ỨNG DỤNG MẠNG TỰ TỔ CHỨC (SON) CHO MẠNG 4G LTE

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG





VŨ QUANG DŨNG



ỨNG DỤNG MẠNG TỰ TỔ CHỨC (SON) CHO
MẠNG 4G LTE


Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông
Mã số: 60.52.02.08


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ



HÀ NỘI - 2014

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN MINH DÂN


Phản biện 1: TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng

Phản biện 2: TS. Đinh Chí Hiếu


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: 9 giờ 30 ngày 09 tháng 08 năm 2014



Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1

MỞ ĐẦU
Hiện nay, công nghệ 3G cho phép truy cập Internet không
dây và các cuộc gọi có hình ảnh. Tuy nhiên vẫn làm hài lòng người
sử dụng về tốc độ dành cho các ứng dụng đa phương tiện, vùng phủ
và chất lượng dịch vụ. Nguyên nhân:
Sự hạn chế về băng thông: Mỗi trạm phát sóng 3G có băng
thông hạn chế nhất định, nếu có quá nhiều người cùng truy nhập sẽ
gây nghẽn dẫn đến giảm tốc độ kết nối, ảnh hưởng chất lượng dịch

vụ.
Hạn chế về vùng phủ: Thiết bị 3G có chức năng tự chuyển
đổi dạng kết nối, khi người dùng đi khỏi vùng phủ mạng 3G, kết nối
sẽ tự động chuyển sang mạng 2G, chính sự hạn chế vùng phủ khi khó
khăn trong quá trình triển khai rộng khắp dẫn đến suy giảm tốc độ
truy nhập, làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ.
Tính chất vật lý của thiết bị: Thiết bị khi hoạt động liên tục
sẽ sinh nhiệt khá cao, đây là điều tối kỵ với linh kiện điện tử. Thiết bị
có độ chịu nhiệt kém thường gây ra hiện tượng giảm tốc độ, nhảy
ping, ngắt kết nối…dẫn đến cường độ lỗi tỷ lệ thuận với thời gian sử
dụng.
Theo xu thế, 4G được phát triển trên các thuộc tính kế thừa
từ công nghệ 3G. Về mặt lý thuyết, mạng không dây sử dụng công
nghệ 4G sẽ có tốc độ nhanh hơn mạng 3G từ 4 đến 10 lần.
2

Trong số những công nghệ tiên phong trong lĩnh vực 4G,
phải kể đến LTE. LTE được phát triển từ 3GPP, nền tảng của công
nghệ viễn thông GSM, rất phù hợp để phát triển trên nền mạng 3G.
Thực tế cho thấy, hầu hết các hãng sản xuất thiết bị viễn
thông hàng đầu thế giới: thực hiện các cuộc thử nghiệm quan trọng
trên công nghệ LTE và đã đạt những thành công đáng kể. Do vậy
việc triển khai 4G LTE được dự đoán là một xu thế tất yếu trong quá
trình phát triển. Tuy nhiên, một số vấn đề đã được nhìn nhận từ mạng
3G và đang nổi lên như những thách thức nếu triển khai 4G cho thấy:
Việc băng tần sử dụng khi triển khai 4G lớn hơn dùng cho
3G dẫn đến vấn đề về bán kính cell và vùng phủ: Tần số cao dẫn đến
suy hao lớn, do vậy muốn truyền tần số cao cần tăng công suất phát.
Nếu bán kính cell mạng 4G vẫn duy trì như mạng 3G dẫn đến công
suất phát phải tăng, việc này gây nhiễu xuyên kênh, ảnh hưởng đến

chất lượng thu và chất lượng thiết bị của nhà mạng. Khi bán kính cell
4G nhỏ hơn cell 3G sẽ làm tăng số lượng trạm 4G cần triển khai đảm
bảo vùng phủ. Việc này sẽ rất tốn kém chi phí, nhân lực, thời gian
nếu thực hiện cấu hình trạm thủ công theo cách truyền thống như khi
triển khai 3G, dẫn đến đòi hỏi một giải pháp tự động nhằm giải quyết
những khó khăn, thách thức này.
Việc giảm thiểu hóa chi phí vòng đời trong vận hành mạng
bằng việc hạn chế quá trình cấu hình thông thường của thiết bị khi
triển khai, cho phép xuyên suốt quá trình tối ưu tự động của mạng vô
3

