Xây dựng hệ thống thử nghiệm đánh giá chất lượng vùng phủ sóng 3G

Header Page 1 of 113.
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

ĐINH VĂN MẠNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG VÙNG PHỦ SÓNG 3G
Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
Mã số: 60.52.02.08

Người hướng dẫn khoa học: TS ĐẶNG HOÀI BẮC

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI – 2013

Footer Page 1 of 113.


Header Page 2 of 113.

-1-

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Như chúng ta đã biết, việc kiểm tra chất lượng của mạng thông tin
di động là nhu cầu và cũng là yêu cầu bắt buộc đối với các nhà cung cấp dịch vụ
thông tin di động. Trong đó việc khảo sát chất lượng phủ sóng của mạng là một
trong những yếu tố quan trọng nhất. Nhưng hiện tại, để tiến hành việc khảo sát
này đang cần đến việc sử dụng các máy móc chuyên dụng rất đắt tiền và mất rất
nhiều nhân công cũng như thời gian di chuyển máy tới từng địa bàn để đo đạc,

các kết quả đo đạc được mang tính tức thời, không thể hiện được cả quá trình
khảo sát trong một thời gian dài.
Bên cạnh đó, các thiết bị phục việc kiểm tra này chỉ được cung cấp
bởi một vài hãng lớn như Sony Ericson, Motorola nhưng đều là các thiết bị rất
đắt tiền, chỉ phù hợp cho đo kiểm tra chất lượng mạng lưới, không phù hợp với
việc khảo sát đánh giá chất lượng phủ sóng diện rộng như đã nêu ở trên.
2. Mục đích nghiên cứu:
Xuất phát từ các vấn đề nêu trên, việc nghiên cứu xây dựng hệ
thống thử nghiệm đánh giá chất lượng phủ sóng mạng thông tin di động 3G là rất
cần thiết. Mục tiêu của việc nghiên cứu đánh giá chất lượng, hiệu quả đầu tư xây
dựng hệ thống tự động đo đạc thông số về mạng di động tại nhiều địa điểm khác
nhau tại cùng một thời điểm và truyền kết quả về trung tâm. Nó cho phép khảo
sát chất lượng phủ sóng mạng thông tin di động nhanh chóng, chính xác, linh
động và tiết kiệm. Là cơ sở để xây dựng, phát triển thêm các tính năng khác như
kiểm tra chất lượng dịch vụ, các hệ thống đo đạc, điều khiển tương tự trong
ngành viễn thông và các ngành công nghiệp khác.

Footer Page 2 of 113.


Header Page 3 of 113.

-2-

Kết quả đề tài và tài liệu tham khải để các cơ quan quản lý, các
doanh nghiệp viễn thông có định hướng phát triển và lựa chọn áp dụng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu đánh giá về sự cần thiết của việc đánh giá chất lượng vùng
phủ sóng
- Nghiên cứu về việc thiết kế thiết bị thu thập thông tin mạng 3G

- Nghiên cứu về mô hình thu thập dữ liệu qua mạng GPRS
- Nghiên cứu việc thiết kế cơ sở dữ liệu và Web
- Nghiên cứu đưa ra đánh giá dự kiến về hiệu quả đầu tư của dự án
- Khuyến nghị về khả năng ứng dụng trên mạng thông tin di động ở Việt
Nam
Chương 1
CÁC THÔNG SỐ VỀ CHẤT LƯỢNG PHỦ SÓNG MẠNG DI ĐỘNG
1.1. Sự cần thiết của việc đánh giá chất lượng vùng phủ
1.1.1. Khái niệm về vùng phủ
Trong viễn thông, vùng phủ của một trạm vô tuyến có thể được hiểu là một
vùng địa lý mà trạm có thể giao tiếp với các thiết bị thu/phát. Ta cũng có thể
hiểu, vùng phủ là vùng mà tín hiệu vô tuyến có thể vươn tới. Vùng phủ của một
trạm vô tuyến phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như: địa hình, địa vật của tuyến
truyền sóng (ví dụ như núi, tòa nhà…), kỹ thuật và tần số vô tuyến sử dụng.
1.1.2. Mối quan hệ giữa dung lượng, chất lượng và vùng phủ
Dung lượng mạng vô tuyến trong các mạng di động tế bào có thể được hiểu
là số lượng người dùng tại một thời điểm trong mỗi tế bào.Thông thường, dung
lượng cung cấp tỉ lệ thuận với độ rộng băng tần sử dụng. Chính vì thế, với các hệ
thống thông tin di động nói chung, độ rộng băng tần và sử dụng hiệu quả tài

Footer Page 3 of 113.


Header Page 4 of 113.

