Tối ưu mạng truy cập vô tuyến cho công ty viễn thông viettel tại khu vực tây hà nộ

Luận văn tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Nguyễn Thị Bích Hạnh

TỐI ƯU MẠNG TRUY CẬP VÔ TUYẾN CHO CÔNG TY VIỄN THÔNG
VIETTEL TẠI KHU VỰC TÂY HÀ NỘI

Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. Bùi Việt Khôi

Hà Nội – Năm 2010

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... I
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT............................................................................. II
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... VI
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................ VIII

LỜI MỞ ĐẦU ...........................................................................................................X
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM ..............................1
1.1.
Lịch sử phát triển mạng GSM.....................................................................2
1.2.
Mô hình hệ thống mạng GSM.....................................................................5
1.2.1. Trạm di động MS ....................................................................................6
1.2.2. Cấu hình trạm gốc BSS ...........................................................................7
1.2.2.1. Khối BTS ........................................................................................7
1.2.2.2. Khối BSC ........................................................................................8
1.2.2.3. Khối TRAU...................................................................................10
1.2.3. Phân hệ chuyển mạch SS ......................................................................11
1.2.3.1. Trung tâm chuyển mạch di động MSC .........................................11
1.2.3.2. Bộ định vị thường trú HLR ...........................................................12
1.2.3.3. Bộ ghi định vị tạm trú VLR ..........................................................12
1.2.3.4. Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR .................................................13
1.2.3.5. Trung tâm nhận thực AuC ............................................................13
1.2.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS ...................................................14
1.2.4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng: .....................................................14
1.2.4.2. Quản lý đăng kí thuê bao ..............................................................15
1.2.4.3. Quản lý chất lượng........................................................................15
1.3.
Các kênh trên giao diện vô tuyến..............................................................16
1.3.1. Kênh vật lý ............................................................................................16
1.3.2. Kênh logic .............................................................................................17
1.3.2.1. Kênh lưu lượng TCH ....................................................................17
1.3.2.2. Kênh báo hiệu ...............................................................................18

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

CHƯƠNG 2. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG GSM...................................20
2.1.
Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng vùng phủ sóng ...............................20
2.1.1. Tổn hao đường truyền sóng vô tuyến ...................................................20
2.1.1.1 Tính toán lý thuyết ............................................................................20
2.1.1.2 Các mô hình truyền sóng thực tế ......................................................23
2.1.2. Vấn đề fading ........................................................................................26
2.1.3. Ảnh hưởng của nhiễu C/I và C/A..........................................................26
2.1.3.1 Nhiễu đồng kênh C/I .........................................................................27
2.1.3.2 Nhiễu kênh lân cận C/A ....................................................................29
2.1.4. Hiện tượng phân tán thời gian...............................................................29
2.2.
Các đại lượng đặc trưng đánh giá chất lượng mạng GSM........................31
2.2.1. Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công CSSR ............................................31
2.2.2. Tỷ lệ rớt cuộc gọi trung bình AVDR ....................................................32
2.2.3. Tỷ lệ rớt mạch trên TCH TCDR ..........................................................32
2.2.4. Tỷ lệ nghẽn mạch trên TCH..................................................................33
2.2.5. Tỷ lệ rớt mạch trên SDCCH..................................................................36
2.2.6. Tỷ lệ nghẽn mạch trên SDCCH ............................................................36
2.2.7. Tỷ lệ thành công Handover đến - IHOSR.............................................37
2.2.8. Tỷ lệ thành công Handover ra...............................................................37
2.2.9. Hiệu suất sử dụng tài nguyên (Traffice Utilisation - TU).....................38
2.2.10. Một số đại lượng đặc trưng khác ......................................................38
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MỞ RỘNG MẠNG GSM ...........................................39
3.1 Phương án thiết kế mạng di động..................................................................40

3.2 Tính toán lưu lượng của mạng GSM ............................................................43
3.2.1 Khái niệm lưu lượng và cấp độ phục vụ ...............................................43
3.2.2 Hiệu suất sử dụng kênh .........................................................................45
3.2.3 Dung lượng của mạng ...........................................................................46
3.3 Quy hoạch tần số cho các trạm BTS .............................................................48
3.3.1 Lý thuyết về quy hoạch cell ..................................................................48
3.3.1.1 Khái niệm tế bào ...............................................................................48
3.3.1.2 Kích thước cell ..................................................................................49
3.3.1.3 Phương thức phủ sóng.......................................................................50
3.3.1.4 Phân bố các cell theo địa hình...........................................................51

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

3.3.1.5 Phân chia cell ....................................................................................53
3.3.2 Quy hoạch tần số...................................................................................56
3.3.2.1 Tái sử dụng lại tần số ........................................................................57
3.3.2.2 Các mẫu tái sử dụng tần số ...............................................................58
3.4 Phương án phủ sóng tại các công trình đặc biệt............................................63
3.4.1 Nguồn tín hiệu.......................................................................................64
3.4.1.1 Nguồn tín hiệu bằng trạm outdoor ....................................................64
3.4.1.2 Nguồn tín hiệu bằng trạm indoor dành riêng ....................................65
3.4.2 Hệ thống phân phối tín hiệu..................................................................66
3.4.2.1 Hệ thống thụ động.............................................................................66
3.4.2.2 Hệ thống chủ động ............................................................................67
3.4.2.3 Hệ thống lai ghép ..............................................................................68

