Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (multi carrier) công nghệ 3g trên mạng vinaphone

Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Thứ tự ưu tiên tái lựa chọn cell trong WCDMA
Hình 2.2 Tái lựa chọn intra frequency cell
Hình 2.3 Sơ đồ lựa chọn cell từ 3G sang 2G
1


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Hình 2.4 Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping không phân cực
Hình 2.5 Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping phân cực
Hình 2.6 Inter-Frequency Load Sharing và Directed Retry to GSM
Hình 2.7 Cell Load
Hình 2.8 Inter-Frequency Load Sharing
Hình 2.9 Ví dụ về Inter-Frequency Load Sharing
Hình 2.10 Mục đích của Cell Reserved
Hình 2.11 Hoạt động tại các tần số của Cell Reserved
Hình 2.12 Nguyên nhân việc khởi tạo Inter Frequency handover
Hình 2.13 Sự kiện 2F
Hình 2.14 Sự kiện 2B – thực hiện việc chuyển giao
Hình 2.15 Lựa chọn cell HS-DSCH
Hình 2.16 Ngưỡng về Pathloss
Hình 2.17 Ví dụ về chọn cell HS-DSCH
Hình 2.18 Các sự kiện liên quan đến thay đổi cell HS-DSCH
Hình 2.19 Cấu trúc mạng giải pháp 1
Hình 2.20 Chiến thuật quản lý di động ( Strategy of mobility management)
Hình 2.21 Network structure

Hình 2.22 Chiến thuật quản lý di động giải pháp 2
Hình 3.1 So sánh tổng traffic
Hình 3.2 So sánh traffic HSPA
Hình 3.3 So sánh phân bố lưu lượng PS R99
Hình 3.4 So sánh phân bố lưu lượng thoại
Hình 3.5 So sánh KPI Accessibility
Hình 3.6 So sánh KPI Retainability
Hình 3.7 So sánh KPI Mobility
Hình 3.8 So sánh Througput HS
Hình 3.9 So sánh kết quả Driving TEST
Hình 3.10 So sánh chất lượng tín hiệu Ec/N0
Hình 3.11 So sánh cường độ tín hiệu RSCP

LỜI NÓI ĐẦU
Vinaphone bắt đầu triển khai và khai thác thêm mạng 3G WCDMA từ
năm 2009. Dưới sự phát triển mạnh mẽ của thuê bao 3G và đòi hỏi phát triển từ
mạng lưới, năm 2012, Vinaphone bắt đầu triển khai tần số thứ 2, thứ 3 ở khu
2


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

vực VNP1. Đến năm 2013, tần số thứ 2 và thứ 3 bắt đầu được triển khai trên
toàn mạng Vinaphone. Lúc này, số thuê bao sử dụng 3G và dung lượng 3G là
rất lớn, đòi hỏi phải có một giải pháp đa sóng mang tối ưu nhất để áp dụng triển
khai trên toàn mạng.
Giải pháp đa sóng mang là một cách hiệu quả để mở rộng dung lượng,
vùng phủ, cải thiện chất lượng để đáp ứng lượng khách hàng ngày càng tăng
của các dịch vụ R99 và băng rộng.
Ưu điểm của giải pháp bổ sung thêm sóng mang là:

- Cho phép mở rộng dung lượng, vùng phủ và cải thiện chất lượng.
- Dùng lại các trạm đang có, bao gồm cả hệ thống anten và truyền dẫn.
- Dùng lại dữ liệu cấu hình sẵn có, như các setting về power, neighbor với
các cell 2G…
Một nodeB hiện nay có thể cấu hình tới 4 sóng mang (3x4), trong đó có
thể hỗ trợ HSDPA ở trên tất cả các sóng mang và EUL trên tối đa là 2 sóng
mang. Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng HSDPA/EUL, có thể cấu hình kết hợp
HSPA với R99. R99 có thể tách biệt với HSPA, trong khi HSPA luôn được cấu
hình cùng với R99. HSDPA có thể triển khai mà không có EUL, trong khi EUL
luôn được triển khai cùng với HSDPA trên cùng một sóng mang. Để triển khai
giải pháp đa sóng mang có hiệu quả, ta phải xác định mục tiêu của giải pháp đa
sóng mang là gì: mở rộng dung lượng, mở rộng vùng phủ hay cải thiện chất
lượng dịch vụ, từ đó xác định cấu hình tương ứng.
Xuất phát từ nhu cầu đó, từ tháng 7/2013, các cán bộ kỹ thuật của Trung
tâm ĐHTT đã xúc tiến thực hiện đề tài “Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng
mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone” với mong muốn
cung cấp một tài liệu đánh giá đầy đủ các góc cạnh của giải pháp đa sóng mang và
đề xuất một giải pháp phù hợp áp dụng trên mạng Vinaphone.
Thay mặt nhóm tham gia thực hiện đề tài
Hà Nội, tháng 11/2014

3


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

CHƯƠNG I: THỰC TRẠNG SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN
TẦN SỐ 3G CỦA VINAPHONE
1.1. Thực trạng sử dụng tài nguyên tần số 3G của Vinaphone
1.1.1. Tài nguyên tần số 3G của Vinaphone.

