(LUẬN văn THẠC sĩ) SON giải pháp tối ưu hóa mạng di động

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------

NGUYỄN TUẤN NAM

SON - GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG
4G LTE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2018

download by :


HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------

NGUYỄN TUẤN NAM
SON - GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG
4G LTE
Chuyên ngành : Kỹ thuật viễn thông
Mã số: 08.52.02.08

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN CHIẾN TRINH

HÀ NỘI 11 - 2018

download by :


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt được của luận văn là sản phẩm của cá nhân tôi nghiên
cứu, tổng hợp. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa
được công bố bởi bất kỳ tác giả nào hay ở bất kỳ cơng trình nào khác.

Hà Nội, tháng 11 năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Tuấn Nam

download by :


ii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Chiến Trinh, người thầy đã
định hướng và hướng dẫn tôi thực hiện thành công đề tài nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc, Khoa Quốc tế và Đào tạo sau đại học Học viên Cơng nghệ Bưu chính Viễn thơng, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi
trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS. Nguyễn Chiến Trinh đã quan tâm giúp
đỡ, chỉ bảo tận tình để em khắc phục những thiếu sót, tìm kiếm thêm những ý tưởng
và hồn thành luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong và ngoài trường đã trang bị cho
em những kiến thức trong q trình hồn thành các học phần cao học.

Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong hội đồng chấm luận văn thạc sĩ đã
cho ý kiến và xét duyệt.
Hà Nội, tháng 11 năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Tuấn Nam

download by :


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................................................................v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................ix
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chương 1 LTE-A VÀ GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA ................................................4
1.1 Tổng quan về LTE-A ........................................................................................4
1.1.1 Các đặc tính cơ bản của LTE-A .................................................................4
1.1.2 Kiến trúc mạng 4G/LTE-A.........................................................................6
1.1.3 Các phần tử trong mạng 4G/LTE-A ...........................................................7
1.1.4 Các giao diện trong mạng 4G/LTE-A ........................................................8
1.2 Giải pháp tối ưu hóa cho mạng 4G/LTE-A ....................................................11
1.2.1 Triển khai LTE-A và giải pháp tối ưu .......................................................11
1.2.2 Giải pháp tối ưu hóa mạng SON ..............................................................12
1.3 Lợi ích của nhà mạng khi dùng SON .............................................................14

1.4 Kết luận chương ...............................................................................................15
Chương 2 GIẢI PHÁP MẠNG TỰ TỔ CHỨC – SON .......................................16
2.1 Cấu hình và các thành phần của SON ............................................................16
2.1.1 Tự cấu hình ...............................................................................................17
2.1.2 Tự tối ưu ...................................................................................................18
2.1.3 Tự phục hồi...............................................................................................24
2.2 Kiến trúc SON ................................................................................................25
2.2.1 Kiến trúc SON tập trung ...........................................................................25
2.2.2 Kiến trúc SON phân tán ...........................................................................27
2.2.3 Kiến trúc SON hỗn hợp ............................................................................28
2.2.4 Giải pháp lựa chọn....................................................................................28

download by :


iv

2.3 Những thách thức trong việc thực hiện SON .................................................29
2.4 Kết luận chương ..............................................................................................30
Chương 3 ỨNG DỤNG SON TRÊN MẠNG VNPT-NET ..................................31
3.1 Tổng quan SON Nokia Eden-Net ...................................................................31
3.1.1 Các tính năng của SON Eden-Net ............................................................32
3.1.2 Các chức năng của SON Eden-Net ..........................................................33
3.2 Các Mô-đun trong SON Eden-Net .................................................................34
3.2.1 Các Mô-đun tự tối ưu hóa mạng ..............................................................38
3.2.2 Mơ-đun thích ứng mạng động ..................................................................40
3.2.3 Mô-đun tự động cải thiện mạng ...............................................................41
3.2.4 Mô-đun chiến lược điều chỉnh lưu lượng .................................................45
3.2.5 Mô-đun tự động hóa quy trình làm việc ...................................................45
3.3 Các Mơ-đun Eden-Net thử nghiệm tại Hà Nội và kết quả đạt được ..............48