3.4.3 Phần tử bức xạ.......................................................................................69
3.4.3.1 Anten .................................................................................................69
3.4.3.2 Cáp rò ................................................................................................70
3.5 Tối ưu mạng vô tuyến ...................................................................................70
3.5.1 Khái niệm công tác tối ưu vô tuyến ......................................................70
3.5.2 Quy trình tối ưu vô tuyến ......................................................................70
CHƯƠNG 4. QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU MẠNG TRUY CẬP VÔ TUYẾN
KHU VỰC TÂY HÀ NỘI TẠI VIETTEL............................................................73
4.1 Lập kế hoạch phát triển mạng .......................................................................73
4.1.1 Khảo sát sơ lược về khu vực Tây Hà Nội .............................................73
4.1.2 Lập kế hoạch phát triển mạng lưới di động của Viettel tại quận Hà
Đông.... ..............................................................................................................74
4.1.2.1 Tính toán năng lực hiện tại của hệ thống mạng tại quận Hà Đông...75
4.1.2.2 Tính toán năng lực của hệ thống để đáp ứng phủ sóng tới năm 2020
……………………………………………………………………...77
4.1.2.3 Phân tần số cho các BTS tại quận Hà Đông .....................................82
4.2 Tối ưu hóa khu vực quận Hà Đông...............................................................87
4.2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật đối với KPIs chính của Viettel ..................................87
4.2.2 Thu thập và phân tích số liệu ................................................................88
4.2.3 Quan trắc tại OMC – R .........................................................................88
4.2.4 Tối ưu hóa cho các trạm thuộc phường Phúc La ..................................90

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

4.2.4.1 Tối ưu cho HTY0253 ........................................................................90

4.2.4.2 Tối ưu cho HTY3713 ........................................................................93
4.2.5 Tối ưu hóa cho các trạm thuộc phường Vạn Phúc................................97
4.2.5.1 Tối ưu cho HTY1335 ........................................................................97
4.2.5.2 Tối ưu cho HTY1343 ......................................................................100
4.2.6 Tối ưu hóa cho các trạm thuộc phường Quang Trung ........................102
4.2.6.1 Tối ưu cho HTY0232 ......................................................................102
4.2.6.2 Tối ưu cho HTY3081 ......................................................................105
4.2.7 Tối ưu hóa trạm HTY001 thuộc phường Nguyễn Trãi .......................107
4.2.8 Nhận xét............................................................................................................................ 110
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................111
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................112
PHỤ LỤC ...............................................................................................................113

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được đề cập trong luận văn “Tối ưu mạng
truy cập vô tuyến cho công ty Viễn thông Viettel tại Khu vực Tây Hà Nội” được
viết dựa trên kết quả nghiên cứu theo đề cương của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn
của TS. Bùi Việt Khôi cùng với kết quả tối ưu thực tế của công ty viễn thông
Viettel tại khu vực Tây Hà Nội.
Mọi thông tin và số liệu tham khảo đều được trích dẫn dầy đủ nguồn và sử dụng
đúng luật bản quyền quy định.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình.

Học viên

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Nguyễn Thị Bích Hạnh

i

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
A
ACCH
AGCH
ARFCH
AuC
AVDR

Associated Control Channel
Access Grant Channel
Absolute Radio Frequency Channel
Authentication Center
Average Drop Call Rate

Kênh điều khiển liên kết
Kênh cho phép truy nhập
Kênh tần số tuyệt đối

Trung tâm nhận thực
Tỷ lệ rớt cuộc gọi trung bình

B
BCCH
BCH
BSC
BSIC
BSS
BTS

Broadcast Control Channel
Broadcast Channel
Base Station Controller
Base Station Identity Code
Base Station System
Base Transceiver Station

Kênh điều khiển quảng bá
Kênh quảng bá
Bộ điều khiển trạm gốc
Mã nhận dạng trạm gốc
Hệ thống trạm gốc
Trạm thu phát gốc

C
C/A
CCBR
CCCH
CCDR

CDMA
C/I
C/R
COST
CSPPN
CSSR

Carrier to Adjacent

Tỷ số sóng mang/nhiễu kênh lân
cận
SDCCH Blocking Rate
Tỷ lệ nghẽn mạng trên SDCCH
Common Control Channel
Kênh điều khiển chung
SDCCH Drop Rate
Tỷ lệ rớt mạng trên SDCCH
Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
Carrier to Interference
Tỷ số sóng mang/nhiễu đồng kênh
Carrier to Reflection
Tỷ số sóng mang/sóng phản xạ
Collaborative studies in Science Cộng tác nghiên cứu khoa học và
and Technology
công nghệ
Circuit Switched Public Packet Mạng số kiệu công cộng chuyển
Data Network
mạch gói
Call Successful Rate

Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công

D
DCCH

Dedicated Control Channel

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Kênh điều khiển dành riêng

ii

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

E
EIR
ETSI

Equipment Identification Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị
European
Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu
Standard Institute
Âu

F
FACCH Fast Associated Control Channel

Kênh điều khiển liên kết nhanh
FCCH
Frequency Correction Channel
Kênh hiệu chỉnh tần số
FDMA Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần số
Access

G
GMSC
GoS
GSM

Gateway MSC
Grade of Service
Global System for Mobile
Communication

Tổng đài MSC
Cấp độ phục vụ
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu

H
HLR

Home Location Register

Bộ đăng ký định vị thường trú

I

IMEI
IMSI
ISDN

International MS Equipment Nhận dạng thiết bị trạm di động
Identity
International Mobile Subcriber Nhận dạng MS quốc tế
Identity
Integrated
Services
Digital Mạng số tích hợp dịch vụ
Network

L
LA
LAC
LAI

Location Area
Location Area Code
Location Area Identifier

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Vùng định vị
Mã vùng định vị
Số nhận dạng vùng định vị

iii

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

M
MS
MSC

Mobile station
Mobile station Switching Center

MSIDN Mobile Station ISDN Number

Trạm di động
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di
động
Số ISDN của trạm di động

N
NMC

Network Management Center

Trung tâm quản lý mạng

O
OMC
OMS
OSS

Operation
and
Maintenance Trung tâm vận hành và bảo dưỡng
Center
Operation
and
Maintenance Phân hệ vận hành và bảo dưỡng
Sybsystem
Operation and Support Subsystem Phân hệ vận hành và hỗ trợ

P
PCH
PLMN

Paging Channel
Public Land Mobile Network

PSPDN

Public Switched
Network

PSTN

Public
Switched
Network

Packet

Kênh tìm gọi
Mạng di động mặt đất công cộng
Data Mạng số liệu chuyển mạch gói
công cộng

Telephone Mạng chuyển mạch thoại công
cộng

R
RACH

Random Access Channel

Kênh truy nhập ngẫu nhiên

RAND

Random

Số ngẫu nhiên

S
SACCH Slow Associated Control Channel

Kênh điều khiển liên kết chậm

SCH

Kênh đồng bộ

Synchronization Channel

Nguyễn Thị Bích Hạnh

iv

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

SDCCH Standard Alone Dedicated Control Kênh điều khiển đứng riêng một
Channel
mình
SIM

Subscriber Identity Module

Module nhận dạng thuê bao

SS

Switching Subsystem

Phân hệ chuyển mạch

T
TCBR

TCH Block Rate

Tỷ lệ nghẽn mạng trên TCH

TCDR

TCH Drop Rate

Tỷ lệ rớt mạng trên TCH

TCH

Traffic Channel

Kênh lưu lượng

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời
gian

TMSI

Temporary MS Identity

Số nhận dạng MS tạm thời

TRAU

Transcoding and Rate Adapter Bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc
Unit
độ

TRX

Transceiver

Máy thu phát

TS

Time Slot

Khe thời gian

U
UMTS

Universal
System

Mobile

Telephone Hế thống thông tin di động toàn
cầu

V
VLR

Visitor Location Register

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Thanh vi định vị tạm trú

v

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3 – 1: Mối liên hệ giữa số kênh và hiệu suất sử dụng kênh.............................45
Bảng 3 – 2: Thống kê số kênh TCH – Lưu lượng – Số thuê bao..............................47
Bảng 3 – 3: Chỉ định kênh cho mẫu tái sử dụng tần số 3/9 tại Viettel......................59
Bảng 3 – 4: Chỉ định kênh cho mẫu tái sử dụng tần số 4/12 tại Viettel ...................60
Bảng 3 – 5: Chỉ định kênh cho mẫu tái sử dụng tần số 7/21 tại Viettel ...................62
Bảng 4 – 1: Tình hình diện tích và dân số các quận huyện thuộc khu vực Tây Hà
Nội.............................................................................................................................73
Bảng 4 – 2: Thống kê các BTS hiện tại của Viettel tại Quận Hà Đông....................75
Bảng 4 – 3: Năng lực hiện tại của Viettel tại Quận Hà Đông...................................77
Bảng 4 – 4: Năng lực hệ thống tại Quận Hà Đông sau khi nâng cấp cấu hình.........78
Bảng 4 – 5: Năng lực mới của hệ thống và vị trí lắp trạm tại Quận Hà Đông..........80
Bảng 4 – 6: Các thông số thiết kế cho các trạm tại Quận Hà Đông.........................87
Bảng 4 – 7: Thông số KPI của trạm trên một vài phường thuộc Hà Đông...............90
Bảng 4 – 8: KPI chi tiết của HTY0253 .....................................................................90
Bảng 4 – 9: Nguyên nhân gây rớt trên TCH của HTY0253 .....................................91