-3-

nguyên băng thông là các vấn đề được quan tâm. Tuy nhiên, trong hệ thống
thông tin di động thế hệ 3, sử dụng băng tần lại không phải là vấn đề cần phải
quan tâm hàng đầu. Công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA - Code

Division Multiple Access) trong mạng này sử dụng kỹ thuật trải phổ cho phép
nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến tại cùng một thời điểm để
yêu cầu dịch vụ sẽ đảm bảo được hiệu quả sử dụng băng tần ngay cả khi phổ của
mỗi tín hiệu được trải rộng hàng trăm lần trước khi đưa lên đường truyền. Người
dùng còn được phục vụ chừng nào còn kênh lưu lượng ở trạm gốc. Mặt khác, hệ
số tái sử dụng tần số trong các mạng CDMA bằng 1, có nghĩa là các trạm gốc
gần nhau có thể sử dụng chung một tần số. Chính vì điều này mà các mạng
CDMA được coi là có dung lượng cao hơn so với các mạng sử dụng công nghệ
khác.
Tuy nhiên, vấn đề này sinh trong các mạng 3G sử dụng công nghệ CDMA
là sự ảnh hưởng của nhiễu đa người sử dụng (MUI - Multiple User Interference)
hay còn được gọi là nhiễu đa truy cập (MAI - Multiple Access Interference).
Nhiễu MAI làm tỉ số tín hiệu trên tạp âm giảm mạnh có thể làm cho máy thu
không tách được tín hiệu của mình. Điều này đồng nghĩa với việc, khi dung
lượng mạng tăng, tải mạng sẽ tăng nhưng mức nhiễu tăng lên, chính vì vậy mà
chất lượng dịch vụ sẽ giảm.Để giảm nhiễu giao thoa chúng ta có thể hoặc là
giảm số người sử dụng hoặc là giảm công suất phát của các trạm gốc. Với cách
thứ nhất thì rõ ràng dung lượng mạng sẽ bị giảm. Cách thứ hai, ngoài việc làm
giảm mức công suất thu được ở các máy thu và vì thế mà làm chất lượng cuộc
gọi bị ảnh hưởng thì nó còn kéo theo vùng phủ của trạm gốc cũng bị thay đổi.
Ngược lại, nếu muốn tăng độ rộng vùng phủ, thì để đảm bảo tỉ số tín hiệu trên
tạp âm trong ngưỡng cho phép (tức là đảm bảo chất lượng dịch vụ) ta buộc phải

Footer Page 4 of 113.


Header Page 5 of 113.

-4-

giảm dung lượng mạng. Tùy theo từng điều kiện cụ thể mà ta có các giải pháp xử
lý cho thật phù hợp.
Qua việc phân tích trên ta nhận thấy rằng đánh giá chất lượng vùng phủ của
một mạng di động là cần thiết.
1.2. Các thông số cơ bản đánh giá chất lượng vùng phủ và mạng.
Chất lượng vùng phủ có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mạng.Ngược
lại, chất lượng mạng cũng phản ánh chất lượng vùng phủ.Vì vậy, để đánh giá
chất lượng vùng phủ của mạng thông tin di động có thể xem xét thông qua các
thông số sau.
1.2.1. Rxlev (Received signal level)
Rxlev: là cường độ tín hiệu thu được tính theo dBm. Trong các hệ thống
thông tin di động, Rxlev là mức công suất tín hiệu thu được tại UE (User
Equipment) (hướng xuống) hoặc BTS (hướng lên).
Rxlev là một tham số có thể được dùng để đánh giá vùng phủ của một trạm
gốc cũng như đánh giá khả năng kết nối giữa(UE) và trạm gốc. Rxlev càng lớn
thì mức thu càng tốt.
Yêu cầu tối thiểu của Rxlev đối với một hệ thống di động mặt đất là -110
dBm, được chia thành 64 mức khác nhau từ 0 đến 63. Khi mức thu Rxlev < -110
dBm thì được quy về mức Rxlev = 0, còn khi mức thu Rxlev > -47 dBm sẽ được
quy về mức Rxlev = 63.
1.2.2. RxQual (Receiver signal quality):
RxQual là mức chất lượng tín hiệu thu được, được sử dụng để phản ánh
chất lượng sóng vô tuyến và được thể hiện thông qua tỷ lệ lỗi bit BER.
RxQual được chia thành 8 mức có giá trị từ 0 đến 7, mỗi mức tương ứng
với một tỷ lệ lỗi bít trong nhóm lỗi.

Footer Page 5 of 113.


Header Page 6 of 113.

-5-

1.2.3. Tỷ số EC/I0
Trong các hệ thống thông tin trải phổ nói chung, hệ thống di động thế hệ 3
nói riêng, nhiễu MAI có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng đường truyền. Vì vậy,
để đánh giá chất lượng đường truyền người ta thay thế tỷ số Eb/N0 bằng tỷ số
EC/I0.
EC/I0 là tỷ số năng lượng chip trên mật độ phổ công suất nhiễu, đơn vị là dB.
Tỷ số EC/I0 được đo tại máy thu để xác định mức độ “sạch” của một tín
hiệu. Đây là tham số quan trọng được sử dụng trong việc quyết định chuyển giao
để nâng cao chất lượng đường truyền.
Giá trị của EC/I0 luôn thay đổi đối với bất kỳ hệ thống vô tuyến nào. Nếu
mức EC/I0 quá thấp thì không thể thực hiện được kết nối hoặc là bị rớt cuộc gọi
ngay cả khi mức tín hiệu thu được là tốt.
Trong các mạng vô tuyến nói chung, mạng di động 3G nói riêng, mức
EC/I0>-10 dBm được coi là tốt. Tỷ số EC/I0 phụ thuộc rất nhiều vào hoạt động
điều khiển công suất của mạng. Cụ thể, nếu điều khiển công suất tốt, MAI nhỏ
thì I0 nhỏ sẽ làm cho EC/I0 tăng lên và ngược lại.
Trong mạng thông tin di động 3G, người ta thường quan tâm là tỷ số EC/I0
của kênh hoa tiêu (CPICH Ec/I0)
1.2.4. Tỷ lệ chuyển giao cứng thành công (HHOSR - Hard Handover Success
Ratio)
Chuyển giao cứng là thủ tục chuyển giao mà tất cả các liên kết vô tuyến cũ
kết nối đến UE được giải phóng trước khi một kết nối mới được thiết lập.

