Tối ưu hóa mạng truy nhập vô tuyến 3G của Vinaphone tại huyện Gia Lâm và Long Biên thành phố Hà Nội

Trong thực tế triển khai hệ thống 3G, phần lớn các vấn đề thường gặp trongmạng liên quan đến giao diện vô tuyến, với các lỗi như : chất lượng tín hiệu kém, lỗikhó thực hiện và rớt cuộc g

HỌC VIEN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THONG

TẠ ANH KIÊN

TOI UU HÓA MẠNG TRUY NHAP VÔ TUYEN 3G CUA

VINAPHONE TẠI HUYỆN GIA LAM VA LONG BIEN

THANH PHO HA NOI

Chuyén nganh: KY THUAT VIEN THONG

Mã số: 60.52.02.08

TOM TAT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2015

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Đức Nhân

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Quốc Bình

Phản biện 2: PGS.TS Phạm Ngọc Thắng

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công

nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: 16 giờ 00 ngày 20 tháng 09 năm 2015

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

cập cao, mạng 3G đã đem lại cho người sử dụng những tính năng và trải nghiệm vượt

trội so với mạng 2G trước đây.

Trước xu thé và nhu cầu sử dụng mạng 3G đang phát triển nhanh chóng hiệnnay, yêu cầu cấp thiết đối với nhà khai thác phải có các phương án, giải pháp kỹ thuậtđúng đắn, thích hợp trong việc quy hoạch, triển khai và tối ưu mạng

Trong thực tế triển khai hệ thống 3G, phần lớn các vấn đề thường gặp trongmạng liên quan đến giao diện vô tuyến, với các lỗi như : chất lượng tín hiệu kém, lỗikhó thực hiện và rớt cuộc gọi, lỗi về chuyền giao giữa 2G và 3G v.v Các lỗi này

làm ảnh hưởng đến chất lượng mạng và chất lượng dịch vụ của mạng 3G Vì vậy dé

cải thiện chất lượng mạng cần tập trung vào việc tối ưu mang truy nhập vô tuyến

UTRAN.

Nhằm nâng cao chất lượng mạng 3G, trên cơ sở số liệu thực tẾ, các phân tích

đánh giá đã được nghiên cứu và triển khai Tôi đã quyết định chọn đề tài: “TOI UUHÓA MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 3G CỦA VINAPHONE TẠI HUYỆN GIALAM VA LONG BIEN THÀNH PHO HÀ NỘI”

2 Mục đích nghiên cứu

Nội dung đề tài là phân tích, xác định các nguyên nhân làm suy giảm chấtlượng mạng 3G Từ đó thực hiện tối ưu hóa một số tham số vô tuyến của mạng 3G tạihuyện Gia Lâm và Long Biên, thành phố Hà Nội nhằm mục đích cải thiện chất lượng

mạng, nâng cao chất lượng dịch vụ.

Bên cạnh đó nội dung của đề tài cũng nghiên cứu ảnh hưởng của các loại nhiễutác động lên môi trường vô tuyến của mạng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Các tham số vô tuyến mạng 3G của Vinaphone tại huyện Gia Lâm và Long Biên,thành phố Hà Nội Tập trung tối ưu hóa các tham số vô tuyến của mạng

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu chính của đề tài bao gồm:

- _ Hệ thống truyền thông quang không dây.

- _ Kênh truyền thông quang không dây.

- Cac kỹ thuật phân tập.

4 Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp các tài liệu kỹ thuật về mạng 3G, các phương pháp tối ưu hóamạng truy nhập vô tuyến UTRAN

- Ap dụng phương pháp phân tích, tổng hợp các van đề kỹ thuật xác định cácnguyên nhâ làm suy giảm chất lượng mạng truy nhập vô tuyến

- Tién hành đo kiểm, dựa trên các số liệu thực tế dé tìm ra các yếu tố làm suygiảm chất lượng mạng

- Thur hiện phân tích, thay đổi các tham số nhằm tối ưu hóa các tham số vôtuyến của mạng 3G Từ đó nâng cao chất lượng của mạng

II NOI DUNG

Chuong 1: TONG QUAN HE THONG MANG UMTS

> Giới thiệu về UMTS

> Nguyên ly đa truy nhập phân chia theo mã.

