5 Triển khai UMTS 900 tại Thái Nguyên
5.1 Cấu hình thiết kế mạng UMTS 900 tại Thái Nguyên 5.1.1 Phạm vi triển khai
Ví trị triển khai U900
Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nhà mạng triển khai UMTS900 vì những lợi ích về mặt công nghệ mà nó mang lại. Khi triển khai refarming 900 MHz cho 3G UMTS sẽ sử dụng thêm 1 carrier tại dải tần 900 Mhz để phủ sóng 3G. Các trạm 3G 900Mhz có thể được triển khai co-site với các trạm 3G 2100Mhz/GSM900/1800 để tận dụng được hệ thống anten và feddeer hiện tại hoặc sẽ được triển khai tại các vị trí riêng biệt trong một số trường hợp đặc biệt. Các trạm 3G 900Mhz có thể cùng Vendor với các trạm hiện tại hoặc khác vendor. Trong trường hợp các trạm 3G 900Mhz khác vendor với hệ thống 3G 2100Mhz sẽ hình thành 2 mạng 3G cùng tồn tại trên cùng một vùng địa lý(dual mode/multi-vendor).
Do ưu điểm của dải tần 900Mhz suy hao đường truyền path loss nhỏ hơn nhiều so với suy hao đường truyền path loss tại dải 2100 MHz. So sánh cùng 1 vị trí, suy hao đường truyền path loss U900 nhỏ hơn từ 10-12dB so với U2100 ( link budget của U900 nhỏ hơn link budget của U2100 từ 10-12dB tùy từng khu vực). Do đó, vùng phủ sóng U900 gấp 2-3 lần vùng phủ sóng U2100. Hơn nữa, do suy hao thâm nhập penetration loss tại dải 900Mhz nhỏ hơn nhiều so với dải 2100Mhz nên mức thu Indoor U900 tốt hơn nhiều so với U2100. Từ hai yếu tố trên cho thấy triển khai U900 về mặt cơ bản có thể thấy được rõ ràng ưu thế vượt trội so với U2100 là tăng được vùng phủ sóng(2-3 lần); tăng mức thu Indoor đây chính là điểm yếu của mạng 3G Vinaphone hiện tại( Vùng phủ sóng 3G yếu, mức thu indoor thấp)
Thực hiện chỉ đạo của Lãnh đạo Tập đoàn, Vinaphone đã triển khai thử nghiệm 95 NodeB U900 tại toàn bộ khu vực tỉnh Thái Nguyên, trong đố 65 trạm được lắp đặt trên vị trí có sẵn 2G mà chưa có 3G, tính đến nay các trạm đã đi vào hoạt động ổn định, chất lượng và lưu lượng đảm bảo.
Hình 24: Bản đồ phân bổ 65 NodeB U900 cùng vị trí 2G mà khơng có 3G
Hình 25: Bản đồ phân bổ 30 NodeB U900 cùng vị trí với U2100
Chiến lược triển khai thử nghiệm:
+ Không sử dụng buffer zone, cho phép lắp đặt U900 tại trung tâm đô thị
có lưu lượng cao, tận dụng khả năng đâm xuyên indoor và vùng phủ rộng của U900, đáp ứng việc cung cấp dịch vụ, tránh phải bổ sung thêm trạm U2100 only;
+ Trong 95 trạm thử nghiệm có 18 trạm tại trung tâm thành phố Thái Nguyên;
Bản đồ dưới đây thể hiện toàn bộ toàn bộ trạm 2G, 3G U2100 và 900 trên toàn tỉnh Thái Nguyên
Hình 26: Bản đồ phân bổ NodeB/BTS Thái Nguyên5.1.2 Cấu hình 5.1.2 Cấu hình
Về phương án thử nghiệm, Vinaphone lấy 5Mhz nằm giữa băng GSM900 (tổng số 8.4Mhz của Vinaphone) để triển khai U900 refarming, 3.4Mhz được sử dụng cho 2G (tương ứng với 17 tần số). Để thực hiện được như vậy bắt buộc phải hạ cấp cấu hình GSM900 và đổi tần GSM900 tồn tỉnh Thái Ngun phục vụ triển khai U900