Tần số 3G của Việt Nam đang được phân bổ cho 4 nhà mạng, trong đó
Vinaphone được quyền khai thác dải tần số 15 MHz, tương ứng với 3 tần số

4


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

tuyệt đối. Theo quy hoạch, tài nguyên tần số 3G của Vinaphone bao gồm dải
2155-2170 (DL) và 1965-1980 (UL)
T

Đơn vị sử Băng tần sử dụng

Độ

T

dụng

kênh

kỹ thuật áp

(MHz)

dụng

5

TCN

Downlink

Uplink

1

VMS

2110-2125

1920-1935

2

Viettel

2125-2140

1935-1950

3

EVN -HTC 2140-2155

1950-1965

4

Vinaphone

1965-1980

2155-2170

rộng Tiêu chuẩn

68-

220:2004

Bảng 1.1: Băng tần 3G của Vinaphone trong quy hoạch tần số.
1.1.2. Thực trạng triển khai tần số 3G trên mạng Vinaphone
Bắt đầu đưa vào triển khai và vận hành mạng 3G từ cuối năm 2009, số lượng
trạm 3G NodeB được phát triển một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, cho tới năm 2012,
mạng Vinaphone mới bắt đầu sử dụng tần số 3G thứ 2 và thứ 3 cho các NodeB, điều
này xuất phát từ nhu cầu thực tế của mạng lưới, nhằm cung cấp thêm dung lượng 3G
cho lượng khách hàng phát triển nhanh chóng trong các khu vực thành phố. Trong
năm 2013, số tần số thứ 2 và thứ 3 phát triển nhanh chóng. Số trạm có tần số thứ 2
chiếm 50% số NodeB trên mạng. Tính tới đầu năm 2014, đã có gần 80% nodeB đang
sử dụng tần số thứ 2 trên mạng.
Năm

Năm

Năm

2012

2013

2014

Số cell F1 19903

30511

33708

Số cell F2 2616

16524

26568

Số cell F3 20

54

1625

VNP

Bảng 1.2: Số cell sử dụng tần số 1, 2, 3 trên mạng Vinaphone.
1.2. Nhu cầu sử dụng tần số thứ 2 và thứ 3 trên mạng Vinaphone

5

Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Bắt đầu được triển khai từ năm 2009, mạng WCDMA của Vinaphone chỉ sử
dụng 01 sóng mang trong dải tần 15 Mhz được cung cấp. Với đà tăng trưởng mạnh mẽ
về số thuê bao dùng smartphone có hỗ trợ 3G và số thuê bao hỗ trợ data tốc độ cao
ngày càng tăng, mạng WCDMA với 01 tần số là không đủ và không tận dụng hết tài
nguyên mạng lưới. Mạng 3G với chỉ một sóng mang có nhiều hạn chế: Giới hạn về số
code vô tuyến (15 code SF16), giới hạn về tốc độ data lớn nhất có thể phục vụ
(21Mb), giới hạn về các giải pháp vô tuyến (vì chỉ có 1 sóng mang)…Vinaphone đang
định vị là mạng cung cấp dịch vụ data tốt nhất Việt Nam, vì thế nhu cầu phục vụ
khách hàng dịch vụ data tốt nhất là cấp thiết.
Giải pháp đa sóng mang đem lại nhiều lợi ích cho mạng WCDMA:
- Cung cấp thêm code vô tuyến, mở rộng dung lượng mạng lưới.
- Cung cấp thêm nhiều giải pháp để tăng cường chất lượng mạng lưới, đặc biệt là
-

các giải pháp về data như HSPA-42Mb…
Cung cấp các giải pháp interworking linh hoạt như IFHO, IFLS..