Chương 3: MOT SO LOI THƯỜNG GẶP TRONG QUA TRÌNH TOI UU

MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN

Vẫn đề Pilot polutionVẫn đề chuyền giaoVan dé vùng phủ.

Vẫn đề rớt cuộc gọi

Vẫn đề về nhiễu

Van đề chuyên giao giữa mạng 2G và 3G

VV VY VY WV Kết luận chương 3

Chương 4: THỰC HIỆN TÓI ƯU HÓA MẠNG 3G VINAPHONE TRẠI

HUYỆN GIA LAM VA LONG BIEN THÀNH PHO HÀ NOI

> Mô hình thực tế mạng 3G tại huyện Gia Lâm và Long Biên, thành phố Hà Nội

Các chỉ số cần tối ưu và yêu cầu chất lượng sau tối ưu

Lấy kết quả trước tối ưu:

Phân tích, tìm ra các vùng có chất lượng kém, từ đó đưa ra các thay đổi phù hợp

Thực hiện thay đôi, chỉnh sửa cần thiết

Lấy kết quả sau tối ưu

Vv Vv VY Y WV Từ kết qua thu được sẽ phân tích, đánh giá kết quả xem có đạt yêu cầu hay không

Nếu chưa dat thì sẽ thực hiện lại việc tìm lỗi và thay đôi

> Kết luận chương 4

HI KÉT LUẬN

Những kết quả thực hiện được của luận văn là nâng cao chất lượng dịch vụ của

mạng 3G Vinaphone tại huyện Gia Lâm và Long Biên, thành phố Hà Nội, đồng thời cũng

là cuốn tài liệu tổng hợp có tính thực tế cao và phục vụ cho công việc tối ưu mạng truynhập vô tuyến 3G

Chương 1: TONG QUAN HE THONG MẠNG UMTS

1.1 Giới thiệu về UMTS

Mạng 3G UMTS ( Third-Generation Technology) là thế hệ thứ ba của mang công

nghệ điện thoại di động.

Công nghệ 3G cho phép truyền dữ liệu thoại và phi thoại với tốc độ cao Các nhàmạng có thé cung cấp các dịch vụ đa phương tiện cho các thuê bao di động như: Truyền

hình số, định vị toàn cầu GPS, Game trưc tuyến, ca nhạc

Bắt đầu được đa ra vào năm 1985 bởi liên minh viễn thông quốc tế (ITU

-International Telecommunications Union), hệ thống mạng di động 3G được gọi là hệthong viễn thôngdi động mặt đất trong tương lai ( FPLMTS - Future Public Land MobileTelecommunication System ) và sau này được đổi tên thanhhé thống thông tin di độngtoàn cầu cho năm 2000 (IMT-2000 - International Mobile Telecommunication-2000).Các hệ thống chính bao gồm WCDMA, CDMA200 và UWC-136

Hệ thống WCDMA được phát triển ở châu ÂU và đang được triển khai ở Việt

Nam.

1.2 Nguyên lý đa truy cập phân chia theo mã

1.2.1 Nguyên lý trải phố CDMA:

Phương trình Shannon được mô tả:

S

C= B.log, (1+ —) (1.1)

1.2.2 Kỹ thuật trải phổ và giải trải phổ

Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) được sử dụng trong hệ thống di động CDMA, dữliệu người dùng giống như là là chuỗi bit được điều chế BPSK có tốc độ là R Kỹ thuậttrải phố chính là : nhân mỗi bit di liệu người sử dụng với một mã trải phổ có tốc độ chip

1 Les ne ye kk aay 1 ¬ ^

(R= T” 7 là thời gian một chip ) cao hơn nhiêu toc độ bit ( Ñ, = T” T, là thời gian một

b

bit) của luồng số cần phát

1.2.3 Nguyên lý đa truy nhập CDMA

1.3 Cau trúc hệ thống vô tuyến UMTS

Một hệ thong UMTS ( Universal Mobile Telecommunications System — Hé thốngthông tin đi động toàn cầu ) được mô tả tong quan như hình 1.5 :