Bảng 4 – 10: Thông số lắp đặt tại trạm HTY025......................................................91
Bảng 4 – 11: Dữ liệu KPI tại cell HTY0253 sau tối ưu............................................93
Bảng 4 – 12: Bảng mẫu của quá trình thử cuộc gọi..................................................94
Bảng 4 – 13: Kết quả của quá trình kiểm tra phân tập tại BTS ................................95
Bảng 4 – 14: Kết quả đo Handover giữa các sector trong BTS ................................95
Bảng 4 – 15: Kết quả kiểm tra các cuộc gọi Handover 2 chiều với các cell khác
trong cùng neighbor list ............................................................................................95
Bảng 4 – 16: Thông số lắp đặt ban đầu của trạm HTY371.......................................96
Bảng 4 – 17: Thông số lắp đặt sau khi tối ưu của trạm HTY371 .............................96

Nguyễn Thị Bích Hạnh

vi

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

Bảng 4 – 18: Thông số KPI chi tiết của HTY1335...................................................97
Bảng 4 – 19: Thông số KPI sau tối ưu tại HTY1335................................................99
Bảng 4 – 20: Dữ liệu KPI của cel HTY0232 trước tối ưu ......................................102
Bảng 4 – 21: Nguyên nhân gây rớt TCH trên HTY0232........................................102
Bảng 4 – 22: Thiết kế ban đầu của trạm HTY023 ..................................................102
Bảng 4 – 23: KPI tại cell HTY0232 sau khi tối ưu.................................................104
Bảng 4 – 24: Thống kê các chỉ tiêu chất lượng của HTY3081 trước tối ưu...........106
Bảng 4 – 25: Thống kê các chỉ tiêu chất lượng của HTY3081 sau tối ưu ..............106
Bảng 4 – 26: Bảng số liệu KPI trạm HTY001 trước tối ưu ....................................107
Bảng 4 – 27: Tham số thiết kế cho trạm HTY001 ..................................................108
Bảng 4 – 28: Tham số thiết kế cho trạm HTY001 ..................................................108

Bảng 4 – 29: Thông số KPI sau tối ưu tại HTY1335..............................................109
Bảng 4 – 30: Đánh giá KPI trước và sau khi tối ưu tại quận Hà Đông...................110

Nguyễn Thị Bích Hạnh

vii

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1 – 1: Thị phần thông tin di động trên thế giới năm 2006 .................................4
Hình 1 – 2: Thị phần thông tin di động trên thế giới năm 2009 .................................4
Hình 1 – 3: Mô hình hệ thống mạng GSM ................................................................5
Hình 1 – 4: Thành phần của BSS ................................................................................7
Hình 1 – 5: Cấu hình kết nối giữa BTS với BSC........................................................8
Hình 1 – 6: Vị trí đặt TRAU .....................................................................................10
Hình 1 – 7: Sơ đồ khối chức năng của phân hệ chuyển mạch ..................................11
Hình 1 – 8: Các giao diện trong mạng di động GSM ...............................................16
Hình 1 – 9: Phân loại kênh logic...............................................................................17
Hình 2 – 1: Mô hình truyền sóng khi coi mặt đất là bằng phẳng..............................21
Hình 2 – 2: Mô hình truyền sóng bị vật che chắn trong tầm nhìn thẳng ..................22
Hình 2 – 3: Biểu đồ cường độ trường của OKUMURA ...........................................23
Hình 2 – 4: Mô hình truyền sóng Hata......................................................................24
Hình 2 – 5: Tỷ số nhiễu đồng kênh C/I.....................................................................28
Hình 3 – 1: Quy trình thiết kế mở rộng mạng di động..............................................42
Hình 3 – 2: Lưu lượng: Muốn truyền, được truyền, nghẽn......................................44
Hình 3 – 3: Khái niệm Cell .......................................................................................48

Hình 3 – 4: Omni (3600) Cell site ............................................................................50
Hình 3 – 6: Phân chia Cell ........................................................................................53
Hình 3 – 7: Giai đoạn 1 Sector hóa ..........................................................................54
Hình 3 – 8: Giai đoạn 2 tách chia 1:3 thêm lần nữa..................................................55
Hình 3 – 9: Mô tả Cluster gồm 7 cells ......................................................................57
Hình 3 – 10: Khoảng cách tái sử dụng tần số ..........................................................58
Hình 3 – 11: Minh họa mẫu tái sử dụng tần số 3/9...................................................60
Hình 3 – 12: Minh họa mẫu tái sử dụng tần số 4/12.................................................61
Hình 3 – 13: Minh họa mẫu tái sử dụng tần số 7/21.................................................63