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐA
SÓNG MANG
2.1. Giới thiệu chung
Khi triển khai tính năng MultiCarrier trong mạng WCDMA thì yếu tố quan
trọng nhất là chiến lược sử dụng như thế để việc triển khai MultiCarrier đạt hiệu quả
cao nhất. Đối với nhà mạng là các yếu tố như thu hút thêm được nhiều thuê bao, lưu
lượng tăng, chất lượng mạng đảm bảo. Đối với người dùng là sự hài lòng về chất
lượng mạng. Đó chính là sự phân bố về lưu lượng, sự chia tải giữa khác tần số với
nhau khi triển khai tính năng MultiCarrier. Xuyên suốt toàn bộ là quá trình của thuê
bao từ chế độ Idle đến quá trình trình truy nhập và cuối cùng là quá trình Connected.
Tương đương với 5 tính năng để triển khai MultiCarrier là

+ Cell Selection and Reselection
+ Inter-frequency Load Sharing
+ Inter-frequency Handover
+ Lựa chọn serving Cell HS-DSCH và thay đổi cell HS-DSCH
6


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Tính năng di động trong hệ thống WCDMA cho phép thuê bao với các trạng
thái khác nhau có thể chọn lựa qua các tần số khác nhau. Trong đó việc lựa chọn trong
cùng tần số bao giờ cũng dễ dàng hơn khi chọn giữa các tần số khác nhau. Lý do chọn
tại tần số bao gồm các yếu tố như vùng phủ, khả năng phục vụ cũng như các dịch vụ
mà tần số đó thể cung cấp. Để việc phân bố tốt UE giữa các tần số trong trạng thái
connected thì việc điều khiển UE ở chế độ Idle là rất cần thiết, Thuật toán chọn lựa
cell được sử dụng để UE chọn đúng tần số sẽ tránh cho việc mất dịch vụ khi chuyển
sang chế độ connected. Trong trạng thái connected, các thuật toán về inter frequency
load sẽ chia sẻ tài nguyên, cân bằng tải giữa các tần số được hợp lý. Và thật toán inter
frequency handover sẽ đảm bảo tính liên tục cho thuê bao khi di chuyển do liên quan
đến yếu tố về vùng phủ.
2.2. Cell Selection and Reselection – Lựa chọn và tái lựa chọn cell
Trong hệ thống 3G ở chế độ Idle, thiết bị đầu cuối sẽ thực hiện lựa chọn lại
giữa các tần số WCDMA và giữa WCDMA với GSM dựa trên mức thu tín hiệu của
serving cell và neighor cell. Đối với WCDMA là các giá trị CPICH Ec/N0 hoặc RSCP,
đối với GSM là cường độ tín hiệu RSSI. Thiết bị đầu cuối chỉ được cho phép lựa chọn
cell UMTS hoặc GSM khi mức chất lượng trung bình hoặc mức tín hiệu trung bình
đạt đến ngưỡng nhỏ nhất. Mức ngưỡng nhỏ nhất của tín hiệu thu đảm bảo rằng mạng
có thể nhận được thông tin về việc lựa chọn lại cell phát đi từ thiết bị đầu cuối. Điều
này cũng tính đến mức công suất phát tối đa của thiết bị đầu cuối được cho phép khi
truy cập cell và mức công suất phát tần số vô tuyến tối đa mà thiết bị đầu cuối có thể

phát.
2.2.1. Phân loại lựa chọn lại Cell

Trong hệ thống WCDMA việc lựa chọn lại cell được chia thành 3 nhóm
•

Intra Frequency ( f1,f1): Là việc lựa chọn lại cell WCDMA trong trường hợp
các cell đó cùng một tần số

•

Inter Frequency (f1,f2) : Là việc lựa chọn lại cell WCDMA trong trường hợp
các cell đó có tần số khác nhau

7


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

•

Inter – RAT: Là việc lựa chọn lại cell trong trường hợp các cell đó thuộc hai hệ
thống vô tuyến khác nhau. Trong trường hợp này là giữa WCDMA và GSM
Thứ tự ưu tiên việc lựa chọn lại cell là do quy hoạch của nhà mạng quyết định.

Hiện nay tại Việt Nam các nhà mạng đi lên 3G từ GSM đã sử dụng cả ba tần số được
cấp phép nên lựa chọn lại cell sẽ xảy ra cả bai trường hợp là Intra frequency, Inter
frequency và Inter-RAT. Trong đó mục tiêu là muốn thuê bao nắm giữ 3G càng lâu
càng tốt nên sẽ ưu tiên cho Intra Frequency và Inter frequency hơn cả.
2.2.2. Thủ tục các phép đo

Các thủ tục này cho phép thiết bị đầu cuối(UE) báo cáo đến mạng các kết quả
đo được. Từ đó chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến sẽ đưa ra quyết định chính xác
để duy trì chất lượng dịch vụ có thể chấp nhận được đến UE. Mạng sẽ cấu hình các
phép đo này để cung cấp đến UE các đối tượng được đo như các cell, các kênh vận
chuyển, các kênh vật lý, các chuẩn được sử dụng như chu kỳ đo, các sự kiện được
khởi tạo cũng như loại bỏ. Cấu hình này được thực hiện bởi thông điệp điều khiển đo.
Báo cáo các phép đo được phân loại thành các nhóm sau
•

Các phép đo Intra Frequency. UE đo các kênh vật lý theo đường xuống của
các cell có cùng tần số. Các phép đo đó bao gồm
- Ec/Io của kênh P-CPICH
- Suy hao theo đường xuống. Đó là sự chênh lệch giữa công suất phát và
công suất thu trên kênh CPICH. Công suất phát CPICH được quảng bá bởi
mạng.
- Công suất mã tín hiệu thu theo đường xuống (RSCP) của kênh P-CPICH
- Đo thời gian khác nhau giữa các khung của các cell

•

Các phép đo Inter Frequency. Đo trên kênh đường xuống của cell với một
tần số khác. Các giá trị đo khác cũng giống như Intra Frequency.