tuyến, giảm thiểu tối đa chi phí và giá cung cấp các dịch vụ không
dây.
Việc tối ưu hóa sử dụng năng lượng giúp tiết kiệm chi phí
nhưng vẫn đảm bảo tối ưu vùng phủ sóng, chống nhiễu, đảm bảo chất
lượng dịch vụ cũng là thách thức
Câu hỏi được đặt ra: Vậy những khó khăn về mặt công
nghệ nêu trên sẽ đƣợc giải quyết nhƣ thế nào?
Trong các kỹ thuật được đầu tư nghiên cứu trong thế hệ 4G
có SON - đây là kỹ thuật tiên tiến của mạng tự tổ chức giúp giải
quyết các khó khăn gặp phải bên trên. Vậy SON là gì? Đặc điểm nổi
trội của SON?Lợi ích và khó khăn khi triển khai SON?Tại sao SON
giải quyết được những vấn đề nêu trên.
Trong quá trình học tập tại Học Việc Công nghệ Bưu chính
Viễn thông, được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Nguyễn Minh
Dân, tôi xin phép thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học khóa 2012-
2014 với tiêu đề “ Ứng dụng mạng tự tổ chức (SON) cho mạng 4G
LTE” đểnghiên cứu về SON và ứng dụng SON trong 4G cũng như
phân tích, chỉ ra các điều kiện, thách thức giúp nhà khai thác có
thêm thông tin trong việc tổ chức mạng 4G.

4

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ 4G LTE
Nội dung của chương giới thiệu cái nhìn bao quát về lộ
trình phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ trước đến 4G LTE.
Những ưu điểm, nhược điểm, yêu cầu cấp thiết khi triển khai hệ
thống 4G LTE.
1.1 Tiến trình phát triển đến mạng LTE
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 - GSM chủ yếu cung
cấp dịch vụ thoại. Công nghệ chuyển mạch mạch (CS) đáp ứng được
yêu cầu của mạng lõi trong hệ thống GSM.
Chuyển sang hệ thống 2,5G – GPRS, dịch vụ dữ liệu gói được
cung cấp thông qua mạng chuyển mạch gói (PS) trên phần đỉnh của cấu
trúc GSM. Do yêu cầu tăng tốc độ dữ liệu, hệ thống GPRS đã cải thiện
tốc độ truyền dữ liệu hướng lên và hướng xuống và được hiểu là công
nghệ 2,75G – EDGE.
Theo chuẩn 3GPP R99, hệ thống viễn thông di động toàn cầu
- UMTS đã được giới thiệu dựa trên công nghệ đa truy nhập phân
chia theo mã - CDMA. UMTS được phân loại như một công nghệ
3G. chế khác nhau phối hợp trong hướng lên và hướng xuống. Mạng
UMTS Dù có sự riêng biệt giữa vùng chuyển mạch mạch và chuyển
mạch gói. Mạng truy nhập vô tuyến - hay còn gọi là mạng truy nhập
vô tuyến mặt đất của UMTS - UTRAN được đưa vào các phân hệ
mạng vô tuyến - RNC gồm khối điều khiển mạng vô tuyến (RNC),

trạm thu phát vô tuyến - NodeB.
5

1.2 Những kết quả đạt đƣợc của mạng LTE
Một số yêu cầu về kiến trúc được chuẩn 3GPP quy định cho
LTE như sau:
- Một hệ thống dựa trên cơ sở nền IP.
- Kiến trúc phẳng cho đường truyền tải đã được tối ưu.
- Tính mở cao của hệ thống.
- Bảo mật mức cao với mạng truy nhập và mạng lõi.
- Mô hình chất lượng dịch vụ (QoS) đơn giản.
- Thời gian trễ giữa các Node mạng thấp.
- Đạt hiệu quả sử dụng vô tuyến cao.
- Khả năng tận dụng phổ linh hoạt.
- Hiệu quả cao về chi phí khi triển khai.
Một số tiêu chí trên sẽ đạt được bằng việc triển khai một kiến
trúc phẳng với số lượng Node mạng ít. Việc giảm số lượng Node
giúp giảm thời gian trễ và cải thiện chất lượng toàn mạng.
1.3 Hệ thống gói cải tiến (EPS) / Cải tiến cấu trúc hệ
thống (SAE)
Hệ thống mạng gói cải tiến được phát triển dựa trên các
chuẩn hệ thống mạng gói được 3GPP thiết lập đang sử dụng trong
các mạng GSM/GPRS và WCDMA/HSPA.EPS là giai đoạn phát
triển cuối cùng của chuẩn UMTS. EPS cung cấp những cải tiến quan
trọng cho giao diện vô tuyến hướng xuống (OFDMA) và hướng lên
(SC-FDMA) và cấu trúc cải tiến cho mạng truy nhập, mạng lõi. Hai
điểm cải tiến chính:
6

