4.1.1. Triển khai Femtocell tại Mobiphone.
Ngay từ khi công nghệ Femtocell xuất hiện trên thế giới và bước đầu được thử nghiệm, Femtocell cũng đã được nghiên cứu tại Việt Nam. Năm 2010, Huawei đã đưa vào nghiên cứu và thử nghiệm chương trình lắp đặt Femtocell có tên thương mại là uBro sử dụng sản phẩm ePico3801. Các đặc điểm, tính năng của ePico3801 và kịch bản triển khai được trình bày trong phần phụ lục 1, 2.
Từ ngày 25-3-2010, Mobiphone đã tiến hành lắp đặt thử nghiệm Femtocell tại 100 địa điểm trên thành phố Hà Nội (danh sách các địa điểm được mô tả trong bảng 4.1 phụ lục 3). Sử dụng sản phẩm ePico3801, lắp đặt theo kịch bản dưới đây và cài đặt theo các bước ở phụ lục 2.
Sơ đồ lắp đặt thử nghiệm Femtocell của Mobifone
Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống thử nghiệm Femtocell của Mobifone
Chức năng từng bộ phận:
- AP: cung cấp giao diện vô tuyến cho người dùng
- Hệ thống Core uBro: gồm nhiều thành phần với các chức năng khác nhau SeGW: Là cổng kết nối giữa AP qua mạng Internet và hệ thống mạng lõi Core
AG: có chức năng tương tự như một RNC, gồm 2 kết nối IuCS đến MSC và IuPS
đến SGSN
APM: là hệ thống quản lý thông tin cấu hình cho các Aps AHR: thanh ghi các thông tin về SIM, số Serial, Ki, IMSI AAA: là hệ thống nhận thực cho các SIM card trong AP IPCLK: cung cấp nguồn đồng bộ IP cho các Aps
Sơ đồ kết nối cụ thể của VMS1
AP được kết nối đến SeGW thông qua mạng Internet: - Modem ADSL : đặt chế độ cấp IP tự động qua DHCP - AP: đặt chế độ lấy IP tự động cấp bởi modem ADSL - Cấu hình địa chỉ SeGW trong AP (URL): 210.245.12.42
Hình 4.2. Sơ đồ cụ thể của một VMS1
Trong quá trình triển khai thử nghiệm, Mobiphone đã tiến hành đo kiểm chất lượng ban đầu. Trong phần này đưa ra kết quả đo kiểm ngày 01 – 12 – 2010 Femtocell thử nghiệm tại 45 Nguyên Hồng của Mobiphone với các tham số test là cuộc gọi đường dài và chuyển giao
4.1.2. Triển khai Femtocell tại Vinaphone.
Từ cuối năm 2011, Vinaphone cũng đã tiến hành lắp đặt thử nghiệm Femtocell tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh.
Tại Hà Nội
Kế hoạch lắp đặt Femtocell tại Hà Nội được Vinaphone tiến hành từ 28/11/2011 đến 17/08/2012. Trong đó, giai đoạn từ 28/11/2011 đến 05/01/2012 là giai đoạn tiến hành lắp đặt thử nghiệm và bổ xung thêm các ý tưởng để hoàn thiện kế hoạch. Từ
ADSL modem
29/05/2012 đến 11/06/2012 là giai đoạn tiến hành kiểm thử tại nhà khách hàng và bổ xung các kết quả kiểm tra. Đến 17/08/2012 hoàn thành bản kế hoạch đo nghiệm thu. Tại thành phố Hồ Chí Minh
Kế hoạch triển khai thử nghiệm Femtocell tại thành phố Hồ Chí Minh được thực hiện từ tháng 08/2012 và tiến hành đo kiểm vào ngày 28/08/2012. Kết quả đo sẽ được trinh bày ở mục 4.2.