Bảng 51: Cấu hình mạng Thái NguyênCấu Cấu hình Năng lực 2G Năng lực 3G Sau 266 BTS 782 Cell 1168 TRX 173 NodeB 1320 Cell Trước 266 BTS 782 Cell 1828 TRX 110 NodeB 690 Cell So sánh Giữ nguyên Giữ nguyên Giảm 36% Tăng 57% Tăng 91%
Về phần 2G
Số lượng trạm 2G giữ nguyên
Cấu hình 2G hạ cấp, mỗi Cell tối đa 02 TRX, TRX giảm 36%
100% Cell của 2G đang cấu hình AMR/GSM HR Về phần 3G
Cấu hình 3G tăng đáng kể, 65% số vị trí có cả 2G/3G;
Tại NodeB U900 thường sẽ được cấu hình 1 tần số U900 và 2 tần số 2100 (Một số trạm lưu lượng cao như Mo-Bach sẽ có 3 tần số U2100)
Số lượng cell 3G tăng 91%
5.2 Chiến lược triển khai U900
Lớp mạng U900 được sử dụng để bổ xung vùng phủ sóng(tăng bán kính phủ sóng, chèn lấp các vùng 3G lõm, tăng mức thu indoor); bổ xung dung lượng capacity ( sau này hoặc những khu vực hiện tại có xu hướng xuất hiện ngẽn cao như khu công nghiệp, khu vực trung tâm thành phố…)
U900 được triển khai trước tiên để đáp ứng tăng vùng phủ sau đó đến bổ xung tăng dung lượng.
Trong trường hợp tồn tại cả vùng phủ sóng U900/2100, thiết bị đầu cuối UE sẽ được ưu tiên kết nối vào lớp mạng U2100 trước(chiến lược bất cứ khi nào tín hiệu 3G U2100 đủtốt sẽ cho UE ở chế đô idle mode kết nối vào U2100 việc này được thực hiện nhờ kỹ thuật thay đổi giá trị liên quan đến cell (re)selection Qoffsets hay sử dụng HCS)
Chiến lược phân bố tải lưu lượng traffic: Trong trường hợp bình thường lưu lượng traffic R99/HSPA sẽ được cấu hình để phân bố đồng đều giũa các U2100 cell cùng sector( idle mode U2100 randomly caming). Trong trường hợp lưu lượng cao xuất hiện ở U2100 sẽ sử dụng U900 để gánh tải cho U2100( sử
dụng load balancing traffic giữa U900 và U2100- có thể sử dụng DRD Direct Retry Decision để thực hiện)
Chiến lược dự phòng dung lượng trên lớp U900 cho các trương hợp sau đây:
Thuê bao UE với vùng phủ sóng 3G 900MHz only: trong trường hợp oudoor mất sóng hồn tồn U2100/ sóng 3G Umts 2100 yếu khơng đảm bảo dịch vụ hoặc trong Indoor không có sóng U2100(sóng rất yếu không đảm bảo chất lượng dịch vụ ), thuê bao sẽ tự động chuyển sang lớp mạng U900. Do đó, ngồi việc đảm bảo cung cấp dich vụ liên tục khơng mất sóng 3G còn giảm overloading cho lớp mạng U2100.
Dự phịng dung lượng ln sẵn sang trên lớp mạng U900 trong trường hợp nghẽn trên lớp mạng U2100.
5.3 Giải pháp triển khai Interworking giữa các lớp mạng5.3.1 Giải pháp của Huawei khi bắt đầu triển khai 5.3.1 Giải pháp của Huawei khi bắt đầu triển khai
Chế độ Idle
U900 chỉ có lựa chọn lại Cell với các cell U2100 Co-sector chứ không có quan hệ với các Cell U2100 khác. Chỉ có chiều từ U900 xuống U2100 chứ không có chiều ngược lại.