- Cải thiện chất lượng trong các đặc tính giao diện vô tuyến

bằng hiệu suất phổ lớn gấp 2 lần so với chuẩn HSPA.
- Cấu trúc IP toàn bộ tạo ra một hệ thống đạt được sự đơn
giản và đồng nhất.
1.4 Kiến trúc mạng LTE
1.4.1 Mạng lõi gói cải tiến (EPC)
Tương đương mạng lõi trong hệ thống GSM/UMTS, bao
gồm các thực thể thể hiện chức năng mạng lõi gồm các chức năng:
quản lý cuộc gọi thoại, quản lý cuộc gọi dữ liệu, tính cước và các
chức năng khác.
 Thực thể quản lý di động (MME)
 Cổng kết nối phục vụ(S-GW)
 Cổng kết nối mạng dữ liệu gói (P-GW)
 Chức năng nguồn cước và thiết lập chính sách (PCRF)
 Hệ thống máy chủ thuê bao thường trú
1.4.2 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu cải tiến
(E-UTRAN)
Bao gồm các NodeB được cải tiến (ENodeB). ENodeB trong
hệ thống có cấu trúc cải tiến (SAE) của mạng LTE tương đương trạm
thu phát sóng BTS trong hệ thống GSM/GPRS nhưng có thêm nhiều
chức năng vàkiểm soát tất cả các chức năng vô tuyến.
Về mặt chức năng, ENodeB cung cấp cầu nối giữa thiết bị di
động và mạng lõi được cải tiến (EPC), hoạt động như một cầu lớp 2
của hệ thống EPC. Là điểm quyết định giao thức vô tuyến đền thiết
7

bị di động và hoạt động như một khối chuyển tiếp dữ liệu giữa kết
nối vô tuyến và kết nối IP tương ứng đến EPC. Đồng thời có chức
năng mã hóa/giải mã dữ liệu mặt phẳng người dùng, nén và giải nén
mào đầu gói tin IP.
ENodeB hỗ trợ các đặc tính sau:

- Quản lý kết nối vô tuyến.
- Thu và truyền dẫn trên giao diện vô tuyến.
- Quản lý động tài nguyên vô tuyến với hướng lên và hướng
xuống, thiết lập chương trình gói dữ liệu.
- Quản lý di động.
- Tạo mã và nén mào đầu gói dữ liệu của người dùng.
- Bảo mật báo hiệu mạng.
1.4.3 Thiết bị người dùng (UE)
Là thiết bị cầm tay, chứa một module nhận dạng thuê bao
toàn cầu (USIM) chứa dữ liệu về người sử dụng, thông tin xác thực
và cung cấp dung lượng để lưu tin nhắn. USIM có cơ sở là một ứng
dụng được lập trình trên một thẻ mạch tích hợp toàn cầu đảm bảo khả
năng tích hợp và bảo mật thông tin cá nhân cho việc bảo vệ truyền
dẫn qua giao diện vô tuyến.
1.4.4 Vùng phục vụ nội dung (Services Domain)
Gồm nhiều phân hệ, mỗi phân hệ có thể chứa một số node
mạng logic. Một số dịch vụ được cung cấp cho EPC của mạng LTE
như sau:
- Các dịch vụ nhà khai thác cung cấp dựa trên IMS
8

- Các dịch vụ nhà khai thác cung cấp không dựa trên IMS.
- Các dịch vụ không được nhà khai thác mạng cung cấp.
Các giao diện mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
cải tiến
1.5.1 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS cải tiến (E-
UTRAN)
Mạng E-UTRAN gồm các ENodeB cung cấp cho E-UTRA
quyết định giao thức mặt phẳng người sử dụng
(PDCP/RLC/MAC/PHY) và giao thức mặt phẳng điều khiển (RRC)

đến thiết bị đầu cuối.Các ENodeB liên kết với nhau bằng giao diện
X2 và kết nối với mạng lõi gói cải tiến (EPC) qua giao diện S1, kết
nối đến MME qua giao diện S1-MME và kết nối đến cổng phục vụ
(S-GW) qua giao diện S1-U. Giao diện S1 hỗ trợ trong mối tương
quan đa kết nối giữa các phần tử.
1.5.2 EnodeB
ENodeB giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong UETRAN.
ENodeB bao gốm các chức năng của NodeB UMTS cũng như một số
chức năng của RNC.
Như vậy hầu hết các chức năng của RNC trong UTRAN
được tập trung trong ENodeB trong mạng E-UTRAN. Một số chức
năng chính như sau:
- Lựa chọn MME ở chế độ “attachment:.
- Lập trình các bản tin tìm gọi (paging).
- Định tuyến dữ liệu mặt phẳng người dùng đến cổng kết nối
9

