Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Thị Thu Thuỷ Đề tài luận văn: Thiết kế Modul rà soát dữ liệu Neighbor 3G 4G trùng
T Ổ NG QUAN V Ề H Ệ TH ỐNG THÔNG TIN DI ĐỘ NG
M ạ ng thông tin di độ ng 1G
Trong lĩnh vực mạng thông tin di động, mỗi thập kỷ đều chứng kiến sự ra đời của một thế hệ mới Thế hệ đầu tiên 1G, bắt đầu từ những năm 80, sử dụng công nghệ điện thoại di động tương tự Tiếp theo, thế hệ 2G xuất hiện vào đầu những năm 90, mang đến công nghệ di động kỹ thuật số với dịch vụ thoại và dữ liệu Thế hệ 3G, tiếp nối sự phát triển này, đã bắt đầu từ năm
2001 ở Nhật, đặc trưng bởi dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện với tốc độ cao
Hệ thống cận 4G, nền tảng cho 4G Con đường phát triển của công nghệ mạng thông tin được thể hiện ởhình dưới
Hình 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động
Kể từ năm 1980, khi kỷ nguyên điện thoại di động bắt đầu, truyền thông di động đã trải qua nhiều thay đổi đáng kể và những tiến bộ vượt bậc.
Thế hệ đầu tiên của điện thoại di động, được gọi là AMPS, sử dụng truyền dẫn analog cho dịch vụ thoại và được triển khai tại Bắc Mỹ vào năm 1978 trên băng tần 800 MHz Hệ thống này áp dụng phương pháp truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) và điều chế tần số (FM), mang lại những đặc điểm nổi bật cho dịch vụ viễn thông thời bấy giờ.
- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến
- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận là đáng kể
- Trạm thu phát gốc (BTS) phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS trong cell
- Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di động tiên tiến AMPS
Những hạn chế của mạng thông tin di động 1G
Mạng di động 1G áp dụng phương pháp truy cập đơn giản, không đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng về dung lượng và tốc độ của người dùng, đồng thời còn tồn tại nhiều hạn chế.
- Phân bổ tần số hạn chế, dung lượng nhỏ
- Nhiễu xảy ra khi máy di động dịch chuyển trong môi trường fading đa tia.
- Không đảm bảo tính bảo mật và không tương tích giữa các hệ thống khác
Mạng di động 2G ra đời nhằm khắc phục vấn đề chất lượng thấp và phủ sóng kém của các hệ thống trước đó Với công nghệ đa truy cập mới, 2G cung cấp dung lượng lớn hơn và cải thiện dịch vụ, đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người dùng.
M ạng thông tin di độ ng 2G
Hệ thống điện thoại di động 2G ra mắt vào cuối những năm 1980, mang đến dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp bên cạnh dịch vụ thoại truyền thống So với thế hệ đầu tiên, mạng 2G sử dụng công nghệ đa truy cập số như TDMA (Time Division Multiple Access) và CDMA (Code Division Multiple Access), cải thiện khả năng kết nối và hiệu suất truyền tải dữ liệu.
- Kỹ thuật trải phổ phức tạp cho phép tín hiệu sử dụng có cường độtrường nhỏ và chống fading hiệu quảhơn.
- MS trong cell dùng chung tần số nên thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản và điểu khiển dung lượng cell linh hoạt
Chất lượng thoại được nâng cao với tính bảo mật cao nhờ vào việc sử dụng dãy mã ngẫu nhiên trải phổ Hệ thống này cũng kháng nhiễu tốt hơn, cho phép khả năng thu đa đường hiệu quả và chuyển vùng linh hoạt.
- Tốc độ bit thông tin của người dùng 8 – 13 kbps, sử dụng trong các băng tần 890 – 960 (MHz) và 1710 – 1880 (MHz)
Mạng thông tin di động 2G có tốc độ hạn chế và tài nguyên không đủ, do đó cần thiết phải chuyển đổi sang mạng thông tin di động mới hơn để nâng cao hiệu suất và cải thiện trải nghiệm người dùng.
M ạ ng thông tin di độ ng 3G
Mạng thông tin di động 3G sử dụng công nghệ số để truyền tải dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện qua mạng kênh và gói Hiện tại, công nghệ WCDMA tạo ra hai hệ thống chính là FOMA, do NTT DoCoMo triển khai tại Nhật Bản, và UMTS, được phát triển đầu tiên ở Châu Âu và sau đó mở rộng ra toàn cầu UMTS (Hệ thống Viễn thông Di động Toàn cầu) được chuẩn hóa bởi tổ chức 3GPP, một dự án hợp tác giữa nhiều cơ quan tiêu chuẩn hóa từ Châu Âu, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc và Trung Quốc, và được phát triển từ các quốc gia sử dụng mạng GSM.