Footer Page 6 of 113.


Header Page 7 of 113.

-6-

Chuyển giao cứng có thể được chia thành: chuyển giao cứng nội tần (Intraferquency Hard Handover) và chuyển giao cứng liên tần (Inter-frequency Hard
Handover)
a. Chuyển giao cứng nội tần (Intra- frequency Hard Handover):
Liên kết vô tuyến cũ và liên kết vô tuyến mới sử dụng chung một tần số.
Chuyển giao cứng nội tần chỉ sử dụng trong các điều kiện sau :
- Không có giao diện Iur giữa nguồn và RNC (Radio Network Controller)
mục tiêu.
-

UE đang sử dụng PS RAB (Packet Switching Radio Access Bearer) tại
tốc độ lớn hơn ngưỡng đặt trước.

b. Chuyển giao cứng liên tần (Inter-frequency Hard Handover)
Trong chuyển giao cứng liên tần, các liên kết vô tuyến cũ và mới sử dụng
các tần số khác nhau. Nó bao gồm các loại:
- Chuyển giao dựa trên vùng phủ: UE có thể rời khỏi vùng phủ của tần số
hiện tại trong khi di chuyển. Trong trường hợp này, RNC phải thực hiện
việc chuyển giao liên tần để không bị rớt cuộc gọi.
- Chuyển giao dựa vào tải: mục đích là để cân bằng bằng tải giữa các tần
số của các cell.
- Chuyển giao dựa trên tốc độ: Trong trường hợp này, hoạt động chuyển
giao dựa trên thuật toán dự đoán tốc độ của HCS (Hierarchical Cell
Structure). UE có tốc độ cao sẽ được chuyển giao đến cell có vùng phủ
rộng để giảm tần số chuyển giao, UE có tốc độ thấp được chuyển tới cell
có vùng phủ nhỏ hơn và dung lượng lớn hơn để tăng dung lượng hệ
thống.

Footer Page 7 of 113.


Header Page 8 of 113.

-7-

Để đánh giá chất lượng mạng người ta có thể đánh giá qua tham số
HHOSR:

Trong đó:

- Intra-freq Hard HO là chuyển giao cứng nội tần
- Inter-freq Hard HO là chuyển giao cứng liên tần

Người ta cũng có thể đánh giá chất lượng mạng trực tiếp qua tỷ lệ chuyển
giao cứng liên tần thành công Inter-Freq Handover Success Rate:

1.2.5. Tỷ lệ thành công chuyển giao cứng giữa các công nghệ truy nhập vô
tuyến (Inter-RAT Hard Handover Succes Rate - Inter-RAT Hard HO SR)
Inter-RAT Hard Handover là thủ tục chuyển giao để chuyển kết nối UE từ
công nghệ truy nhập vô tuyến (RAT - Radio access technology) (ví dụ UTRAN)
tới một công nghệ truy nhập vô tuyến khác (ví dụ GSM).
RNC hỗ trợ cho cả chuyển giao từ GSM đến UTRAN và ngược lại trong cả
miềm chuyển mạch kênh (CS) và miền chuyển mạch gói (PS).
Các loại và điều kiện chuyển giao từ UMTS đến GSM gồm:
- Chuyển giao dựa vào vùng phủ: Khi CPICH EC/N0 hoặc CPICH RSCP
(Received Signal Code Power) nhỏ hơn ngưỡng yêu cầu trong khi GSM
có RSSI(Received signal strength indicator) lớn hơn mức ngưỡng đặt
trước.

- Chuyển giao dựa vào tải: Khi tải trong cell UMTS mà UE kết nối đến
lớn hơn mức ngưỡng và lớn hơn của GSM, thêm vào đó, tất cả các dịch
vụ của UE được hỗ trợ bởi GSM thì chuyển giao dựa trên tải từ UMTS
đến GSM được thực hiện.

Footer Page 8 of 113.


Header Page 9 of 113.