phục vụ: ENodeB được kết nối đến S-GW qua giao diện S1-U sử
dụng giao thức GTP-U (giao thức đường hầm GPRS) với cấu trúc dữ
liệu UDP/IP để chuyển dữ liệu người dùng giữa ENodeB và cổng
phục vụ S-GW
1.5.3 Kiến trúc giao thức của mạng LTE
Chỉ bao gồm phần giao thức truy nhập vô tuyến trong mạng
LTE. Thêm vào đó là các giao thức trong mạng lõi di động giữa thiết
bị đầu cuối và mạng lõi nhưng trong suốt với các lớp vô tuyến và
thường được liên hệ đến báo hiệu NAS – báo hiệu lớp không truy
nhập.
1.5.4 Kiến trúc mặt phẳng điều khiển của E-UTRAN
Bao gồm cấu trúc các tầng giao thức mặt phẳng điều khiển
của LTE kết hợp với các tầng giao thức mạng IP và tầng giao thức

giao diện không gian tự do của UMTS.
Lớp điều khiển tài nguyên vô tuyến là giao thức báo hiệu
chính hỗ trợ nhiều chức năng giữa thiết bị đầu cuối và ENodeB.
Chức năng chính của giao thức điều khiển tài nguyên vô
tuyến là quản lý các kết nối giữa thiết bị đầu cuối và mạng truy nhập
EUTRAN.
Trong E-UTRAN, các trạng thái điều khiển tài nguyên vô
tuyến gồm: Điều khiển tài nguyên vô tuyến ở chế độ nhàn rỗi (Idle)
và chế độ kết nối.
1.5.5 Kiến trúc mặt phẳng người dùng trong E-UTRAN
Sử dụng cấu trúc tầng giao thức của LTE kết hợp với tầng
10

giao thức mạng IP và tầng giao thức giao diện vô tuyến của mạng
UMTS. Các thành phần chính của mặt phẳng người sử dụng trong
kiến trúc giao thức E-UTRAN là các lớp PDCP, RLC, MAC, PHY.
1.5.6 Các giao diện của mạng E-UTRAN
Cung cấp thông tin khái quát về giao diện S1 và X2 của
mạng E-UTRAN. Tương tự mô hình giao diện trong mạng UTRAN,
mô hình giao diện mạng E-UTRAN được phân tách thành 2 phần:
Lớp mạng vận chuyển – tương đương cách thức truyền dữ liệu mạng
vô tuyến, và lớp mạng vô tuyến – bao gồm các giao thức mức cao
nhất của của giao diện trong sự kết hợp với mô hình OSI, trong đó
mỗi giao diện được phân tách rõ giữa mặt phẳng người sử dụng và
mặt phẳng điều khiển.
 Giao diện S1
Giao diện S1 kết nối ENodeB với EPC, được phân chia thành
mặt phẳng điều khiển (S1-MME) và mặt phẳng người dùng (S1-U).
- Giao diện S1-MME sẽ cung cấp độ tin cậy cao để tránh
phải truyền lại bản tin và tránh tạo ra độ trễ không đáng có trong việc

vận hành thủ tục của mặt phẳng điều khiển.
- S1-U giữ vai trò truyền tải gói dữ liệu người dùng giữa
ENodeB và cổng phục vụ.
 Giao diện X2
Giao diện X2 kết nối các ENodeB. LTE sử dụng cấu trúc
giao thức tương tự nhau trên hai giao diện S1 và X2 để đơn giản hóa
việc truyền dữ liệu. Giao diện X2 được chia thành: Mặt phẳng điều
11

khiển X2-C và mặt phẳng người dùng X2-U
- Giao diện mặt phẳng người dùng X2
X2-U giữ vai trò truyền các gói dữ liệu người dùng giữa các
ENodeB
- Giao diện mặt phẳng điều khiển X2
X2-C là giao diện báo hiệu hỗ trợ khởi tạo các chức năng và
thủ tục giữa các ENodeB
Kết luận chƣơng 1: Chương này đã cho thấy tổng quan kiến
trúc mạng di động 4G LTE theo chuẩn 3GPP. Qua đó thấy rõ các hệ
thống, các phân hệ chức năng, thực thể quản lý và các giao diện thể
hiện sự khác biệt, cải tiến so với các thế hệ mạng trước đây. Cấu trúc
hệ thống đã trở nên phẳng hơn, hạn chế tối đa các lớp trung gian để
tăng tốc độ truy cập dữ liệu và xử lý tín hiệu. Đồng thời cũng chỉ rõ
các giao diện kết nối, các thuật toán xử lý làm tiền đề cho việc áp
dụng những kỹ thuật tự tổ chức tiến tiến trong vận hành và khai thác.


