1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Lê Quang Thắng TỐI ƯU MỘT SỐ THAM SỐ VÔ TUYẾN MẠNG 3G CỦA VINAPHONE1 TẠI TỈNH PHÚ THỌ Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử Mã số : 60.52.70 Ngư ời h ư ớng dẫn k hoa h ọc: PGS.TS Nguyễn Minh Dân TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2012 2 LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển viễn thông nói chung và thông tin di động nói riêng, mạng di động 3G đang được các nhà khai thác vận hành và khai thác một cách tôt nhất . Việt Nam có 3 nhà khai thác lớn như Vinaphone, Mobifone, Viettel đang canh tranh khốc liệt về chất lượng dich vụ cũng như về giá cả . Việc thực hiện tối ưu mạng 3G tại các nhà mạng là công việc thường xuyên và cần thiết ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của nhà mạng. Đề tài tập trung nghiên cứu quy trình tối ưu của nhà mạng, tập trung phân tích các tham số trọng tâm cần tối ưu. Đi sâu phân tich logfile để tìm ra lỗi, đưa ra khuyến nghị và cách xử lý lỗi. Tên đề tài : “Tối ưu một số tham số vô tuyến mạng 3G của Vinaphone1 tại tỉnh Phú thọ” Bố cục luận văn gồm 4 chương chính như sau: Chương 1: Hệ thống truy nhập vô tuyến UMTS Chương 2: Nghiên cứu một số vấn đề khi quy hoạch và tối ưu cho mạng vô tuyến WCDMA Chương 3: Thực hiện tối ưu 3 G tại tỉnh Phú thọ Chương 4: Một số lỗi thường gặp, cách thức xử lý Tôi xin cảm ơn đến thầy hướng dẫn trực tiếp luận văn PGS.TS Nguyễn Minh Dân ,Ban lãnh đạo Học viện Bưu chính - Viễn thông, các thầy cô trong khoa Quốc tế và sau đại học đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Do hạn chế của bản thân, luận văn không tránh được sai sót, tôi mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy cô và của các học viên. Xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, ngày 15/10/2012 Tác giả 3 Chương 1 HỆ THỐNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN UMTS 1.1 Tổng quan quá trình phát triển thông tin di động thế hệ 3 Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu phi thoại. Cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho tất cả các thuê bao di chuyển tốc độ khác nhau. 1.2 Nguyên lý CDMA 1.2.1 Nguyên lý trải phổ CDMA Phương trình Shannon được mô tả trong (1.1) . C = B.Log 2 (1+ S/N) -Trong đó B là băng thông (Hz), C là dung lượng kênh (bit/s), S là công suất tín hiệu và N là công suất tạp âm. -Khi S/N lớn, log2(1+S/N) không đổi và dung lương C phụ thuộc vào tham số B ( miền S/N lớn là miền hạn chế băng thông). -Khi S/N nhỏ, log2(1+S/N) nhỏ, log2(1+S/N) rất nhỏ ( miền S/N nhỏ là miền hạn chế công suất 1.2.2 Trải phổ và giải trải phổ -Trải phổ chuổi trực tiếp (DS) được sử dụng trong hệ thống di động CDMA, dữ liệu người sử dụng giả sử là chuỗi bit được điều chế BPSK có tốc độ là R. Hoạt động trải phổ chính là nhân mỗi bit dữ liệu người sử dụng với một mã trải phổ có tốc độ chip (R c =1/T c , T c là thời gian một chip) cao hơn nhiều tốc độ bit (R b =1/T b , T b là thời gian một bit) của luồng số cần phát. Hình 1.3 minh họa quá trình trải phổ trong đó T b =15T