-8-

- Chuyển giao dựa trên dịch vụ: khi một dịch vụ được thiết lập, mạng lõi
(CN - Core Network) yêu cầu chuyển giao dịch vụ tới GSM.
Inter-RAT Hard HO SR được tính theo công thức:

1.2.6. Tỷ lệ chuyển giao mềm thành công (SHOSR - Soft Handover Success
Ratio)
Chuyển giao mềm và mềm hơn là thủ tục chuyển giao dựa trên nguyên tắc:
tất cả các liên kết vô tuyến cũ được kết nối đến các UE được giải phóng sau khi
một kết nối mới được thiết lập.
Chuyển giao mềm và mềm hơn sử dụng nhiều kết nối từ một UE đến nhiều
nút B. Danh sách các nút B tham gia kết nối với các UE trong trường hợp này
được gọi là tập tích cực - “active set”.
Thực chất của chuyển giao mềm và mềm hơn là một quá trình mà trong đó
một ô (hay đoạn ô) hoặc được kết nạp hoặc bị loại ra khỏi tập tích cực.
Chuyển giao mềm cũng có ảnh hưởng đến tỷ lệ rớt cuộc gọi. Tỷ lệ chuyển
giao mềm thành công (SHOSR - Soft HandOver Success Rate) được tính theo
công thức:

1.2.7. Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR - Call Setup Success Rate)
Quá trình thiết lập một cuộc gọi được thực hiện thông qua ba bước chính
sau:

Footer Page 9 of 113.


Header Page 10 of 113.

-9-

Establish
RRC
Connection

Non
Access
Stratum

Radio
Access
Bearer

Hình 1.2. Quá trình thiết lập cuộc gọi
Đầu tiên, UE phải truy nhập UTRAN và thiết lập một kết nối RRC (Radio
Resource Control). Sau khi kết nối này được hoàn thành, các bản tin NAS (Non
Access Stratum) được trao đổi giữa UE và mạng lõi (CN - Core Network), ví dụ
như: yêu cầu dịch vụ, nhận thực, bảo mật…Cuối cùng là quá trình thiết lập kênh
mang truy nhập vô tuyến (RAB: Radio Access Bearer)giữa CN và UE.
Như vậy, tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công phụ thuộc vào cả tỷ lệ thành

công thiết lập RRC và RAB và được tính theo công thức sau:

Tùy vào loại hình dịch vụ tac có thể chia tỉ lệ thiết lập cuộc gọi thành công
làm hai loại chính: CS CSSR (Circuit Switching CSSR) và PS CSSR (Packet
Switching CSSR). Trong CS CSSR lại có thể được chia thành CSV CSSR (đối
với cuộc gọi thoại) và CSD CSSR (đối với cuộc gọi Video)
1.2.8. Tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR - Call Drop Rate)
Tỷ lệ rớt cuộc gọi là một trong các đặc trưng của mạng vô tuyến. Rớt cuộc
gọi là hiện tượng một cuộc gọi bị gián đoạn mà nguyên nhân không phải do các
bên tham gia cuộc gọi gây nên. Cuộc gọi bị rớt có thể là do vùng phủ sóng, do
nhiễu hoặc cũng có thể do thiếu tài nguyên. Số cuộc gọi bị rớt có thể được tính
toán nhờ hệ thống hoặc cũng có thể dựa vào thử nghiệm truyền dẫn để xác định
vị trí có vấn đề.

Footer Page 10 of 113.


Header Page 11 of 113.

- 10 -

Tỷ lệ rớt cuộc gọi được chia thành hai loại: CS CDR (Circuit Switching
CDR) và PS CDR (Packet Switching CDR) và được tính theo các công thức sau
đây:

Tỷ lệ rớt cuộc gọi chuyển mạch kênh lại được chia thành hai loại nhỏ là tỷ
lệ rớt cuộc gọi thoại (CSV Drop Rate) và tỷ lệ rớt cuộc gọi video (CSD Drop
Rate).Tỷ lệ rớt cuộc gọi chuyển mạch gói còn được gọi là PSD Drop Rate.
1.2.9. Một số thông tin về mạng
Thông tin về mạng nhằm chỉ các thông tin về trạng thái của mạng.Các

thông tin này được trao đổi giữa mạng và các UE. Một số thông tin về mạng như
sau:
- System Mode: Chế độ hoạt động của hệ thống. Có hai chế độ:
 NO SERVICE: khi UE mất sóng.
 “GSM” hoặc “WCDMA”: sóng khu vực khảo sát là của mạng GSM
hay WCDMA.
- Operation Mode: Chế độ hoạt động của UE. Nó có thể có một trong số
các giá trị sau:
 Online: UE đang hoạt động.
 Factory Test Mode: Chế độ kiểm tra cấu hình gốc
 Reset
 Low Power Mode: hoạt động ở chế độ công suất thấp.

Footer Page 11 of 113.


Header Page 12 of 113.

- 11 -

- MCC (Mobile Country Code): mã nước di động. Đây là thông tin về
phần đầu tiên của mã PLMN.
- MNC (Mobile Network Code): mã mạng di động. Đây là thông tin về
phần tiếp theo của mã PLMN.
- LAC (Location Area Code): mã vị trívùng
- Cell ID: thông tin nhận dạng cell dịch vụ.
- Frequency Band: thông tin về dải tần số tập tích cực
- Frequency: tần số đường xuống của tập tích cực
1.2.10. Bảng tham số chất lượng phủ sóng của một số nhà mạng
a. Một số chỉ tiêu PKI của Vinaphone

Footer Page 12 of 113.


