ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN HỒNG DIỆU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠNG CỤ ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ DI ĐỘNG 4G (LTE) LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG HÀ NỘI - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN HỒNG DIỆU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠNG CỤ ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ DI ĐỘNG 4G (LTE) Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NAM HỒNG HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Nam Hồng, Trƣờng Đại học Cơng nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, ngƣời thầy dành nhiều thời gian tận tình bảo, hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi suốt trình tìm hiểu, nghiên cứu Thầy ngƣời đinh ̣ hƣớng đƣa nhiều góp ý quý báu q trình tơi thƣ̣c luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy, cô khoa Điện tử Viễn thông – Trƣờng Đại học Công nghệ - ĐHQGHN cung cấp cho kiến thức tạo cho điều kiện thuận lợi suốt q trình tơi học tập trƣờng Tơi xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu Phát Triển Sản Phẩm - Viện KHKT Bƣu điện động viên tạo điều kiện tốt cho Tôi xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng tôi, thƣ̣c dƣới sƣ̣ hƣ ớng dẫn TS Nguyễn Nam Hoàng Các nội dung nghiên cứu, kết luận văn trung thực chƣa cơng bố dƣới hình thức trƣớc Tôi không chép tài liệu hay công trình nghiên cứu ngƣời khác để làm luận văn Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) Hà Nội, tháng 10 năm 2016 Họ tên Trần Hoàng Diệu MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH VẼ Error! Bookmark not defined DANH MỤC BẢNG BIỂU Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU CHƢƠNG I - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G (LTE/LTE ADVANCED) 10 1.1 Tổng quan mạng 4G LTE/LTE Advanced 10 1.1.1 Tổng quan mạng 4G LTE 10 1.1.2 Tổng quan mạng 4G LTE - Advanced 13 1.2 Kiến trúc mạng 4G LTE/ LTE Advanced 18 1.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN 19 2.2.2 Kiến trúc mạng lõi LTE (EPC – Evolved Packet Core) 24 1.2.2.1 Thực thể quản lý tính di động MME (Mobility Management Entity) 24 1.2.2.2 Cổng phục vụ S – GW (Serving gateway) 27 1.2.2.3 Cổng mạng liệu gói P – GW (Packet Data Network gateway) 30 1.2.2.4 PCRF (Policy and Charging Resource Function) 32 1.2.2.5 Máy chủ thuê bao thƣờng trú HSS (Home Subscriber Server) 33 1.2.3 Các vùng dịch vụ 34 1.2.3.1 Mơ hình cung cấp dịch vụ thoại VoLTE 34 1.2.3.2 Mơ hình cung cấp dịch vụ thoại CSFB 38 1.2.4 Các giao thức giao diện kiến trúc hệ thống Error! Bookmark not defined 1.2.4.1 Các giao thức lớp NAS: Error! Bookmark not defined 1.2.4.2 Các giao thức giao diện vô tuyến: Error! Bookmark not defined 1.2.4.3 Các giao thức giao diện S1 E – UTRAN mạng lõi EPC: Error! Bookmark not defined 1.2.4.4 Các giao thức giao diện S5/S8 mạng lõi EPC:Error! Bookmark not defined 1.2.4.5 Các giao thức giao diện X2: Error! Bookmark not defined 2.2.5 Các kênh kiến trúc LTE Error! Bookmark not defined 1.2.5.1 Các kênh logic Error! Bookmark not defined 1.2.5.2 Các kênh truyền tải Error! Bookmark not defined 1.2.5.3 Các kênh vật lý Error! Bookmark not defined 1.3 Kết luận: Error! Bookmark not defined CHƢƠNG II - NGHIÊN CỨU TIÊU CHUẨN VÀ CÁC CÔNG CỤ ĐO KIỂM, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MẠNG & DỊCH VỤ 4G (LTE / LTE ADVANCE) Error! Bookmark not defined 2.1 Phƣơng pháp đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G (LTE/ LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.1.