BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHẠM THẾ HOÀN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TỰ TỐI ƯU RONG MẠNG THÔNG TIN DI DỘNG LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHẠM THẾ HOÀN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TỰ TỐI ƯU RONG MẠNG THÔNG TIN DI DỘNG LTE Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số : 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRỊNH QUANG KHẢI HÀ NỘI - 2014 TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên học viên: Phạm Thế Hoàn Năm sinh: 28/01/1988 Cơ quan công tác: Công Ty Cổ Phần Viễn Thông FPT Khoá: 20.2 Ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 Cán hướng dẫn: TS Trịnh Quang Khải Bộ môn: KTVT Tên đề tài luận văn: Nghiên cứu kỹ thuật tự tối ưu mạng thông tin di động LTE Mục đích nghiên cứu đề tài: Kỹ thuật tự tối ưu mạng di động LTE nghiên cứu thử nghiệm giới, phát triển chuẩn hóa 3GPP Phương pháp nghiên cứu kết đạt được: Phân tích kỹ thuật tự tối ưu phương pháp áp dụng cho mạng LTE, từ xem xét, giải khó khăn xảy triển khai, vận hành mạng LTE vấn đề vùng phủ, chuyển giao, lượng Điểm bình quân môn học: Điểm bảo vệ luận văn: Xác nhận cán hướng dẫn Ngày 10 tháng 01 năm 2015 Học viên TS Trịnh Quang Khải Xác nhận Bộ môn KTVT Phạm Thế Hoàn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn: "Nghiên cứu kỹ thuật tự tối ưu mạng thông tin di động LTE" công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực Hà Nội, ngày … tháng … năm 2015 Học viên Phạm Thế Hoàn LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian dài nỗ lực học tập nghiên cứu, để đến kết ngày hôm em nhiều giúp đỡ gia đình, thầy cô bạn Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành với lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Trịnh Quang Khải, người hết lòng giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy (Cô) khoa Điện Điện tử Phòng Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Giao thông vận tải tận tình truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập nghiên cứu, hoàn thành luận văn Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn đến gia đình người bạn động viên, ủng hộ giúp đỡ em suất trình học tập hoàn thành Luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng để hoàn thành luận văn tất nhiệt tình khả mình, nhiên luận văn tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong nhận chia sẻ đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Trân trọng cảm ơn DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ viết tắt 3GPP ASE AN ANR AS AuC BCCH BCH BSC BTS CCCH CDMA CN COC COD CP CRC CS DHCP DLSCH EDGE ENodeB EPC EUTRAN FDMA Tiếng Anh 3rd Generation Partnership Project Advanced Encryption Standard Access Network Automatic Neighbor Relation Access Stratum Authentication Center Broadcast Control Channel Broadcast Channel Base Station Control Base Tranceiver Station Common Control Channel Code Division Multiple Access Core Network Cell Outage Compensation Cell Outage Detection Control Plane Cyclic Redundancy Check Circuit Switching Dynamic Host Configuration Protocol Downlink Shared Channel Enhanced Data Rates for GSM Evolution Evolved Node B Evolved Packet Core Evolved UTRA Frequency Division Ý nghĩa Tổ chức