Sơ đồ lắp đặt
Sơ đồ lắp đặt Femtocell thử nghiệm của Vinaphone như sau:
Hình 4.3. Sơ đồ thử nghiệm Femtocell của Vinaphone
Chức năng các phần tử:
NanoGSM BTS: có đầy đủ các chức năng của một trạm gốc BTS nhỏ để cung cấp vùng phủ trong nhà.
NanoGSM BSC: có đầy đủ các chức năng của Bộ điều khiển trạm gốc để quản lý các kết nối được cung cấp bởi các nanoBTS.
NanoGSM OMC-R Server: cung cấp các chức năng quản lý về hiệu năng, báo hiệu, quản lý hoạt động cho hệ thống nanoGSM.
Namo3G AP: có đầy đủ các chức năng của điểm truy nhập nano3G để cung cấp vùng phủ trong nhà.
Nano3G AC: có chức năng như HNBWG để cung cấp chức năng kết nối 3G AP và các giao diện theo chuẩn chung của MSC, SGSN.
Nano3G OMC-R Server: nằm trên N3G Blade, cung cấp chức năng quản lý như
một phần của 3G NOS.
NOS: Cung cấp một số chức năng như máy chủ báo hiệu, máy chủ quản lý hiệu
năng, máy chủ CRL.
SeGW: cổng bảo mật, cung cấp bảo mật Ipsec từ đầu cuối tới AP 3G.
MSC/SGSN-GGSN: thiết bị ở mạng lõi, được cung cấp bởi các nhà điều hành mạng.
Test Mobile (TEMS): thiết bị để đo kiểm di động.
Wireless Card: được cung cấp cho khách hàng và cần thiết cho test thông lượng
HSDPA.
UE: một loạt các máy di động 3G thương mại sẽ được cung cấp cho khách hàng để phục vụ việc test dịch vụ và USIM sẽ được cung cấp.
Netwwork Server: bao gồm các máy chủ DNS, DHCP vad NTP được cung cấp cho khách hàng để hỗ trợ hoạt động của hệ thống.
4.2. Đo kiểm chất lượng ban đầu.4.2.1. Kết quả đo kiểm của Mobifone 4.2.1. Kết quả đo kiểm của Mobifone
Kiểm tra các tham số.
o Các tham số cơ bản của cell
Cell Name CI PlanPS
C
Plan RAC
Actual RAC Actual Plan Actual
PSC LAC LAC
Femtocell 45 Nguyên Hồng 9990 500 500 1555 1555 1 1
Bảng 4.1. Test các tham số cơ bản của cell
Kiểm tra dịch vụ thoại và SMS
Sector MOC MTC SMS Remark
Intranet Internet PSTN Intranet Internet Intranet Internet
Femtocell 45 Nguyên
Hồng ok ok ok ok ok ok ok
Kiểm tra dịch vụ số liệu Service type Sector Function status Plan Throughpu t Average throughput Remark
hsdpa The One 45 Nguyen Hong femto cell
Active >3mbps 4917mbps
Bảng 4.3. Test dịch vụ số liệu
Kết quả đo
o Kết quả test dịch vụ thoại:
Thực hiện kết nối được các cuộc gọi thoại, không có trường hợp rơi cuộc gọi. o Kết quả test dịch vụ dữ liệu
Hình 4.4. Kết quả test dịch vụ dữ liệu của Mobifone.
- Thông lượng Max: 8000 kB/s - Thông lượng trung bình: 4000 Kb/s - Vẫn có thông lượng <3000kB/s Chất lượng vùng phủ.
- Tỷ số Eb/I0 thấp, chủ yếu dưới 6 dB
Hình 4.5. Tỷ số Eb/I0 trong vùng phủ Femtocell thử nghiệm của Mobifone - RSCP đo được ở máy thu gần Femtocell lớn hơn (màu xanh lá, từ -75 đến -30 dB), càng xa Femtocell, công suất thu được càng thấp (vùng màu vàng -95 đến -85 dB).