UMTS xây dựng trên cơ sở IMT-2000 (WCDMA và CDMA 2000) được đưa vào áp dụng từnăm 2001 Một sốđặc điểm của công nghệ mạng 3G
Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz, với đường lên từ 1885 đến 2025 MHz và đường xuống từ 2110 đến 2170 MHz, công nghệ truy nhập DS-CDMA áp dụng kiểu ghép kênh song công TDD và FDD.
- Mạng 3G UMTS sử dụng kênh truyền dẫn 5 MHz để truyền dữ liệu và cho phép việc truyền dữ liệu 384 kbit/s với đường xuống và 2 Mbit/s với đường lên
Hệ thống UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) cung cấp dịch vụ thông tin di động toàn cầu với dung lượng cao, tính cước dựa trên dung lượng truyền và bảo mật cao thông qua việc sử dụng mã hóa.
Chúng tôi cung cấp dịch vụ chuyển mạng quốc gia và quốc tế, đảm bảo khả năng hỗ trợ đa phương tiện cho thoại, số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói Môi trường hoạt động của 3G UMTS được chia thành 4 vùng, với các tốc độ bit RB (Resource Block) được xác định rõ ràng trong bảng.
Bảng 1 Tốc độ bit RB theo khu vực
Vùng Khu vực phủ sóng Cell Tốc độ bit Rb
Mạng 3G đã đánh dấu một cuộc cách mạng trong hệ thống thông tin di động băng rộng, cung cấp các dịch vụ tiên tiến Dù 3G đã phát triển các công nghệ HSDPA và HSUPA để nâng cao dung lượng truyền tải với tốc độ tối đa lên đến khoảng 14.4 Mbit/s, nhưng vẫn còn nhiều hạn chế cần khắc phục.
+ Chưa đảm bảo chất lượng dịch vụ như video, xem TV chất lượng cao HDTV, internet không dây tốc độ cao…
+ Giá thành đắt chưa phù hợp với đa sốngười dùng
Công nghệ 4G ra đời nhằm duy trì các dịch vụ đa phương tiện tương tác, hội nghị truyền hình và mạng không dây với băng thông rộng hơn, tốc độ truyền cao hơn và tính di động toàn cầu tốt hơn so với hệ thống 3G Phân tích cho thấy rằng hệ thống 4G sẽ cung cấp giá thành dịch vụ thấp hơn 3G, được xây dựng dựa trên mạng hiện có mà không tốn nhiều chi phí khi chuyển đổi thiết bị.
M ạ ng thông tin di độ ng 4G
4G, hay còn gọi là Thế hệ thứ Tư, là tiêu chuẩn công nghệ viễn thông di động được công nhận bởi Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) vào tháng 3 năm 2008, đánh dấu bước tiến quan trọng trong sự phát triển của công nghệ di động.
Hiện có hai hệ thống 4G đã triển khai là chuẩn Mobile WiMAX, ra đời lần đầu tiên ở Hàn Quốc vào năm 2007 và chuẩn LTE, triển khai ởNa Uy năm 2009.
Mạng 4G bao gồm hai chuẩn công nghệ chính là WiMAX và LTE WiMAX là công nghệ kết nối không dây do IEEE (Viện Kỹ sư Điện và Điện tử) phát triển Trong khi đó, LTE (Long Term Evolution) được phát triển bởi tổ chức 3GPP và đã được chọn làm tiêu chuẩn chính thức của 4G khi ITU phê duyệt.
Vào năm 2010 tại Thụy Sĩ, ITU đã xác định tiêu chuẩn 4G cho công nghệ viễn thông di động, nhằm cung cấp giải pháp hỗ trợ toàn diện cho dữ liệu không dây băng thông rộng và mang lại những cải tiến đáng kể Tiêu chuẩn này bao gồm việc tối ưu hóa hiệu quả phổ tần để xử lý nhiều người dùng với tốc độ dữ liệu cao hơn trên một kênh vô tuyến, đồng thời áp dụng kiến trúc hiệu năng toàn dụng để giảm chi phí Bên cạnh đó, tiêu chuẩn còn giảm độ trễ, giúp các ứng dụng Internet và đa phương tiện hoạt động hiệu quả hơn, cải thiện quản lý và kiểm soát tài nguyên vô tuyến để nâng cao chất lượng dịch vụ Ngoài ra, các cải tiến trong giao diện vô tuyến như kênh băng thông và công nghệ MIMO (nhiều đầu vào, nhiều đầu ra) cũng được áp dụng để nâng cao hiệu suất truyền thông (ITU, 2012) Các yêu cầu hiện hành cho IMT – Advanced được quy định bởi ITU vào năm 2010.