chuẩn hóa công nghệ mạng thông tin di động tế bào Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến Mạng truy nhập Chức tự động liên kết cell lân cận Tầng truy nhập Trung tâm xác thực Kênh điều khiển quảng bá Kênh quảng bá Trung tâm điều khiển trạm gốc Trạm thu phát sóng di động Kênh điều khiển chung Đa truy nhập phân chia theo mã Mạng lõi Vùng phủ cell bị cố Phát cell bị cố Mặt phẳng điều khiển Kiểm tra lỗi vòng Chuyển mạch kênh Giao thức cấu hình host tĩnh Kênh chia sẻ kết nối đường xuống Công nghệ mạng di động nâng cấp từ GPRS NodeB cải tiến Mạng lõi gói cải tiến Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS cải tiến Đa truy nhập phân chia theo GGSN Multiple Access Gateway GPRS Support Node GTP GPRS Tunel Protocol HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Home Location Register HLR Handov er HSDPA HSPA Handover High Speed Downlink Packet Access High Speed Packet Access Home Subscriber Server HSS IP Multimedia Subsystem IMS LB Load Balancing LTE Long Term Evolution Medium Access Control MAC MIMO MISO MME MSC NAS OAM OFDM OFDM A tần số Cổng trao đổi liệu mạng GPRS mạng liệu gói Giao thức đường hầm GRPS Sự kết hợp mã hóa sửa lỗi trước FEC điều khiển lỗi ARQ cho lỗi phát không sửa Khối đăng ký định vị thường trú Multi-Input Multi-Output Multi-Input SingleOutput Mobility Management Entity Mobile Services Switching Centre Non Access Stratum Operations, Administration and Maintenance Orthogonal Frequency Division Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access Chuyển giao di động Truy nhập mạng gói đường xuống tốc độ cao Truy nhập mạng gói tốc độ cao Máy chủ quản lý thuê bao thường trú Phân hệ đa phương tiện IP Cân tải Phát triển dài hạn công nghệ mạng UMTS Điều khiển truy nhập môi trường Đa đầu vào đa đầu Đa đầu vào đơn đầu Thực thể quản lý di động Trung tâm chuyển mạch di động Tầng không truy nhập Vận hành, quản lý bảo dưỡng Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao PCCH PCH PDN P-GW PHY Physical Control Channel Physical Channel Packet Data Network Packet-Gateway Physical Layer PMIP Proxy Mobile IP PS QoS RACH RAT Packet Switch Quality of Service Random Access Channel Quality of Service Radio Network Controller Radio Network Subsystem Radio Resource Management System Architecture Evolution Single Carrier Frequency Division Multiple Access Serving GPRS Support Node Single Input Multiple Output Single Input Single Output Serving Gateway Session Initiation Protocol Self Organization Network Timing Advance Time Division Multiple Access Terminal Equipment User Equipment Universal Mobile Telecommunications System RNC RNS RRM SAE SCFDMA SGSN SIMO SISO S-GW SIP SON TA TDMA TE UE UMTS Kênh điều khiển vật lý Kênh vật lý Mạng liệu gói Cổng mạng liệu gói Lớp vật lý Giải pháp tiêu chuẩn xử lý tính di động đầu cuối mạng IP Chuyển mạch gói Chất lượng dịch vụ Kênh truy nhập ngẫu nhiên Công nghệ truy nhập vô tuyến Khối điều khiển mạng vô tuyến Phân hệ mạng vô tuyến Quản lý tài nguyên vô tuyến Sự phát triển kiến trúc hệ thống Đa truy nhập phân chia theo tần số đơn sóng mang Nút GRPS phục vụ Đơn đầu vào đa đầu Đơn đầu vào đơn đầu Cổng phục vụ Giao thức khởi tạo phiên Mạng tự tổ chức Vùng bám Đa truy nhập phân chia theo thời gian Thiết bị