Tối ưu mạng truy nhập thông tin di động 3GTối ưu mạng truy nhập thông tin di động 3g

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG



ĐINH THU HIỀN
TỐI ƯU MẠNG THÔNG TIN TRUY NHẬP 3G
CHUYÊN NGÀNH : Kỹ thuật điện tử
MÃ SỐ : 60.48.15
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI -2012
Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HỮU LẬP

Phản biện 1:
……………… …….………………………………


Phản biện 2:
……………………………………………………


Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
-ThưviệncủaHọcviệnCôngnghệBưuchínhViễnthông
LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di

động trong nước đã có những bước phát triển vượt bậc cả
về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ. Với sự hình thành
nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới đã tạo ra sự
cạnh tranh để thu hút thị phần thuê bao giữa các nhà cung
cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa ra các
chính sách khuyến mại, giảm giá và đã thu hút được rất
nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ. Cùng với đó, mức sống
chung của toàn xã hội ngày càng được nâng cao đã khiến
cho số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng
đột biến trong các năm gần đây và nhu cầu về các dịch vụ
cao cấp hơn trên điện thoại như lướt web tốc độ cao,
truyền data dung lượng lớn, video call cũng bắt đầu xuất
hiện. Đứng trước thách thức mà các công nghệ cũ chưa thể
đáp ứng được, một công nghệ mới đòi hỏi phải được đưa
vào ứng dụng. Chính vì thế, từ năm 2009, các nhà cung
cấp dịch vụ thông tin di động ở nước ta đã triển khai công
nghệ di động thế hệ thứ ba, gọi tắt là 3G. Đến thời điểm
hiện tại,việc lắp đặt các thiết bị 3G gần như đã hoàn tất và
đã được đưa vào sử dụng phục vụ người tiêu dùng.
Mặc dù mới được triển khai nhưng do sự bùng nổ của
công nghệ smartphone và nhu cầu sử dụng các dịch vụ
như đã nói ở trên, do đó bên cạnh việc các nhà cung cấp
dịch vụ chạy đua trong việc triển khai thì việc quan trọng
hơn đó là phải cung cấp cho khách hàng dịch vụ có chất
lượng tốt và ổn định. Các nhà cung cấp mạng có thể đạt
được điều này từ việc thực hiện thiết kế ban đầu tốt nhằm
đạt được hiệu quả về kinh tế mà vẫn có được chất lượng
mạng đạt yêu cầu. Tuy nhiên, sau khi mạng đã được triển
khai thì để giúp chất lượng mạng ngày càng tốt hơn và
phát triển mạng thế nào cho hợp lý thì cần phải thực hiện

tối ưu mạng lưới. Có thể nói, tối ưu mạng là một công việc
cần thiết, luôn phải thực hiện trong quá trình tồn tại của
một mạng di động, mang một ý nghĩa thực tế cao.






CHƯƠNG I
TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG 3G UMTS/WCDMA
Giới thiệu
Chương này sẽ tập trung trình bày tổng quan về hệ
thống thông tin di động thế hệ thứ ba và một bộ phận quan
trọng của nó là hệ thống UMTS mà cụ thể là công nghệ
truy cập vô tuyến WCDMA (chế độ FDD) trong hệ thống
UMTS thông qua tìm hiểu sơ bộ về cấu trúc mạng và các
kênh vô tuyến trong hệ thống.
Hệ thống thông tin di động 3G UMTS/WCDMA
WCDMA (Wideband Code Division Multiple
Access) là hệ thống đa truy cập theo mã sử dụng băng
thông rộng. Công nghệ này hoạt động dựa trên CDMA và
có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao
như video, truy cập Internet, hội thảo hình WCDMA
nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz, 2110 MHz -
2170 MHz.
 Hệ thống WCDMA bao gồm hai dịch vụ:
 Dịch vụ chuyển mạch kênh: dựa vào nền tảng của
hệ thống GSM nó gồm dịch vụ thoại, tin nhắn, tin nhắn đa

phương tiện, fax…
 Dịch vụ chuyển mạch gói: có tốc độ truyền tải dữ
liệu cao hơn, cơ chế xử lý khác so với hệ thống cũ, dữ liệu
được đóng gói và truyền đi như trong hệ thống mạng máy
tính. Các dịch vụ nó cung cấp bao gồm truy cập internet,
xem video trực tuyến, xem truyền hình, tải dữ liệu tốc độ
cao…
Về cấu trúc của một hệ thống UMTS thì bao gồm các
phần tử mạng logic và các giao diện.