Bảng 2 Tiêu chuẩn 4G IMT – Advanced [9]
Hạng mục Tiêu chuẩn IMT –
Tốc độ dữ liệu đỉnh Downlink 1Gbps
Tốc độ dữ liệu đỉnh Uplink 500Mbps
Cấp phát phổ tần > 40 MHz Độ trễ (User Plane) 10ms Độ trễ (Control Plane) 100ms
Hiệu suất phổđỉnh Downlink 15 bps/Hz (4x4)
Hiệu suất phổđỉnh Uplink 6,75 bps/Hz (2x4)
Hiệu suất phổ trung bình Downlink 2,2 bps/Hz (4x2)
Hiệu suất phổ trung bình Uplink 1,4 bps/Hz (2x4)
Hiệu suất phổ tại biên cell Downlink 0,06 bps/Hz (4x2)
Hiệu suất phổ tại biên cell Uplink 0,03 bps/Hz (2x4)
Khảnăng di chuyển Lên tới 350 km/h
- Mạng chuyển mạch lõi hoàn toàn IP.
Băng thông trong hệ thống IMT – Advanced có thể thay đổi từ 5 MHz đến 20 MHz, đồng thời hỗ trợ khả năng mở rộng băng thông và kết hợp với băng thông truyền dẫn quang phổ trên 40 MHz cho cả tải lên và tải xuống.
- Tốc độ dữ liệu đỉnh của 1Gbps cho tốc độ tải xuống và 500Mbps cho tải lên.
Tải xuống quang phổ hiệu quả tối đa đạt 15 bps/Hz với cấu hình anten 4x4, trong khi tải lên quang phổ hiệu quả tối đa đạt 6.75 bps/Hz với cấu hình anten 2x4.
- Độ trễ với mặt phẳng người dùng 10ms, 100ms đối với mặt phẳng điều khiển.
- Hỗ trợ di chuyển lên đến 350km/h trong IMT – Advanced
Mạng thông tin di động 4G có ba công nghệ lõi chính: công nghệ đa sóng mang, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ đa anten thu phát Những công nghệ này giúp nâng cao hiệu suất và tốc độ truyền tải dữ liệu, mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn.
Công nghệđa sóng mang và đa truy cập trực giao OFDMA/SC-FDMA
Hình 1.3 So sánh công nghệ SC-FDMA và OFDMA [11]
Kỹ thuật đa truy cập trong mạng 4G chủ yếu dựa trên ghép tần số FDM, bao gồm hai loại chính: OFDMA cho đường xuống và SC-FDMA cho đường lên.
Kỹ thuật OFDMA được ưa chuộng nhờ khả năng chống fading hiệu quả và khả năng tối ưu hóa băng tần linh hoạt trong kênh xuống.
Công nghệ SC-FDMA được áp dụng cho đường lên nhằm giảm thiểu chỉ số méo phi tuyến PAPR (tỷ lệ công suất đỉnh trên trung bình) của tín hiệu khi tín hiệu đi qua bộ khuếch đại công suất.
Kỹ thuật OFDMA và SC-FDMA có sự khác biệt rõ rệt, như thể hiện trong Hình 1.3 OFDMA cho phép mỗi sóng mang truyền dữ liệu của người dùng thông qua công nghệ nhóm sóng mang (carrier aggregation) trong 4G, cho phép dữ liệu được truyền trong một nhóm sóng mang được sắp xếp theo tình trạng kênh của từng người dùng Bản chất của OFDMA tương tự như OFDM, nhưng khác biệt ở chỗ dữ liệu được sắp xếp lên các sóng mang tại lớp MAC, dẫn đến độ dài mẫu tín hiệu kéo dài hơn so với hệ thống đơn sóng mang.