Chỉ có chiều lựa chọn lại Cell từ U900 sang 2G chứ không có chiều ngược lại. Do đó tại những khu vực không có sóng 3G 2100 nhưng có sóng 3G U900 khi UE đang ở 2G mà chất lượng tính hiệu đã kém nhưng vẫn không lựa chọn lại Cell sang U900
Hình 28: Tham số lựa chọn lại CellChế độ Connected Chế độ Connected
F1,F2 đẩy lưu lượng lên U900 dựa vào LDR và DRD (theo tải, dựa vào HSDPA User) nên bao giờ lưu lượng của U900 sẽ ít hơn lưu lượng của F1,2 của U2100 Co-sector
Chỉ có chiều HO từ U900 sang U2100 mà không có chiều ngược lại, do đó tại những vùng khơng có sóng U2100 nhưng có sóng U900 thì gây ra Drop hoặc chỉ chuyển giao sang 2G ( không tận dụng được năng lực U900)
Chỉ có chiều HO từ U900 sang GSM mà khơng có chiều ngược lại
Nhận xét
Nhìn vào hình vẽ trên có thể thấy Interworking U900 và F3 của U2100 giống hệt nhau về mặt giải pháp. Khi đưa vào triển khai, phương án này đã tạo ra nhiều bất cập như KPI kém, lưu lượng U900 không lớn, không tận dụng được lợi thế của U900.
Việc triển khai tần số F333 của VNP1 đang dựa vào cơ chế phân bố lưu lượng theo tải. Do tần số F1,2,3 không cách xa nhau lắm do đó vùng phủ và EcNo sẽ tương đương nhau, và việc cân bằng tải trên 3 Carrier rất tốt. Hơn thế nữa, khi triển khai LDR và DRD sẽ hạn chế được Interhandover, tiết kiệm được tài nguyên cho hệ thống.
Việc sử dụng cấu hình F333 chỉ dành cho những trạm có lưu lượng rất cao (như khu công nghiệp Samsung). Hiện tại theo thống kê, hiêu quả sử dụng CE của TNN thấp, chỉ xấp xỉ 12%, như vậy nếu triển khai U900 giống F3 thì khơng có nhiều ý nghĩa về mặt triển khai, cũng như san sẻ lưu lượng
Lưu lượng U900 thấp so với U2100 mặc dù số lượng NodeB U900 là khá nhiều (95 trạm)
Khi triển khai U900 thì phần GSM900 phải hạ cấp, dẫn đến nghẽn. Như vậy việc đầu tiên của 2G là phải tối ưu lại tần số tại những khu vực hạ cấp, nhưng việc quan trọng không kém là phải chia sẻ lưu lượng sang cho 3G, giảm gánh nặng cho 2G
5.3.2 Giải pháp của nhóm đề tài Chế độ Idle
Hình dưới đây mô tả giải pháp UE lựa chọn các lớp mạng 3G U2100/900 ở chế độ idle mode
Hình 29: Chiến lược Camping U900/2100
Ngoài các yếu tố như đã phân tích ở trên, việc thiết lập cơ chế lựa chọn cell selection hay reselection phải đảm bảo được thiết bị đầu cuối chỉ hỗ trợ UMTS 2100 only hay các thiết bị hỗ trợ cả UMTS 2100&900 đều hoạt động bình thường trong suốt đối với người sử dụng. Do trong giai đoạn đầu triển khai refarming U900 có thể số lượng trạm U900 (thứ yếu) nhỏ hơn so với số lượng trạm U2100(chủ yếu) nên để tận dụng được năng lực thiết bị U2100, khuyến nghị trong vùng U2100/U900(vùng giữa trên H1) sẽ thiết lập cơ chế sao cho áp đặt ưu tiên UE sử dụng lớp mạng U2100 trước trong vùng phủ U2100.
Để thực hiện được việc này ta có thể sử dụng kỹ thuật thay đổi giá trị tham số lựa chọn lại cell Qoffset2sn. Thật vậy, xét điều kiện Inter reselection giũa 2 cell: cell1_U900(cell nguồn) và cell2_U2100(cell đích):
Q trình inter relection được thực thi khi:
Qmeas,n > Qmeas,s+Qhyst2s+Qoffset2s,n (2)
Giá trị mặc đinh thường đặt trên hệ thống đối với Qqualmin là -18dB và Sintersearch là 8dB nghĩa là khi Ec/No của serving cell (cell nguồn) giảm và nhỏ hơn -10dB(-18+8), UE bắt đầu thực thi q trình đo tín hiệu neighbor cell(inter frequency) và sẽ thực hiện q trình chuyển sang cell đích nếu như điều kiện (2) được thỏa mãn.
