu ta chọn mức ngưỡng chọn lựa lại cell từ 3G→2G,
Qqualmin+Ssearch RAT nhỏ hơn ngưỡng 2G→3G chọn lựa lại cell, FDD_Qmin sẽ giải quyết được vấn đề nêu trên.
Mỗi NodeB sẽ chọn các tham số khác nhau tùy thuộc vào điều kiện địa hình cũng như vùng chồng giữa mạng 2G và 3G. Từ các kết quả đo đạc thực tế có được từ mạng 3G Vinaphone tại 3 Vùng Miền Bắc, Miền Trung và Miền nam trong các trường hợp vùng biên, vùng trống và vùng trong tòa nhà, chúng ta có thể thiết lập các thông số liên quan đến việc lựa chọn lại cell cho từng NodeB khác nhau nằm trong các vùng này.
Bảng 43: Tham số trước và sau khi tối ưu quá trình lựa chọn lại cellkhác hệ thống khác hệ thống
Hệ thống Tham số Giá trị trước tối ưu
Giá trị sau tối ưu 3G Qqualmin -18 dB -18 dB SsearchRAT 4 dB 4 dB Qqualmin+ SsearchRAT -14 dB -14 dB 2G Qsearch_I 7 dB 7 dB FDD_Qoffset -∞ -∞ FDD_Qmin -20 dB -12 dB
3.3Giải pháp lựa chọn các tham số cho quá trình chuyển giao liên hệ thống
3.3.1 Các tham số liên quan đến quá trình chuyển giao từ 3G sang 2G
Sự kiện 2D: Chất lượng của tín hiệu hiện tại dưới ngưỡng
Biểu thức toán học: Qused ≤ Tused – H2d/2
Qused: Giá trị kết quả đo được của tín hiệu hiện tại
TUsed 2d: Giá trị ngưỡng tuyệt đối (ThreshUsedFreq) của tín hiệu tại
thời điểm bắt đầu sự kiện 2D
H2d: Giá trị chờ quyết định chuyển giao trong sự kiện 2D Sự kiện 2F: Chất lượng của tín hiệu hiện tại trên mức ngưỡng
Biểu thức toán học: Qused ≥ Tused +H2f/2
TUsed2f: Giá trị ngưỡng tuyệt đối của tín hiệu tại thời điểm bắt đầu sự
kiện 2F
H2f: giá trị chờ quyết định chuyển giao đối với sự kiện 2F. c) Sự kiện 3A
Chất lượng của tín hiệu UTRAN hiện tại đang sử dụng dưới ngưỡng và chất lượng tín hiệu của các hệ thống vô tuyến khác trên ngưỡng. Sự kiện này được sử dụng để đưa ra quyết định chuyển giao giữa các hệ thống khác nhau. Biểu thức toán học:
{ Qused ≤ Tused – H3A/2
Mot h erRAT+CIOot herRAT ≥ Tot herRAT+H3A/2
QUsed : Giá trị kết quả đo được của tín hiệu UTRAN hiện tại
TUsed : Giá trị ngưỡng tuyệt đối (ThreshUsedFreq) đối với sự kiện 3A
H3a: thời gian chờ đối với sự kiện 3A.
Mother RAT : Giá trị kết quả đo chất lượng của các hệ thống khác
CIOother RAT: Giá trị chất lượng chênh lệch của các hệ thống khác
Tother RAT: Giá trị ngưỡng tuyệt đối của các hệ thống khác. d) Sự kiện 3C
Chất lượng của tín hiệu UTRAN hiện tại đang sử dụng trên ngưỡng Biểu thức toán học: MotherRAT + CIOotherRAT ≥ TotherRAT+H3C/2
MotherRAT : Giá trị kết quả đo chất lượng của các hệ thống.
CIOother RAT : Giá trị chất lượng chênh lệch của các hệ thống cell
khác.
Tother RAT : Giá trị ngưỡng tuyệt đối của các hệ thống khác
H3c: giá trị chờ đối với sự kiện 3C
3.3.2 Lựa chọn các tham số cho từng vùng cho việc tối ưu hóa việc chuyển giao từ 3G sang 2G
Hiện tại, tất cả các tham số lien quan đến việc thiết lập cho quá trình chuyển giao giữa mạng 3G và 2G trên tất cả các NodeB là hoàn toàn như nhau. Thực tế cho thấy rằng đối với mỗi vùng, mỗi NodeB yêu cầu các thông số trên là khác nhau. Cũng tương tự như các phân vùng như đã phân loại trong phần lựa chọn lại cell (đã đề cập ở trên), các vùng cho việc chuyển giao khác hệ thống cũng bao gồm: Vùng phủ sóng liên tục, Vùng Biên, Vùng trống, Vùng trong tòa nhà và Vùng Fading đa đường.