Kỹ thuật SC-FDMA là một hệ thống đa sóng mang cho phép truyền dẫn dữ liệu người dùng trên tất cả các sóng mang So với hệ thống OFDMA, bề rộng dữ liệu ở miền tần số của SC-FDMA lớn hơn nhiều, dẫn đến độ dài mẫu tín hiệu nhỏ hơn, như thể hiện trong Hình 1.3.
1.4.3 Các phần tử trong mạng 4G
Mạng 4G gồm các thành phần chính: UE, eNodeB, MME, S-GW, P-GW, chi tiết như hình dưới đây
Smartphone hỗ trợ công nghệ 4G/LTE với băng tần linh hoạt, cho phép truy cập song công FDD và TDD Thiết bị này còn tích hợp công nghệ đa anten (MIMO) để cải thiện hiệu suất kết nối Ngoài ra, smartphone cũng có khả năng điều khiển công suất đường lên UL và hỗ trợ xử lý truyền lại gói tin (HARQ/ARQ).
The eNodeB, or evolved NodeB, replaces the older NodeB and RNC systems from 3G, facilitating the management of radio resources (RRM) It efficiently transmits User Plane data to the Serving Gateway (S-GW) and Control Plane data to the Mobility Management Entity (MME), ensuring Quality of Service (QoS) through the radio interface.
- S-GW Serving Gateway (Gateway phục vụ): Định tuyến và chuyển tiếp dữ liệu User Plane Điều khiển chuyển giao Inter-eNodeB, điều khiển nghễn, Core IP QoS, Call trace
The P-GW (Packet Data Network Gateway) plays a crucial role in maintaining continuous connectivity with external packet networks, whether 3GPP or Non-3GPP It is responsible for packet filtering, functioning as both a DHCP server and client Additionally, it forwards policing and charging procedures from the PCRF to the PCEF while managing both uplink (UL) and downlink (DL) channels effectively.
MME (Mobility Management Entity) là thực thể quản lý di động, chịu trách nhiệm xử lý bản tin báo hiệu (NAS) và điều khiển các kênh mang Nó thực hiện việc xác thực với HSS, hỗ trợ lựa chọn S-GW cho UE và thực hiện tracking cũng như paging UE trong chế độ nhàn rỗi (Idle Mode).
- Các phần tử khác trong EPC: HSS (Home Subscriber Server): hỗ trợ nhận thực, PCRF (Policy and Charging Rules Function): tính cước và các chính sách
1.4.4 Các giao diện trong mạng 4G
Các giao diện của 4G bao gồm:
M ạng thông tin di độ ng 5G
Mạng di động 5G là thế hệ công nghệ truyền thông mới, kế thừa từ mạng 4G, hoạt động trên các băng tần 28 GHz, 38 GHz và 60 GHz.
Mạng 5G có khả năng truyền tải dữ liệu lên đến hàng Gigabit mỗi giây, nhanh hơn 200 lần so với mạng 4G Nó hỗ trợ các dịch vụ như video trực tuyến, cuộc gọi IP đa dạng, bao gồm cả cuộc gọi 3D, và cung cấp tốc độ truy cập Internet vượt trội Mạng 5G cho phép thiết bị đầu cuối phát triển, giúp người dùng có thể sử dụng điện thoại thông minh thay cho laptop hay các thiết bị điều khiển khác Một trong những ứng dụng chính của 5G là Internet of Things (IoT), bao gồm giao thông thông minh, ô tô tự lái, nhà thông minh, và thiết bị thực tế ảo, tất cả đều được quản lý bởi một trung tâm điều khiển đám mây duy nhất.
Bảng 3 Các thế hệ mạng truyền thông không dây
Tốc độ 2.4Kbps 64Kbps 144kbps -
Tốc độ mong muốn 10Gbps hiệuTín Tương tự Số Số Số Số
Chuyển mạch Mạch điện tử
Mạch điện tử, Gói dữ liệu
Gói và kênh Tất cả các gói tin
Tất cả các gói tin
Thoại kĩ thuật số, tin nhắn kí tự, sức chứa dữ liệu gói tin cao hơn
Tích hợp với dịch vụ thoại, video và dữ liệu chất lượng cao
Khả năng kết nối dữ liệu năng động, các thiết bị không dây
Khả năng kết nối thông tin cao, các thiết bị không dây và trí tuệ nhân tạo
T ổ ng k ết chương
Chương 1 đã giới thiệu khái quát về các mạng thông tin di động 1G, 2G, 3G, 4G và mạng 5G đang triển khai Công nghệ 4G với đặc điểm ba đặc điểm chính công nghệđa sóng mang, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệđa anten thu và phát đáp ứng phục vụ nhu cầu của người dùng Với tình hình công nghệ mạng 4G đang sử dụng trên mạng lưới cần được quản trị, vận hành khai thác và tối ưu hơn nữa để công nghệ 4G có thể làm nền tảng vững chắc cho phát triển công nghệ5G sau này Tiếp theo chương 2 sẽ giới thiệu về Neighbor và một số vấn đề liên quan phục vụ tối ưu hoá vềtính di động cải thiện trải nghiệm khách hàng.