•

Các phép đo Inter-RAT từ đó có thể đưa ra yêu cầu thực hiện chuyển giao
Inter-RAT. Các giá trị đo trong GSM bao gồm cường độ tín hiệu RSSI,
BSIC, giá trị định thời…
8

Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

•

Các phép đo về chất lượng. Gồm các chỉ số về chất lượng theo đường
xuống giống như tỷ lệ lỗi khối của kênh vận chuyển.

•

Các phép đo trong chính UE như công suất phát của UE, giá trị định thời…

2.2.3. Quy tắc S – Dành cho lựa chọn lại Cell
Khi thuê bao bắt đầu đăng nhập vào mạng sẽ sử dụng một trong hai thủ tục sau
đây để tìm cell
•

Chọn cell lần đầu. Thủ tục này không cần yêu cầu phải biết các tần số nào
trong mạng. UE sẽ quét tất cả các tần số trong dải của WCDMA để tìm một cell
thích hợp. Trên mỗi sóng mang UE chỉ cần tìm cell mạnh nhất. Khi có cell
thích hợp UE có thể lựa chọn để đăng nhập vào mạng.

•

Chọn cell theo thông tin đã lưu trữ sẵn. Thủ tục này yêu cầu phải có sẵn thông
tin lưa trữ về cell như các tần số, các thông số về cell, scrambling code từ các
phép đo trước đó (trước khi mà UE rời mạng). Một UE sẽ chỉ tìm thấy một cell
thích hợp mà UE có thể chọn. Nếu không tìm thấy UE sẽ dùng thủ tục thứ nhất
để tìm cell. UE sẽ chọn được cell nếu thỏa mãn quy tắc S sau đây

Srxlev > 0 and Squal > 0

Trong đó
Squal = CPICH

_ EcNo

Srxlev = CPICH

_ RSCP

– Qqualmin
– Qrxlevmin – Pcompensation

Pcompensation = max(UE_TXPWR_MAX_RACH – P_MAX,0)
2.2.4. Quy tắc R – Dành cho tái lựa chọn lại cell
Thủ tục tái lựa chọn cell là thủ tục tìm cell tốt nhất để MS có thể chọn. Ở chế độ
rỗi UE luôn thực hiện các phép đo đó sau khi UE đã hoàn thành việc chọn cell (cell
đầu tiên đã được chọn). Mục đích của việc chọn lại là đảm bảo UE luôn vào những

9


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

cell có chất lượng tốt. UE sẽ thực hiện việc tái lựa chọn cell nếu thỏa mãn quy tắc R
dưới đây

R(Serving) = Qqualmeas (s) + Qhyst (s)
R(neighbor) = Qqualmeas (n) – Qoffset2sn

Quy tắc tính toán tái lựa chọn cell trên đây được áp dụng cho UE ở chế độ IDLE.
UE sẽ đo ở tất cả các tần số Intra frequency, Inter frequency, Inter-RAT có trong thông
tin hệ thống. Sau đó UE sử dụng Squal để so sánh
•

Nếu Squal <= Sintrasearch UE thực hiện phép đo intra-frequency.

•

Nếu Squal <= Sintersearch UE thực hiện phép đo inter-frequency.

•

Nếu Squal <= SsearchRAT UE sẽ thực hiện đo chất lượng của cell
neighbour inter-RAT.

Theo mong muốn của nhà khai thác các giá trị trên được đặt phải thoả mãn điều kiện
Sintrasearch > Sintersearch > Ssearch-RAT
Để thỏa mãn yêu cầu UE sẽ ưu tiên chọn cell có cùng tần số trước sau đó mới đến tần
số khác và cuối cùng là chọn cell của mạng GSM

Hình 2.1 Thứ tự ưu tiên tái lựa chọn cell trong WCDMA
10


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Ví dụ về tái lựa chọn cell intra frequyency
Treselection

Squalmin + Ssearch

Squalmin

UE start measurements

UE perform cell reselection

Hình 2.2 Tái lựa chọn intra frequency cell
Sơ đồ đồ tái lựa chọn Inter-RAT cell

Hình 2.3 Sơ đồ lựa chọn cell từ 3G sang 2G
•

Bước 1
11


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

UE bắt đầu thực hiện các phép đo GSM khi thoả mãn điều kiện sau:
Squal
•

=

Ec/Io – Qqualmin < Ssearch-RAT

Bước 2. Áp dụng quy tắc R ta so sánh
Serving cell WCDMA : Rs = RSCP + Qhyst1s

GSM cell

•

: Rn = Rxlev(n)GSM – Qoffset1n

Bước 3: Nếu Rn(GSM) > Rs(WCDMA) và Rxlev > Qrxlevmin
thì UE sẽ reselection sang cell GSM.