Nguyễn Thị Bích Hạnh

viii

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

Hình 3 – 14: Thành phần chính của hệ thống phủ sóng trong tòa nhà……………..64
Hình 3 – 15:Vùng phủ cho tòa nhà từ một tế bào macro trong mạng BTS outdoor
macro.........................................................................................................................65
Hình 3 – 16: Vùng phủ sóng cho tòa nhà được cung cấp bởi trạm Indoor dành riêng
...................................................................................................................................66
Hình 3 – 17: Giải pháp hệ thống anten phân phối cáp đồng thụ động.....................67
Hình 3 – 18: Sơ đồ hệ thống anten phân phối chủ động cho khu trường sở.............68
Hình 3 – 19: Sơ đồ hệ thống anten phân phối chủ động cho tòa nhà cao tầng .........68
Hình 3 – 20: Sơ đồ hệ thống lai ghép........................................................................69
Hình 3 – 21: Hệ thống phân phối cáp rò ...................................................................70
Hình 4 – 1: Sơ đồ phân bố các trạm BTS trên bản đồ ..............................................76

Hình 4 – 2 : Sơ đồ phân bố các BTS sau quy hoạch tại quận Hà Đông ...................81
Hình 4 – 3: Phóng to sơ đồ phân bố trạm thuộc Hà Đông trên một vùng hẹp..........82
Hình 4 – 4: Phân bố trạm trong một Cluster Hà Đông .............................................83
Hình 4 – 5: Kết quả driving test tại trạm HTY025 trước tối ưu ...............................92
Hình 4 – 6: Kết quả driving test sau khi tối ưu trạm HTY025 .................................93
Hình 4 – 7: Kết quả đo sóng tại HTY3713 trước tối ưu ...........................................94
Hình 4 – 8: Kết quả đo sóng tại HTY3713 sau khi tối ưu ........................................97
Hình 4 – 9: Kết quả Driving test tại cell HTY1335 ..................................................98
Hình 4 – 10: Hình ảnh thể hiện kết quả thu được sau khi tối ưu HTY1335 .............99
Hình 4 – 11: Kết quả đo sóng phát hiện nhiễu tần số tại phường Vạn Phúc ..........100
Hình 4 – 12: Phát hiện nhiễu tần số ........................................................................101
Hình 4 – 13: Kết quả driving test tại HTY023 trước tối ưu....................................103
Hình 4 – 14: Kết quả driving test tại trạm HTY023 sau tối ưu...............................104
Hình 4 – 15: Các chỉ tiêu chất lượng của cell HTY3081........................................105
Hình 4 – 16: Kết quả driving test tại trạm HTY001 trước tối ưu ...........................108
Hình 4 – 17: Kết quả driving test tại trạm HTY001 sau tối ưu...............................109
Hình 4 – 18: So sánh các KPI tại quận Hà Đông trước và sau khi tối ưu...............110

Nguyễn Thị Bích Hạnh

ix

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển của đất nước, các ngành hoạt động trong lĩnh
vực dịch vụ không ngừng lớn mạnh và Bưu Chính Viễn Thông là một trong những

ngành đó. Tổng kết trong thời gian vừa qua cho thấy, Bưu Chính Viễn Thông đã
đóng góp một phần quan trọng vào sự vươn mình đi lên của nền kinh tế đất nước
trong thời kỳ đổi mới. Trong đóng góp đó, chúng ta không thể không kể đến vai trò
quan trọng của thông tin liên lạc. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội,
giúp con người nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị, đa dạng, phong phú về
văn hoá, kinh tế và khoa học kỹ thuật. Do đó, trong cuộc sống hiện đại, dịch vụ
thông tin di động không chỉ còn hạn chế cho các khách hàng giàu có mà nó dần trở
thành phương tiện liên lạc quen thuộc cho mọi đối tượng. Cũng bởi vậy mà thông
tin di động đã trở thành dịch vụ kinh doanh mũi nhọn của các nhà khai thác viễn
thông trong nước và trên toàn thế giới.
Hiện nay, Việt Nam có tất cả 7 nhà cung cấp dịch vụ di động bao gồm:
Mobifone, Vinaphone, Viettel, Sfone, Vietnamobile, Gtel, và EVN. Các nhà cung
cấp dịch vụ di động trong nước hiện đang sử dụng hai công nghệ chính là GSM
(Global System for Mobile Communication - Hệ thống thông tin di động toàn cầu)
với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo thời
gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - đa truy cập phân chia
theo mã). Cụ thể, các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng GSM là: Mobifone,
Vinaphone, Viettel, Gtel và Vietnamobile, các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng công
nghệ CDMA là Sfone và EVN.
Mặc dù, các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại
nhiều tiện ích hơn cho khách hàng nhưng hiện tại do nhu cầu sử dụng của khách
hàng nên thị phần di động trong nước phần lớn vẫn thuộc về các nhà cung cấp GSM
với số lượng các thuê bao áp đảo. Bên cạnh đó, nhu cầu về số lượng và chất lượng
của khách hàng sử dụng GSM ngày càng cao đòi hỏi phải có những phương tiện
thông tin hiện đại nhằm đáp ứng các nhu cầu đa dạng của khách hàng “mọi lúc, mọi