NEIGHBOR VÀ M Ộ T S Ố V ẤN ĐỀ LIÊN QUAN
Neighbor là gì?
Neighbors are the closest cells surrounding the serving cell, where a subscriber can perform reselection or handover from the serving cell to these cells To enable reselection or handover, it is essential to declare the BA list and Neighbor information.
Relation là mối quan hệ giữa hai cell, giúp duy trì dịch vụ khi thuê bao di chuyển từ cell này sang cell khác Cell đang phục vụ khách hàng được gọi là Serving cell, trong khi cell có mối quan hệ với Serving cell được gọi là cell Neighbor.
2.1.2 Mục đích khai báo Neighbor
Để đảm bảo vùng phủ của mạng di động phục vụ hiệu quả cho nhiều thuê bao trên diện rộng, cần giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR) và hạn chế tình trạng nghẽn mạng.
- Duy trì cuộc gọi của thuê bao khi thuê bao di chuyển
2.1.3 Phân loại các lớp Neighbor
Các lớp neigbour của 1 cell bất kỳđược định nghĩa như sau (trường hợp này ví dụ cell cần khai báo có tên Cell_T trong hình 2.1)
- Khai báo lớp 1 là cell thỏa mãn 1 trong 2 điều kiện sau:
+ Là các cell thuộc cùng 1 trạm với cell T
Các cell liền kề với cell phục vụ (cell T) được xác định theo vòng cung hướng phủ của búp sóng chính của cell T, nằm trong khu vực phủ 180 độ Đồng thời, vùng phủ của cell lân cận có góc mở 120 độ cũng bao gồm cell T.
Neighbor lớp 1được khai báo như kí hiệu dấu vàng trong hình 2.1
- Khai báo neighbor lớp 2 là các cell không thuộc neighbor lớp 1 và thỏa mãn
1 trong các điều kiện sau:
Các trạm liền kề của cell T bao gồm lớp 1 neigbour và có vùng phủ theo vòng cung hướng phủ của búp sóng chính của serving cell, nằm trong khu vực hướng phủ.
+ Thuộc trạm liền kề của cell T, không nằm trong hướng phủ với góc mở 180 độ của cell T và vùng phủ cell neighbor với góc mở120 độ có chứa cell T
+ Thuộc các trạm cách cell T 1 lớp, nằm trong hướng phủ180 độ của cell T đồng thời vùng phủ cell neighbor với góc mở120 độ có chứa cell T
Neighbor lớp 2được khai báo như cell xanh lá trong Hình 2.1
- Khai báo neighbor lớp 3 là các cell không thuộc neighbor lớp 1 và lớp 2 ở trên và đồng thời thỏa mãn đồng thời các điều kiện sau:
+ Thuộc các trạm cách cell T 2 lớp
+ Thuộc hướng phủ với góc mở180 độ của cell T
+ Vùng phủ cells neigbour với góc mở120 độ có chứa cell T
Neighbor lớp 3 của cell, được đánh dấu xanh dương trong Hình 2.1
- Sốlượng neighbor khuyến nghị cho 1 cell trong khoảng 16 neighbors Tuy nhiên tùy vào địa hình mỗi khu vực để thiết kế sốlượng neighbor cho hợp lý
Bảng 4 Số lượng neighbor khuyến nghị
Số neighbor tối thiểu khuyến nghị
Số neighbor tối đa khuyến nghị
Neighbor phân ra ba loại: neighbor cùng tần số Intra-frequency (3G-3G), neighbor khác tần Inter-frequency (3G-3G) và neighbor khác mạng (3G-2G, 3G- 4G)
Các trường hợp này cần khai báo Neighbor
+ Serving cell và neighbor cell thuộc cùng RNC, không cần khai báo external cell
+ Serving cell và neighbor cell khác RNC nhưng cùng MSC và SGSN, cần khai báo external cell trên RNC
When managing serving cells and neighboring cells that differ in RNC, MSC, and SGSN, it is essential to declare the External Cell on the RNC Additionally, the Outer Location Area Identification (LAI) must be specified on the MSC, while the Outer Routing Area Identification (RAI) should be declared on the SGSN.