12

CHƢƠNG 2
MẠNG TỰ TỔ CHỨC (SON)

Nội dung chương định nghĩa cụ thể mạng tự tổ chức (SON –
Self Organizing Netwwork) là gì? Mạng tự tổ chức (SON) sử dụng
những kỹ thuật tính toán như thế nào trong từng giai đoạn: cấu hình
trạm phát sóng, tối ưu mạng, điều khiển tiết kiệm công suất, khắc
phục sửa lỗi.
2.1 Tổng quan mạng tự tổ chức (SON)
2.1.1 Giới thiệu về mạng tự tổ chức (SON)
Như các thế hệ mạng di động trước đây, hệ thống LTE cũng
cần phải được quản lý. LTE là bước phát triển từ UMTS, việc quản
lý cũng phải phát triển từ UMTS.Một hướng để đơn giản hóa việc
quản lý bằng cách tự động cấu hình và tự động tối ưu hóa. Tuy nhiên,
sự phức tạp của hệ thống LTE cũng đặt yêu cầu mới đối với hoạt
động và vận hành mạng. Mạng lưới tự tổ chức (SON) được xem là
một trong những khu vực đầy hứa hẹn cho nhà điều hành để tiết kiệm
chi phí hoạt động.
Các vấn đề gặp phải khi triển khai mạng LTE:
 Số lượng và cấu trúc mạng đã trở nên lớn và phức
tạp
 Sự phát triển nhanh chóng của các mạng không dây
đã dẫn đến hoạt động song song của 2G, 3G, EPC trên cùng một cơ
sở hạ tầng
 Số lượng phát triển nhanh chóng của các trạm (đặc
13

biệt là eNodeB) cần phải được cấu hình và quản lý với sự tương tác
của con người là ít nhất có thể.
SON nhằm mục đích để cấu hình và tối ưu hóa mạng lưới tự
động, do đó, sự tương tác của con người có thể được giảm và khả
năng của mạng có thể được tăng lên.
2.1.2 Mục đích của mạng tự tổ chức (SON)

Giảm chi phí vận hành - OPEX và chi phí đầu từ - CPEX là
lý do chính trong việc áp dụng mạng SON cho mạng LTE. Các chức
năng chính của mạng SON là:
- Tự cấu hình.
- Tự tối ưu hóa.
- Tự phục hồi - Xử lý sự cố.
2.1.3 Các cấu trúc của mạng tự tổ chức (SON)
 SON tập trung
Các thuật toán của SON được triển khai trên hệ thống quản
lý các phẩn tử (EMS) quản lý một hay nhiều khu vực hoặc trên hệ
thống máy chủ SON riêng biệt đối với các trạm thu phát sóng.
 SON phân tán
Thuật toán của mạng SON được áp dụng tại từng trạm thu
phát eNodeB.
 SON hỗn hợp
Thuật toán SON triển khai trên hệ thống quản lý phần tử áp
dụng cho một phần mạng, trong khi phần mạng khác sẽ áp dụng thuật
toán SON tại các ENodeB.
14

 Việc sử dụng cấu trúc SON áp dụng vào mạng LTE tùy
thuộc vào mức độ sẵn sàng của thông tin, quá trình xử lý, tốc độ yêu
cầu phản hồi thông tin.
2.2 Chức năng của mạng tự tổ chức (SON)
2.2.1 Tự cấu hình
Chức năng tự cấu hình của mạng SON khi áp dụng trong quá
trình triển khai công nghệ mạng mới đã giảm thiểu sự can thiệp của
nhân công trực tiếp vào quá trình cài đặt bằng việc cung cấp chức
năng “Plug và Play” tại ENodeB.
2.2.2 Tự tối ưu hóa

Kỹ thuật tối ưu hóa tự động được sử dụng trong các trường
hợp sau:
- Tối ưu dung lượng và vùng phủ.
- Tiết kiệm năng lượng.
- Giảm can nhiễu.
- Tối ưu năng lực hệ thống.
- Tối ưu cần bằng tải di động.
- Tối ưu RACH.
- Tính toán tối ưu các tham số chuyển giao (Hand Over).
2.2.3 Tự phục hồi
Mục đích: Giải quyết hoặc giảm thiểu các lỗi có thể được
thực hiện tự động bằng các hành động khôi phục tương thích.
Chức năng tự phục hồi nhằm mục đích phát hiện tự động và
cô lập hầu hết các lỗi, áp dụng cơ chế tự phục hồi để giải quyết một
15

số lỗi, chẳng hạn như giảm công suất đầu ra trong trường hợp lỗi về
nhiệt độ hoặc dự phòng tự động kích hoạt lên phiên bản phần mềm
trước đó.
Kết luận chƣơng 2: Trong chương này đã cho thấy tổng
quan, mục đích ứng dụng, các cấu hình cơ bản và các kỹ thuật của
mạng của mạng tự tổ chức (SON). Từ đó có được cách nhìn nhận sơ
bộ về lợi ích của việc triển khai mạng tự tổ chức và các khía cạnh của
một hệ thống mạng thông tin di động có thể áp dụng được kỹ thuật
của mạng tự tổ chức. Khi được áp dụng, trình tự hoạt động của mạng
tự tổ chức sẽ diễn ra tuần tự qua các bước nào.