Nguyễn Thị Bích Hạnh

x

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

nơi” mà họ cần. Vì vậy, các nhà cung cấp dịch vụ đang cố gắng chạy đua phát triển
cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ, đồng thời, liên tục đưa ra các chính sách
khuyến mại, giảm giá để thu hút được nhiều thuê bao sử dụng dịch vụ của mình.
Tuy nhiên, việc phát triển cơ sở hạ tầng là tăng số trạm BTS, TRAU, BSC, MSC
cũng đồng nghĩa với việc nhiễu trong các hệ thống tăng lên. Do đó, đối với các nhà
khai thác thì yêu cầu tối ưu truy cập vô tuyến và cải thiện chất lượng thoại cho
mạng di động GSM là việc làm rất cần thiết, mang ý nghĩa thực tế cao.
Trên cơ sở những kiến thức và sự hiểu biết tích lũy được về thông tin di động
nói chung và mạng di động tế bào số GSM nói riêng, em đã tìm hiểu, nghiên cứu và
hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “Tối ưu mạng truy cập vô tuyến cho
công ty Viễn thông Viettel tại Khu vực Tây Hà Nội”.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô và bạn bè đã tận tình giúp đỡ em trong
suốt thời gian thực hiện đồ án. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Bùi
Việt Khôi đã nhiệt tình hướng dẫn và chỉ bảo để em có thể hoàn thành luận văn.
.
Hà Nội, Ngày 15 Tháng 10 Năm 2010
Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Bích Hạnh

Nguyễn Thị Bích Hạnh

xi

Cao học điện tử 1

Luận văn tốt nghiệp

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG
GSM
Hệ thống thông tin di động tế bào số (Digital Cellular Mobile
Communication Systems) hay còn gọi là hệ thống thông tin di động (mobile
systems) là hệ thống liên lạc với nhiều điểm truy cập khác nhau (access points or
base stations) trên một vùng địa lý hay còn gọi là các cell. Người sử dụng có thể di
chuyển trong vùng phủ sóng của các trạm (base stations).
Trên thế giới, GSM xuất hiện đầu tiên vào đầu những năm 90 và sau này nó
được phát triển bởi tổ chức 3rd Generation Partnership Project (3GPP). GSM được
xem như là một hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ hai (2G). So với thế hệ thứ
nhất, 1G như: NMT, TACS, AMPS thì GSM được cải tiến về cả tín hiệu, tốc độ và
chất lượng cuộc gọi đặc biệt là hỗ trợ thêm dịch vụ số liệu. Tuy nhiên so với
CDMA thì dung lượng và tốc độ của GSM không cao nên đã có thời kỳ GSM bị
CDMA qua mặt, nhưng với tính mở và tính tiêu chuẩn hóa cao của GSM đã giúp nó
dễ dàng triển khai trên mọi quốc gia, dễ dàng tương thích với nhiều nhà cung cấp từ
thiết bị tổng đài cho đến điện thoại. Điều này đã tạo điều kiện cho các nhà cung cấp
dịch vụ ở nhiều nơi trên thế giới cho phép roaming để thuê bao có thể di chuyển từ
vùng này sang vùng khác, từ mạng này sang mạng khác mà vẫn duy trì hoạt động
hoạt động.
GSM là mạng được thiết kế bởi nhiều tế bào do đó các máy di động kết nối với
mạng bằng cách tìm kiếm các cell gần nó nhất. Các mạng di động GSM hoạt động
trên 4 băng tần nhưng hầu hết đều hoạt động ở băng 900 Mhz và 1800 Mhz. Vài
nước ở Châu Mỹ thì sử dụng băng 850 Mhz và 1900 Mhz do băng 900 Mhz và
1800 Mhz ở nơi này đã bị sử dụng trước. Và cực kỳ hiếm có mạng nào sử dụng tần
số 400 Mhz hay 450 Mhz chỉ có ở Scandinavia sử dụng do các băng tần khác đã bị
cấp phát cho việc khác. Tại Việt Nam, Mobifone, Viettel, Vinaphone đều hoạt động

ở băng tần 900MHz và 1800MHz nhưng với các kênh tần số vô tuyến tuyệt đối
(ARFCN) khác nhau.