đầu cuối Thiết bị người dùng Hệ thống viễn thông di động toàn cầu UP UTRAN VLR VoIP User Plane UMTS Terrestrial Radio Access Network Visitor Location Register Voice Over IP Mặt phẳng người dùng Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS Khối đăng ký định vị tạm trú Thoại IP DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 10 MỤC LỤC 71 Tuy nhiên điều phối nhiễu ô chủ yếu chiến lược lập biểu xét tới tình trạng ô lân cận Điều có nghĩa điều phối nhiễu ô áp dụng cho tập ô chọn phụ thuộc vào yêu cầu triển khai cụ thể.[7] 3.1.4 Cân tải Quá trình tự tối ưu nội mạng LTE tham số di động công nghệ truy cập vô tuyến với tải cell cell kề cận cải thiện công suất hệ thống so với cell không thực tối ưu hóa, từ giảm thiểu can thiệp nhân lực công tác quản trị tối ưu mạng lưới Cân tải không ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ QoS người dùng Đối tượng hướng tới: Các tham số trình chuyển giao hay trình chọn lại cell để nêu bật trình cân tải giảm thiểu trình chuyển giao phải diễn để đảm bảo cân tải Kết trình cân tải di động: - Dựa kỹ thuật chuyển giao chọn lại cell, phần thiết bị người dùng lân cận cell lựa chọn thực chuyển giao đến cell bị nghẽn - Tải cell cân điều kiện thay đổi - Tăng công suất hệ thống - Giảm thiểu can thiệp người đến công tác quản lý tối ưu mạng lưới - Cho phép chuyển lưu lượng từ cell cao tải sang cell lân cận thấp tải phạm vi định, với mức nhiễu cho phép - Cho phép san tải từ macrocell sang trạm phát công suất thấp microcell, picocell, femtocell wifi - Đảm bảo hiệu tối ưu, tất thiết bị đầu cuối người dùng di chuyển không xác định thuộc vùng phục vụ smallcell nhanh chóng khỏi vùng phủ sóng trạm này, yêu cầu nhiều trình chuyển giao phức tạp không cần thiết Chức tự tối ưu phát thuê bao gán cho thuộc vùng phục vụ macrocell 72 Các giải pháp triển khai: - Đo lường tải cell ENodeB, thông tin tải trao đổi ENodeB qua giao diện X2 - Một thuật toán áp dụng để nhận biết yêu cầu phân bố tải cell kề cận - Các tham số trình chuyển giao/lựa chọn lại cell điều chỉnh cell cho phép cân tải tránh hiệu ứng Ping-Pong thời điểm Định nghĩa tải: Có thể tải vô tuyến, lưu lượng mạng truyền tải chí tải trình xử lý Ngay với tải vô tuyến phân chia tải đường lên tải đường xuống, hay nhận phân lớp chất lượng dịch vụ (QCI) Mỗi định nghĩa có ảnh hưởng đến thuật toán phân bố tải Các kỹ thật cân tải: - Cân tải phân tán: Các thuật toán chạy local trạm gốc Tải tin trao đổi trạm gốc để active/deactive trình chuyển giao (chuyển giao) thông số điều chỉnh thông qua chức RRM - Cân tải tập trung: Các trạm gốc báo cáo tải tin lên sau phản hồi với thay đổi trạng thái để active/deactive thông số chuyển giao  Trong hai trường hợp (phân tán tập trung), giả định có hoạt động, quản lý quản lý tập trung (OA & M) kiểm soát nhà điều hành phép / vô hiệu hóa cấu hình cài đặt thuật toán có liên quan Kỹ thuật cân tải: Trong LTE, MME chia sẻ tải lưu lượng người sử dụng toàn MMEs khác báo cáo tình trạng tải tăng eNB có chức chia sẻ RRM, giảm tải lưu lượng truy cập đến cell lân cận để tăng cường lực hệ thống Kết là, thuật toán thời gian thực khác nút khác đồng thời cung cấp cân tải lưu lượng sử dụng cho phần tử mạng theo yêu cầu Ngoài ra, lưu lượng dài hạn 73 nút theo dõi để lưu lượng