External là dữ liệu khai báo khi cell Neighbor nằm trên BSC/RNC khác với BSC/RNC chứa cell Serving
Outer LAI là dữ liệu phải khai báo khi cell Neighbor nằm trên MSC khác với MSC chứa cell Serving
Cấu hình mạng khác so với mạng 2G/3G, hệ thống 4G không có BSC/RNC
Để cấu hình neighbor cell cho eNodeB nguồn và eNodeB đích, cần khai báo các external cell trước, tương tự như việc khai báo neighbor cells giữa các BSC/RNC Chỉ sau khi thông tin về các cell tương ứng được khai báo, mới có thể thực hiện cấu hình các cell neighbor.
Theo 3GPP, cấu hình và quản lý danh sách neighbor là một hoạt động tốn nhiều công sức trong mạng di động Quá trình mở rộng mạng yêu cầu công việc này diễn ra liên tục, gây tốn thời gian ngay cả với các mạng đã hoàn thiện Việc tự động hóa nhiệm vụ này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí đáng kể cho các nhà cung cấp mạng mà còn cải thiện hiệu suất mạng.
Modul ANR (Auto Neighbor Relation) nâng cao hiệu suất mạng bằng cách giải quyết các thách thức về hiệu suất và chi phí hoạt động, giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi và tối ưu hóa quá trình chuyển giao giữa các mạng 3G, 2G và 4G ANR giúp tăng cường số lượng chuyển giao thành công và giảm thiểu cuộc gọi bị rớt thông qua việc duy trì danh sách neighbor chính xác và cập nhật Ngoài ra, nó còn giảm thiểu công việc cấu hình cho các eNodeB mới triển khai và tối ưu hóa cấu hình trong quá trình hoạt động Trước khi thực hiện chuyển giao, eNodeB nguồn sẽ yêu cầu thông tin lân cận như PCI và CGI của eNodeB đích, từ đó ANR tiến hành quá trình chuyển giao một cách hiệu quả.
Chức năng ANR (Automatic Neighbor Relation) dựa trên dữ liệu từ các UE (User Equipment), liên quan đến tải lưu lượng mạng và có thể gây ra thời gian trễ trong quá trình chuyển giao Khi số lượng UE tăng và neighbor được cấu hình, ANR sẽ xác định các cell thiếu neighbor và điều chỉnh số lượng neighbor để nâng cao hiệu quả chuyển giao và chất lượng mạng ANR bao gồm ba chức năng chính: quản lý bảng quan hệ neighbor (NRT), xoá bỏ neighbor không cần thiết, và phát hiện neighbor mới Chức năng phát hiện neighbor sử dụng báo cáo đo lường từ bộ điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC để tìm kiếm neighbor mới, trong khi chức năng xoá bỏ neighbor giúp loại bỏ các cặp neighbor không còn cần thiết.
2.1.6 Quy hoạch neighbor trong Nastar
Bước đầu tiên trong quy hoạch neighbor là nhập dữ liệu cell cần quy hoạch, bao gồm các thông tin cơ bản như: tên cell, BSC, LAC, CI, BSIC, BCCH và tọa độ Long Lat, như được minh họa trong hình 2.2.
Hình 2.2 Dữ liệu cell đầu vào
Sau khi có database dữ liệu cell cần quy hoạch, thực hiện import trên Nastar như hình 2.3
Danh sách cell đã Importđược thể hiện trên hình dưới đây:
Hình 2.4 Danh sách cell Import
Bước 2 Quy hoạch neighbor cho cell serving
Thực hiện chọn cell neighbor như hình 2.5 theo quy tắc neighbor cell lớp
Tùy thuộc vào mục đích khai báo, cell serving được biểu thị bằng màu xanh lá, trong khi các cell neighbor đã được quy hoạch sẽ hiển thị màu cam, cho thấy chúng đã được thêm vào danh sách neighbor của cell serving (hình 2.6).