c hay R c =15R b . Hình 1.3a cho thấy sơ đồ đơn giản của bộ trải phổ DS trong đó luồng số cần truyền x có tốc độ R b đựơc nhân với một mã trải phổ c tốc độ R c để được luồng đầu ra y có tốc độ R c lớn hơn nhiều so với tốc độ R b cuả luồng vào. Các hình 1.3b và 1.3c biểu thị quá trình trải phổ trong miền thời gian và miền tần số. -Tại phía thu luồng y được thực hiện giải trải phổ để khôi phục lại luồng x bằng cách nhân luồng này với mã trải phổ c giống như phía phát: x=y × c 4 “Nguồn: Tài liệu giảng dạy TS Nguyễn Phạm Anh Dũng” Hình 1-3: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DS) 1.2.3 Nguyên lý đa truy nhập CDMA Trong hệ thống CDMA, các tín hiệu cho người sử dụng được sử dụng cùng một băng tần tại cùng một thời điểm, vì vậy tín hiệu sử dụng của người này đóng vai trò như là nhiễu đối với tín hiệu của người sử dụng khác. Dung lượng của hệ thống CDMA không cố định nên dung lượng của hệ thống CDMA được gọi là dung lượng mềm. 1.3 Cấu trúc hệ thống vô tuyến UMTS Hình 1.5 mô tả một hệ thống UMTS Hình 1.5 Cấu trúc hệ thống UMTS 5 1.3.1 UTRAN - Hỗ trợ chuyển giao mềm và các thuật toán quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến đặc biệt của WCDMA. - Tương thích trong việc điều khiển dữ liệu chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh 1.3.2 Node-B -Node-B là trạm thu phát gốc và sử dụng công nghệ WCDMA, Node B thực hiện thu phát tần số vô tuyến để liên lạc trực tiếp với các máy di động . 1.3.3 RNC (Radio Network Control) - Điều khiển cuộc gọi vô tuyến (quản lý tài nguyên vô tuyến, điều khiển và quản lý chuyển giao cuộc gọi …); - RNC kết nối đến mạng lõi thông qua giao tiếp Iu, kết nối đến Node B qua giao tiếp Iub, kết nối đến RNC khác qua giao tiếp Iur. 1.3.4 Các giao diện mở cơ bản của UMTS 1.4 Kết luận chương Chương này đã trình bày quá trình phát triển hệ thống 3G theo từng giai đoạn lich sử phát triển, đề cập đến tốc độ truyền dữ liệu tương ứng từng công nghệ. Giới thiệu về nguyên lý CDMA, trình bày cấu trúc một hệ thống UMTS hoàn chỉnh, các giao diện cơ bản , các chức năng cơ bản của RNC/Node B Chương 2 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ VẤN ĐỀ QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU CHO MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA 2.1 Quy hoạch - Hình 2.1 mô tả sơ bộ các nội dung cơ bản trong việc quy hoạch. phần truy nhập vô tuyến mạng 3G gồm 2 phần chính - Tính toán vùng phủ của mạng: cần quan tâm đến quĩ công suất đường lên và xuống (link budget ) được dùng để tính bán kính cell, số trạm (node B) cần thiết đảm bảo phủ sóng theo yêu cầu. - Tính toán lưu lượng: dự kiến số thuê bao, lưu lượng CS/PS, traffic model… 6 Hình 2.1 Cơ sở thiết kế phần truy nhập vô tuyến 2.1.1 Tính toán vùng phủ của mạng 2.1.1.1 Tính toán quỹ đường truyền vô tuyến Tính toán vùng phủ và dung lượng hệ thống bằng cách phân tích tất cả các nhân tố ảnh hưởng trong đường truyền . a) Đánh giá suy hao đường truyền Giá trị suy hao đường truyền lớn nhất theo đường lên được tính toán theo công thức: L UL = P UE + G