Hình 1.4. Kiến trúc mạng 2G GSM &3G WCDMA
WCDMA sử dụng 2 loại mã là mã trải phổ
(Spreading code ) hay còn được gọi là mã kênh, loại mã
thứ 2 là mã xáo trộn (Scrambling code). Hai loại mã này
được sử dụng để phân biệt kênh, thuê bao và cell.
Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD được xây
dựng trên ba kiểu kênh: kênh logic, kênh truyền tải và
kênh vật lý. Kênh logic được hình thành trên cơ sở đóng
gói các thông tin từ lớp cao trước khi sắp xếp vào kênh
truyền tải. Nhiều kênh truyền tải được ghép chúng vào
kênh vật lý. Kênh vật lý được xây dựng trên công nghệ đa
truy nhập CDMA kết hợp với FDMA/FDD. Mỗi kênh vật
lý được đặc trưng bởi một cặp tần số và một mã trải phổ.
Ngoài ra kênh vật lý đường lên còn được đặc trưng bởi
góc pha.
Kết luận
Chương 1 trình bày tổng quan về cấu trúc mạng về
hệ thống thông tin di động thứ 3 mà cụ thể là hệ thống
UMTS WCDMA, qua đó chúng ta có thể thấy được lịch sử
phát triển của hệ thống thông tin di động, hiểu hơn về hệ

thống WCDMA và giao diện vô tuyến của hệ thống
UTMS/WCDMA.
CHƯƠNG II
CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG MẠNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G
Giới thiệu
Chương này trình bày quản lý tài nguyên vô tuyến
và hai trong các vấn đề quan trọng cần quan tâm khi thực
hiện tối ưu mạng truy nhập di động 3G đó là điều khiển
công suất và chuyển giao.
2.1 Quản lý tài nguyên vô tuyến
Việc quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) trong
mạng di động 3G có nhiệm vụ cải thiện việc sử dụng
nguồn tài nguyên vô tuyến. Các mục đích của công việc
quản lý tài nguyên vô tuyến RRM có thể tóm tắt như sau :
 Đảm bảo QoS cho các dịch vụ khác nhau.
 Duy trì vùng phủ sóng đã được hoạch định.
 Tối ưu dung lượng hệ thống.
2.2 Các chức năng của quản lý tài nguyên vô
tuyến RRM
Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến có thể chia thành các
chức năng:
 Điều khiển công suất
 Điều khiển chuyển giao
 Điều khiển thu nạp
 Điều khiển tải
2.3 Điều khiển công suất
Mục tiêu của việc điều khiển công suất là sử dụng
các mức công suất khác nhau trên đường lên và đường
xuống. Các mục tiêu của điều khiển công suất có thể tóm

tắt như sau:
 Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đường lên.
 Tối ưu dung lượng hệ thống bằng việc điều
khiển nhiễu.
 Làm tăng tối đa tuổi thọ pin của đầu cuối di
động.
Có 3 kiểu điều khiển công suất trong các hệ thống
WCDMA :
 Điều khiển công suất vòng mở
 Điều khiển công suất vòng kín
 Điều khiển công suất vòng bên ngoài.
2.4 Quản lý di động và chuyển giao
Quản lý di động là chức năng quan trọng của mạng
GSM và UMTS, cho phép các mobile phone hoạt động.
Mục đích của quản lý di động là giám sát vị trí các thuê
bao, cho phép gọi, SMS và các dịch vụ khác của mobile
phone. Quản lý di động bao gồm những nội dung chính
như sau:
 Thủ tục cập nhật vị trí
 Nhận dạng thuê bao di động tạm thời
 Chuyển vùng
 Location Area
, nó cũng làm tiêu tốn nguồn của thiết bị di động
2.5 Khái quát về chuyển giao trong các hệ thống
thông tin di động
Các mạng di động cho phép người sử dụng có thể
truy nhập các dịch vụ trong khi di chuyển nên có thuật ngữ
“tự do” cho các thiết bị đầu cuối. Tuy nhiên tính “tự do”
này gây ra một sự không xác định đối với các hệ thống di
động. Sự di động của các đầu cuối gây ra một sự biến đổi