Hình 2.5 Chọn mục hiển thị kết quả quy hoạch neighbor
Kết quả sau khi quy hoạch neighbor cell
Hình 2.6 Kết quả quy hoạch neighbor cell
2.4.2 Quy hoạch neighbor trong Atoll
Quy hoạch neighbor trên Atoll dựa trên tính năng Automatic Allocation (hình 2.7)
Hình 2.7 Tính năng Automatic Allocation
Sau khi xác định loại neighbor cần tính toán, phần mềm Atoll sẽ cung cấp danh sách neighbor Danh sách này có thể được điều chỉnh theo thiết kế cụ thể Hình 2.9 minh họa tầm phủ sóng của cell đã được quy hoạch neighbor cùng với các mối quan hệ giữa các cell.
Hình 2.9 Cell đã được quy hoạch neighbor
Mỗi nhà cung cấp và hệ thống mạng có cách thể hiện khác nhau về danh sách cell serving và cell neighbor, cũng như mối quan hệ đã được khai báo Các hình 2.10, 2.11, 2.12 và 2.13 minh họa danh sách mối quan hệ của từng nhà cung cấp khác nhau.
Hình 2.10 Danh sách Neighbor trong thiết bị 3G Ericsson
Hình 2.11 Danh sách Neighbor trong thiết bị 3G Huawei
Hình 2.12 Danh sách Neighbor trong thiết bị 4G Nokia
Hình 2.13 Danh sách Neighbor trong thiết bị 4G Huawei
Mã xáo tr ộ n PSC
Mạng 3G sử dụng mã trải phổ trực giao OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) để trải phổ tín hiệu và mã PN (Pseudo Noise) để xáo trộn tín hiệu Mã OVSF, còn gọi là mã Walsh, không chỉ phục vụ cho việc trải phổ và xáo trộn mà còn có nhiều mục đích khác trong mạng 3G.
Bảng 5 Mã Gold và mã OSVF trong mạng UMTS [13]
Mã Gold (mã giả ngẫu nhiên
Mã trải phổ trực giao (mã Walsh)
- Phân biệt thuê bao và các sectors cụ thể đối với:
+ UL: phân biệt các thuê bao
+ DL: phân biệt các sectors
- Phân biệt kênh và đường kết nối (channelization code) cụ thểđối với:
+ UL: tách biệt thông tin dữ liệu và điều khiển từ cùng 1 thuê bao
+ DL: để phân biệt các kênh truyền dẫn từ NodeB đến nhiều thuê bao trong cùng 1 cell
Giả ngẫu nhiên, không có tính trải phổ, không làm thay đổi băng tần
Có tính trực giao, trải phổ với hệ số biến đổi làm thay đổi băng tần
Hình 2.14 Sơ đồ nhân với mã trải phổ và mã giả ngẫu nhiên trong 3G [14]
Mã trải phổ (Mã phân kênh) được sử dụng để phân biệt người dùng và các kênh trong cùng một cell trên đường xuống, trong khi trên đường lên, nó phân biệt dữ liệu và các kênh điều khiển từ thiết bị người dùng Các mã này là mã trực giao, gọi là mã hệ số trải phổ biến đổi trực giao (OVSF), và tất cả các mã OVSF có cùng hệ số trải đều trực giao với nhau Hệ số trải của các mã OVSF dao động từ 4 đến 512, tùy thuộc vào tốc độ symbol của dữ liệu, với SF trên đường lên từ 4 đến 256 và trên đường xuống từ 4 đến 512 Các mã OVSF được tạo ra thông qua các cây mã OVSF.
Mã OVSF được sử dụng trong dịch vụ thoại AMR, với SF đường xuống là 128, cho phép hỗ trợ tối đa 128 dịch vụ thoại trên một sóng mang WCDMA PSC (Primary Scrambling Code) Điều này giúp phân biệt các cell đường xuống hiệu quả.
Mã xáo trộn PSC (Primary Scrambling Code) được sử dụng để bổ sung cho các mã trải OVSF Dữ liệu được trải tới tốc độ chip 3,84 Mbps mà không thay đổi băng thông Mục đích chính của việc xáo trộn là để phân biệt các người dùng trên đường lên và các cell (trạm gốc) trên đường xuống.
Các mã xáo trộn được sử dụng là các mã giả tạp âm gọi là mã Gold Trên đường xuống, các mã xáo trộn được chia thành 512 nhóm, mỗi nhóm bao gồm một mã xáo trộn sơ cấp và 15 mã xáo trộn thứ cấp Tám nhóm (i=0…7) với 8x16 mã hợp thành một nhóm tạo nên 64 nhóm (j=0…63), dẫn đến tổng cộng 8192 mã xáo trộn có thể sử dụng trên đường xuống Trong khi đó, trên đường lên có tổng cộng 2^24 mã xáo trộn, được phân chia thành mã ngắn và mã dài.