3.3.1 Mơ-đun dị chéo ăng-ten(CAD) ...............................................................48
3.3.2 Mơ-đun tối ưu tái sử dụng mã(Mơ-đun RCO) .........................................50
3.3.3 Mơ-đun tối ưu hóa chất lượng di động (MRO Module) ..........................54
3.3.4 Mô-đun Báo cáo hiệu suất tự động (APR) ...............................................56
3.3.5 Xử lý cell ngủ (SCR) ................................................................................57
3.3.6 Mô-đun cân bằng tải di động (MLB) .......................................................58
3.4 Đánh giá kết quả khi chạy thử nghiệm SON EdenNet tại Hà Nội .................60
3.5 Kết luận chương ...............................................................................................61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................63

download by :


v

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng Anh

3GPP

3rd Generation Partnership Project

Dự án đối tác thế hệ thứ 3

ANR

Automatic Neighbor Relation

Quan hệ hàng xóm tự động

API

Application Programming Interface

Giao diện lập trình ứng dụng

CA

Carrier Aggregation

Tổng hợp nhà cung cấp dịch vụ

Capacity and Coverage (Eden-NET

Dung lượng và mức độ phù hợp

CCO

module)

(mô-đun Eden-NET)

CM

Configuration Management

Quản lý cấu hình

CPICH

Common Pilot Channel

Kênh thí điểm chung

C-SON

Centralized SON

SON tập trung

Enhanced Data range for GSM

Tăng cường phạm vi dữ liệu cho

Evolution

GSM Evolution

Element Management System

Hệ thống quản lý yếu tố

FM

Fault Management

Quản lý lỗi

HO

Handover

Chuyển giao

inter-Radio Access Technology

Công nghệ truy nhập liên mạng

Information Technology

công nghệ thơng tin

Long Term Evolution

Sự tiến hóa dài hạn

Multiple Input-Multiple Output

Nhiều đầu vào-nhiều đầu ra

MLB

Mobility Load Balancing

Cân bằng tải di động

MRO

Mobility Robustness Optimization

Tối ưu tính di động

NGMN

Next Generation Mobile Networks

Mạng di động thế hệ tiếp theo

OPEX

Operational Expenditure

Chi phí hoạt động

OSS

Operation Support System

Hệ thống hỗ trợ hoạt động

PCI

Physical Cell Identifier

Số nhận dạng tế bào

PM

Performance Management

Quản lý hiệu suất

Physical Random Access Channel

Kênh truy cập ngẫu nhiên vật lý

EDGE
EMS

iRAT
IT
LTE
MIMO

PRACH

Tiếng Việt

download by :


vi

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vơ tuyến

RET

Remote Electrical Tilt (antenna)

Điều chỉnh góc ngẩng điện từ xa

RLF

Radio Link Failures

Lỗi liên kết vô tuyến

Scrambling Code

Mã ngẫu nhiên

Self-Organizing Networks

Mạng tự tổ chức

Universal Mobile

Hệ thống viễn thông di động toàn

Telecommunications System

cầu

Wideband Code Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo mã

SC
SON

UMTS

WCDMA Access

download by :


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Ưu điểm hệ thống 4G/LTE ..........................................................................4
Hình 1.2 Throughput và độ trễ ....................................................................................5
Hình 1.3 Băng thơng linh hoạt 1.4 MHz – 20 MHz....................................................5
Hình 1.4 năng lực phục vụ và tính di động cao ..........................................................6
Hình 1.5 Kiến trúc mạng LTE.....................................................................................7
Hình 1.6 Các phần tử trong mạng 4G/LTE .................................................................7
Hình 1.7 Các phần tử trong EPC .................................................................................8