thực cách tập trung hiệu Phân bổ lưu lượng chế độ rỗi triển khai 2G/3G để cân lưu lượng nhàn rỗi cell, thay đổi theo thời gian thực với thông số để bắt buộc trình chọn lựa lại cho user khu vực Quyết định "tái cân bằng" cell, người dùng cụ thể phải thực để xem xét mục tiêu Quyết định "tái cân bằng" cell không mong muốn gửi người dùng đến vị trí thay không cải thiện QoS hiệu suất thấp hơn, dẫn đến kết làm toàn trạng thái cân bẳng tải Các tham số điều chỉnh đảm bảo cân tải: Thiết bị người dùng thực đo mức công suất R tính cho cell phục vụ cell lân cận, từ đo phân loại chọn cell có công suất R cao Việc tính toán mức công suất thu 3GPP định nghĩa sau: Rs = Qmeas,s + Qhysts (3.1) Rn = Qmeas,n - Qoffsets,n (3.2) Rs: Công suất tính cho cell phục vụ Rn: Công suất tính cho cell lân cận Qmeas,s: Công suất tín hiệu thu từ cell phục vụ Qmeas,n: Công suất tín hiệu thu từ cell lân cận Qhysts: Giá trị trễ công suất cho tiêu chuẩn phân loại Qoffsets,n: chênh lệch công suất cell phục vụ cell lân cận Phương thức san tải cell phổ biến thực việc điều chỉnh ngưỡng chuyển giao ranh giới cell Do điều gây ảnh hưởng tới hiệu chuyển giao nên phải kết hợp hài hoà với chức tối ưu chuyển giao SON.[10] Một nhược điểm việc san tải UE chuyển sang hoạt động cell khác song cell lúc lựa chọn tốt chí gây cố với dịch vụ Ví dụ, chuyển UE có nhu cầu sử dụng nhiều lưu lượng gây tải cho cell đích Điều lại dẫn tới việc thực 74 định chuyển giao tính toán đề phòng, cell đích bị tải kết cuối gây hiệu ứng ping – pong cho thuê bao Chức cân tải kích hoạt cell bị cao tải, tắc nghẽn lưu lượng cài đặt mặc định để chế hoạt động liên tục, giữ tình trạng cân tải toàn hệ thống thời điểm Trong trường hợp thứ hai, cần phải liên tục theo dõi thông tin báo hiệu tải mạng Việc lựa chọn hình thức tuỳ thuộc vào việc cấu hình hệ thống quản lý nhà mạng 3.2 Các chức phiên R9 3.2.1 Tối ưu hóa chuyển giao Hiện nay, việc điều chỉnh thủ công tham số chuyển giao mạng hoàn toàn thực Sự hỗ trợ tối ưu tham số chuyển giao sử dụng SON mạng LTE điều chỉnh tự động tham số chuyển giao với yêu cầu nhân lực tối thiểu.Quá trình thường liên quan đến việc tối ưu trạm lân cận điều chỉnh tham số liên quan đến trình chuyển giao Thủ tục tối ưu hóa tham số chuyển giao tác động đến yếu tố sau: - Năng lực mạng lưới - Performance mạng với người dùng Mục đích giảm thiểu thất bại thực chuyển giao, Ping –Pong rớt thoại Yêu cầu thuật toán tối ưu tham số chuyển giao sau: - Giảm thiểu lỗi chuyển giao: Thuật toán SON có khả dò tìm lỗi chuyển giao, nhận biết nguyên nhân, khả ảnh hưởng đến chất lượng mạng đưa hành động khắc phục - Giảm thiểu Ping-Pong chuyển giao: Đặc tính SON cần hiểu trang xuất yêu cầu kết nối lại chuyển giao lần thứ 4, nhận biết tham số liên quan điều chỉnh xác giá trị tối ưu - Tăng lực cân tải mạng: Đặc tính SON hiển thị đặn tình trạng nghẽn tất cell thay đổi động tham số chuyển giao cell cụ thể cell lân cận để xóa bỏ tình trạng nghẽn mà không ảnh hưởng đến chất lượng cell khác 75 Như định nghĩa chuẩn 3GPP, thông tin lịch sử trình chuyển giao tin yêu cầu chuyển giao sở cho trình tối ưu.Việc quản lý tài nguyên vô tuyến mạng LTE phân bố tự nhiên nên ổn định trình chuyển giao tránh Ping-Pong thách thức đặt Đặc biệt có nhiều loại thiêt bị hoạt động