16

CHƢƠNG 3
ỨNG DỤNG MẠNG TỰ TỔ CHỨC (SON)CHO
MẠNG 4G LTE
Nội dung chương dựa trên định nghĩa và những chức năng
của mạng tự tổ chức (SON), khi áp dụng các kỹ thuật của mạng SON
hoàn toàn có thể giải quyết được những khó khăn về giải pháp kỹ
thuật khi triển khai của mạng 4G LTE. Đây cũng là lý do cần thiết áp
dụng mạng SON khi triển khai 4G LTE, một động lực và điểm tựa
cho nhà khai thác mạng.
3.1 Tự cấu hình
3.1.1 Định nghĩa
Tự cấu hình là một định nghĩa rộng, bao gồm các chức năng
riêng biệt dựa trên các đặc điểm của mạng SON như: Tự động quản
lý phần mềm, kiểm tra tự động, Tự động cấu hình kết nối lân cận.
3.1.2 Tự thiết lập một ENodeB mới trong mạng
Tự cấu hình được thực hiện sau khi ENodeB được triển khai
lắp đầy đủ thiết bị, cấp nguồn và đấu lên kết nối vận chuyển.
Khi nguồn được cấp, ENode sẽ khởi động và thực hiện quá
trình kiểm tra tự động bao gồm việc lấy thông tin về: Loại hình vận
chuyển, thông tin về bộ khuếch đại treo trên anten (TMA), loại anten,
độ dài cáp truyền dẫn sóng, tự động điều chỉnh đường thu.

3.1.3 Tự động thiết lập mối tương quan với cell lân cận
Đối với LTE, việc kết nối các cell lân cận nhau càng nhiều
càng tốt.Việc cấu hình các cell lân cận bằng phương thức truyền
17

thống gặp nhiều khó khăn trong LTE. Chức năng ANR nhằm mục
đích thiết lập tự động của mối quan hệ cho các cell lân cận-một đặc
tính rất quan trọng của SON áp dụng cho mạng 4G-LTE-hỗ trợ việc
kết nối các thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau trong cùng mạng -
một trong những chức năng đầu tiên của SON được chuẩn hóa bởi
3GPP.
Mục đích: Tăng tỷ lệ thành công trong quá trình chuyển giao,
hạn chế tối đa rớt kêt nối. Cho phép tự động tìm kiếm và thiết lập
quan hệ với các trạm lân cận khi người dùng di chuyển từ ENodeB
đang phục vụ sang một ENodeB khác bằng việc thiết lập tự động
giao diện X2 giữa các ENodeB.
3.1.4 Tự động cấu hình Cell ID
Mục tiêu của trường hợp sử dụng này là để tự động cấu hình
các cell ID vật lý của một cell mới được phát hiện.
Cell ID vật lý (Ph_ID) là một tham số cấu hình cần thiết cho
cell. Nó được chứa trong các kênh đồng bộ - SCH (Synchronization
Channel) cho UE để đồng bộ hóa với các di động trên đường xuống.
Có 504 Ph_IDs trong một E-UTRAN, vì vậy việc tái sử dụng Ph_IDs
trong các cell khác nhau là không thể tránh khỏi.
Khi một ENodeB mới được thành lập, nó cần phải chọn
Ph_IDs cho tất cả các cellnó hỗ trợ.
 Kỹ thuật tự cấu hình của mạng tự tổ chức (SON) khi
áp dụng trong mạng 4G LTE cho phép cấu hình hoàn toàn tự động
các trạm thu phát sóng, đảm bảo ENodeB kết nối với mạng lưới và
18