Hình 1.8 Các giao diện trong mạng 4G/LTE ..............................................................9
Hình 1.9 Giao diện LTE-Uu và X2 .............................................................................9
Hình 1.10 Giao diện S1-MME và S1-U ....................................................................10
Hình 1.11 Giao diện S10 và S6a ...............................................................................11
Hình 1.12 Dự báo lưu lượng di động ........................................................................11
Hình 1.13 OPEX và trải nghiệm khách hàng ............................................................12
Hình 1.14 Khái niệm mạng tự tổ chức (SON) ..........................................................13
Hình 1.15 SON thay thế các cơng việc thủ cơng ......................................................14
Hình 1.16 Lợi ích của SON trong luồng cơng việc O&M của nhà Mạng ................14
Hình 2.1 Cấu trúc SON .............................................................................................16
Hình 2.2 Tự cấu hình PCI .........................................................................................17
Hình 2.3 Tối ưu lỗ trống vùng phủ IRAT trước và sau ............................................19
Hình 2.4 Tối ưu vùng phủ cell bị cơ lập ...................................................................19
Hình 2.5 Trường hợp sử dụng tính năng tiết kiệm năng lượng ................................20
Hình 2.6 HO quá trễ ..................................................................................................21
Hình 2.7 HO quá sớm ...............................................................................................21
Hình 2.8 HO đến một cell sai ....................................................................................22
Hình 2.9 Cấu trúc hoạt động của SON Load Balancing ...........................................23
Hình 2.10 Kiến trúc SON tập trung ..........................................................................26
Hình 2.11 Kiến trúc SON phân tán ...........................................................................27

download by :


viii

Hình 3.1 Tổng quan Eden-Net ..................................................................................31
Hình 3.2 Các thành phần SON trong Eden-Net ........................................................34
Hình 3.3 Cài đặt các mơ-đun trong EdenNet ............................................................37
Hình 3.4 Cấu hình EdenNet Framework ...................................................................37

Hình 3.5 Thuật tốn CAD .........................................................................................42
Hình 3.6 Mơ-đun bù trừ vùng phủ cell mất ..............................................................43
Hình 3.7 Các tính năng mơ-đun CAD.......................................................................48
Hình 3.8 Xếp hạng điểm các kịch bản chéo feeder ...................................................48
Hình 3.9 Xác định chéo hướng bằng phân bố neighbor ...........................................49
Hình 3.10 Phát hiện chéo vịng 3 hướng ...................................................................49
Hình 3.11 Mơ-đun tối ưu tái sử dụng mã ..................................................................51
Hình 3.12 Các dạng trùng mã SC..............................................................................51
Hình 3.13 SC được cấp phát [0: 511] thuộc RNC_1202N_HNI ..............................52
Hình 3.14 Bảng dữ liệu Conflict Score .....................................................................52
Hình 3.15 Conflict Score giảm sau các lần chạy mơ-đun .........................................53
Hình 3.16 Kết quả khi chạy mơ-đun 19 lần ..............................................................53
Hình 3.17 Xử lý xung đột PCI ..................................................................................54
Hình 3.18 Các dạng lỗi handover ..............................................................................54
Hình 3.19 Khu vực chọn tối ưu MRO.......................................................................55
Hình 3.20 Kết quả tối ưu bằng module MRO ...........................................................55
Hình 3.21 Xem KPI các cell tồi nhất trên bản đồ .....................................................57
Hình 3.22 Quá trình thực hiện mơ-đun SCR.............................................................57
Hình 3.23 Kết quả sau khi chạy mơ-đun SCR ..........................................................58
Hình 3.24 Khu vực chạy thử nghiệm mơ-đun MLB .................................................58
Hình 3.25 Giảm lỗi kết nối RRC ...............................................................................59
Hình 3.26. Tăng CSSR ..............................................................................................59

download by :


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Các Mô-đun tự tối ưu hóa ..........................................................................35

Bảng 3.2 Mơ-đun thích ứng mạng động ...................................................................35
Bảng 3.3 Các mơ-đun Tự động hóa quy trình làm việc ............................................36
Bảng 3.4 Các mô-đun Tự động bảo vệ mạng............................................................36
Bảng 3.5 Mô-đun cân băng tải di động .....................................................................36
Bảng 3.6 Kết quả chạy mô-đun APR ........................................................................56
Bảng 3.7 Đánh giá kết quả các mô-đun chạy thử nghiệm tại Hà Nội .......................60

download by :