BS + G UE – L f + G SHO – M PC – M PC – M f – M i-UL – L P –L B - S BS Giá trị suy hao đường truyền lớn nhất theo đường xuống được tính toán theo công thức: L DL = P BS – L f + G BS + G UE + G SHO – M PC – M f – M i-UL – L P – L B – S UE Với các tham số: - L UL : Suy hao đường truyền theo hướng lên (dB). - L DL : Suy hao đường truyền theo hướng xuống (dB). - P UE : Công suất phát của UE (dB). - G BS ,G UE : Độ lợi của antenvà của UE (dBi). - L f : Suy hao feeder. - G SHO : Tăng ích chuyển giao mềm (dB). - M pc : Dự trữ điều khiển công suất. - M f : Dự trữ fading. 7 - M i-UL ,M i-DL : Dự trữ nhiễu theo hướng lên và hướng xuống . - L p : Suy hao đâm xuyên. - L b : Suy hao do cơ thể. - S BS , S UE : Độ nhạy thu của antenna và của UE. b) Công suất phát của Node B c) Độ lợi của anten e) Suy hao do feeder 2.1.1.2 Tính toán vùng phủ của ô a) Mô hình Modified Hata COST231 Phương trình chuẩn COST231 Hata đã biến đối để phương trình này tính toán được suy hao đường truyền đối với tần từ 1500 MHZ đến 2000 MHz. Phương trình tính suy hao đường truyền theo mô hình Modified Hata COST231 đối với một số môi trường được đưa ra sau đây: Vùng đô thị: L p = 46,3 + 33,9lg(f) – 13,82lg(h b ) – A(h m ) + [44,9 -6,55lg(h b )] x lg(d) + C m Với các tham số : + f: tần số của hệ thống (MHz); h b : chiều cao anten của Node B (m). + h m : chiều cao anten của UE (m); d: Khoảng cách giữa Node B và UE. + A(h m ): Hệ số hiệu chỉnh tăng ích anten UE và được tính bởi công thức A(h m ) = [1,1lg(f) – 0,7]h m – 1,56lg(f) – 0,8 + C m : Hệ số hiệu chỉnh suy hao, (C m có giá trị bằng 3 dB đối với thành phố lớn, còn lại có giá trị bằng 0 dB). Vùng ngoại ô: L = L p - L ps với Lps = 2lg 2 (f/28) – 5,4 Vùng nông thôn: L = L p – L pr với L pr = -4,78lg 2 (f) + 18,33lg(f) – 35,94 Vùng trống: L p = L p – L po với L po = - 4,78lg 2 (f) + 18,33lg(f) – 40,94 b) Mô hình truyền sóng chuẩn Công thức tính suy hao đường truyền trong mô hình này như sau: L = [ k 1 + k 2 log(d) + k 2 log(H τxeff ) + k 4 x Diffracionloss + k 5 log(d) x log(H τxeff ) + k 6 log(H τxeff ) + k 7 x log(H τxeff ) + k cluster f (cluster) ] Với các tham số: + d: là khoảng cách giữa UE và Node B. + H Txeff : là độ cao hiệu dụng của của anten Node B. + DiffractionLoss: Suy hao do nhiễu xạ. 8 + H Rxeff : Độ cao hiệu dụng của anten UE. + f(clutter): Suy hao trung bình ảnh hưởng bởi vật chắn. + K 1 : Hằng số lệch. + K 2 : Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách d. + K 3 : Hệ số ảnh hưởng của H Txeff . + K 4 : Hệ số ảnh hưởng bởi sự nhiễu xạ. + K 5 : Hệ số ảnh hưởng bởi d và H Txeff + K 6 , K 7 : Hệ số ảnh hưởng của H Rxeff . + K clutter : Hệ số ảnh hưởng bởi vật chắn. 2.1.2 Tính toán dung lượng của mạng Dung lượng của hệ thống vô tuyến bao gồm cả đường lên và đường xuống. Do dung lượng hướng lên và hướng xuống không cân bằng vì thế khi quy hoạch dung lượng phải phân tích theo cả hai hướng . 