Nguyễn Thị Bích Hạnh

1

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

1.1. Lịch sử phát triển mạng GSM
Thông tin di động đầu tiên ra đời vào năm 1920, khi ngành cảnh sát của Mỹ bắt
đầu thử nghiệm điện thoại vô tuyến. Mặc dù công nghệ tại thời điểm đó đã có
những thành công nhất định trong ngành hàng hải nhưng thiết bị cồng kềnh không
thích hợp cho dân dụng nên nó chỉ dừng lại ở mức thử nghiệm.
Vào đầu thập niên 1980, tại châu Âu người ta phát triển một mạng điện thoại di
động chỉ sử dụng trong một vài khu vực. Năm 1982 mạng này được chuẩn hoá bởi
CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations)
và thành lập một nhóm đặc trách di động (Groupe Spécial Mobile, GSM) với mục
đích phát triển một chuẩn thống nhất cho hệ thống di động có thể sử dụng trên toàn
Châu Âu.
Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào
sử dụng đầu tiên bởi Radiolinja ở Phần Lan.
Năm 1989, công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM được chuyển
cho Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (European Telecommunications Standards
Institude - ETSI). GSM trở thành một tiêu chuẩn chung cho mạng di động toàn
Châu Âu.
Năm 1990, chỉ tiêu kỹ thuật GSM phase I (giai đoạn I) được công bố.

Năm 1991, chuẩn GSM 1800 đã được công bố đồng thời thống nhất cho phép
các nước ngoài CEPT được quyền tham gia bản ghi nhớ MoU (Memorandum of
Understanding).
Năm 1992, đặc tả giai đoạn I hoàn tất. Mạng GSM giai đoạn I thương mại đầu
tiên được công bố. Cũng trong năm này, thỏa thuận chuyển vùng quốc tế (roaming)
đầu tiên được ký kết giữa hai mạng Finland Telecom của Phần Lan và Vodafone
của Anh. Cũng trong năm 1992, tin nhắn SMS đầu tiên cũng được gửi đi.
Năm 1993, Telstra Australia của Úc là mạng đầu tiên ngoài Châu Âu ký vào
biên bản ghi nhớ GSM. Cũng trong năm này, GSM lần đầu tiên được sử dụng tại
Việt Nam. Vào cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của
70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia.

Nguyễn Thị Bích Hạnh

2

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

Những năm sau đó, hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM phát triển một
cách mạnh mẽ, cùng với sự gia tăng nhanh chóng của các nhà điều hành, các mạng
di động mới, thì số lượng các thuê bao cũng gia tăng một cách chóng mặt. Năm
1994, MoU có hơn 100 tổ chức tham gia, tại 60 nước với tổng số thuê bao lên 3
triệu.
Năm 1995, đặc tả cho Dịch Vụ Liên Lạc Cá Nhân (PCS - Personal
Communications Service) được phát triển tại Mỹ, đây là một phiên bản GSM hoạt
động trên tần số 1900MHz.
Tháng 4/1995, MoU có 188 thành viên trên 69 quốc gia. Hệ thống GSM 1900

có hiệu lực, tuân theo chuẩn PCS 1900.
Năm 1998, số thành viên của MoU đã lên tới 253 thành viên trên 100 quốc gia
và có trên 70 triệu thuê bao trên toàn cầu, chiếm 31% thị trường di động thế giới.
Năm 2000, GPRS được ứng dụng. GPRS được nâng cấp từ mạng GSM nhằm
hỗ trợ chuyển mạch gói với tốc độ lên tới 172kbps.
Năm 2001, mạng 3G - GSM (UMTS) được đi vào hoạt động, số thuê bao GSM
đã vượt quá 500 triệu. Năm 2003, mạng EDGE đi vào hoạt động. EDGE hỗ trợ tốc
độ bit cao hơn GPRS từ nền GSM với tốc độ lên tới 384 kbps.
Cho đến năm 2006 số thuê bao di động GSM đã lên tới con số 2 tỉ với trên 700
nhà điều hành, chiếm gần 80% thị phần thông tin di động trên thế giới.

Nguyễn Thị Bích Hạnh

3

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

Hình 1 – 1: Thị phần thông tin di động trên thế giới năm 2006
Theo nguồn thông cáo cáo chí GSMA tại cuộc họp 3G tháng 12/2007 thì GSM
hiện nay đang áp đảo thị trường với hơn 2,5 tỷ thuê bao, chiếm 85% thị phần thế
giới. Đến tháng 9/2009, số thuê bao GSM đã lên tới 3,5 tỷ thuê bao.

Hình 1 – 2: Thị phần thông tin di động trên thế giới năm 2009

Nguyễn Thị Bích Hạnh

4

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

1.2. Mô hình hệ thống mạng GSM

Hình 1 – 3: Mô hình hệ thống mạng GSM
Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN theo chuẩn GSM được chia
thành bốn phân hệ chính như sau:
• Trạm di động (Mobile Station)
• Phân hệ trạm gốc (Base Station Subsystem)
• Phân hệ chuyển mạch (Switching Subsystem)
• Phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support Subsystem)
Trong giới hạn của đề tài, em sẽ đi sâu vào nghiên cứu mạng truy cập vô tuyến
BSS (bao gồm BTS, TRAU, BSC).