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, các nhà khai thác di động trên thế giới đang đẩy mạnh đầu tư hạ
tầng mạng LTE, với mục đích cung cấp các dịch vụ mới sáng tạo và mang lại những
trải nghiệm phong phú hơn cho người dùng, Tuy nhiên, trên các mạng 4G (các dịch
vụ dữ liệu và video cần băng thơng lớn), lưu lượng truyền tải dữ liệu có sự khác biệt
rất lớn so với mạng 2G và 3G. Do vậy tối ưu hóa mạng sẽ trở thành vấn đề then
chốt đối với hầu hết các nhà khai thác mạng hiện nay. Tuy nhiên, không phải giải
pháp tối ưu nào cũng đáp ứng được vì cần phải đảm bảo yếu tố tương thích với các
hệ thống sẵn có, trong khi vẫn đáp ứng được kỳ vọng cũng như chiến lược mở rộng
của nhà mạng. Mạng tự tối ưu SON (Self Organizing Networks) được đánh giá là
một lựa chọn tối ưu giúp các nhà khai thác có kế hoạch triển khai LTE giải quyết
vấn đề này.
Với mục đích đưa ra giải pháp tối ưu hóa mạng 4G phù hợp và hiệu quả nhất, tôi
xin chọn đề tài nghiên cứu “SON - GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI
ĐỘNG 4G LTE”.
Khái niệm mạng tự tổ chức (SON) chỉ bắt đầu được thực hiện sau khi chuyển
từ 3G lên 4G. Điều này là do lưu lượng dữ liệu tăng trưởng mạnh nên địi hỏi có sự

thay đổi trong cách qui hoạch vùng phủ và dung lượng mạng. Số lượng lớn dữ liệu
bị nghẽn trong mạng lưới dẫn đến giảm tỷ lệ doanh thu. Điều này yêu cầu một sự
suy nghĩ lại về cách quản lý mạng để giảm chi tiêu vốn (CAPEX) và chi phí hoạt
động (OPEX. Ngồi ra, mơ hình lưu lượng truy cập dữ liệu rất khác với mơ hình lưu
lượng thoại và nó địi hỏi một cách tiếp cận khác nhau đối với quy hoạch mạng.
Mạng tự tổ chức(SON) được giới thiệu như là 1 phần của 3GPP Long Term
Evolution (LTE), là chìa khóa giúp cải thiện q trình vận hành và bảo
dưỡng(O&M). Bằng cách sử dụng SON chúng ta có thể loại bỏ một số can thiệp của
con người vào quá trình vận hành và bảo dưỡng mạng(O&M). Giúp giảm chi phí
lắp đặt và quản lý bằng cách đơn giản hóa các chức năng hoạt động thơng qua cơ
chế tự động như tự cấu hình và tự tối ưu.

download by :


2

SON là một khái niệm tự động các quy trình cho phép giám sát liên tục dịch vụ
và hiệu suất mạng và phân tích dữ liệu thu thập từ các bộ phận khác nhau của mạng
cung cấp phản hồi hữu ích có thể được sử dụng cho ra quyết định. SON giúp triển
khai nhanh hơn và hướng đến việc cấu hình và tối ưu hóa mạng tự động, để tương
tác của con người có thể được giảm xuống và năng lực của mạng có thể được tăng
lên. Các chức năng chính của SON bao gồm: tự cấu hình(self-configuration), tự tối
ưu hóa(self-optimization) và tự sửa lỗi(self-healing).
Trên thế giới, rất nhiều hãng viễn thông đã bắt đầu cung cấp giải pháp SON,
năm 2016 Cellwize (Nhà cung cấp giải pháp SON số 1 thế giới đến từ Israel) đã
triển khai SON cho Tập đồn Telefonica(Tập đồn viễn thơng Tây Ban Nha) tại 7
quốc gia Nam Mỹ(với hơn 70 triệu thuê bao).
Tại Việt Nam, giải pháp SON mới bắt đầu được thử nghiệm. Hiện tại VNPTNet đang phối hợp với NSN(Nokia System Network) triển khai giải pháp SON
Eden-Net thử nghiệm tại Hà Nội từ năm 2017.