mạng, dẫn đến thuật toán chuyển giao loại thiết bị khác có khác biệt [2] Giá trị tượng trễ cho phép hạn chế số lượng chuyển giao Ping-Pong điều chỉnh đơn giản độ lớn tượng trễ Tuy nhiên việc điều chỉnh phải cẩn thận Nếu giá trị trễ thấp làm tăng tượng Ping – Pong chuyển giao, ngược lại rớt thoại tăng Nguyên nhân dẫn đến tượng Ping-Pong bên cạnh vấn đề khoảng cách cường độ trường – yếu tố thay đổi mạnh, phụ thuộc thời gian vị trí Hình 3.6: Tối ưu tham số chuyển giao Trong trình chuẩn bị chuyển giao, báo cáo đo kiểm gửi từ thiết bị người dùng đến ENodeB nhân tố mang tính định việc định ENodeB Báo cáo đo kiểm gồm giá trị đầu vào giá trị đầu gửi đến ENodeB phục vụ 76 Giá trị ngưỡng tỷ số tín hiệu/ nhiễu ENodeB nguồn dùng cho việc khởi tạo thủ tục chuyển giao Công thức trình khởi tạo chuyển giao sau: Trạng thái kết nối đến ENodeB: Ms - Hyst > Thr (3.3) Trạng thái ngắt kết nối (rời ENodeB): Ms - Hyst < Thr (3.4) Ms: Báo cáo đo kiểm với cell phục vụ, thể công suất thu thiết bị người dùng Hyst: giá trị tượng trễ: (dB) Thr: Giá trị ngưỡng, đơn vị với Ms Thuật toán tối ưu chuyển giao điều chỉnh tham số kiểm soát trình chuyển giao cách riêng biệt cho tất cell Thuật toán tối ưu chuyển giao đưa thay đổi giá trị tượng trễ tham số thời gian kích hoạt trình chuyển giao cách tự động dựa vào phản ứng với thay đổi chất lượng mạng Dữ liệu liên quan trình tối ưu, cho giải pháp sở kế thừa gồm: - Phân bố cục thiết bị người dùng, liệu xác định vị trí đo kiểm Các tốc độ lỗi bit Mức công suất thu vô tuyến (Upload) Mức công suất thu vô tuyến (Download) Tải lưu lượng cell Thời gian phân tích lược đồ lịch sử cell Rớt vô tuyến mối tương quan với vị trí Chất lượng vô tuyến tồi mối tương quan với vị trí.[10][11] 3.2.2 Tối ưu hóa kênh truy nhập ngẫu nhiên Vòng đời trình tối ưu hóa kênh truy nhập ngẫu nhiên: Trong LTE, RACH kênh không đồng hướng lên dùng khởi tạo truy nhập đồng hướng lên.Việc khởi tạo hàm thủ tục truy nhập ngẫu nhiên bao gồm: - Tạo kết nối Thất bại kết nối vô tuyến Truyền liệu hướng xuống trạng thái không đồng hướng lên Truyền liệu lên trạng thái không đồng hướng lên Chuyển giao 77 Do thủ tục khởi tạo ngẫu nhiên gây ảnh hưởng trễ trình tạo thoại, trễ chuyển giao, trễ khôi phục liệu, tỷ lệ thiết lập thoại thành công tỷ lệ chuyển giao thành công Bên cạnh tài nguyên vật lý cho trình tối ưu hóa kênh truy nhập ngẫu nhiên cung cấp với mục đích đặc biệt, cấu hình trình tối ưu hóa kênh truy nhập ngẫu nhiên ảnh hưởng đến lực toàn mạng Tại trình trình tối ưu hóa kênh truy nhập ngẫu nhiên cần thiết? Kênh truy nhập ngẫu nhiên thể qua hai đặc tính: độ trễ kênh tỷ lệ thành công phục thuộc vào yếu tố sau: - Mật độ dân cư vùng phủ cell Tốc độ đến (yêu cầu) thoại Tốc độ chuyển giao đến (yêu cầu) Cell bờ vùng bám Các yêu tố bị ảnh hưởng cấu hình mạng, góc anten, công suất truyền ngưỡng chuyển giao, tải mạng Nếu cấu hình mạng hay tải bị thay đổi, hàm truy nhập ngẫu nhiên thay đổi mạnh, trình tối ưu kênh truy nhập ngẫu nhiên phát huy lợi mạnh Cấu hình kênh truy nhập ngẫu nhiên bao gồm: - Tài nguyên vật lý kênh truy nhập ngẫu nhiên - Sự phân định trước cho kênh truy nhập ngẫu nhiên (định trước, ngẫu nhiên mức thấp, ngẫu nhiên mức cao) - Mức cản điều khiển khôi phục kênh truy nhập ngẫu nhiên - Điều khiển