UTRAN : Universal Terrestrial Radio Access Network

1.3.3 RNC (Radio Network Control)

1.3.4 Các giao diện cơ bản cua UMTS

1.4 Mạng 3G ở nước ta hiện nay

1.5 Kết luận chương

Chương này đã trình bày quá trình phát triển của mạng 3G theo từng gia đoạn lịch

sử phát triển Giới thiệu về nguyên lý CDMA, trình bày cấu trúc một hệ thống UMTS

hoàn chỉnh, các giao diện cơ bản

Đồng thời cũng nêu được thực trạng mạng 3G của nước ta hiện nay

= đâu của mạng phô biên 2

a) Mô hình Modified Hata COST231

Mô hình truyền sóng Modified Hata COST231 sử dung với tần số trên 1500MHz

được sử dụng trong hệ thống UMTS

Vùng đô thị:

L, = 46,3+ 33,91g(ƒ)— 13,82 lg(h,)— Ath,,) +144,9-6,55lg(h, )] x Ig(d) + C,, (2.3)

b) Mô hình truyền sóng chuẩn

Công thức tính suy hao đường truyền :

L=k, +k,log(đ2)+ k,log(H; „) +k, x Diffractionloss + k,log(d)log(H,, , )

+k log(H preg ) + & clurer! cuter Ì

(2.4)

2.1.2 Tính toán dung lượng của mang

Dung lượng của mạng được quyết định bởi cả đường lên và đường xuống Dodung lượng ở hướng lên và hướng xuống là không cân bằng nên khi quy hoạch dung

lượng ta phải phân tích theo cả hai hướng.

2.1.2.1 Thiết kế dung lượng cho mạng

- Thiết kế lưu lượng thường được được hỗ trợ bởi các công cụ thiết kế mạng,

sơ đồ các bước thực hiện theo hình (Hình 2.2: Sơ đồ thiết kế lưu lượng cho mạng) Với

các tham số thiết kế dung lượng mạng theo bảng (Bảng 2.1: thiết kế dung lượng cho

mạng).

Dimensioring Start

Assumed Subsoribers/cell

CS Average CS Peak Cell Load PS Average Cell

Cell Load (MDE) Load

Dimensioring End

Hình 2.2: So đồ thiết kế lưu lượng cho mạng

2.1.2.2 Phân tích dung lượng đường lên

2.1.2.3 Phân tích dung lượng hướng xuống

2.1.2.4 Định cỡ dung lượng mạng

2.2 Tối ưu chất lượng dịch vụ

2.2.1 Mục dich của toi wu

Mục đích của việc tối ưu mạng lưới là nâng cao chất lượng dịch vụ mạng 3G tốt

nhất trong điêu kiện cơ sở hạ tang viên thông san có:

Vùng phủ Dung lượng của

của Cell Cell

Hình 2.3: Quan ly cân bằng giữa : Vùng phủ - Dung lượng — chất lượng mạng

2.2.2 Các tham số can tối wu

- Tham số vật lý của NodeB : Góc, Tilt và tọa độ

- Tham số khai báo cho NodeB: Cell selection/reselection, Handover, Time Offset

2.2.3 Yêu cầu chất lượng KPI sau tối wu

Bảng 2.2: Chỉ số OMC KPI

TT Tên unit Type | KPI target

1 CS Call Setup Success Rate % A 298%

2 CS Call Drop Call Rate % R <1%

3 CS Soft Handover Success Rate % M 298%

4 CS Inter-Frequency Handover Success Rate % M 297%

5 CS Inter-RAT Handover Success Rate % M 296%

6 CS Radio Resource Congestion % A =2%

1 PS Call Setup Success Rate % A 298%

2 PS Call Drop Call Rate % R < 2%

3 PS Soft Handover Success Rate % M 298%

4 PS Inter-Frequency Handover Success Rate % M = 96%

5 PS Inter-RAT Handover Success Rate % M 295%

6 PS Radio Resource Congestion % A =2%

Chỉ tiêu chất lượng KPI áp dung cho miền CS và PS như trong các phụ lục 1, 2, 3

2.2.4 Quy trình thực hiện tối ưu:

Quá trình tối ưu bao gồm các giai đoạn (như hình 2.4)