Dự kiến luận văn sẽ được cấu trúc với các chương như sau:
CHƯƠNG 1. LTE VÀ GIẢI PHÁP TỐI ƯU HĨA : Chương này giới
thiệu về các khía cạnh chính của LTE, từ các tiêu chuẩn, thiết kế và kiến trúc LTE,
từ đó đặt ra yêu cầu về giải pháp tự tối ưu cho mạng LTE.
CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP MẠNG TỰ TỔ CHỨC – SON : Chương này
giới thiệu lý thuyết về giải pháp SON, các thành phần, cấu trúc và các mơ hình triển
khai SON trong thực tế.
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG SON TRÊN MẠNG VNPT-NET : Chương
này giới thiệu cụ thể về giải pháp SON của nhà mạng Nokia(SON Eden-Net), cách
thức vận hành và triển khai thử nghiệm tại VNPT-NET.
2. Mục đích nghiên cứu:
Luận văn nghiên cứu về tối ưu hóa khi triển khai mạng LTE, giải pháp tự tối
ưu hóa SON(Self Organizing Networks). Ứng dụng giải pháp SON trên thực tế khi
triển khi thử ngiệm. Đánh giá hiệu quả của giải pháp SON sau khi triển khai.

download by :


3

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Luận văn tập trung vào nghiên cứu giải pháp tối ưu hóa SON cho mạng di động
mà chủ yếu là 4G. Nghiên cứu này tập trung vào các vấn đề về lý thuyết và giải
pháp cơng nghệ SON. Trên cơ sở đó ứng dụng giải pháp SON Nokia EdenNet áp
dụng trên thực tế mạng 4G Hà Nội(VNPT-Net).
4. Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp phân tích, tổng hợp, thu thập, nghiên cứu các tài liệu sẵn có về hệ
thống tự tối ưu SON.
Thực nghiệm giải pháp SON tại địa bàn Hà Nội để thấy rõ hiệu quả so với các
phương pháp tối ưu khác.

download by :


4

Chương 1 LTE-A VÀ GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA
1.1 Tổng quan về LTE-A
LTE-A (viết tắt của cụm từ Long Term Evolution-Advance, là sự tiến hóa
trong tương lai của cơng nghệ LTE – đây được coi như là công nghệ di động thứ 4.
Tương tự như 4G, LTE là một tiêu chuẩn truyền thông không dây tốc độ cao của
điện thoại di động và các thiết bị đầu cuối dữ liệu. LTE không phải là mạng 4G, đây
là công nghệ tiệm cận với cơng nghệ 4G và có tốc độ thấp hơn rất nhiều so với
mạng 4G. LTE-A đem đến một tốc độ tải dữ liệu cực nhanh, đối với tốc độ tải
xuống tối đa là 3Gb/s và tốc độ tải lên tối đa là 1,5Gb/s. Trong khi đó đối với LTE
lần lượt là 299.6 Mbit/s và 75.4 Mbit/s. Không những vậy, với các giao thức truyền
dẫn mới và nguyên tắc phối hợp đa ăng ten giúp việc chuyển giao giữa các cell dễ
dàng và sn sẻ hơn, góp phần làm năng lực hệ thống mạng cao hơn, kết nối ổn
định và dữ liệu rẻ hơn. Sử dụng hoàn toàn trên nền IP, cung cấp các dịch vụ như
điện thoại IP, truy cập internet băng rộng, các dịch vụ game và dịng HDTV đa
phương tiện…
1.1.1 Các đặc tính cơ bản của LTE-A

Hình 1.1 Ưu điểm hệ thống 4G/LTE-A

download by :


5

 Ưu điểm của hệ thống 4G/LTE-A : All IP – hỗ trợ dịch vụ hoàn toàn trong
miền PS, hỗ trợ throughput cao (tốc độ cao, dung lượng lớn), giảm độ trễ
(Control Plan và User Plan), hỗ trợ Inter-working với mạng truy nhập 3GPP
và các mạng truy nhập vô tuyến khác, giảm giá thành sử dụng trên Mbyte.