2.2.5. Chiến thuật camping
Một chiến thuật camping tốt là cơ sở cho sự phân bố lưu lượng, dịch vụ giữa
các sóng mang. Chiến thuật camping trong idle mode được chia thành phân cực và
không phân cực.
2.2.5.1 Camping không phân cực
Bằng cách setting tham số ở idle mode Qoffset2sn bằng 0 cho quan hệ interfrequency, UE sẽ camping vào sóng mang có Ec/No tốt nhất ( tải ít nhất) sử dụng luật
đo đạc và xếp hạng theo các bản tin đo ở idle mode.

Hình 2.4 Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping không phân
cực

12


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Với chế độ camping không phân cực, UE sẽ camping vào 2 sóng mang xấp xỉ
nhau. Một khi tải ở một sóng mang tăng lên, thì sóng mang còn lại sẽ thu hút các UE
để camping, điều này là do sóng mang ít tải sẽ có Ec/No tốt hơn. Các UE ở connected
mode sẽ ở sóng mang tương ứng và tuân theo luật mobility từ các tham số giám sát
chất lượng ( Event 2D, Event 6D).

Chế độ camping không phân cực phù hợp với chiến thuật phân bố dịch vụ R99
và HSPA trên các sóng mang như nhau.
2.2.5.2 Camping có phân cực.
Bằng cách phân bố UE phân cực trên một sóng mang nhất định, lưu lượng
được thiết lập trên sóng mang đó sẽ là nhiều hơn. Chế độ phân cực có thể đạt được
bằng 2 cách khác nhau, một là sử dụng tham số qOffset2Sn như đã mô tả ở trên, cách
khác là dùng các tham số HCS.

Hình 2.5: Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping phân cực
Bằng cách đặt tham số qOffset2sn là -6 cho quan hệ neighbor từ F1 sang F2, và +6 từ
F2 sang F1, thuê bao idle mode sẽ phân cực sang F2 khi camping. Giá trị lớn nhất của
tham số này là -50 và +50 có thể được dùng khi tất cả UE được phân cực sang F2 mà
không quan tâm tới tải. Điều này sẽ tạo nên một sóng mang HSDPA không có R99,
cải thiện chất lượng HSDPA.
Cách đặt tham số này phù hợp với các mạng có tải lưu lượng nhỏ, và muốn ưu tiên
cho user trải nghiệm chất lượng HSDPA tốt nhất khi phần lớn camping sẽ trên sóng
mang R99.

13


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

2.2.6. Bảng giải thích các giá trị tham số

CPICH
CPICH

_ EcNo

Chất lượng tín hiệu của cell

_ RSCP

Cường độ tín hiệu của cell

Qqualmin

Mức chất lượng tín hiệu yêu cầu nhỏ nhất của cell để
thỏa mãn điều kiện chọn và chọn lại của UE

Qrxlevmin

Công suất tín hiệu thu yêu cầu nhỏ nhất của cell để thoả
mãn điều kiện chọn và chọn lại của UE

UE_TXPWR_MAX_RA
CH – P_MAX

Mức công suất phát lớn nhất trên kênh RACH

Qhyst (s)

Giá trị dịch chuyển của Serving cell

Qoffset2sn

Giá trị bù giữa Serving cell và Neighbour cell

Sintrasearch

Mức ngưỡng của UE để kích hoạt lựa chọn lại cell intra
frequency

Sintersearch

Mức ngưỡng của UE để kích hoạt lựa chọn lại cell inter
frequency

SsearchRAT

Mức ngưỡng của UE để kích hoạt lựa chọn lại cell GSM

Treselection

Giá trị định thời lựa chọn lại cell của UE(Cell được lựa
chọn lại phải duy trì các điều kiện thoả mãn trong một
giá trị định thời gọi là Treselection)

Bảng 2.1 Các tham số của quy tắc tái lựa chọn cell
2.3. Inter-frequency Load Sharing
2.3.1. Load Sharing

Load Sharing nâng cao hiệu năng của mạng truy nhập vô tuyến RAN bằng
cách gộp các tài nguyên từ các phần khác nhau của mạng WCDMA. Có 2 loại Load
Sharing trong WCDMA RAN:
-

Inter-Frequency Load Sharing: chuyển tiếp lưu lượng đến (CS & PS) từ cell có
tải lớn trong một tần số WCDMA sang một tần số WCDMA khác có tải nhỏ

hơn.