Thống kê dữ liệu OMC,

khiếu nại của khách

Báo cáo tối ưu

Hình 2.4: Quy trình thực hiện tối ưu [4]

2.3 Kết luận chương

Chương này đã đề cập đến phần quy hoạch và tối ưu mạng Phần quy hoạch

đã đề cập đến vấn đề tính toán vùng phủ, dung lượng của mạng Phần tối ưu đã đưa

ra được quy trình tối ưu, các tham số dé đánh giá chất lượng của mạng.

Chương 3: MỘT SO LOI THUONG GẶP TRONG QUÁ TRÌNH TOI UU MẠNG TRUY NHAP VÔ TUYẾN

Trong quá trình vận hành và khai thác mạng, mạng thường xảy ra các lỗi từ đơn

giản tới phức tạp gây ảnh hưởng đến chất lượng mạng Nội dung của chương này nhằm

chỉ ra một số lỗi thường gặp của mạng UTRAN, nêu các tham số cơ bản, nguyên nhân và

từ đó đưa ra cách khắc phục lỗi

Trong chương này đưa ra một số kinh nghiệm phân tích logfile và xử lý các lỗithường gặp gồm có lỗi phan cứng và lỗi phan mềm được phát hiện và phân tích trên phầnmềm giám sát M200 và phần mềm phân tích logfile : TEMS Discovery

3.1 Cac lỗi phần cứng của NodeB.

3.1.1 Lỗi phan Indoor

Trên OMC, ta sử dụng phần mềm M2000 dé giám sát hệ thống, trong đó có các

cảnh báo của NodeB Các cảnh báo này được phân loại và đề xuất hướng xử lý như sau:

3.1.2 Lãi phần Outdoor

3.2 Lỗi khó thiết lập cuộc gọi

3.3 Lỗi rớt cuộc gọi ( Drop call)

Lỗi xảy ra mà khi UE đã thiết lập cuộc gọi thành công và sau đó cuộc gọi bị ngắtquãng giữa chừng mà không rõ lý do Dé phân tích lỗi rớt cuộc gọi

3.4 Phân tích Handover giữa 2G và 3G

3.4.1 Lựa chọn cell từ 3G sang 2G

3.4.2 Thủ tục lựa chon Cell từ 3G sang 2G đối với UE dual Mode

3.6 Van đề thiếu Neighbor

- Phân tích lỗi thiếu neighbor dựa trên Logfile Driving Test: từ Logfile Driving

Test, ta sử dung các công cụ phân tích dé tối ưu hóa neighbor cho mạng

- Phân tích dựa lỗi thiếu neighbor dựa trên thong ké KPI trén OMC: Trén OMC, ta

có thé lọc ra các trạm có chi số handover thấp, từ đó ta xuất ra dữ liệu neighbor hiện tại

của trạm và phân tích trên phần mềm Nastar

3.7 Van đề nhiễu

Các sóng hài có thể là nguyên nhân gây ra nhiễu, khi tần số của hệ thống bị gây

nhiễu là bội số của hệ thống gây ra nhiễu sóng:

hp = TH, (3.1)

Trong đó: „là tần số của hài méo

m là số nguyên tuyệt đối

f, là tân sô của hài bậc 1, bậc 2.

3.8 Kết luận chương

Nội dung của chương đã đề cập đến các lỗi thường gặp trong quá trình tối ưu

mạng, từ đó đưa ra được các phương pháp xử lý đối với từng lỗi, góp phần tăng chất

lượng tôi ưu mạng.