Từ nhận xét ở trên ta thấy rằng muốn ép UE đang camping on ở cell_U900(cell nguồn) chyển sang camping on ở cell đích cell_U2100 ta chỉ cần làm cho điều kiện (2) luôn luôn được thỏa mãn. Muốn vậy rất đơn giản ta chỉ cần làm cho vế bên phải của (2) = -∞(âm vô cùng) tương ứng với trên hệ thống ta chọn Qoffset2s,n = -50(giá trị nhỏ nhất có thể đặt trên hệ thống).
Do vậy, tất cả những UE trước đây đã camping on U900 ở iddle mode khi mức Ec/No nhỏ thua -10dB sẽ bị đẩy sang camping on ở U2100. Trên Hình 2, UE đang camping on ở cell F3* band 900Mhz sẽ bị ép xu hướng chuyển sang các cell F1,F2 band 2100Mhz.
Đối với các cell U2100 cùng sector khai báo cơ chế cân bằng đặt Qoffset2sn = 0 để UE randomly camping giữa các cell U2100 trong cùng sector.
Chiến lược share tải giũa U2100/U900
Đối với việc thiết lập chia tải giữa U2100/U900 như sau:
Vùng phủ sóng U2100/900 traffic sẽ được ưu tiên trên lớp mạng U2100
Khi lưu lượng traffic trên U2100 cao tới ngưỡng định trước, thực hiện cơ chế quá trình share tải giữa U900 và U2100. Tải lưu lượng sẽ được san sang chạy trên lớp mạng U900 – IFLS(InterFreq Load Sharing), có thể thực hiện quá trình phân tải IFLS bằng cơ chế DRD(Directional Retry Decisson)
Hình 30: Chiến lược Load sharing U900/2100
Tải lưu lượng giữa các cell U2100 trong cùng 1 sector cũng được chạy theo cơ chế IFLS(sử dụng DRD): các dịch vụ R99/HSPA được phân bố đồng đều trên 2 carrie F1&F2.
Đối với vùng phủ sóng U900 only( không có sóng U2100), lưu lượng sẽ được chạy trên lớp mạng U900.
Giải pháp triển khai cấu hình UMTS 2 carrier + U900 1 carrier ở chế độ idle mode
Hình 31: Chiến lược Interworking ở chế độ Idle
Giải pháp như sau:
a) Cấu hình đối xứng R99/HSPA trên tất cả các UMTS carrier(F1,F2&F3*) b) Thiết lập chế độ xu hướng ép UE vào lớp mạng U2100
c) Intra Frequency: F1 à F1; F2 à F2; F3* à F3*(U900) d) Inter-Freq reslection: F1,F2àF3*(U900) F2àF1 e) InterRAT reselection: GSMàF1 GSMàF3*(U900) F2à GSM
Giải pháp triển khai cấu hình UMTS 2 carrier + U900 1 carrier ở chế độ connected mode
Hình 32: Chiến lược Interworking ở chế đơ Connected
Tương ứng với việc thiết lập cơ chế camping và reselection ở các phần trên, cơ chế handover ở chế độ connected mode sẽ như sau:
a. Tất cả các UMTS carrier(F1,F2&F3*) được khai báo R99/HSPA b. Intra Frequency HO: F1 à F1; F2 à F2; F3* à F3*(U900) c. Inter-Freq handover: F1,F2àF3*(U900) F2àF1 d. InterRAT handover GSMF1 GSMF3*(U900) F2à GSM
5.4 Kết quả sau khi áp dụng giải pháp Interworking Kết quả trên OMC
Từ khi triển khai U900 thì tổng lưu lượng 3G + 2G tăng lên đáng kể như biểu đồ phía dưới (cột màu đỏ). Bắt đầu từ tuần 32 hạ cấu hình 2G, lưu lượng
của 2G giảm nhưng tổng lưu lượng chung của 3G+2G tăng, được biệt là 3G U900