Tối ưu vùng phủ mạng thông tin di động 3g wcdma

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG

---------------------------------------

Ngô Quang Long

TỐI ƢU VÙNG PHỦ
MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G WCDMA

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: PGS.TS. TRẦN HỒNG QUÂN
Phản biện 2: TS. ĐẶNG ĐÌNH TRANG

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:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1

LỜI MỞ ĐẦU
Tại Việt Nam tính đến thời điểm hiện nay đang có
3 nhà mạng viễn thông lớn nhất triển khai và cung cấp các
dịch vụ trên mạng thông tin di động 3G đó là Vinaphone,
Mobifone, Viettel. Các nhà cung cấp dịch vụ này đang
triển khai rất nhiều biện pháp nhằm nâng cao chất lượng
dịch vụ, trong số đó là hoạt động tối ưu vùng phủ sóng
mạng 3G WCDMA, đây chính là lý do tôi chọn đề tài
“Tối ưu vùng phủ mạng thông tin di động 3G WCDMA”
Chương I giới thiệu tổng quan về mạng thông tin di
động 3G WCDMA bao gồm các kiến trúc mạng với các
phiên bản ngày càng hiện đại hơn, cấu trúc phân chia địa
lý của vùng mạng di động. Chương II đi vào tìm hiểu các
kỹ thuật cơ bản trong mạng, giao diện vô tuyến và các
kênh mà mạng 3G WCDMA sử dụng. Chương III sẽ trình
bày hoạt động tối ưu vùng phủ sóng mạng 3G WCDMA
thực tế, từ quy trình đo kiểm driving test, các chỉ tiêu KPIs
của mạng đến những biện pháp từ thực tế để nâng cao chất
lượng vùng phủ sóng.


2

CHƢƠNG I TỔNG QUAN MẠNG
3G WCDMA UMTS
1.1 Giới thiêụ chƣơng
Chương này mô tả kiến trúc tổng quát của một

mạng thông tin di động 3G, nêu ra các kiến trúc mạng 3G
WCDMA với các phiên bản R3, R4, R5, R6, cấu hình địa
lý của mạng.
1.2

Kiến trúc của một hệ thống thông tin di động 3G

Hình 1.1 Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp
cả CS và PS

Mạng thông tin di động 3G là mạng kết hợp giữa
các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh
(CS) để truyền số liệu gói và tiếng. Trên đường phát triển
đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế
bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời
gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền
trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói.


3
1.3

Các loại lƣu lƣợng và dịch vụ 3G WCDMA

QoS ở W-CDMA được phân loại như sau:
Loại hội thoại (Conversational, rt): Thông tin tương tác
yêu cầu trễ nhỏ (thoại chẳng hạn, video call).
Loại luồng (Streaming, rt): Thông tin một chiều đòi hỏi
dịch vụ luồng với trễ nhỏ (phân phối truyền hình thời gian
thực chẳng hạn: xem phim, )

Loại tương tác (Interactive, nrt): Đòi hỏi trả lời trong một
thời gian nhất định và tỷ lệ lỗi thấp (trình duyệt Web,
game online, bản đồ tìm địa chỉ…).
Loại nền (Background, nrt): Đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực
nhất được thực hiện trên nền cơ sở (e-mail, tải xuống các
file ảnh, nhạc chuông…)
1.4
Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

Hình 1.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3


4
1.4.1 Thiết bị người sử dụng (UE)
UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng)
là đầu cuối mạng UMTS của người sử dụng.
1.4.1.1 Các đầu cuối (TE)
1.4.1.2 Thẻ IC UMTS (UICC)
1.4.1.3 Thẻ SIM UMTS (USIM)
1.4.2 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
WCDMA bao gồm RAN (Radio Access Network :
mạng truy nhập vô tuyến) và CN (Core Network : mạng
lõi). RAN sẽ xử lý tất cả các chức năng về mặt vô tuyến
trong khi CN xử lý các kết nối cuộc gọi thoại và số liệu
trong hệ thống WCDMA, đồng thời thực hiện chức năng
định tuyến và chuyển mạch với các mạng ngoài.
1.4.2.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC)
RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm
và điều khiển tải nguyên cho một hay nhiều trạm gốc, bảo
vệ sự bí mật và toàn vẹn. Xét về vai trò logic có RNC

phục vụ (Serving-RNC), RNC trôi (Drift-RNC).
1.4.2.2 Nút B
Trạm gốc trong UMTS được gọi là NodeB có
nhiệm vụ thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa đầu cuối
với nó. Nút B nhận tín hiệu trên giao diện Iub từ RNC và
chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu. Nó
cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô
tuyến.