Chương 4: THỰC HIỆN TỎI ƯU HÓA MẠNG 3G VINAPHONE

TẠI HUYỆN GIA LÂM VÀ QUẬN LONG BIÊN THÀNH PHÓ HÀ

Khu vực cần tối ưu gồm có: 1 RNC HN1159 kết nối với 128 NodeB thông qua

truyền dẫn vi ba và cáp quang MAN-E: 4E1, FE

RNC kết nối với mạng lõi băng 2 đường GE

NodeB có cấu hình 2/2/2 Sử dụng 2 tần số sóng mang F1 và F2 như sau:

Báng 4.1 Quy hoạch tần số 3G của Vinaphone

Vinaphone IP

Core

Bảng 4.2: Lịch trình tối ưu hóa mạng 3G Vinaphone tại khu vực huyện Gia Lâm và quận

Long Biên thành phố Hà Nội

january 2015 February 2015 March Task Name » Duration » Start y | Finish vi) 14 17 20 23 26 29 01 04 OF 10 13 16 19 22 25 28 31 03 06 09 12 15 18 21 24 27 02

1, Họp triển khai dự án 1 day ‘Mon 15/12/14 Mon 15/12/14 i 2/4 CHUAN BỊ 1 day Mon 15/12/14 Mon 15/12/14 EL

Phân chia Cluster 1 day Mon 15/1214 Mon 15/12/14

4) Lênkếhoạchtốiưu 1 day Mon 15/1214 Mon 15/12/14

5,4 THU THẬP DU LIEU 18days Wed 17/12/14 Sat 03/01/15

6 Ra soát, kiểm tra tham số 14days Wedl7⁄1214 Tue 30/12/14

Ra soát, kiểm tra node B 14days Wedl7/12/14 Tue 30/12/14

Do kiểm trước tối wu 18days Wedl7⁄1214 Sat 03/01/15

9\4PHANTICHDULIEUVA 18days Sat20/12/14 Tue 06/01/15 ——

DUA RA CÁC KHUYEN

NGHI

10| Phan tich logfile fan 1 18days Sat 20/12/14 Tue 06/01/15

1 Điều chính các thông số vậtlý § days Sat20/1214 Sat 27/12/14

tại nođe B

1 Xác mình lại cau hình RF Sdays Sat 20/12/14 Sat 27/12/14

13) 4 THAY DOI, BO SUNG 40 days Wed 17/12/14 Sun 25/01/15

u Xử lý phần cứng 40days Wed 17/12/14 Sun 25/01/15

16 Tối wu, bổ sung tham số 3 days Sun 04/01/15 Tue 06/01/15

1 Tối ưu bổ sung Neighbour 3days Wed070115 Fri0901/15

18) 4 XÁC MINH, KIEM CHUNG 22days Mon26/01⁄15 Mon 16/02/15

1 Do kiêm sau tối ưu 18days Mon26/0115 Thu 12/02/15 20| Phântchlogflelần2 6days — Wedll/0215 Mon 16/02/15

21) TONG KET BAO CÁO 6 days Tue 24/02/15 Sun 01/03/15

4.2.2 Phan chia Cluster

Bang 4.3: Phan chia tram theo cac Cluster

Cluster 01 28 Cluster 02 32 Cluster 03 37 Cluster 04 31

Téng 128

- Qua trinh do kiém Driving Test được thực hiện theo Route như sau:

Hình 4.3: Route Do kiểm Driving Test

4.2.3 Thu thập số liệu trước toi wu

4.2.3.1 Thu thập sô liệu của mạng trên OMC

Thu thập số liệu trước tối ưu trên OMC được thực hiện trong 10 ngày lên tục từ10/12/2014 đến 19/12/2014

4.2.3.2 Thực hiện đo kiểm và lấy dữ liệu tại trạm

- Khảo sát NodeB lay cac thong số thực tế về: góc, tilt, độ cao anten, tọa độ xem

có đúng với thiết kế không

- Thực hiện đo kiêm Driving Test theo Route (hình 4.3) bằng phan mềm Tems 10.

4.3 Phân tích dữ liệu

Từ số liệu khảo sát về (góc, tilt, độ cao anten, tọa độ) và các số liệu trên OMC,

ta so sánh với bảng thiết kế của khu Gia Lâm và Long Biên, từ đó ta đưa ra được bảng dữ

liệu hiện trạng của các NodeB trong khu vực.