Hình 4.6. RSCP trong vùng phủ Femtocell thử nghiệm của MobiFone
Quá trình đo kiểm cho kết quả đúng như trong kế hoạch đã đề ra. Điều đó chứng minh việc lắp đặt thử nghiệm Femtocell tại Hà Nội và Hồ Chí Minh của Vinaphone là thành công. Cụ thể kết quả như sau:
Đo kiểm tại Hà Nội.
o Cuộc gọi thoại:Tiến hành kết nối được trong các trường hợp sau - UE đến UE, trong cùng một AP.
- AP đến 3G Macrocell - AP đến GSM cell. - AP đến PSTN - PSTN đến AP.
o Chuyển giao: có sự chuyển giao từ BSS của Macrocell vè có chiều ngược lại. Đo kiểm tại thành phố Hồ Chí Minh:
o Cuộc gọi thoại:Tiến hành kết nối được trong các trường hợp sau - UE đến UE, trong cùng một AP.
- AP đến 3G Macrocell - AP đến GSM cell. - AP đến PSTN - PSTN đến AP.
o Chuyển giao: Thực hiện chuyển giao giữa AP cho AP.
o Chất lượng vùng phủ: RSCP đo được trong tòa nhà triển khai Femtocell.
Lắp đặt Femtocell thử nghiệm tại tòa nhà 6 tầng, mỗi tầng rộng 4m, dài 16m. Đặt Femtocell tại tầng 2. Kết quả 3 tầng đầu đo được được miêu tả ở hình 4.7. Kết quả đo RSCP ở tầng 4 trở lên đều <-100 dB. Như vậy vùng phủ ở ba tầng đầu tốt, ở tầng 2 có chất lượng vùng phủ tốt nhất. Từ tầng 4 trở lên chất lượng vùng phủ kém. Để đảm bảo chất lượng vùng phủ, cần lắp đặt thêm một Femtocell tại tầng 4.
Hình 4.7. RSCP trong vùng phủ Femtocell thử nghiệm của Vinaphone
4.3. Một số vấn đề cần khắc phục.
Từ những kết quả thử nghiệm như trên, chúng ta rút ra một số nhận xét sau:
Triển vọng triển khai Femtocell: Triển khai Fem tocell làm tăng chất lượng vùng phủ, giá thành rẻ, dễ lắp đặt. Tuy nhiên, trong quá trình triển khai Femtocell vẫn còn một số đặc điểm cần khắc phục như sau:
- Vấn đề nguồn cung cấp cho Femtocell: người dùng tắt nguồn nên Femtocell ở tình trạng Offline, không có khả năng cung cấp vùng phủ.
- Không tiếp cận được với thiết bị một cách tự do để sửa chữa. Trong mạng 2G/3G hiện nay, thiết bị chịu trách nhiệm cung cấp vùng phủ là BTS/Node B. Các thiết bị này là thiết bị của nhà cung cấp dịch vụ nên khi trung tâm báo lỗi thì nhà mạng có thể ngay lập tức can thiệp vào thiết bị để sửa lỗi. Khi dùng Femtocell, thiết bị cung cấp vùng phủ là Femtocell, thuộc phía người dùng. Khi trung tâm báo lỗi, nhà mạng không thể can thiệp dể sửa lỗi mà phải đến nhà của khách hàng mới có thể khắc phục được. Như vậy, việc khắc phục sự cố không thể tiến hành ngay lập tức đươc. Tuy nhiên, một Femtocell chi cung cấp vùng phủ trong phạm vi hẹp, 3-5 người sử dụng nên khi
Femtocell báo lỗi thì không gây ảnh hưởng rộng như BTS báo lỗi. Do vậy việc không thể sửa lỗi ngay lập tức này là chấp nhận được .
- Lỗi sản phẩm (trong triển khai của Mobifone là 7/100): nhà sản xuất (cụ thể là Huawei) cần có biện pháp để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, đảm bảo sản phẩm bán ra thi trường trong tương lai có chất lượng đủ yêu cầu.