công suất truyền kênh truy nhập ngẫu nhiên Việc đo thông số thực eNB, trễ truy nhập ngẫu nhiên, tỷ lệ truy nhập ngẫu nhiên thành công, tải truy nhập ngẫu nhiên.Tải truy nhập ngẫu nhiên số lượng thông báo truy cập liệu cell nhận khoảng thời gian 3.2.3 Tiết kiệm lượng Một chi phí quan trọng điển hình cho nhà vận hành mạng chi phí lượng cắt giảm chi phí lượng thực khả cung 78 cấp mạng phù hợp với nhu cầu truyền tải cần thiết thời điểm gần tốt Giải pháp phổ biến sử dụng để tiết kiệm điện đặt chế độ “nghỉ” cho số trạm phát mở rộng vùng phủ sóng trạm lân cận Giải pháp thực số địa điểm định, ví dụ trung tâm thương mại, nơi mà ban ngày tập trung đông người, nhu cầu sử dụng lớn, song nhu cầu dịch vụ vào ban đêm gần không Vì vậy, vào ban đêm, số trạm thu phát chế độ nghỉ, vừa tiết kiệm điện song lại vừa nhanh chóng trở lại chế độ hoạt động Khi eNB chuẩn bị vào trạng thái nghỉ, thông báo tới trạm lân cận để trạm mở rộng vùng phủ sóng, cung cấp dịch vụ cho người dùng (dù ít) khoảng thời gian “nghỉ” - Mục tiêu: Tiết kiệm lượng dựa ví dụ chuyển đổi trạng thái cell on / off - Dự kiến kết quả: Cắt giảm chi phí hoạt động thông qua tiết kiệm lượng - Giải pháp: Có thể có nhiều cách để tiết kiệm lượng Một số giải pháp nêu đây: • Chuyển trạng thái eNodeB home 79 Hình 3.8: Chuyển trạng thái eNB home Với việc triển khai số lượng lớn eNB nhà, lượng tiêu thụ eNB nhà trở thành vấn đề lớn Những vấn đề làm chuyển trạng thái ENodeB nhà Một giải pháp dựa cell MME tham gia kích hoạt vô hiệu hóa Hình 3.9 minh họa trình xử lý Trong ví dụ này, cell cell cell lân cận eNB, giả định UE biết cell lân cận ENodeB nhà  UE di chuyển đến cell lân cận ENodeB nhà#1  UE thông báo MME di chuyển đến cell lân cận ENodeB nhà #1  MME thông báo ENodeB nhà#1 không kích hoạt Nó gửi tin nhắn để kích hoạt ENodeB nhà #1  Khi UE di chuyển đến phạm vi ENodeB nhà# 1, dò tìm tín hiệu từ ENodeB nhà #1 nhận dịch vụ từ ENodeB nhà #1  UE di chuyển khỏi cell lân cận ENodeB nhà#1  UE thông báo MME di chuyển khỏi cell lân cận ENodeB nhà#1 80  MME thông báo UE cell lân cậncủa ENodeB nhà #1, MME gửi tin nhắn để tắt ENodeB nhà#1 Quá trình ENodeB nhà kích hoạt vô hiệu hoá, tác động đến cell lân cận nên đưa vào việc tính toán • Điều chỉnh truyền tải công suất Nếu sức mạnh truyền tải cao khu vực triển khai, giảm mà không ảnh hưởng đến toàn công suất Sự thích nghi dựa phép đo UE Để đảm bảo điều chỉnh không ảnh hưởng đến phạm vi bàn giao cân tải, số phép đo liên quan đến chuyển giao cân tải phải thu thập xem xét Điều chỉnh chương trình anten (đơn anten, SIMO MIMO, Beamforming) Trong hệ thống đa anten, số anten tắt để tiết kiệm lượng Các chương trình truyền điều chỉnh SIMO MIMO Beamforming để đạt công suất tối đa với việc truyền tải 3.3 Tối thiểu hóa việc đo kiểm phiên R10 Để giảm thiểu trình đo kiểm trước hoạt đông, eNB tự tiến hành kiểm tra chức phần cứng phần mềm, báo cáo kết kiểm tra thực thể quản lý mạng để đảm bảo trạm vào hoạt động vận hành cách Bên cạnh việc giảm thiểu can thiệp người trình triển khai, vận hành mạng, chức tự cấu hình, tự tối ưu SON giúp nhà mạng rút ngắn thời gian triển khai, nhanh chóng cung cấp dịch vụ tới người dùng (theo đánh giá Ericsson, SON giúp giảm tới 40% thời gian triển khai mạng lưới, giảm 90% thời gian vận hành, bảo dưỡng hàng ngày).