2.1.2.1 Thiết kế dung lượng cho mạng Hình 2.2 Cơ sở thiết kế lưu lượng mạng truy nhập 9 -Thiết kế lưu lượng thường sử dụng các công cụ thiết kế mạng để hỗ trợ, sơ đồ các bước thực hiện minh họa theo hình 2.2 2.1.2.2 Phân tích dung lượng hướng lên -Gọi L j = P j /I TOT là tham số tải của một kết nối, L j được tính bằng công thức : -Tham số tải hướng lên tính bằng công thức : -Tham số tải hướng lên dùng để xác định số kênh cần thiết của hệ thống 2.1.2.3 Phân tích dung lượng hướng xuống -Tham số tải hướng xuống - Trong đó: là tham số trực giao trung bình của ô và là tỷ số trung bình của nhiễu từ ô lân cận đến ô đang xét 2.1.2.3 Định cỡ dung lượng mạng -Sử dụng thuật toán Campbell dùng để tính toán tài nguyên vô tuyến (số ô cần thiết) của hệ thống. +Bước 1: Tính toán tham số dung lượng của hệ thống dựa vào lưu lượng dự kiến đã biết trước, tham số dung lượng hệ thống được tính bằng công thức: 10 Trong đó erl là lưu lượng dự kiến của từng loại dịch vụ, α là mật độ tương đương của từng dịch vụ được tính bởi công thức: Với R là tốc độ của dịch vụ, υ là tham số hoạt động của từng dịch vụ. +Bước 2: Tính lưu lượng chuẩn hóa của hệ thống. Lưu lượng chuẩn hóa của hệ thống được định nghĩa bởi công thức : +Bước 3: Tính toán số kênh chuẩn hóa trên một ô. Dựa vào công thức tính tham số tải ta xác định được số kênh thoại tương đương N. Từ đó xác định được số kênh chuẩn hóa trên một ô theo công thức: 2.1.3 Nghiên cứu nhiễu trong môi trường nhiều nhà khai thác 2.1.4 Quy hoạch thực tế mạng 3G tại Phú thọ 2.1.4 Quy hoạch thực tế mạng 3G tại Phú thọ Hệ thống Vinaphone 3G khu vực miền Bắc được quản lý bởi Trung tâm Dịch vụ viễn thông KVI (VNP1). Hiện tại hệ thống UTRAN bao gồm 15 RNC và 2335 NodeB thiết bị Huawei/Motorola 3G phân bổ trên 28 tỉnh/thành phố. [...]... thập số liệu, phân tích và thực hiện thực hiện, đề tài “ Tối ưu một số thông số vô tuyến mạng 3G của VNP1 tại tỉnh Phú thọ " đã hoàn thành Đề tài với mục đích nghiên cứu tìm hiểu và đưa ra giải pháp nhằm tối ưu hóa hệ thống vô tuyến UMTS -3G là vô cùng cấp thiết đối với việc kinh doanh và phát triển của mạng Vinaphone, trong thời gian phát triển mạng rất nhanh chóng như ngày nay việc công tác tối ưu mạng. .. hiện tối Quá trình tối ưu bao gồm từng giai đoạn theo thời gian (minh họa Hình 2.9 ) Hình 2.9 Quy trình tối ưu 3G 13 2.2.5 Kết quả đạt được sau tối ưu Các thông số KPI mạng cần đạt được lấy trung bình trong 5 ngày liên tục và được so sánh với thông số KPI trước tối ưu, thấy được sự cải thiện tích cực, các tham số nằm trong giới hạn quy định của Tập đoàn Chương 3 THỰC HIỆN TỐI ƯU MẠNG 3G TẠI TỈNH PHÚ THỌ... d)So sánh kết quả trước và sau khi tối ưu Bảng 3.17 KPI trước khi tối ưu của Phú thọ Lấy thống kê từ 8/10/2011 đến 21/10/2012 Bảng 3.18 KPI sau khi tối ưu của Phú thọ Lấy thống kê từ 9/11/2012 đến 15/11/2012 Bảng 3-19 KPI sau khi tối ưu của Phú thọ 22 3.4.5.7 Phân tích các Node B chưa đạt, đưa ra khuyến nghị Các thông số hệ thống được thu thập từ OMC và các thông số thu được từ quá trình Driving-Test... trình tối ưu mạng 3G tại Phú thọ được Vinaphone1 thực hiện từ 1/10/2011 đến 20/12/2011, do đội ngũ kỹ sư Vinaphone thực hiện có sự hưỡng dẫn cũa kỹ sư SNS ( Motorola) và Kỹ sư Huawei Mục tiêu nhằm nâng cao chất lượng mạng 3G khu vực Phú thọ 3.1 Mạng 3G thực tế tại Phú thọ - Bao gồm một RNC 1016-PTO, 58 Node B, 02 router Huawei - Node B gồm 2 loại ( loại indoor và loại outdoor) đấu nối về RNC thông qua mạng. .. Đánh giá năng lực mạng hiện tại -RNC_1016M_PTO với LAC 10167 phục vụ bởi 131 NodeB cấu hình 1/1/1 bao gồm các tỉnh PTO, HGG, TQG Riêng địa bàn Phú thọ gồm 58 NodeB cấu hình 1/1/1 -Cấu trúc truyền dẫn của RNC Phú thọ đang hoạt động hiện tại ( Hìn 3.3) - Phân tích dung lượng mạng hiện tại - Lưu lượng của Node b 15 Hình 3.3 Sơ đồ kết nối mạng Phú thọ 3.4.4 Đo vùng phủ song trước khi tối ưu (Driving test)... tối ưu mạng 3G sẽ giúp Vinaphone có những dịch vụ và chất lượng tối ưu nhất cho người sử dụng Các thông số KPI lấy từ hệ thống và các thông số KPI lấy từ quá trình Driving test đã đạt được yêu cầu của Vinaphone và của VNPT Chất lượng thoại đo được sau quá trình tối ưu đạt được chất lượng tốt so với các mạng 3G khác Hướng nghiên cứu tiếp theo Việc nghiên cứu vấn đề tối ưu mạng vô tuyến 3G là một vấn đề... indoor và loại outdoor) đấu nối về RNC thông qua mạng MANE của VNPT Phú thọ - RNC đấu nối về mạng Core bằng 2 đường GE thông qua 2 Router 3.2 Tham số trọng tâm cần tối ưu -C ác thông số vật lý của Node B (tọa độ, góc phương vị, góc ngẫng) -Các thông số khai báo cho Node B + Bộ tham số : Cell selection/reselection ( Khuyến nghị phụ lục 4) + Bộ tham số : Handover (Khuyến nghị phụ lục 5) + Time Offset (TCELL)... chuyên gia Huawai và kỹ sư Motorola đã thu được kết quả tối ưu 3G tại phú thọ tương đối tốt + Các thông số KPI lấy từ hệ thống trước và sau tối ưu đã được cải thiện + Các thông số KPI thu được trong quá trình Driving test đã đạt được các yêu cầu đặt ra của VNPT + Chất lượng thoại đạt được sau khi tối ưu tốt (4.04) Các Lỗi thường gặp trong quá trình tối ưu: + Nhiều cảnh báo liên quan đến chất lượng truyền... hưởng của nhiễu ngoài Nhiễu có thể bắt nguồn từ các mạng vô tuyến khác, các sóng hài khi tần số của hệ thống bị gây nhiễu là bội số của hệ thống gây ra nhiễu sóng fHD = mf1 4.7 Kết luận chương Lần đầu tiên đội ngũ kỹ sư Vinaphone thực hiện tối ưu hóa mạng một cách đầy đủ và toàn diện trên mạng Vinaphone, công việc gặp nhiều khó khăn vừa triển khai vừa học hỏi, vừa rút kinh nghiệm Có sự hỗ trợ của chuyên... chất lượng mạng thông qua chỉ số KPI -Các thông số KPI l ấy từ hệ thống OMC cho ta các tham số CSSR, DRC, SHO, Inter RAT HO, PS/CS TRAFFIC, CONGESTION -Driving test cho biết các thông số về vùng phủ ( RSCP, Ec/Io, Dung lượng trung bình DL/UL, Call Setup Time) -Thông kê từ hệ thống OMC từ ngày 8/10/2011 đến 21/10/2011 14 3.4 Lập phương án tối ưu cho mạng thực tế tại Phú thọ 3.4.1 Lịch trình tối ưu Bảng . Tối ưu một số tham số vô tuyến mạng 3G của Vinaphone1 tại tỉnh Phú thọ Bố cục luận văn gồm 4 chương chính như sau: Chương 1: Hệ thống truy nhập vô tuyến. 1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Lê Quang Thắng TỐI ƯU MỘT SỐ THAM SỐ VÔ TUYẾN MẠNG 3G CỦA VINAPHONE1 TẠI TỈNH PHÚ THỌ Chuyên ngành