Header Page 13 of 113.

- 12 -

Bảng 1.2. Một số chỉ tiêu PKI của Vinaphone
TT

Tham số KPI

Diễn giải

1
Ec/No của Pilot
Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc
CSV Access Failure Rate gọi thoại miền CS
Tỷ lệ rơi cuộc gọi thoại
CSV Drop Rate
miền CS
CPICH Ec/No
5
6

1
1

Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc

CSD Access Failure Rate gọi dữ liệu miền CS

1
2

CSD Drop Rate

97% số mẫu có CPICH
Ec/Io ≥–12dB
≤ 2.0 %
≤ 2.0 %

≤ 2.0 %

≤ 2.5 %

1

Tỷ lệ lỗi chuyển giao
SoftHandoverFailureRate mềm

SoftHandoverFailureRate ≤
2%

2

Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc
PSD Access Failure Rate gọi dữ liệu miền PS

≤ 2.0 %

8

0
2
1

Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ
liệu miền CS

Mức ngưỡng đề nghị

PSD Drop Rate

Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ
liệu miền PS

b. Một số chỉ tiêu PKI của T-Mobile USA, Inc

Footer Page 13 of 113.

≤ 2.0 %


Header Page 14 of 113.

- 13 -

Bảng 1.3.Một số chỉ tiêu PKI của T-Mobile USA, Inc
Giá trị yêu cầu

Số TT

Tham số PKI
Pre-Launch

1

CSV Drop Rate

≤ 2.0 %

Launch
≤ 2.0 %

Post-Launch
≤ 2.0%
≤ 3.0 % (Using
Counter method)

2

CSD Drop Rate

≤ 2.5 %

≤ 2.5 %

3

PSD Drop Rate

≤ 2.5 %

≤ 2.0%

4

CSV Access Failure
≤ 2.0 %
Rate

≤ 2.0 %

≤ 2.0 %

5

CSD Access Failure
≤ 3.0%
Rate

≤ 2.0 %

≤ 2.0 %

6

PSD Access Failure
≤ 2.0 %
Rate

≤ 2.0 %

≤ 2.0 %

7

Soft/Softer
≤ 1.6
Handover Overhead

≤ 1.6

≤ 1.7

8

CSV IRAT Failure
N/A
Rate

≤ 5.0 %

≤ 5.0%

9

PSD IRAT Failure
N/A
Rate

≤ 5.0 %

≤ 5.0 %

Footer Page 14 of 113.

≤ 2.5 % (Using
Drive Test method)
≤ 2.0 %


Header Page 15 of 113.

- 14 -

1.3. Các tham số khảo sát bởi bộ công cụ
Có rất nhiều các tham số khác nhau có thể được dùng để đánh giá chất
lượng vùng phủ cũng như chất lượng mạng 3G. Tuy nhiên, trong để tài này, giới
hạn một số tham số được lựa chọn để theo dõi như sau:
- Rxlev
- RxQual
- EC/I0
- Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công
- Một số thông tin khác về mạng:
 System Mode
 Operation Mode.
 MCC (Mobile Country Code
 MNC (Mobile Network Code)
 Cell ID

 Frequency Band
 Frequency.

Footer Page 15 of 113.


Header Page 16 of 113.

- 15 -

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH ĐO ÁP DỤNG TRONG MẠNG DI ĐỘNG

Yếu tố chính quyết định thành công của dịch vụ (di động cũng như bất kỳ
dịch vụ nào khác) là mức hài lòng của khách hàng đối với dịch vụ. Do vậy, nhà
vận hành mạng cần phải đo kiểm/đánh giá được chất lượng mạng theo cảm nhận
của khách hàng.
Để việc đo kiểm đánh giá đúng chất lượng mạng di động, chất lượng dịch vụ
cũng như tối ưu mạng và định cỡ mạng lõi, các nhà mạng phải đánh giá và đưa
ra các quy trình đo kiểm (mục tiêu, các bài đo, thiết bị đo, điều kiện đo, phương
pháp, kết quả cần đo,…trên các tham số khác nhau), cụ thể như trình bày sau
đây:

2.1 QUY TRÌNH ĐO
2.1.1 Các tham số đánh giá chất lượng phủ sóng

Đo tham số CPICH Ec/Io để đánh giá chất lượng mạng, chất lượng dịch vụ
cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ mạng lõi. Kết quả cần đạt được
là tối thiểu 97% số mẫu đo có giá trị CPICH Ec/Io ≥–12dB
2.1.2 Các tham số miền chuyển mạch kênh

Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh
Đo tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh để đánh giá chất lượng
mạng, chất lượng dịch vụ cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ mạng
lõi. Kết quả cần đạt được là tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi thoại trong miền chuyển
mạch kênh: CSV_Aceess_Failure_Rate ≤ 2%

Tỷ lệ rơi cuộc gọi miền chuyển mạch kênh
Đo tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh để đánh giá chất
lượng mạng, chất lượng dịch vụ cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ

Footer Page 16 of 113.