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng mạng dịch vụ 4G (LTE/LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.1.2 Phƣơng pháp đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G (LTE/LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.1.3 Một số công cụ đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G (LTE/ LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.2 Lựa chọn tham số cho việc đo kiểm đánh giá chất mạng dịch vụ 4G (LTE/LTE Advanced) Error! Bookmark not defined 2.2.1 Phân loại tham số KPI Error! Bookmark not defined 2.2.2 Cơng suất tín hiệu thu RSRP – Reference Signal Received Power Error! Bookmark not defined 2.2.3 Chất lƣợng tín hiệu thu RSRQ – Reference Signal Received Quality Error! Bookmark not defined 2.2.4 Tỷ lệ tín hiệu nhiễu SNR – Signal to Noise RatioError! Bookmark not defined 2.2.5 Chỉ số chất lƣợng kênh CQI – Channel Quality IndicatorError! Bookmark not defined 2.2.6 CELL ID TAC Error! Bookmark not defined 2.2.7 Tốc độ tải xuống trung bình Download DS – Download Speed Error! Bookmark not defined 2.2.8 Tốc độ tải lên trung bình Upload US – Upload SpeedError! Bookmark not defined 2.2.9 Tỷ lệ truyền tải gói bị rơi – Packet loss Error! Bookmark not defined 2.2.10 Thời gian trễ truy nhập dịch vụ trung bình – LatencyError! Bookmark not defined 2.2.11 Tỷ lệ truy nhập dịch vụ thành công – Service Access Success Rate Error! Bookmark not defined 2.2.12 Tỷ lệ gọi đƣợc thiết lập thành công CSSR – Call Setup Success Rate Error! Bookmark not defined 2.2.13 Tỷ lệ gọi bị rơi CDR – Call Drop Rate Error! Bookmark not defined 2.2.14 Chất lƣợng gọi MOS – Mean Opinion ScoreError! Bookmark not defined 2.3 Kết luận: Error! Bookmark not defined CHƢƠNG III - NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG BỘ CÔNG CỤ ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MẠNG & DỊCH VỤ 4G.Error! Bookmark not defined 3.1 Mục tiêu xây dựng công cụ đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G Error! Bookmark not defined 3.2 Lựa chọn yêu cầu kỹ thuật cho việc xây dựng công cụ đo kiểm chất lƣợng mạng dịch vụ 4G LTE Error! Bookmark not defined 3.2.1 Yêu cầu phần cứng Error! Bookmark not defined 3.2.2 Yêu cầu phần mềm Error! Bookmark not defined 3.3 Kiến trúc công cụ đo kiểm chất lƣợng mạng dịch vụ 4G LTE Error! Bookmark not defined 3.3.1 Kiến trúc công cụ Error! Bookmark not defined 3.3.2 Thiết kế chức Error! Bookmark not defined 3.3.3 Thiết kế sở liệu Error! Bookmark not defined 3.4 Mô tả công cụ đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch vụ 4G Error! Bookmark not defined 3.4.1 Giới thiệu giao diện công cụ đo kiểm chất lƣợng dịch vụ 4GError! Bookmark not defined 3.4.2 Hƣớng dẫn thiết lập đo kiểm Error! Bookmark not defined CHƢƠNG IV - THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CÔNG CỤ ĐO KIỂM VỚI CÁC DỊCH VỤ TRÊN MẠNG DI ĐỘNG 4G (LTE/LTE ADVANCED) TẠIVIỆT NAM Error! Bookmark not defined 4.1 Bộ đo, đánh giá chất lƣợng dịch vụ 4G Error! Bookmark not defined 4.1.1 Bài đo tỷ lệ thiết lập thành công gọi chiều MO CSSR Error! Bookmark not defined 4.1.2 Bài đo thời gian thiết lập thành công gọi chiều MO CSSR Error! Bookmark not defined 4.1.3 Bài đo tỷ lệ rớt gọi DCR Error! Bookmark not defined 4.1.4 Bài đo MOS Error! Bookmark not defined 4.1.5 Bài đo Download Upload băng tần băng tầnkết hợp Error! Bookmark not defined 4.1.6 Bài đo Scan tham số mạng Error! Bookmark not defined 4.2 Kết đo kiểm, thử nghiệm công cụ đo 4G Error! Bookmark not defined CHƢƠNG V - KẾT LUẬN & KHUYẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 MỞ ĐẦU Thông tin di động ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh theo nghiên cứu đến hết năm 2015 số lƣợng thuê bao đạt tới số 4.7 tỉ thuê bao kèm với khoảng 7.6 tỉ kết nối di động toàn cầu, doanh thu nhà cung cấp đạt 1.000 tỉ đô dự kiến tiếp tục tăng trƣởng mạnh giai đoạn từ 2015-2020 Cùng với phát triển số lƣợng kết nối thuê bao phát triển loại hình dịch vụ địi hỏi tốc độ cao, băng thông lớn, yêu cầu thời gian thực với độ trễ nhỏ ngày trở nên phổ biến 3G khơng cịn đáp ứng đƣợc cách đầy đủ tiêu chí Do việc phát triển mạng dịch vụ viễn thông 4G (LTE/ LTE Advanced) vô cần thiết tất yếu cho tất nhà cung cấp dịch vụ Công nghệ vô tuyến di động hệ (4G) đƣợc triển khai số quốc gia giới Mỗi loại hình cơng nghệ 4G có ƣu nhƣợc điểm, mức độ hồn thiện, chuẩn hóa khác Nhiều quốc gia giới lựa chọn triển khai công nghệ LTE để tiếp cận hệ di động (4G) Tuy nhiên, theo nhƣ khuyến nghị tổ chức 3GPP nhiều tổ chức uy tín giới, LTE-Advanced tiêu chuẩn cải thiện, nâng cao thay tiêu chuẩn LTE Cùng với phát triển mạnh mẽ giải pháp công nghệ, hàng loạt yêu cầu đƣợc đặt vấn đề khai thác đo kiểm, đánh giá chất lƣợng dịch vụ Bài toán đo kiểm giám sát chất lƣợng mạng viễn thông mối quan tâm hàng đầu vấn đề quan trọng cần giải nhà khai thác mạng viễn thông Hƣớng tới công tác đo kiểm chất lƣợng mạng dịch vụ tảng mạng 4G (LTE/LTE_A) đề tài tập trung xây dựng công cụ đo kiểm, đánh giá tiêu chất lƣợng mạng dịch vụ nhƣ tham số RSRP, RSRQ, SNR, CSSR, CDR, MOS, Packet loss, Packet delay, Throughput (Up_load & Download) Ngoài việc đo kiểm tham số chất lƣợng mạng dịch vụ, công cụ đo hỗ trợ tổng hợp thông tin mạng lƣới nhƣ Cell ID, LAC, hỗ trợ đo kiểm Driving Test ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN HỒNG DI? ??U NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠNG CỤ ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ DI ĐỘNG 4G (LTE) Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông... CHƢƠNG II - NGHIÊN CỨU TIÊU CHUẨN VÀ CÁC CÔNG CỤ ĐO KIỂM, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MẠNG & DỊCH VỤ 4G (LTE / LTE ADVANCE) Error! Bookmark not defined 2.1 Phƣơng pháp đo kiểm đánh giá chất lƣợng mạng dịch... giải nhà khai thác mạng viễn thông Hƣớng tới công tác đo kiểm chất lƣợng mạng dịch vụ tảng mạng 4G (LTE/LTE_A) đề tài tập trung xây dựng công cụ đo kiểm, đánh giá tiêu chất lƣợng mạng dịch vụ nhƣ