động cả trong chất lượng liên kết và mức nhiễu, đầu cuối
đôi khi còn yêu cầu thay đổi trạm gốc phục vụ. Quá trình
này được gọi là chuyển giao .
Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc xử lý sự
di động của đầu cuối. Nó đảm bảo tính liên tục của các
dịch vụ vô tuyến khi người sử dụng di động di chuyển qua
ranh giới các ô tế bào.
Có 4 kiểu chuyển giao trong các mạng di động
WCDMA: chuyển giao bên trong hệ thống (Intra-system
HO); Chuyển giao giữa các hệ thống (Inter-system HO);
chuyển giao bên trong hệ thống lại được chia ra: chuyển
giao cứng và chuyển giao mềm và mềm hơn.
Các mục đích của chuyển giao có thể tóm tắt như
sau:
 Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi
người sử dụng di động di chuyển qua ranh giới của
các tế bào.
 Giữ cho QoS đảm bảo mức yêu cầu.
 Làm giảm nhỏ mức nhiễu trong toàn bộ hệ thống
bằng cách giữ cho máy di động được kết nối với BS
tốt nhất.
 Roaming giữa các mạng khác nhau
 Cân bằng tải
Thủ tục chuyển giao có thể chia thành 3 phần : Đo
đạc, quyết định, và thực thi chuyển giao.
2.6 Chuyển giao trong cùng tần số
Chuyển giao trong cùng tần số có thể là chuyển giao cứng
hoặc chuyển giao mềm. Chuyển giao mềm chỉ có trong
công nghệ CDMA. So với chuyển giao cứng thô=ự ng
thường, chuyển giao mềm có một số ưu điểm. Tuy nhiên,

nó cũng có một số các hạn chế về sự phức tạp và việc tiêu
thụ tài nguyên tăng lên. Việc quy hoạch chuyển giao mềm
ban đầu là một trong các phần cơ bản của của việc hoạch
định và tối ưu mạng vô tuyến
2.7 Chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và
GSM
Các chuẩn WCDMA và GSM hỗ trợ chuyển giao cả
hai hướng giữa WCDMA và GSM. Sự chuyển giao này có
thể sử dụng cho mục đích phủ sóng và cân bằng tải.
2.8 Chuyển giao giữa các tần số trong WCDMA
Chuyển giao giữa các cell ở các tần số khác nhau
trong hệ thống UMTS xảy ra trong các trường hợp sau: khi
một site sử dụng nhiều tần số để tăng dung lượng, các cell
tham gia sử dụng nhiều sóng mang và cả trong trường hợp
hệ thống sử dụng phương thức phân lớp cell, các cell
micro, macro sử dụng các tần số khác nhau.
Kết luận
Quản lý tài nguyên vô tuyến là bài toán quan trọng khi
thiết kế bất kỳ hệ thống thông tin di động, đặc biệt là trong
hệ thống tế bào sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia
theo mã CDMA. Chương này đã trình bày các chức năng
cơ bản của quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống
WCDMA và những điểm khác biệt trong thuật toán quản
lý tài nguyên vô tuyến so với các hệ thống khác. Trong đó,
điều khiển công suất và điều khiển chuyển giao có những
điểm khác biệt quan trọng so với các hệ thống thông tin di
động trước đó

CHƯƠNG 3
TỐI ƯU MẠNG TRUY NHẬP THÔNG TIN
DI ĐỘNG 3G
Giới thiệu
Phần đầu của chương này đề cập đến mục đích, lý
do và lợi ích của việc tối ưu mạng di động nói chung và
mạng 3G nói riêng. Phần tiếp theo trình bày quy trình tối
ưu chung, các chỉ số đánh giá thường dùng khi tối ưu 3G,
các phương pháp và một số công cụ tối ưu. Cuối cùng là
đưa ra một số minh họa việc ứng dụng tối ưu vùng phủ
vào thực tế.
3.2. Quy trình tối ưu hóa mạng 3G
Tối ưu hóa mạng là để duy trì và cải thiện toàn bộ
chất lượng và dung lượng hiện thời của mạng di động,
việc thực hiện tối ưu mạng thường tuân theo một quy trình
chung như được biểu diễn ở hình bên dưới.
Hình 3.1. Quy trình tối ưu hóa mạng thông tin di động

3.3 Các chỉ số đánh giá chất lượng mạng 3G
Các chỉ số KPI trong 3G tuân theo nguyên lí
SMART, có nghĩa là nó phải đảm bảo các yếu tố: Specific
(Cụ thể), Mesurable (Có thể đo lường), Attainable (Có thể
đạt được), Relevant (Phù hợp), Time-bound ( Giới hạn về
thời gian).
3.4 Các phương pháp tối ưu