14


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

-

Directed Retry to GSM: thực hiện chuyển tiếp lưu lượng (chỉ có CS) từ
WCDMA RAN sang GSM RAN có cùng một vị trí hay cùng vùng phủ sóng.

Hình 2.6 Inter-Frequency Load Sharing và Directed Retry to GSM
Inter-Frequency Load Sharing
Inter-Frequency Load Sharing: chuyển tiếp lưu lượng đến (CS & PS) từ cell có
tải lớn trong một tần số WCDMA sang một tần số WCDMA khác có tải nhỏ hơn.
Inter-Frequency Load Sharing cung cấp những lợi ích dưới đây cho việc triển khai
sóng mang thứ hai:
-

Cung cấp hiệu quả kết nối cao hơn, có nghĩa là tăng khả năng của các cell
WCDMA riêng lẻ trong việc thích ứng với những biến động tạm thời của lưu

-

lượng
Loại bỏ bất kỳ sự mất cân bằng tải dài hạn nào giữa các tần số khác nhau
Đưa ra phương pháp để hướng lưu lượng từ tần số WCDMA này sang tần số
khác theo cách bất đối xứng
Với việc sử dụng Inter-Frequency Load Sharing (IFLS), Load Cell được tính

toán dựa trên sóng mang được truyền đi ở đường xuống.
Một UE sẽ được chọn đến cell phù hợp nhất trong suốt quá trình thiết lập kết
nối RRC.

15


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

2.3.2. Cell Load

Được sử dụng cho mục đích Load Sharing, Cell Load được định nghĩa là tỷ số
giữa công suất sóng mang được truyền đi ở đường xuống và giới hạn cho phép
(admission limit)
Cell Load = Tx_power/ pwrAdm
Ở đây:
-

Công suất sóng mang truyền đường xuống đươc lấy ra từ bộ điều khiển công

-

suất sóng mang truyền đường xuống trong chức năng quản lý công suất.
Giới hạn cho phép ký hiệu là thông số pwrAdm.

Hình 2.7 Cell Load
Thuật toán load sharing chỉ thực hiện khi tải của một cell vượt quá ngưỡng cho
trước: Với IFLS, ngưỡng được tính cố định bằng 50%.
2.3.3. Inter-Frequency Load Sharing

Inter-Frequency Load Sharing được thực hiện trong quá trình thiết lập kết nối
RRC.
1. Máy di động bắt đầu quá trình thiết lập kết nối RRC

16


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

2. Nếu Cell Load vượt quá 50%, tải của neighbor load-sharing cùng vị trí (cùng
site) được so sánh với cell đã truy xuất, cell nào có tải nhỏ hơn thì được chọn làm
đích.
3. Nếu cell cùng vị trí được chọn, UE sẽ không được chỉ trực tiếp tới cell đích,
nhưng nó sẽ được báo để quét một cell phù hợp với tần số của cell đích (phần thông
tin Redirection Info trong bản tin RRC Connection Reject message). UE sẽ truy nhập
mạng thông qua tần số này.

Hình 2.8 Inter-Frequency Load Sharing
Ví dụ về Inter-Frequency Load Sharing

17


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Hình 2.9 Ví dụ về Inter-Frequency Load Sharing
-

Nếu cuộc gọi được khởi tạo ở cell B2 và định hướng lại IFLS được thực hiện,

-

UE sẽ nhận được yêu cầu quét lại lớp tần số mới.
Với cùng khoảng cách và ở vị trí hiện tại, cuộc gọi sẽ được định hướng lại tới
cell C1 chứ không phải cell B1.

2.3.4. Cấu hình Inter-Frequency Load Sharing
Tính năng này được thực hiện trọn vẹn tại RNC bằng cách thiết lập thông số
loadSharingRrcEnabled về TRUE.
Các neighbor Load Sharing phải được xác định trước khi diễn ra bất kỳ hoạt
động nào. Chúng được xác định thông qua mối liên hệ neighbor thông thường.
Thông số loadSharingCandidate cho biết cell đích có phải là neighbor Load
Sharing của cell nguồn hay không. TRUE được thiết lập nếu cell đích là neighbor
Load Sharing của cell nguồn và FALSE được thiết lập nếu ngược lại.
Với mỗi cell nguồn chỉ xác định một neigbour trên tần số và tất cả các neighbor
Load Sharing phải ở cùng vị trí (được phục vụ bởi cùng site).
Inter-Frequency Load Sharing có thể được tắt ở từng cell bằng cách loại bỏ tất
cả các neighbor Load Sharing của cell, có nghĩa là bằng cách thiết lập
loadSharingCandidate về FALSE trong tất cả các cell neighbor có liên quan tới cell
đó.
Trạng thái của cell tần số thứ hai với Load Sharing đã tiến hành phải là
unreserved.
Cell Reserved
Thiết lập trạng thái cell của tần số thứ hai là “Reserved” được dùng để:
-