[6] Trước đây, việc điều chỉnh độ nghiêng anten thường thực thủ công dựa kết thu từ việc phân tích số liệu đo từ mạng lưới (sử dụng mô hình truyền sóng lý thuyết công cụ quy hoạch để phân tích) Công việc yêu cầu thu thập nhiều liệu, từ số liệu chạy thực tế mạng đến số liệu thử nghiệm trường (drive test), gây tốn không thời 81 gian công sức Tiếp đó, công cụ quy hoạch cell tự động (Automatic Cell Planning tools) đời, cho phép thực điều chỉnh độ nghiêng anten cách bán tự động, song yêu cầu lượng lớn phép đo ước lượng Do tính chất ước lượng phép đo nên độ xác kết đem lại không cao Việc điều chỉnh tham số anten để đảm bảo dung lượng vùng phủ quan trọng, thực thủ công thời gian, hệ thống cần trang bị điều khiển độ nghiên anten từ xa Các phiên trạm thu phát sóng trước thường cho phép điều chỉnh độ nghiêng anten thủ công song việc hoàn toàn điều khiển từ xa Theo nguyên lý, mở rộng góc nghiêng anten, vùng phủ sóng cell mở rộng Tuy nhiên, mở rộng hợp lý vấn đề đáng quan tâm Nếu góc nghiêng rộng làm gia tăng nhiễu khu vực biên vùng phủ cường độ tín hiệu khu vực thấp Một nhiệm vụ hoạt động điển hình để tối ưu hóa mạng lưới theo mức an toàn lực hệ thống Theo cách truyền thống để tìm vấn đề cách drive test sử dụng công cụ lập kế hoạch để tìm giải pháp Trường hợp sử dụng nhằm mục đích phát vấn đề an toàn khả tự động thông qua phép đo ENodeB báo cáo UE Nó giảm thiểu can thiệp người, làm giảm chậm trễ phản hổi thông tin - Mục tiêu:  Tối ưu hóa vùng phủ sóng  Tối đa hóa lực hệ thống - Kết quả:  Đảm bảo vùng phủ liên tục  Tăng cường lực hệ thống  Giảm nhiễu  Hiệu suất kiểm soát cell lân cận  Tiết kiệm đo drive test  Giảm thiểu can thiệp người quản lý mạng tối ưu hóa nhiệm vụ  Tự fix lỗi trường hợp thiết bị (ví dụ ENodeB) thất bại cấu hình tự động cấu hình lại ENodeB lân cận 82 - Giải pháp thực hiện: Đầu vào vùng phủ chức tối ưu hóa:       Đo cường độ tín hiệu UE cell tạo cell lân cận Báo cáo/báo hiệu thiết bị người dùng Tham số Time Advance (TA) Đếm số lần kết nối vô tuyến không thành công Phạm vi kích hoạt di động Đo phân bố tải lưu lượng Đầu tối ưu hóa thông số vô tuyến, bao gồm:  Công suất truyền tải đường xuống  Sai số công suất tín hiệu liên quan hướng xuống  Các góc chỉnh Anten - Thủ tục sau:  Thu thập thông tin đo kiểm ENodeB thiết bị người dùng  Tìm vấn đề liên quan đến công suất vùng phủ  Định nghĩa thông tin thu thập bước trên, mô tả chuyển giao cho công cụ tối ưu mạng, công cụ làm nhiệm vụ điều chỉnh tham số vô tuyến tương ứng để giải vấn đề tối ưu công suất, vùng phủ hệ thống  Các tham số điều chỉnh chuyển đến chức tối ưu công suất, vùng phủ  Chức tối ưu cập nhật tham số Kết Luận: Dựa ưu điểm chức mạng tự tổ chức SON, áp dụng kỹ thuật mạng SON hoàn toàn giải khó khăn triển khai mạng LTE Đây lý cần thiết áp dụng mạng SON triển khai LTE, động lực tảng cho nhà khai thác mạng phát triển mạnh mẽ tương lai 83 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 1.Kết luận Trong vòng hai thập kỷ gần viễn thông lĩnh vực có tốc độ phát triển nhanh đến chóng mặt, đặc biệt thông tin di động Điều tạo sở hạ tầng rộng khắp, làm cho loại hình dịch vụ trở lên đa dạng, phong phú với chất lượng dịch vụ nâng cao, đáp ứng nhu cầu người xã hội LTE đại diện