Để thực hiện tối ưu mạng nói di động nói chung và
mạng 3G nói riêng chủ yếu dựa trên hai phương pháp sau:
- Thực hiện driving test để thu thập các thông
tin dưới dạng logfile, sau đó sử dụng các
công cụ phần mềm tối ưu để phân tích dữ
liệu, nhận định và đưa ra các phương pháp
điều chỉnh.
- Dựa trên các số liệu về hoạt động của mạng
thu được trên hệ thống OMC, tiến hành phân
tích và điều chỉnh
Với cả hai phương pháp này đều có thể tiến hành
điều chỉnh cả về mặt tham số vật lý và tham số logic.
Ngoài ra, cũng có thể thực hiện tối ưu dựa và các phản hồi
của khách hàng, tuy nhiên chỉ khác vấn đề phân tích ban
đầu, việc thực hiện tối ưu vẫn được đưa về hai phương
pháp trên.
3.5 Giới thiệu một số công cụ tối ưu
Có hai công cụ được trình bày ở phần này đó là:
- TEMS investigation
- Actix
3.6 Ứng dụng thực hiện tối ưu vùng phủ mạng
truy nhập di động 3G
Khi thực hiện tối ưu vùng phủ thì cần tập trung cải
thiện 2 thông số đó là RSCP và Ec/Io. Một vùng phủ tốt
nói chung thì RSCP và Ec/No đối với dịch vụ voice call và
video call phải có giá trị mục tiêu đạt được như sau:
RSCP ≥ -105dBm trên 95% mẫu đo
Ec/No ≥ -12dB trên 95% mẫu đo
3.6.2 Một số minh họa cho việc tối ưu vùng phủ
Vấn đề 1: vùng phủ ở mức thấp, góc azimuth phủ

sóng không hiệu quả.
Chỉ số RSCP , EcNo được cải thiện sau khi điều chỉnh góc
azimuth của HUHU44A (tại Huế) từ 0 -> 340 độ.


Hình 3.8. Vùng phủ trước và sau khi điều chỉnh
Vấn đề 2: Mức RSCP bị giảm xuống, do bị che chắn bởi
công trình mới xây dựng, trong trường hợp này là khách
sạn Sài Gòn
Giải pháp: hạ góc nghiêng xuống tại HUHU42B, tăng
công suất phát CPICH tại HUHU02A
Kết quả: Cải thiện rõ rệt chỉ số Ec/No và RSCP


Hình 3.9. Tín hiệu bị che lấp bởi công trình mới xây
dựng và sau khi khắc phục
Tối ưu vùng phủ theo Cluster
Sau khi thực hiện Driving test trước tối ưu, đội tối ưu
hóa đã phân tích và đưa ra các giải pháp điều chỉnh như
Bảng 3.3:
Bảng 3.3: Các đề xuất điều chỉnh cho Cluster 4
Items
Date
Site
CELL
RNC
Cluster
Classification
Remark
1 1-Apr-10 HC1311 HC13113 HCRNC01 4 Audit Change dir 270 >240

2
1-Apr-10
HC1313
HC13131
HCRNC01
4
Overshooting
eTilt: 0 >2, Site Audit
3 1-Apr-10 HC1313 HC13132 HCRNC01 4 Overshooting eTilt: 0 >4
4
1-Apr-10
HC1313
HC13133
HCRNC01
4
Overshooting
eTilt: 0 >4
5 1-Apr-10 HC1091 HC10913 HCRNC01 4 Audit Change dir of Sector1 60 >100
6 1-Apr-10 HC1261 HC12611 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 0/0/0->5/5/6, mTilt 8/88->4/4/4
7
1-Apr-10
HC1261
HC12612
HCRNC01
4
Overshooting
eTilt 0/0/0->5/5/6, mTilt 8/88->4/4/4
8 1-Apr-10 HC1261 HC12613 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 0/0/0->5/5/6, mTilt 8/88->4/4/4
9
1-Apr-10