Dựa trên những đo kiểm thực tế đối với từng vùng, và kinh nghiệm làm việc thực tế, chúng ta có bảng giá trị các tham số khuyến nghị sau đây cho từng vùng như sau bao gồm cả chuyển giao giữa các hệ thống và việc lựa chọn lại cell:
Các Event và tham Vinaphone cấu hình default trên hệ thống hiện tại:
Hiện tại Vinaphone sử dụng các Event 2D và 2F và điều kiện MotherRAT + CIOotherRAT ≥ TotherRAT+H3A/2 để thực hiện InterRAT handover
Không sử dụng các Event 3A và 3C để trigger InterRAT handover
Sử dụng đồng thời các quality measurement Ec/No&RSCP cho các Event 2D và 2F
Event 2D: Start compressed mode để đo chất lượng GSM neigboring cell.
Giá trị hiện tại:
2D Event CS Measure Start Ec/N0 = -14dB& RSCP = -103dBm Hysteresis Event 2D: 4dB
Time to trigger 2D: 320ms
Event 2F: Start compressed mode để đo chất lượng GSM neigboring cell.
2F Event CS Measure Start Ec/N0 = -12dB& RSCP = -99dBm Hysteresis Event 2F: 4dB
Time to trigger 2F: 1280ms
Do vậy, ta có thể tính được các giá trị start và stop cho các event 2D và 2F như sau:
Xác định ngưỡng bắt đầu đo 2G GSM cho Event 2D: Event2D: Qused ≤ Tused – H2d/2
Bắt đầu đo khi serving CPICH đồng thời có:
CPICH Ec/No < -14dB-4(dB)/2 = -16dB và
CPICH RSCP < -103dBm – 4(dB)/2 = -105dBm
Xác định ngưỡng bắt đầu đo/dừng 2G GSM cho Event 2F: Event2F: Qused >Tused + H2F/2
Bắt đầu dừng đo 2G khi serving CPICH đồng thời có:
CPICH Ec/No > -12dB+4(dB)/2 = -10dB và
CPICH RSCP > -99dBm + 4(dB)/2 = -97dBm
Xác định ngưỡng cho MotherRAT 2G GSM:
Giá trị trên hệ thống 3G Vinaphone hiện tại:
-CIOotherRAT = 0; TotherRAT = -94dBm; Hysteris H3A = 2dB
à MotherRAT ≥ -94dBm+1dB = -93dBm
Do vậy, UE chỉ được phép Handover sang 2G GSM khi điều kiện mức thu 2G > -93dBm
Từ các giá trị cho các Event như trên, đề tài sẽ chỉ ra những lỗi trong quá trình Inter RAT do đặt chế độ và các tham số chưa thích hợp:
+Trường hợp 1:UE không thể thực hiện InterRAT handover do đặt ngưỡng Ec/No cho event 2D quá sâu. Khi UE di chuyển xa trạm gốc RSCP và Ec/No có mức giảm khác nhau, khơng tuyến tính, dẫn đến:
Tồn tại những điểm/khu vực có RSCP thấp dưới ngưỡng trong khi đó Ec/No vẫn tương đối cao
Không trigger được Event 2D à Không có việc đo chất lượng 2G à Không có việc handover 3G sang 2G
Hình 18: Ec/No Event 2D để quá sâu
Như trên hình mơ tả, do Vinaphone chọn điều kiện bắt buộc “Hàm AND” khi thỏa mãn đồng thời 2 điều kiện CPICH Ec/No < -16dB và/AND CPICH RSCP < -105dBm mới thực hiện trigger Event 2D nên mặc dù khi RSCP xuống rất thấp dưới ngưỡng tối thiểu threshold(-115dBm)(thực tế lúc này cuộc gọi bị
drop) nhưng Ec/No vẫn tốt > -16dB. Do vậy, không thực hiện trigger Event 2D
à Không có Inter RAT handover cuộc gọi bị drop.
Giải Pháp khắc phục:
Chuyển mode về hàm OR thay vì dùng hàm AND Thay đổi ngưỡng cho các Event2D/2F
2D Event CS Measure Start Ec/N0 = -12dB& RSCP = -103dBm Hysteresis H2D = 4dB
Sử dụng các Event 3A và 3C
+ Trường hợp 2: UE không thể thực hiện InterRAT handover do đặt ngưỡng
GSM RSSI 3A cao.
Tín hiệu 3G yếu cả RSCP và Ec/No thấp: Điều kiện Trigger Event 2D được thỏa mãn: RSCP < -105dBm & Ec/No < -16dB