Hình 1.2 Throughput và độ trễ

 Độ rộng băng thông linh hoạt :1,4 MHz; 3 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15
MHz; 20MHz. Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng
nhau hoặc không.

Hình 1.3 Băng thông linh hoạt 1.4 MHz – 20 MHz

download by :


6

 Năng lực phục vụ và tính di động cao : Năng lực phục vụ user :Ít nhất 200
users/cell (5MHz), tối đa lên tới 400 users/cell. Tính di động cao: Hoạt động
tối ưu trong phạm vị 0-15 km/hr, vẫn đảm bảo hiệu suất 15-120 km/hr. Đáp
ứng lên tới 120-350 km/hr

Hình 1.4 Năng lực phục vụ và tính di động cao

1.1.2 Kiến trúc mạng 4G/LTE-A
Song song với việc truy cập vô tuyến LTE-A, mạng lõi gói cũng đang phát
triển thành kiến trúc Hệ thống kiến trúc phát triển (SAE) phẳng. Để yêu cầu tăng
dung lượng dữ liệu và độ trễ giảm có thể được đáp ứng, cùng với việc chuyển sang
một mạng toàn IP, cần phải áp dụng một phương pháp tiếp cận mới cho cấu trúc

mạng. Kiến trúc mới này được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất mạng, cải thiện hiệu
quả chi phí và tạo điều kiện cho sự hấp thu của các dịch vụ dựa trên IP trên thị
trường đại chúng. Do đó, kiến trúc SAE cũng được gọi là Mạng lõi phát triển
(EPC).
Chỉ có hai nút trong mặt phẳng người dùng kiến trúc SAE: trạm gốc LTE
(eNodeB) và Cổng SAE (S-GW). Các trạm gốc LTE được kết nối với Mạng lõi
(CN) bằng cách sử dụng mạng lõi - giao diện RAN, S1. Kiến trúc phẳng này làm
giảm số lượng các nút liên quan trong các kết nối.

download by :


7

Hình 1.5 Kiến trúc mạng LTE-A

1.1.3 Các phần tử trong mạng 4G/LTE-A
Mạng 4G/LTE-A gồm các thành phần chính : UE, ENodeB, MME, S-GW,
P-GW như mơ tả trong hình 1.6

Hình 1.6 Các phần tử trong mạng 4G/LTE-A

download by :


8

 UE : Smartphone hỗ trợ cơng nghệ 4G/LTE-A, có băng tần linh hoạt. Hỗ trợ
truy nhập song công FDD & TDD, hỗ trợ công nghệ đa antenna (MIMO).
Điều khiển công suất đường lên (UL) và hỗ trợ xử lý truyền lại gói tin

(HARQ/ARQ).
 ENodeB : evolved NodeB (NodeB phát triển) : Thay thế NodeB/RNC cũ
từ 3G, giúp quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM), truyền dẫn dữ liệu User
Plan tới S-GW, truyền dẫn dữ liệu Control Plan tới MME (NAS&AS). Đảm
bảo QoS qua giao diện vô tuyến.
 S-GW: Serving Gateway(Gateway phục vụ) : Định tuyến và chuyển tiếp
dữ liệu User Plan. Điều khiển chuyển giao Inter-eNodeB, điều khiển nghẽn,
Core IP QoS, Call trace.
 MME: Mobility Management Entity (Thực thể quản lý di động) : Xử lý
bản tin báo hiệu (NAS), điều khiển các kênh mang, nhận thực với HSS. Giúp
lựa chọn S-GW cho UE, thực hiện tracking và Paging UE (Idle mode).
 P-GW: Packet Data Network Gateway (Gateway mạng dữ liệu gói) : Kết
nối và đảm bảo kết nối liên tục với mạng gói bên ngồi (3GPP hoặc Non
3GPP), thực hiện lọc gói tin, DHCP server & client. Chuyển tiếp các thủ tục
police & charging từ PCRF đến PCEF và kết hợp kênh mang UL & DL
 Các phần tử khác trong EPC : HSS (Home Subscriber Server): hỗ trợ nhận
thực, PCRF (Policy and Charging Rules Function): tính cước và các chính
sách, P-LIG: Packet Lawful Intercept Gateway