cho bước tiến trọng yếu khả thông tin, mang lại tiện ích vượt trội đến người dùng so với mạng di động hệ trước triển khai Tuy nhiên, việc triển khai vận hành LTE vấp phải nhiều vấn đề kỹ thuật khó, công nghệ mạng hỗ trợ rào cản lớn nhà khai thác Kỹ thuật SON 3GPP nghiên cứu nhằm giải vướng mắc gặp phải triển khai, vận hành khai thác tối ưu mạng 4G, phiên chuẩn hoá gần liên quan đến 4G đề cập đến tính tuỳ chọn (option) nhà khai thác SON sử dụng nhiều kỹ thuật tính toán phân tích làm rõ luận văn để đưa điều khiển tự động nhằm giải tồn gặp phải Đối với nhà khai thác viễn thông sử dụng SON có nghĩa giảm bớt điều khiển chủ động vốn quen thuộc hệ mạng trước gây cảm giác kiểm soát mạng 84 Hy vọng với vấn đề trình bày luận văn thúc đẩy nhanh việc triển khai LTE giới nói chung, Việt Nam nói riêng, sớm đưa tiện ích vượt trội mạng di động tiên tiến đến người dùng Hướng phát triển đề tài Với ưu điểm kỹ thuật tự tối ưu, hướng phát triển đề tài tiếp tục tìm hiểu công nghệ LTE 4G, để từ nghiên cứu hạn chế triển khai, vận hành ứng dụng SON cho công nghệ Tìm hiểu trình áp dụng SON thực tế nhà mạng Việt Nam DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng (2010), Giáo trình lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G, NXB Thông tin truyền thông, Hà Nội Tiếng Anh [2] 3GPP, 3rd Generation Partnership Project, http://www.3GPP.org [3] 3GPP TS 32.511 (6/2009 ), Automatic Neighbour Relation (ANR) management; Concepts and requirements ,Telecommunication management [4] 3GPP TR 36.902 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (EUTRAN) (2009), Self-configuring and self-optimizing network (SON) use cases and solutions [5] 4G Americas (6/2011), Self-Optimizing Networks: The benefit of SON in LTE 85 [6] Americas SON white paper (12/2009 ) Benefits of SON in LTE 3G [7] Christopher Cox (2012), An introduction to LTE , John Wiley & Sons Ltd Publication [8] Dr Lee, Hyenon Woo (6/2006), 3GPP LTE & 3GPP2 LTE Standarzation, Samsung Electronics [9] Juan Ramiro, Khalid Hamied (2012), Self-optimizing network: self – planning, self – optimization and self – healing for GSM, UMTS and LTE [10] Sujuan Feng, Eiko Seidel Nomor Research GmbH, Munich, Germany (5/2008), Self-Organizing Networks (SON) in 3GPP Long Term Evolution [11] Ryuichi Takechi, Koji Ogawa ,Masato Okuda (1/2012), Use of SelfOrganizing Networks to Optimize Radio Access Network [12] Ulrich Barth, Edgar Kuehn (2010), Self-Organization in 4G Mobile Networks: Motivation and Vision, Radio System Optimization Department AlcatelLucent Bell Labs ... ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHẠM THẾ HOÀN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TỰ TỐI ƯU RONG MẠNG THÔNG TIN DI DỘNG LTE Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số : 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG... Mục đích nghiên cứu đề tài: Kỹ thuật tự tối ưu mạng di động LTE nghiên cứu thử nghiệm giới, phát triển chuẩn hóa 3GPP Phương pháp nghiên cứu kết đạt được: Phân tích kỹ thuật tự tối ưu phương... tự tối ưu sở ứng dụng công nghệ cho phiên R8, R9, R10 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Kỹ thuật tự tối ưu mạng di động LTE nghiên cứu thử nghiệm giới, phát triển chuẩn hóa 3GPP Mục tiêu nghiên cứu