Header Page 17 of 113.

- 16 -

mạng lõi. Kết quả cần đạt được là tỷ lệ rơi cuộc gọi thoại trong miền chuyển
mạch kênh: CSV_Drop_Rate ≤ 2%

Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi dữ liệu miền chuyển mạch kênh
Đo tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh để đánh giá chất
lượng mạng, chất lượng dịch vụ cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ
mạng lõi. Kết quả cần đạt được là tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi thoại trong miền
chuyển mạch kênh: CSD_Aceess_Failure_Rate ≤ 2%

Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ liệu miền chuyển mạch kênh
Đo tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh để đánh giá chất
lượng mạng, chất lượng dịch vụ cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ
mạng lõi. Kết quả cần đạt được là tỷ lệ rơi cuộc gọi video trong miền chuyển

mạch kênh: CSD_Drop_Rate ≤ 2.5%

Tỷ lệ lỗi chuyển giao mềm
Đo tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh để đánh giá chất
lượng mạng, chất lượng dịch vụ cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ
mạng lõi. Kết quả cần đạt được là tỷ lệ lỗi chuyển giao của cuộc gọi thoại trong
miền chuyển mạch kênh: SoftHandoverFailureRate ≤ 2%

2.1.3 Các tham số miền chuyển mạch gói

Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi dữ liệu miền chuyển mạch gói
Đo tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh để đánh giá chất
lượng mạng, chất lượng dịch vụ cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ
mạng lõi. Kết quả cần đạt được là tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi thoại trong miền
chuyển mạch kênh: CSD_Aceess_Failure_Rate ≤ 2%

Footer Page 17 of 113.


Header Page 18 of 113.

- 17 -

Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ liệu miền chuyển mạch gói
Đo tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh để đánh giá chất
lượng mạng, chất lượng dịch vụ cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ
mạng lõi. Kết quả cần đạt được là tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi thoại trong miền
chuyển mạch kênh: CSD_Aceess_Failure_Rate ≤ 2%
Chương 3
XÂY DỰNG HỆ THỐNG THU THẬP THÔNG TIN VÙNG PHỦ SÓNG

MẠNG 3G
3.1 Lựa chọn thiết bị thu nhập dữ liệu:
Để có thể thu thập các thông số của mạng viễn thông cần phải có một thiết
bị tương tự như máy di động để giao tiếp với mạng viễn thông nhưng phải
có khả năng giao tiếp tốt với người sử dụng và trả về các thông số của nhà
mạng. Trong đề tài yêu cầu khảo sát thông số của mạng 3G ở vị trí khảo
sát. Do đó thiết bị khảo sát phải có cả chức năng GPS và giao tiếp với
mạng 3G.Module SIM5218 được chọn để thu thập các thông số từ nhà
mạng.
3.2 Các thao tác với module SIM5218 liên quan đến ứng dụng GPRS
- Giới thiệu module SIM5218: Là một module có chức năng như một thiết
bị di động và cho phép người sử dụng có thể dễ dàng truy xuất thông qua
tập lệnh AT.
- Các chế độ hoạt động của module SIM5218
- Khởi tạo cấu hình mặc định cho modem
- Khởi tạo module SIM508
- Thiết lập kết nối GPRS giữa module SIM5218 và GPRS TCP server
- Truyền nhận gói TCP giữa modem và GPRS server
- Truyền nhận gói TCP giữa modem và GPRS server

Footer Page 18 of 113.


Header Page 19 of 113.

- 18 -

- Hủy kết nối GPRS giữa modem và server.
3.3 Thiết kế phần cứng điều khiển SIM5218và xử lý dữ liệu
- Sơ lược về phần cứng

- Giới thiệu sơ lược về vi điều khiển dsPic30F4011
- Thiết kế phần cứng cho bộ điều khiển trung tâm
- Lưu đồ thuật toán và firmware cho bộ điều khiển trung tâm
3.4 Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu qua mạng GPRS
- Với tính năng kết nối với các hệ thống mạng bên ngoài thông qua GGSN,
GPRS cho phép thiết lập một đường truyền từ đầu cuối thuê bao mạng
GSM sử dụng dịch vụ GPRS đến một đầu cuối của các hệ thống mạng
khác, qua đó cho phép thiết kế một hệ thống thu thập dữ liệu rất linh động.
-

Trong các ứng dụng thông thường, việc phân tích, lưu trữ, vận hành dựa
trên dữliệu thu thập được từ các đầu cuối mạng GPRS sẽ được thực hiện
bởi một máy tính, vì đây là các thao tác phức tạp và đòi hỏi nhiều tài
nguyên. Do đó việc thiết lập một liên kết giữa đầu cuối mạng GPRS và
máy tính là cần thiết. Với lợi thế về hệ thống cơ sở hạ tầng rộng khắp và
khả năng truyền nhận dữ liệu tốc độ cao, đáng tin cậy, phương án tối ưu là
liên kết thông qua Internet.