5
1.4.3 Mạng lõi
1.4.3.1 Node hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN)
SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS của
tất cả các thuê bao. Nó lưu hai kiểu dữ liệu thuê bao:
thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê bao.
1.4.3.2

Node hỗ trợ GPRS cổng (GGSN)

Tất cả các cuộc truyền thông số liệu từ thuê bao
đến các mạng ngoài đều qua GGSN, nó lưu cả hai kiểu số
liệu: thông tin thuê bao và thông tin vị trí.
1.4.3.3 Cổng kết nối ngoài (BG)
Chức năng của nó là để đảm bảo mạng an ninh
chống lại các tấn công bên ngoài.
1.4.3.4 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR)
1.4.3.5 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động
(MSC)
1.4.3.6

MSC cổng (GMSC)

1.4.3.7

Môi trường nhà (HE)

HE lưu các hồ sơ thuê bao của nhà khai thác mạng.
Bao gồm có :
Bộ ghi định vị thường trú (HLR) : có nhiệm vụ
quản lý thuê bao di động.
Trung tâm nhận thực (AuC) : nhận thực, mật mã
hóa và bảo vệ sự toàn vẹn thông tin cho người sử dụng.


6
Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) : chịu trách nhiệm
lưu các số nhận dạng thiết bị di động quốc tế.
1.4.3.8 Các mạng ngoài
1.4.3.9

Các giao diện

Bao gồm có giao diện Cu, Uu, Iu, Iur, Iub.
1.5

Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4

Trong phiên bản R4, SGSN và GGSN của miền
chuyển mạch gói vẫn không thay đổi và có thêm các giao

diện ngoài. Để đáp ứng cho yêu cầu phát triển của mạng
toàn IP, các thành phần của miền chuyển mạch kênh CS
trong phiên bản R4 có cải tiến là MSC được chia làm hai
phần khác nhau : MSC Server (chỉ xử lý phần báo hiệu) và
CS-MGW (Circuit Switched Media Gateway : cổng
phương tiện chuyển mạch kênh – xử lý dữ liệu thuê bao),
tương tự thì GMSC cũng được chia thành GMSC Server
và MGW.
1.6

Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 và R6

Điểm mới của R5 và R6 là nó đưa ra một miền mới
được gọi là phân hệ đa phương tiện IP (IMS: IP
Multimedia Subsystem). Đây là một miền mạng IP được
thiết kế để hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện thời gian
thực IP.
1.7 Cấu hình địa lý của hệ thống thông tin di động 3G
1.7.1 Phân chia theo vùng mạng


7
Mỗi vùng mạng di động 3G được đại diện bằng
tổng đài cổng GMSC hoặc GGSN, do đó tất cả các cuộc
gọi đến một mạng di động từ một mạng khác đều được
định tuyến qua một trong hai tổng đài cổng này.
1.7.2 Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN
Một mạng thông tin di động được phân chia thành
nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng nhỏ này được phục vụ bởi
một MSC/VLR, hay SGSN. Ta gọi đây là vùng phục vụ

của MSC/VLR hay SGSN.
1.7.3 Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến
Vùng định vị (hay vùng định tuyến) là một phần
của vùng phục vụ MSC/VLR (hay SGSN) mà ở đó một
trạm di động có thể chuyển động tự do và không cần cập
nhật thông tin về vị trí cho MSC/VLR (hay SGSN) quản
lý vị trí này.
1.7.4 Phân chia theo ô
Ô là một vùng phủ vô tuyến được mạng nhận dạng
bằng nhận dạng ô toàn cầu.Trạm di động nhận dạng ô
bằng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC: Base Station Identity
Code).
1.7.5 Mẫu ô
Bao gồm 2 kiểu mẫu ô là : ô phân đoạn (sectorized)
và ô vô hương ngang (omnidirectional).
1.7.6 Tổng kết phân chia vùng địa lý trong hệ thống
thông tin di động 3G


8
1.8
Lộ trình phát triển thông tin di động lên thế hệ
thứ tƣ 4G
Theo dự kiến của Cục Tần Số Vô Tuyến Điện thì
sớm nhất sau 2015, 4G mới được triển khai tại Việt Nam,
khi ấy người dùng có thể sử dụng dịch vụ trên nền mạng
4G với tốc độ từ 100 Mbps tới 1Gbps.
1.9
Kết luận chƣơng
Hệ thống thông tin di động 3G WCDMA đang triển

khai tại Việt Nam hiện nay được tiêu chuẩn hóa bởi 3GPP
dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật của GSM. Hiện tại các nhà
khai thác mạng vẫn đang triển khai đồng thời các dịch vụ
trên nền tảng GSM và 3G WCDMA. Kiến trúc mạng
thông tin di động càng về sau càng phức tạp hơn, có nhiều
thành phần hơn và đòi hỏi các thiết bị trong đó phải có khả
năng xử lý nhanh hơn.