HC1381
HC13811
HCRNC01
4
Overshooting
eTilt 0/0/6->5/5/5, mTilt 6/6/6->2/2/2, Dir 320->0
10 1-Apr-10 HC1381 HC13812 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 0/0/6->5/5/5, mTilt 6/6/6->2/2/2, Dir 80->120
11
1-Apr-10
HC1381
HC13813
HCRNC01
4
Overshooting
eTilt 0/0/6->5/5/5, mTilt 6/6/6->2/2/2, Dir 190->240
12
1-Apr-10
HC1312
HC13121
HCRNC01
4
Audit
eTilt 2/2/2->5/5/4
13 1-Apr-10 HC1312 HC13122 HCRNC01 4 Audit eTilt 2/2/2->5/5/4
14
1-Apr-10
HC1312
HC13123
HCRNC01
4

Audit
eTilt 2/2/2->5/5/4, Dir 240->210
15 1-Apr-10 HC1138 HC11381 HCRNC01 4 Overshooting down etilt +1
16
1-Apr-10
HC1138
HC11382
HCRNC01
4
Overshooting
down etilt +1
17
1-Apr-10
HC1138
HC11383
HCRNC01
4
Overshooting
down etilt +1
18 1-Apr-10 HC1265 HC12651 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 4/4/4->7/7/7, dir 340->0
19
1-Apr-10
HC1265
HC12652
HCRNC01
4
Overshooting
eTilt 4/4/4->7/7/7, dir 100->120
20 1-Apr-10 HC1265 HC12653 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 4/4/4->7/7/7
21

1-Apr-10
HC1136
HC11361
HCRNC01
4
Overshooting
Dir 0->20
22 1-Apr-10 HC1136 HC11362 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 7->9
23 1-Apr-10 HC1136 HC11363 HCRNC01 4 Overshooting eTilt 6->7
24
1-Apr-10
HC1357
HC13571
HCRNC01
4
Overshooting
down e-Tilt +1
25 1-Apr-10 HC1357 HC13572 HCRNC01 4 Overshooting down e-Tilt +3, Dir 100->130
26
1-Apr-10
HC1357
HC13573
HCRNC01
4
Overshooting
down e-Tilt +3

Kết quả sau khi thực hiện điều chỉnh, vùng phủ của
cluster 4 đã được cải thiện rõ rệt, việc cải thiện này được
thể hiện ở bên dưới:

Hình 3.11 : Vùng phủ trước và sau điều chỉnh
3.7 Khuyến nghị
Một số khuyến nghị được đưa ra trong luận văn:
- Các nhà khai thác dịch vụ cần phải tiến hành
kiểm tra giám sát và thực hiện tối ưu mạng
liên tục trong suốt quá trình hoạt động của
mạng.
RSCP improve after tuning
- Cần phải có một kế hoạch phát triển mạng
tối ưu với hiện tại và tương lai sao cho
không bị lãng phí mà vẫn theo kịp với sự gia
tăng của số lượng thuê bao và nhu cầu, đòi
hỏi của khách hàng.
- Cần phải xây dựng một đội ngũ tối ưu mạnh
cùng với một kế hoạch tối ưu đặt ra cho phù
hợp với sự phát triển của mạng. Bên cạnh đó
cần phải trang bị đầy đủ các công cụ để có
thể hỗ trợ một cách tốt nhất cho việc tối ưu.
- Xu hướng phát triển của các nhà mạng là
hướng tới cung cấp mạng di động LTE, do
đó cần phải có kế hoach chuẩn bị về công
nghệ cũng như kỹ thuật tối ưu để có thể đáp
ứng kịp sự bùng nổ của dịch vụ này.
Kết luận
Với kinh nghiệm thực tế, em đã trình bày trong chương
này một số vấn đề quan trọng khi thực hiện tối ưu mạng di
động 3G, bên cạnh đó là một số trường hợp cụ thể trên

phương diện tối ưu vùng phủ cùng với giải pháp khắc
phục và cải thiện chất lượng mạng.












KẾT LUẬN

Luận văn tốt nghiệp đã trình bày những nét cơ bản
nhất về mạng thông tin di động 3G, cùng với một số công
tác tối ưu hóa được thực hiện trong thực tế mạng. Vì luận
văn mới chỉ đề cập đến việc tối ưu vùng phủ cho mạng 3G
nên luận văn này cần được hoàn thiện nhiều hơn nữa với
các phương diện tối ưu khác như tối ưu dung lượng, tối ưu
cho các chỉ số chất lượng mạng…Ngoài ra, do thời gian có
hạn nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì
vậy rất cần những ý kiến đóng góp, bổ sung, những kinh
nghiệm thực tế để luận văn này được hoàn thiện.