- Đầu cuối mạng GPRS sẽ truyền nhận dữ liệu với máy tính được kết nối
Internet thông qua đường truyền sau: đầu cuối GPRS -> BTS -> SGSN ->
Mạng xương sống GPRS -> GGSN -> ISP -> Router -> mạng Local-Area
Network -> Máy tính.
3.5 Sơ lược về GPRS TCP server
- Đây là chương trình trên máy tính dùng để truyền nhận các gói TCP giữa
modem GPRS và máy tính được kết nối với đường truyền internet công
cộng ADSL.

Footer Page 19 of 113.

Header Page 20 of 113.

- 19 -

Trong thực tế có nhiều sự lựa chọn về công cụ để xây dựng chương trình
ứng dụng, tuy nhiên công cụ Microsoft Winsock Control được lựa chọn do các
nguyên nhân sau:
- Độ tin cậy cao.
- Dễ dàng xây dựng ứng dụng dựa trên các công cụ của Microsoft Visual
Studio.
- Phù hợp với các ứng dụng dựa trên lớp TCP/UDP.

3.6 Kết hợp hai phương thức truyền nhận dữ liệu bằng GPRS và SMS.
Ứng dụng GPRS trong truyền nhận dữ liệu mang lại nhiều ưu thế hơn so với
SMS:
- Chi phí duy trì hệ thống thấp hơn rất nhiều lần so với SMS.
- Tốc độ nhanh, dung lượng thông tin cho phép truyền tải lớn.
- Độ tin cậy cao.
- Chủ động được trạng thái đường truyền.
- Tương thích với nhiều mô hình ứng dụng, từ đơn giản đến phức tạp.

Footer Page 20 of 113.


Header Page 21 of 113.

- 20 -

ĐÁNH GIÁ VIỆC THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG KHẢO SÁT
CHẤT LƯỢNG PHỦ SÓNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G

Sau quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị tự động khảo sát chất lượng phủ
sóng mạng thông tin di động 3G được đưa vào thử nghiệm trong thực tế và thu
được kết quả trình bày trong báo cáo.
Thiết bị sử dụng 2 anten ngoài có nam châm thuận tiện cho việc gắn lên mui
xe khi di chuyển hoặc gắn vào những vật có từ tính.
1. Kết quả thử nghiệm thiết bị.
Thiết bị sau lắp ráp được chạy thử và hiệu chỉnh các tính năng để đảm bảo
thiết bị hoạt động đúng theo đề cương đã được xây dựng. Thiết bị được đặt cố
định tại một địa điểm và liên tục thu thập các thông tin về mạng thông tin di
động 3G. Trong giai đoạn đầu của quá trình thử nghiệm các thông tin thu thập
được giám sát tại chỗ thông qua đường truyền RS232 về máy tính. Việc thu thập
dữ liệu ngay tại vị trí đặt thiết bị giúp cho quá trình giám sát và chỉnh sửa thuận
tiện hơn. Dữ liệu không được truyền qua nhiều node mạng mà được truyền ngay
tới máy tính sẽ giảm thiểu những sai sót xảy ra trong quá trình truyền thông. Sau
khi đã chuẩn hóa khung truyền cho phù hợp với giao thức được xây dựng phía
trên server thiết bị được cấu hình theo các thông tin mạng để truyền các bản tin
về thông tin của mạng thông tin di động qua internet về server.
Thiết bị được lập trình để tuần tự theo thời gian tự động khảo sát thông số và
tự động truyền thông số đó về trung tâm. Bên dưới thể hiện một số mẫu theo thời
gian mà thiết bị thu thập được và gửi về máy tính.
Sau khi tìm hiểu về các thông số cần đánh giá của mạng thông tin di động 3G
và lựa chọn module để có thể thu thập các thông tin đó, thông tin sau khi thu

Footer Page 21 of 113.


Header Page 22 of 113.

- 21 -

được được tổ chức thành một khung dữ liệu để thuận tiện cho quá trình truyền
dữ liệu về trung tâm cũng như quá trình phân tách và quản lý dữ liệu.

Các mẫu thu được tại vị trí đặt thiết bị đã có chứa thông tin về mạng thông
tin di động 3G tại vị trí đó. Sau quá trình thử nghiệm và kiểm tra tính ổn định dữ
liệu mà thiết bị thu thập được phần TCP server được xây dựng trên máy tính và
được thử nghiệm kết hợp với thiết bị đặt tại hiện trường.
2. Kết quả thử nghiệm kết nối với phần mềm TCP Server
Trong thực tế có nhiều sự lựa chọn về công cụ để xây dựng chương trình ứng
dụng, tuy nhiên công cụ Microsoft Winsock Control được lựa chọn do các
nguyên nhân sau:
-

Độ tin cậy cao.

-

Dễ dàng xây dựng ứng dụng dựa trên các công cụ của Microsoft Visual
Studio.

-

Phù hợp với các ứng dụng dựa trên lớp TCP/UDP.