Nguyễn Thị Bích Hạnh

5

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

1.2.1. Trạm di động MS
Trạm di động (MS) bao gồm thiết bị trạm di động ME (Mobile Equipment)
và modul nhận dạng thuê bao (SIM-Subscriber Identity Module). Mỗi điện thoại di

động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động IMEI (International
Mobile Equipment Identity). SIM là một khối vật lý tách riêng, là một IC Card hoặc
còn gọi là card thông minh. Vì thế người sử dụng có thể lắp SIM vào bất cứ máy
điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM nào để truy nhập vào dịch vụ đã đăng
ký. SIM lưu giữ các thông tin nhận thực thuê bao, mật mã hóa và giải mật mã hóa.
Cụ thể, các thông tin lưu giữ trên SIM bao gồm: IMSI (International Mobile
Subcriber Identity, số nhận dạng MS bởi hệ thống, phục vụ cho báo hiệu và điều
khiển), TMSI (Temporary Mobile Subcriber Identity, số hiệu nhận dạng thuê bao
tạm thời, được bộ ghi định vị tạm trú VLR cấp phát cho MS), khóa nhận thực Ki, số
hiệu nhận dạng vùng định vị LAI, khóa mật mã Kc, và danh sách các tần số lân cận.
IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân. Card
SIM có thể chống việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng cá nhân
(PIN).
Trạm di động ở GSM thực hiện hai chức năng chính:
• Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đường
vô tuyến.
•

Đăng ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phải có một
thẻ gọi là SIM card. thuê bao chỉ có thể truy nhập vào hệ thống mạng
khi cắm thẻ này vào máy, trừ một số trường hợp đặc biệt như gọi cấp
cứu, cứu hỏa…

Nguyễn Thị Bích Hạnh

6

Cao học điện tử 1

Luận văn tốt nghiệp

1.2.2. Cấu hình trạm gốc BSS
BSS

MSC

TRAU

OMC

BSC

BTS

BTS

BTS

Hình 1 – 4: Thành phần của BSS
Từ hình 1 – 3 ta thấy, BSS giao tiếp trực tiếp với MS bằng BTS thông qua giao
diện vô tuyến, đồng thời BSS cũng giao tiếp với MSC của phân hệ chuyển mạch SS
và giao tiếp với phân hệ vận hành bảo dưỡng OMC.
Nhìn hình 1 – 4 ta thấy, phân hệ trạm gốc BSS bao gồm các thành phần sau:
• Trạm thu phát gốc BTS
• Bộ điều khiển trạm gốc BSC
• Bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ TRAU

1.2.2.1. Khối BTS
BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thiết bị thuê bao MS, trao đổi

thông tin với MS qua giao diện vô tuyến. Mỗi BTS tạo ra một vùng hay một số khu
vực phủ sóng nhất định gọi là tế bào (cell).
BTS thực hiện các chức năng sau
• Thu phát tín hiệu vô tuyến (Radio carrier Tx and Rx)
• Ánh xạ kênh logic vào kênh vật lý (Logical to physical channel
mapping)
• Mã hóa và giải mã hóa (Coding and decoding)

Nguyễn Thị Bích Hạnh

7

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

• Mật mã hóa và giải mật mã hóa (Ciphering and decipherring)
• Điều chế và giải điều chế (Modulating and demodulating)

1.2.2.2. Khối BSC

Hình 1 – 5: Cấu hình kết nối giữa BTS với BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều
khiển từ xa. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và
chuyển giao. Một phía BSC được nối với BTS (theo kiểu hình sao, hình chuỗi và
mạch vòng), còn phía kia nối với MSC của phân hệ chuyển mạch SS. Giao diện
giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và BSC là giao diện
A.bis.
Các chức năng chính của BSC:

• Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các cell
và các kênh logic của chúng. Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC
để đo đạc và xử lý, chẳng hạn như lưu lượng thông tin ở một cell, môi
trường vô tuyến, số lượng cuộc gọi bị mất, các lần chuyển giao thành
công và thất bại...

Nguyễn Thị Bích Hạnh

8

Cao học điện tử 1


Luận văn tốt nghiệp

• Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trước khi đưa vào khai thác, BSC thiết
lập cấu hình cho BTS ( số máy thu/phát TRX, tần số cho mỗi trạm... ).
Nhờ đó mà BSC có sẵn một tập các kênh vô tuyến dành cho điều khiển
và nối thông cuộc gọi.
• Điều khiển nối thông các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và
giải phóng các kết nối tới máy di động MS. Trong quá trình gọi, sự kết
nối được BSC giám sát. Cường độ tín hiệu, chất lượng kết nối ở máy di
động MS và TRX được gửi đến BSC. Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định
công suất phát tốt nhất của MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất
lượng kết nối. BSC cũng điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết
quả đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang cell khác, nhằm đạt
được chất lượng cuộc gọi tốt hơn. Trong trường hợp chuyển giao sang
cell của một BSC khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC. Bên cạnh
đó, BSC cũng có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh trong một
cell hoặc từ cell này sang kênh của cell khác trong trường hợp cell này

bị nghẽn nhiều.
• Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các
đường truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin.
Trong trường hợp có sự cố trên một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều
khiển tới một tuyến dự phòng.

Nguyễn Thị Bích Hạnh

9

Cao học điện tử 1