Hình 1.7 Các phần tử trong EPC

1.1.4 Các giao diện trong mạng 4G/LTE-A
Các giao diện của 4G/LTE-A được biểu diễn trong hình 1.5 bao gồm :

download by :


9

Hình 1.8 Các giao diện trong mạng 4G/LTE-A

1) LTE-Uu Interface và X2 Interface
 LTE-Uu Interface: Giao diện vô tuyến của LTE-A giữa UE và eNodeB.
Điều chế OFDMA cho đường xuống(DL) và SC-FDMA cho đường lên(UL),
phương thức truy nhập FDD hoặc TDD, băng thông: 1.4 MHz – 20 MHz.
 X2 Interface: Giao diện giữa các eNodeB, giúp chuyển giao Inter-eNodeB.
Chia sẻ tài nguyên vô tuyến giữa các eNodeB lân cận, giao diện logic - có
thể kết nối thơng qua mạng CN.

Hình 1.9 Giao diện LTE-Uu và X2

download by :


10

2) S1-MME Interface và S1-U Interface

Hình 1.10 Giao diện S1-MME và S1-U

 S1-MME Interface: Giao diện Control Plan giữa eNodeB và MME,
eNodeB và MME sẽ trao đổi các bản tin báo hiệu NAS (tầng không truy
nhập) như nhận thực, cập nhật TA (vùng đeo bám). Mỗi eNodeB có thể kết
nối tối đa đến 16 MME.
 S1-U Interface: Giao diện User Plan giữa eNodeB và S-GW, giao diện dữ
liệu người dùng trong suốt.
3) S10 Interface và S6a Interface
 S10 Interface: Giao diện giữa các MMEs. Phục vụ chuyển giao và cập nhật
TA giữa các MMEs.
 S6a Interface: Giao diện giữa MME và HSS. Trao đổi các bản tin nhận thực

và thông tin thuê bao.

download by :


11

Hình 1.11 Giao diện S10 và S6a

Ngồi ra cịn các giao diện khác : S5/S8, S11,..

1.2 Giải pháp tối ưu hóa cho mạng 4G/LTE-A
1.2.1 Triển khai LTE-A và giải pháp tối ưu
Thách thức lớn nhất mà các nhà khai thác mạng phải đối mặt ngày hôm nay
là bắt kịp với nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về tốc độ dữ liệu băng
rộng không dây tăng lên. Những thách thức này đã trở nên tồi tệ hơn do sự tăng
trưởng chính của điện thoại thơng minh và nhu cầu kết nối đám mây lớn hơn của
máy tính xách tay, máy tính bảng và các thiết bị di động khác.
Như đã nêu trong Dự báo lưu lượng dữ liệu di động, các nhà khai thác di
động đang phản ứng với sự phát triển không ngừng trong các thiết bị và dữ liệu
bằng cách đầu tư mạnh vào xây dựng mạng LTE-A. Lưu lượng dữ liệu di động thế
giới có sự chuyển dịch mạnh sang LTE, dự kiến đến năm 2021 có thể lên đến 4,3 tỉ
thuê bao LTE.

Hình 1.12 Dự báo lưu lượng di động

download by :


12

Để giải quyết các thách thức về hiệu suất mạng hiện tại và chi phí hoạt động,
các nhà khai thác di động đang áp dụng các giải pháp mạng tự tổ chức (SON).
Trong khi các nhà khai thác di động tìm cách đáp ứng nhu cầu dữ liệu di động ngày
càng tăng, họ đang tăng trưởng, phát triển và tăng tính phức tạp của mạng, do đó,
các nhà khai thác này cần phải dựa vào SON để giảm chi phí hoạt động và cải thiện
trải nghiệm của khách hàng.