Chương trình ứng dụng được xây dựng trên lớp TCP cho phép nâng cao tính
linh động của ứng dụng, do không phải phụ thuộc vào các ứng dụng ở lớp cao
hơn như FTP, HTTP, đồng thời cho phép giảm bớt dữ liệu lưu thông trên đường
truyền, tiết kiệm chi phí duy trì hệ thống, do không phải thêm vào các protocol
tương thích với các ứng dụng ở các lớp cao. Ngoài ra, module SIM5218 chỉ hỗ
trợ TCP/IP stack đến lớp TCP/IP, do đó việc xây dựng ứng dụng trên chồng giao

thức TCP/IP là sự lựa chọn phù hợp nhất.

Footer Page 22 of 113.


Header Page 23 of 113.

- 22 -

Sau quá trình thử nghiệm và hiệu chỉnh phần mềm TCP Server đã thu được
đúng và đủ các gói dữ liệu từ dưới thiết bị gửi lên và thực hiện update thành
công vào cơ sở dữ liệu.
Phần mềm TCP server được cài đặt trên một máy chủ có địa chỉ IP và tên
miền xác định. Phía dưới thiết bị được khai báo và cài đặt để mọi thông tin từ
thiết bị gửi lên đều được gửi tới địa chỉ IP của TCP server. Trong giai đoạn đầu
các thông tin từ thiết bị gửi lên được thu thập và phân tích để tìm cách chuẩn hóa
khung truyền và các thủ tục nhận dạng giữa phía client và server để đảm bảo
đường truyền chính xác không bị sai lệch cũng như không bị nhầm bản tin và
xác định đối với các client trong mạng tránh bị xâm nhập bởi các đối tượng
không xác định bên ngoài. Sau khi dữ liệu đảm bảo độ chính xác và tin cậy sử
dụng thuật toán lập trình để tách dữ liệu dưới dạng một khung truyền thành các
trường khác nhau. Các trường này sẽ tương ứng với các thông số cần khảo sát từ
mạng thông tin di động 3G. Sau đó thông tin này sẽ được đưa vào các trường
trong cơ sở dữ liệu để có thể quản lý và hiển thị.

3. Kết quả thử nghiệm quản lý trên website.
Website là thành phần được xây dựng sau cùng. Nó giúp người quản lý có
cái nhìn trực quan đối với hệ thống và có thể dễ dàng nắm bắt được các thông số
mà bộ công cự tự động thu thập chất lượng phủ sóng mạng thông tin di động 3G
gửi về.

Phần mềm website được xây dựng với trang chủ hiển thị trạng thái hiện thời
của các điểm khảo sát do người sử dụng đặt thiết bị khảo sát. Khi kích chuột vào
vị trí của điểm đặt thiết bị một bảng hiện thị các giá trị tức thời mà bộ công cụ
khảo sát thu thập được.

Footer Page 23 of 113.


Header Page 24 of 113.

- 23 -

Khi người sử dụng kích vào chi tiết một trang web nhỏ sẽ được mở ra trong
đó thể hiện các thông số thống kê theo thời gian giúp người quản lý dễ dàng truy
xuất vào cơ sở dữ liệu để quản lý thông tin mà bộ công cụ tự động thu thập được
theo thời gian.
KẾT LUẬN
Trên cơ sở các nội dung đề cương đã được phê duyệt, đề tài đã tập trung
giải quyết các vấn đề sau đây:
Nghiên cứu các thông số về chất lượng phủ sóng cần khảo sát đối với một
mạng thông tin di động. Qua quá trình nghiên cứu và phân tích nhóm tác giả đã
lựa chọn một số các thông số quan trọng để khảo sát. Các thông số được đề cập
đến trong nội dung của chương 1.
Thiết kế chế tạo thử nghiệm các thiết bị định vị, đo đạc khảo sát các thông
số cơ bản về chất lượng phủ sóng mạng thông tin di động.
Thiết kế chế tạo thử nghiệm thiết bị lưu trữ và truyền/nhận các thông số
khảo sát được về trung tâm.
Viết phần mềm thu thập và thống kê một số thông số khảo sát mà thiết bị
bên dưới thu thập và gửi lên. Phần mềm đã hiển thị tốt kết quả các thông số được
đo đạc và được lưu trong cơ sở dữ liệu để tiện việc quản lý.

Bộ công cụ thử nghiệm tự động khảo sát chất lượng phủ sóng mạng thông
tin di động 3G đã thực hiện việc thu thập thông số từ mạng thông tin di động 3G
và truyền thông tin về trung tâm và được lưu trữ bởi hệ thống quản lý cơ sở dữ
liệu trên trung tâm giúp thuận tiện cho việc phân tích đánh giá về tình hình mạng
viễn thông trong một khu vực địa lý có đặt bộ công cụ.

Footer Page 24 of 113.


Header Page 25 of 113.

- 24 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Shanghai SIMCom Wireless Solutions Ltd. “SIM5218_Serial_AT Command
Manual_V1.21 ” 1/13/2011.
[2] Website .

[3] “GSM Technology for Engineers”, © AIRCOM International 2002.
[4] Fiach Reid, “Network Programming in .NET”, Elsevier Digital Press, 2004.
[5] George Schlossnagle, “Advanced PHP Programming” Sams Publishing, 2004.

Footer Page 25 of 113.