- Lỗi đường truyền: phụ thuộc vào chất lượng mạng.
- Ngoài ra, chất lượng mạng di động khi sử dụng Femtocell còn phụ thuộc vào mạng Internet băng rộng do Femtocell kết nối với mạng lõi qua đường Internet.
- Vấn đề chất lượng dịch vụ khi tích hợp với mạng cố định cũng là một vấn đề cần xem xét. Do nhà cung cấp dịch vụ mạng di động femtocell không nhất thiết sở hữu mạng băng rộng IP, nên vấn đề QoS trên mạng IP nằm ngoài sự quản lý của nhà cung cấp dịch vụ. Thông tin thời gian thực từ femtocell đến mạng lõi di động sẽ phải cạnh tranh băng thông cùng với các lưu lượng thông tin khác trên mạng IP như P2P. Sự hội tụ chặt chẽ giữa mạng cố định và di động là cần thiết để có thể cung cấp dịch vụ chất lượng cao.
4.4. Kết luận chương 4
Việc triển khai Femtocell đã được MobiFone và Vinaphone đưa vào thử nghiệm và đã có những kết quả ban đầu. Kết quả thử nghiệm cho thấy triển khai Femtocell cung cấp vùng phủ tốt hơn với giá thành rẻ, an toàn với người sử dụng.
Tuy nhiên, vẫn cần phải khắc phục một số lỗi còn tồn tại như các vấn đề về cấp nguồn, tối ưu hóa vị trí và số lượng lắp đặt Femtocell, nâng cao sự hội tụ chặt chẽ giữa cố định và di động…
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN CHUNG
Ngày nay, nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng gia tăng, sự xuất hiện các phương
tiện trao đổi thông tin ngày càng nhiều. Điều đó dẫn đến tình trạng nghẽn mạng xảy ra ngày càng nhiều và yêu cầu các nhà mạng phải có biện pháp khắc phục. Phần lớn thực trạng này xuất hiện tại các hộ gia đình, văn phòng và thực trạng các thiết bị ngoài trời khó có thể đáp ứng nhu cầu về băng thông cho khu vực trong nhà. Triển khai Femtocell giải quyết được vấn đề này một cách hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Femtocell cũng giúp nâng cao hiệu năng của sóng vô tuyến, giúp nâng cao chất lượng dịch vụ cho người dùng và giảm tải lưu lượng cho mạng 3G.
Như vậy Femtocell là một giải pháp công nghệ mới để nâng cao chất lượng vùng phủ. Trong đồ án này, em đã đưa ra một số biện pháp để nâng cao chất lượng vùng phủ trong nhà, đặc biệt là giải pháp sử dụng công nghệ Femtocell. Đồ án đưa ra khái niệm, cấu trúc, hoạt động của Femtocell cũng như một số vấn đề cần lưu ý khi triển khai công nghệ này như vấn đề về nhiễu, chuyển giao, bảo mật. Trong đồ án, em cũng đưa ra một số kết quả triển khai Femtocell thử nghiệm bước đầu của MobiFone và Vinaphone.
Tuy nhiên, do Femtocell là một công nghệ mới, mới được thử nghiệm chứ chưa được đưa vào ứng dụng phổ biến tại Việt Nam, và do trình độ bản thân và thời gian nghiên cứu còn có hạn, nên đồ án không tránh khỏi còn nhiều hạn chế. Rất mong thầy cô giáo cùng các bạn quan tâm đóng góp để đồ án được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS. Vũ Trường Thành cùng các thầy cô trong bộ môn Vô tuyến - khoa Viễn Thông I đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
PHỤ LỤC
1. Phụ lục 1: Sản phẩm ePico3801 của Huawei
1.1. Các kịch bản ứng dụng của ePico3801 và vị trí của nó trên mạng 3G.
EPico3808 là một trạm cơ sở UMTS tăng cường phủ sóng trong nhà, nó có thể được kết nối tới các thiết bị phía mạng thông qua IP băng rộng, cung cấp các dịch vụ UMTS nhanh chóng và kinh tế đến các điểm nóng trong nhà như toà nhà văn phòng, quán cà phê, quán bar… Vị trí của ePico3801 trên mạng WCDMA được thể hiện trong hình i.