sẵn sàng hoạt động. Kèm theo là những lợi ích vượt trội: giảm thiểu
thời gian, chi phí nhân công thực hiện, tăng tính chính xác và nhất
quán trong công tác triển khai mạng lưới.
3.2 Tự tối ƣu hóa
3.2.1 Tối ưu hóa dung lượng và vùng phủ
Một nhiệm vụ hoạt động điển hình là để tối ưu hóa mạng
lưới theomức an toàn và năng lực hệ thống. Theo cách truyền thống
là để tìm ra vấn đề bằng cách drive test và sử dụng các công cụ lập kế
hoạch để tìm giải pháp có thể. Trường hợp sử dụng này nhằm mục
đích phát hiện các vấn đề an toàn và khả năng tự động thông qua các
phép đo tại ENodeB và những báo cáo của UE. Nó giảm thiểu sự can
thiệp của con người, làm giảm sự chậm trễ phản hổi thông tin.
- Mục tiêu:
 Tối ưu hóa vùng phủ sóng.
 Tối đa hóa năng lực hệ thống.
- Kết quả:
 Đảm bảo vùng phủ liên tục.
 Tăng cường năng lực của hệ thống.
 Giảm nhiễu.
 Hiệu suất kiểm soát cell lân cận.
 Tiết kiệm trên các bài đo drive test.
 Giảm thiểu sự can thiệp của con người trong quản lý
mạng và tối ưu hóa nhiệm vụ.
 Tự fix lỗi trong trường hợp thiết bị (ví dụ như
19

ENodeB) thất bại bởi cấu hình tự động cấu hình lại của các ENodeB
lân cận.
- Giải pháp thực hiện:

Đầu vào vùng phủ của các chức năng tối ưu hóa:
 Đo cường độ tín hiệu UE của cell hiện tạo và các cell
lân cận
 Báo cáo/báo hiệu thiết bị người dùng.
 Tham số Time Advance (TA)
 Đếm số lần kết nối vô tuyến không thành công.
 Phạm vi kích hoạt di động.
 Đo sự phân bố tải lưu lượng.
Đầu ra là tối ưu hóa các thông số vô tuyến, có thể bao gồm:
 Công suất truyền tải đường xuống.
 Sai số công suất tín hiệu liên quan hướng xuống.
 Các góc chỉnh của Anten.
3.2.2 Tiết kiệm năng lượng
Một chi phí quan trọng điển hình cho các nhà vận hành mạng
là chi phí năng lượng. Cắt giảm chi phí năng lượng có thể được thực
hiện nếu khả năng được cung cấp bởi mạng phù hợp với nhu cầu
truyền tải cần thiết ở bất kỳ thời điểm càng gần càng tốt.
- Mục tiêu: Tiết kiệm năng lượng dựa trên ví dụ chuyển đổi
trạng thái cell on / off.
- Dự kiến kết quả: Cắt giảm chi phí hoạt động thông qua tiết
kiệm năng lượng.
20

3.2.3 Giảm can nhiễu
Bằng việc tắt một số cell trong khoảng thời gian không sử
dụng sẽ làm giảm can nhiễu, nâng cao năng lực mạng lưới.
3.2.4 Tối ưu năng lực hệ thống
Việc cài đặt thủ công các tham số chuyển giao trong mạng
2G&3G tiêu tốn rất nhiều thời gian. Trong một số trường hợp, khối
quản lý tài nguyên vô tuyến trong ENode B có thể phát hiện vấn đề

và chính xác lại các tham số di động. Tuy nhiên một vài trường hợp
khối quản lý tài nguyên vô tuyến không giải quyết được.
3.2.5 Tối ưu cần bằng tải di động
Quá trình tự tối ưu nội mạng LTE và các tham số di động
giữa các công nghệ truy cập vô tuyến với tải trong cell và các cell kề
cận có thể cải thiện công suất hệ thống so với các cell không thực
hiện tối ưu hóa, từ đó giảm thiểu can thiệp của nhân lực trong công
tác quản trị và tối ưu mạng lưới.
Cân bằng tải không ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ QoS
của người dùng.
Đối tượng hướng tới: Các tham số của quá trình chuyển giao
hay quá trình chọn lại cell để nêu bật quá trình mất cân bằng tải và
giảm thiểu các quá trình chuyển giao phải diễn ra để đảm bảo cân
bằng tải.
Kết quả của quá trình cần bằng tải di động:
- Dựa trên kỹ thuật chuyển giao và chọn lại cell, một phần
các thiết bị người dùng tại cùng lân cận của các cell sẽ lựa chọn hoặc
21

thực hiện chuyển giao đến cell ít bị nghẽn.
3.2.6 Tối ưu kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH)
Trong LTE, RACH là một kênh không đồng bộ hướng lên
dùng khởi tạo truy nhập hoặc đồng bộ hướng lên. Việc khởi tạo hàm
thủ tục truy nhập ngẫu nhiên bao gồm:
- Tạo kết nối.
- Thất bại khi kết nối vô tuyến
- Truyền dữ liệu hướng xuống trong trạng thái không đồng
bộ hướng lên
- Truyền dữ liệu lên trong trạng thái không đồng bộ hướng
lên.