Ngăn chặn R99 và những người sử dụng tốc độ cao sử dụng tần số thứ hai
Dành trước cell chỉ cho những người sử dụng HS (và Speed/R99 trong trường

-

hợp multirab) để có được tài nguyên cell lớn nhất cho HSDPA
Ngăn chặn những người sử dụng ở chế độ Idle chiếm giữ tần số thứ hai

18


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Hình 2.10 Mục đích của Cell Reserved
Khi sử dụng Cell Reserved thì:
-

Không có sự kết nối thiết lập RRC mới nữa ở tần số thứ hai
Tất cả lưu lượng CS và PS R99 của các UE có khả năng “R99 only” ở tần số

-

thứ nhất
Các kết nối không HS của các UE có khả năng HS cũng được xử lý ở tần số

-

thứ nhất
Các kết nối Multi-RAB của lưu lượng R99 còn lại ở tần số thứ hai

Hình 2.11 Hoạt động tại các tần số của Cell Reserved
Dưới đây là bảng tóm tắt các thông số:
19

Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Bảng 2.2 Tóm tắt các thông số
Tên thông

Miêu tả thông số

Giá trị

số

Phần tử

Default

Giá trị

mạng

khuyến
nghị

loadSharing

Thuật ngữ UtranRelation được FALSE=0

Utran

Candidate

sử dụng nếu cell đích là TRUE=1
neighbor load sharing của cell

Relation

0

1

(cho

những tần
số thứ 2

ban đầu. Để thiết lập giá trị là

cùng

TRUE (có nghĩa là để định

trí)

nghĩa cell đích như là ứng cử
viên cho IFLS), cell đích và
cell ban đầu phải thuộc cùng
một RBS (cả hai phải cùng
thuộc IubLink MO) và phải có
tần

số

khác

nhau

(frequencyRelationType
this

for

UtranRelation

=

INTER_FREQ). Có nghĩa là
chỉ có thể thiết lập giá trị là
TRUE khi đích là UtranCell
và

không

khi

nó

là

ExternalUtranCell.
loadSharing

Thông số riêng này của cell 0...100

Margin

đưa ra các giá trị tài nguyên

Utran

0

0

0

1

Cell

không sử dụng load-sharing
loadSharing

Một loại cờ trong RNC báo FALSE=0

RrcEnabled

hiệu mở tính năng

TRUE=1

20

RNC

vị


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

2.4. Inter frequency Handover
2.4.1. Inter frequency Handover

Chuyển giao khác tần số là việc chuyển giao giữa hai cell có tần số khác nhau,
Trong quá trình chuyển giao chỉ có duy nhất một radio link đến UE. Dựa trên nguyên
nhân để khởi tạo chuyển giao thì chuyển giao khác tần số có thể được chia thành ba
loại sau
•

Chuyển giao dựa trên yếu tố vùng phủ. Khi cường độ tín hiệu mà UE thu được
kém hơn một mức ngưỡng thì UE sẽ khởi tạo việc chuyển giao để duy trì dịch
vụ . Thường xảy ra khi UE di chuyển từ vùng phủ sóng của cell này sang vùng
phủ sóng của cell khác. Giá trị đánh giá là CPICH RSCP

•

Chuyển giao dựa trên chất lượng của tín hiệu. Vì các lý do tải của cell tăng cao
hay tác động của nhiễu mà chất lượng của cell kém hơn mức ngưỡng thì UE sẽ
khởi tạo việc chuyển giao để đảm bảo dịch vụ. Giá trị đánh giá là CPICH
Ec/No.

•

Ngoài ra khi công suất phát của UE kém thì việc chuyển giao có thể được khởi
tạo

Hình 2.12 Nguyên nhân việc khởi tạo Inter Frequency handover
Trong hệ thống WCDMA để thực hiện chuyển giao khác tần số UE phải thực hiện
đo ở chế độ compressed mode. Chế độ compressed mode cho phép UE thực hiện việc
đo Inter-frequency và Inter-RAT. Yêu cầu đầu tiên là UE phải hỗ trợ chức năng này.
Thuật toán compressed mode sẽ tạo ra một khoảng cách giữa các khung vô tuyến phát
theo đường xuống và đường lên cho phép máy thu của UE giám sát các tần số của cell
lân cận có thể là Inter-frequency hoặc Inter-RAT
21