Hình 1.13 OPEX và trải nghiệm khách hàng

1.2.2 Giải pháp tối ưu hóa mạng SON
Khái niệm về mạng tự tổ chức (SON) đã được chọn chỉ sau khi chuyển đổi từ
3G sang 4G bắt đầu. Điều này là do sự gia tăng theo cấp số nhân trong lưu lượng dữ
liệu đòi hỏi một sự thay đổi trong cách bảo hiểm và dung lượng mạng được lên kế
hoạch. Số lượng lớn lưu lượng dữ liệu bị tắc nghẽn mạng trong khi không dẫn đến
tăng tỷ lệ thuận lợi trong doanh thu. Điều này đòi hỏi phải suy nghĩ lại về cách
mạng được quản lý để giảm OPEX có thể đạt được. Ngồi ra, mẫu lưu lượng dữ
liệu rất khác so với mẫu lưu lượng thoại và yêu cầu phương pháp tiếp cận khác đối
với lập kế hoạch mạng.
SON là một lớp phần mềm thông minh mới giúp làm tăng dung lượng mạng,
nâng cao chất lượng dịch vụ (QoS), và giảm chi phí hoạt động (OPEX). Các giải
pháp SON cho phép các nhà khai thác tự động hóa họ cấu hình, tối ưu hóa và bảo trì

download by :


13

các mạng hiện đại có quy mơ lớn. SON hoạt động trên nhiều công nghệ (2G, 3G và
4G) và hỗ trợ nhiều nhà cung cấp. SON tự động đóng vịng lặp trên nhiều hoạt động

trước đó yêu cầu sự tương tác đáng kể của con người. Các lĩnh vực này bao gồm lập
kế hoạch, quản lý hiệu suất, quản lý cảnh báo, quản lý hàng tồn kho, định vị địa lý
hoặc tối ưu hóa, kiểm tra & đo lường và thiết bị RAN. Liên minh NGMN và 3GPP
đã xác định các trường hợp sử dụng SON cơ bản và phân loại các trường hợp sử
dụng thành:
 Self-configuration(Tự cấu hình)
 Self-optimization(Tự tối ưu)
 Self-healing(Tự phục hồi)
Do số lượng lớn các tham số liên quan, q trình tự động hóa quy hoạch
mạng đang được hỗ trợ. Mạng tự tổ chức (SON) là một khái niệm trong đó các quy
trình tự động cho phép giám sát liên tục dịch vụ và hiệu suất mạng và phân tích dữ
liệu thu thập được từ các phần khác nhau của mạng cung cấp phản hồi hữu ích có
thể được sử dụng để đưa ra quyết định. Khả năng của SON nhằm mục đích hỗ trợ
các ưu tiên kinh doanh băng rộng di động và quản lý sự phức tạp của mạng một
cách thông minh.

Hình 1.14 Khái niệm mạng tự tổ chức (SON)

download by :


14

Hình 1.15 SON thay thế các công việc thủ công

1.3 Lợi ích của nhà mạng khi dùng SON
Thách thức mà các nhà khai thác di động phải đối mặt là đảm bảo rằng các
dịch vụ di động có chất lượng cao trong khi giảm chi phí vốn (CAPEX) và chi phí
hoạt động (OPEX) của mạng truy nhập vơ tuyến(RAN). Bằng cách sử dụng SON
chúng ta có thể loại bỏ một số can thiệp của con người từ hoạt động mạng và bảo

trì. Bằng cách tận dụng trải nghiệm rộng và công nghệ tiên tiến trên UTRAN, giúp
hỗ trợ các chức năng SON hiệu quả về chi phí cung cấp các lợi ích sau đây như
được mơ tả trong Hình 1.16:

Hình 1.16 Lợi ích của SON trong luồng cơng việc O&M của nhà Mạng

download by :