- Chuyển giao.
3.2.7 Tính toán tối ưu các tham số chuyển giao(Hand
Over)
Hiện nay, việc điều chỉnh thủ công các tham số chuyển giao
của mạng là hoàn toàn thực hiện được. Sự hỗ trợ chính của tối ưu
tham số chuyển giao khi sử dụng SON trong mạng LTE là điều chỉnh
tự động các tham số chuyển giao với yêu cầu về nhân lực tối thiểu.
Quá trình này thường liên quan đến việc tối ưu các trạm lân cận và
điều chỉnh các tham số liên quan đến quá trình chuyển giao.
Thủ tục tối ưu hóa các tham số chuyển giao tác động đến các
yếu tố sau:
- Năng lực mạng lưới.
- Performance của mạng với người dùng.
22

Mục đích chính là giảm sự thiểu thất bại khi thực hiện
chuyển giao, Ping –Pong và rớt thoại.
 Các kỹ thuật tự tối ưu hóa của mạng tự tổ chức
(SON) khi áp dụng trong mạng 4G LTE cho phép đảm bảo chất
lượng mạng lưới, chất lượng dịch vụ được cung cấp, tiết kiệm năng
lượng, tối ưu hóa việc cấp phát, sử dụng tài nguyên mạng (vô tuyến,
nguồn lực…), giúp giảm thiểu chi phí vận hành, tối ưu và nâng cao
chất lượng mạng, tránh sự cố suy giảm chất lượng khi thực hiện tối
ưu thủ công.
3.3 Tự phục hồi - xử lý sự cố
Mục đích: Chức năng tự sửa lỗi trong tự tổ chức (Self-
Organization Network - SON) được chia ra thành hai chức năng
chính: Phát hiện cell bị sự cố (Cell Outage Detection - COD) và thực
hiện điều chỉnh vùng phủ sóng của các cell lân cận bù vào vùng phủ
của cell bị sự cố (Cell Outage Compensation - COC). Tất cả đều

được thực hiện một cách tự động và tức thời để giảm thiểu tác động
tới chất lượng dịch vụ của người dùng trong khi chờ hệ thống xử lý
triệt để lỗi, khôi phục cell hoạt động bình thường trở lại. Trong nhiều
trường hợp, thậm chí người dùng còn không cảm nhận được hệ thống
mạng bị sự cố.
Kết luận chƣơng 3: Trong chương này đã cho thấy: Khi áp
dụng kỹ thuật này của mạng SON trong mạng LTE sẽ đảm bảo dịch
vụ không bị gián đoạn, tự xử lý sự cố và phục hồi khi xảy ra lỗi cell,
lỗi hệ thống, tiết kiệm chi phí nhân lực, chi phí bảo hành sử chữa,
23

giảm thiểu thời gian khắc phục bằng các hành động tự động chính
xác cao, đảm bảo chất lượng mạng và dịch vụ.
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Với các nội dung nghiên cứu dự kiến thu được trong luận
văn sẽ đóng góp vào cơ sở lý luận trong việc áp dụng mạng tự tổ
chức (SON) cho mạng 4G LTE. Luận văn tiếp cận với xu thế phát
triển của hệ thống thông tin di động , với các yêu cầu của thị trường
đã thúc đẩy việc nghiên cứu phát triển các hệ thống thông tin di động
băng rộng có tốc độ cao hơn để đáp ứng cho các ứng dụng và các
dịch vụ mới. Các kỹ thuật của mạng tự tổ chức (SON) đãđược 3GPP
nghiên cứu nhằm giải quyết các vướng mắc gặp phải khi triển khai,
vận hành khai thác và tối ưu mạng 4G, và trong các phiên bản chuẩn
hoá gầnđây liên quan đến 4G đãđề cậpđến tính năng này như một tuỳ
chọn của nhà khai thác. SON sử dụng khá nhiều kỹ thuật tính toán
mớiđểđưa ra cácđiều khiển tựđộng nhằm giải quyết các tồn tại gặp
phải khi triển khai và vận hành khai thác mạng LTE.
Đối với các nhà khai thác viễn thông hiện nay, nội dung
trong luận văn đã cho thấy các kỹ thuật tiên tiến của mạng tự tổ chức
(SON) như một giải pháp cho phép tăng cường năng lực mạng lưới,

nâng cao chất lượng dịch vụ, đạt hiệu quả cao khi sử dụng năng
lượng, tạo ra vùng phủ liên tục rộng khắp, giảm can nhiễu, tối thiểu
hóa tác động của con người trong vận hành, khai thác, xử lý sự cố,
giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành khai thác khi áp dụng triển
khai 4G LTE.