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

1 khung thời gian = 10 ms

Dữ liệu đã nén

Thời gian rỗi để thực hiện đo Inter-RAT

Hình 3.10 Nguyên lý của Compression Mode
2.4.2 Hệ thống các event
Hệ thống thường sử dụng các sự kiện 2B, 2C, 2D,2F để phục vụ cho việc
chuyển giao khác tần số. Trong các sự kiện trên thì sự kiện 2D và 2F liên quan đến
việc khi nào thì UE chuyển sang hoặc dừng chế độ compressed mode. Các sự kiện 2B,
2C đánh giá chất lượng của các cell đích mà UE sẽ chuyển giao sang
Ta có bảng tổng hợp sau

Các sự

Chức năng

kiện
Sự kiện 2B

Khi tín hiệu của tần số hiện tại thấp hơn mức ngưỡng và chất lượng tín
hiệu của cell neighbour khác tần số cao hơn mức ngưỡng, hệ thống sẽ
thực việc chuyển giao dựa trên yếu tố vùng phủ

Sự kiện 2C

Ước tính chất lượng của cell mà sử dụng tần số khác cao hơn mức
ngưỡng

Sự kiện 2D Khi chất lượng của tín hiệu hiện tại thấp hơn mức ngưỡng, UE chuyển
sang chế độ compressed mode và có thể bắt đầu thực hiện việc chuyển
giao khác tần số
Sự kiện 2F

Khi chất lượng của tín hiệu hiện tại đã cao hơn mức ngưỡng, UE
dừung thực hiện đo compressed mode và dừng việc chuyển giao khác
22


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

tần số
Bảng 2.3 Các sự kiện Inter-frequency

•

Thuật toán của các sự kiện chuyển giao khác tần số
Trước hết ta định nghĩa các phép đo Inter-frequency như sau
Qfrequencyj = 10.LogM frequencyj

 N Aj

= W j .10.Log  ∑ M ij ÷
÷+ (1 − W j ).10.LogM Bestj
 i =1


Tên tham số

Q frequencyj

Giải thích
Phản ánh chất lượng của sóng mang j trong active
set(đơn vị là dB đối với Ec/Io, dBm đối với RSCP)

M frequencyj

Giá trị vật lý của

Q frequencyj

(Đơn vị là tỷ lệ đối với

Ec/Io, mW đối với RCSP)

M ij

Giá trị vật lý đo được của sóng mang j trong cell i.

N Aj

Số cell trong active set (gồm cả best cell) của sóng
mang j

M bestj
Wj

Giá trị đo của best cell trong active set
Là trọng số của best cell trong active set trong suốt
quá trình đo

Bảng 2.4 Các tham số chuyển giao khác tần số
2.4.2.1 Sự kiện 2D

QUsed ≤ TUsed 2 d − H 2 d / 2
Trong đó
Sự kiện 2D đánh giá chất lượng của tần số đang hoạt động thấp hơn một mức
ngưỡng.
23


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

-

QUsed: Giá trị đo chất lượng của tần số đang hoạt động.
TUsed2d: Mức ngưỡng đánh giá chất lượng xấu của tần số đang hoạt động của

-

sự kiện 2D.
H2d: Giá trị chênh lệch để quyết định chuyển giao của sự kiện 2D.

2.4.2.2 Sự kiện 2F

Qused ≥ Tused 2 F + H 2 F / 2
Trong đó
-

Sự kiện 2F chất lượng của tần số đang hoạt động lớn hơn một mức ngưỡng.
Qused
Giá trị đo chất lượng của tần số đang hoạt động.

Tused 2 F
-

H 2 F /2

Mức ngưỡng đánh giá chất lượng xấu của tần số đang hoạt động.

Giá trị chênh lệch để quyết định chuyển giao của sự kiện 2F.

Hình 2.13 Sự kiện 2F
2.4.2.3 Sự kiện 2B

QNotused ≥ TNonused 2b + H 2b / 2
QUsed ≤ TUsed 2b − H 2b / 2

24


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

-

Sự kiện 2B thể hiện chất lượng của tần số đang hoạt động thấp hơn 1 một
mức ngưỡng và chất lượng của tần số không được sử dụng tốt hơn một mức
ngưỡng. Khi đó RNC sẽ quyết định cho UE chuyển giao sang tần số mới

-

-

-

-

-

QNonUsed
TNonUsed 2b
H 2b

Mức ngưỡng đánh giá chất lượng tốt của tần số không hoạt động

Giá trị chênh lệch để quyết định chuyển giao của sự kiện 2B

QUsed
TUsed

Giá trị đo của tần số không sử dụng

Giá trị đo của tần số đang làm việc
Mức ngưỡng đánh giá chất lượng xấu của tần số đang hoạt động

Hình 2.14 Sự kiện 2B – thực hiện việc chuyển giao

25