4.3.1 Phân tích dữ liệu Driving Test

Dữ liệu Driving Test là co sở quan trọng dé tôi ưu vùng phủ của mạng Phan

mềm Tems Discovery được sử dung dé phân tích, tối ưu và đưa ra các khuyến nghị

- Các van dé cần xử lý trong quá trình phân tích Logfile Driving Test gồm có:Pilot Pollution, OverShooting, vùng phủ kém, lỗi thiếu neighbor, trùng PSC

- Sau đây là một số phân tích các lỗi phố biến:

a) Lỗi trùng PSC:

-Phân tích: Sector NGO-GIA-KHAM-LBN_HNI_1 trùng PSC với sector

15

NGUYEN-VAN-CU-6-LBN HNI_ 1.

- Giải pháp: thay đổi PSC của sector NGO-GIA-KHAM-LBN_HNI_I

Bảng 4.6: Bảng tham số của sector NGO-GIA-KHAM-LBN_HNI_1

- Phân tích: sector KCN-DAI-TU-LBN_HNI_1 bị OverShooting, do đó xuất hiện

hiện tượng Pilot Pollution.

- Giải pháp: down tilt điện của sector KCN-DAI-TU-LBN_HNI_1: E3 to E5.

Bang 4.7: Bảng tham số của sector KCN-DAI-TU-LBN_HNI_1

"| MiScAgor Ec (dầm)

(Min, -100)

BH [-100, -95)

Ñ [-95,-85) B85, -70)

Hinh 4.7: Sector KCN-DAI-TU-LBN_HNL 1 after downtilt

- Kết quả: sau khi Downtilt, vùng phủ của sector KCN-DAI-TU-LBN_HNI_1

giảm xuống, đúng với thiết kế và làm giảm hiện tượng Pilot Pollution:

4.3.2 Phân tích dữ liệu trên OMC

4.3.2.1 Phân tích cảnh báo

Từ các cảnh báo thu được, ta phân loại và đưa ra danh sách những trạm bị lỗi phần cứng

- Việc xử lý lỗi phần cứng là một hạng mục rất quan trọng trong quá trình tối ưu

và lên phương án xin cấp cạc và thay thế

4.3.2.2 Phân tích lỗi Neighbor:

4.3.2.3 Điều chỉnh bộ tham số I-RAT

4.2.3 Thực hiện các thay đổi tại hiện trường

sau:

Sau khi thực hiện phân tích, các kết quả khuyến nghị được đưa ra thực hiện như

- Thực hiện sửa chữa, thay thé các lỗi phan cứng:

Bảng 4.14: Tổng hợp các sector bị lỗi phần cứng

Ngày xử STT Tên cell Miêu tả vấn đề lý Chú ý

Đã thay card

DUC-HOA- WMITP, trạm hoạt

1 LBN HNI 2 Local Cell Unusable | 18/12/2014 | động bình thường

Đã thay card NGA-TU-TRAU- WMTP, trạm hoạt

2 QUY-GLM_HNI_1 | Local Cell Unusable | 22/12/2014 | động bình thường

RRU Fix cable CPRI,

PHU-VIEN- Communication trạm hoạt động

3 |LBN HNI 2 Abnormal 28/12/2014 | bình thường.

RRU Đã thay card

CN-BAT-TRANG- | Communication WRFU, trạm hoạt

4 |GIM HNI 3 Abnormal 12/1/2015 | động bình thường

RRU Fix cable CPRI,

CAU-CHUI- Communication tram hoạt động

5 | LBN_HNI 3 Abnormal 17/1/2015 | bình thường.

Khởi động lại,

XD-DUC-GIANG- trạm hoạt động lại

6 |LBN HNI 2 Abnormal 18/1/2015 | bình thường

THON-TRAM-2- CPRI interface

7 |LBN_HNL1 Abnormal 18/1/2015 | Thay dây CPRI

NINH-HIEP-3- Optical Interface

- Thực hiện thay đổi Neighbor:

Thay đôi Neighbor theo bang Neighbor đã tối ưu cho khu vực

Thực hiện chạy lệnh trên OMC.

- Thay đổi thông số Antena : gồm Azimuth, tilt