Hình i. Vị trí của ePico3801 trong mạng WCDMA.
Chức năng của từng thiết bị được mô tả như sau:
ePico: cung cấp chức năng truy cập vô tuyến, chẳng hạn như điều chế và giải điều chế vô tuyến, quản lý tài nguyên vô tuyến và điều khiển công suất.
UMTS AG: Cổng truy nhập UMTS, thực hiện quản lý tập trung các dịch vụ ePico và cung cấp các tuyến đường đến NEs khác. AG nằm trên mạng nội bộ của nhà điều hành.
AP Manager: Hệ thống quản lý mạng tập trung của ePico, cung cấp quản lý mạng cho ePico.
AHR: lưu trữ và quản lý thông tin ePico như vị trí và thuê bao. AHR nằm trên mạng nội bộ của nhà điều hành.
IP Clock Server: cung cấp nguồn đồng hồ cho các ePico. SeGW: Cổng bảo mật.
DSLAM: Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số - Digital Subscriber Line Access Multiplexer.
AAA Server: Nhận thực, trao quyền và thanh toán - Authentication, Authorization and Accounting Server.
1.2. Sản phẩm ePico3801 của Huwei
Phát triển phù hợp với các giao thức 3GPP R99/R4/R5/R6 FDD, ePico3801 là một dòng sản phẩm Huawei ePico cung cấp truy cập mạng vô tuyến cho người sử dụng trong các khu vực doanh nghiệp vừa và nhỏ (SME).
Sản phẩm ePico3801 của Huawei được mô tả trong hình dưới đây:
Hình ii. Sản phẩm ePico3801 của Huawei
Tính năng của ePico3801.
Khả năng HSPA
EPico3801 hỗ trợ cả truy cập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA) và truy cập gói tốc độ cao đường lênđường lên(HSUPA)
Chế độ nhóm
EPico3801 hỗ trợ chế độ nhóm.
Có danh sách cho phép nhiều ePico3801 trong cùng một nhóm được đặt lại với nhau nên việc quản lý truy cập được đơn giản hóa. Điều này tránh được việc thường xuyên cập nhật vị trí gây ra bởi UE di chuyển trong khu vực văn phòng. Vì vậy, các ePico3801 có thể đảm bảo tính di động của người sử dụng trong vùng phủ văn phòng, cải thiện số khách hàng hài lòng về tốc độ và tăng khả năng cạnh tranh cho các nhà điều hành.
Truyền bảo mật qua nền IP
ePico3801 được kết nối với CN thông qua cácmạng IP công cộng sử dụng các chế độ đường hầm IPSec. Bằng cách này, ePico3801 sử dụng hiệu quả tài nguyên có thể sử dụng truyền dẫn IP, do đó giảm chi phí của nhà điều hành và đạt được vận chuyển IP an toàn.
Hỗ trợ PPPoE dial-up trên cổng FE vận chuyển IP.
Hỗ trợ dịch vụ phân biệt (DiffServ) và xếp hàng ưu tiên (PQ) tăng cường chất lượng dịch vụ (QoS).
EPico3801 được kết nối với cổng an ninh thông quacác đường hầm IPSectrong mạng IP công cộng, và sau đó được kết nối với NEs CN theo địa chỉ được chỉ định bởi nhà điều hành, bảo đảm an ninh và tăng độ tin cậy của vận chuyển IP.
Đồng bộ hóa
EPico3801 hỗ trợ ba chế độ đồng hồ đồng bộ hóa sau đây: - Đồng bộ hóa dựa trên xung đồng hồ IP