Hình 2.16 Các mã ngẫu nhiên hoá sơ cấp và thứ cấp
Các mã phân kênh phân chia dữ liệu thành các chip với tốc độ 3.84 Mbps Các mã xáo trộn không làm tăng băng thông tín hiệu mà chỉ giúp phân biệt các UE trên đường lên và các cell trên đường xuống Mỗi người dùng trên đường lên có thể sử dụng nhiều mã phân kênh nhưng chỉ có một mã xáo trộn duy nhất Tương tự, trên đường xuống, mỗi cell cũng chỉ có một mã xáo trộn và cung cấp cho mỗi UE một hoặc nhiều mã phân kênh OVSF.
Mỗi cell thường được nhận diện bằng mã ngẫu nhiên hóa sơ cấp, do đó, việc tìm kiếm cell đồng nghĩa với việc tìm kiếm mã xáo trộn Quá trình tìm kiếm cell được thực hiện qua ba bước chính.
- Tìm P-SCH (kênh đồng bộsơ cấp) thiết lập đồng bộkhe và đồng bộ symbol
- Tìm S-SCH (kênh đồng bộ thứ cấp) thiết lập đồng bộ khung và nhóm mã
- Tìm mã ngẫu nhiên hoá để nhận dạng cell
Kênh đồng bộ (SCH) bao gồm hai loại chính: S-SCH (kênh đồng bộ sơ cấp) và P-SCH (kênh đồng bộ thứ cấp), cả hai đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình khởi tạo đồng bộ cho cell Mục tiêu của S-SCH và P-SCH là cung cấp tín hiệu nhận dạng cho từng trạm gốc và tham chiếu định thời cho các trạm này S-SCH sử dụng 15 mã mẫu code 256 bit trong mỗi khung, với tổng cộng 64 mẫu code cho kênh S-SCH được lặp lại trong mỗi khung vô tuyến.
Nhận diện ba dãy liên tục trong S-SCH giúp UE xác định thời gian khung vô tuyến và nhóm mã xáo trộn PSC P-SCH bao gồm một dãy mã 256 chip, lặp lại ở đầu mỗi timeslot, và được sử dụng để đồng bộ hóa slot.
Các cell khác tần số có thể dùng chung PSC Các cell thuộc cùng sector và khác tần thì dùng chung PSC
2.2.2 Ảnh hưởng khi neighbor trùng PSC
Khi UE di chuyển giữa các cell trong mạng, việc cập nhật thông tin về cell và thực hiện thủ tục chuyển giao là cần thiết UE đo lường chất lượng mạng qua kênh CPICH và gửi dữ liệu về RNC để quyết định chuyển giao Mỗi cell mới được thiết kế cần có danh sách các cell hàng xóm được khai báo trên RNC RNC quản lý hai tập hợp cell là Active Set và Monitor Set để hỗ trợ quá trình di chuyển của UE RNC cung cấp cho UE danh sách các cell để thiết lập Monitor Set, và UE sẽ đo kiểm và báo cáo định kỳ về RNC Sự trùng lặp PSC giữa các cell hàng xóm có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển giao, dẫn đến giảm Ec/Io, tăng tỷ lệ lỗi bit BLER và có thể gây ra rớt cuộc gọi.
Một sốtrường hợp trùng PSC
Trường hợp 1 như hình 2.17 Cell A neighbor với cell B (cell B và cell C ko neighbor với nhau) Cell A và cell C có cùng PSC 123
Trong trường hợp 2, cell A và cell D có cùng PSC 123, với cell A là hàng xóm của cell B và cell D là hàng xóm của cell C Như hình 2.18 cho thấy, nếu không có hiện tượng trùng PSC giữa cell A và D, UE sẽ chuyển giao sang cell D Tuy nhiên, trong tình huống này, UE lại chuyển giao sang cell A Khi UE tiếp tục di chuyển, tín hiệu từ cell A ngày càng yếu và cell A không khai báo các neighbor theo hướng di chuyển tiếp theo của UE, dẫn đến việc rớt cuộc gọi.
Trường hợp 3 Cell A neighbor với cell B, Cell E neighbor với cell D nhưng Cell B và cell D ko neighbor với nhau Cell A và E có cùng PSC 123
2.2.3 Phương pháp quy hoạch PSC cơ bản
- Đối với cell có neighbor cùng tần số không được trùng PSC với serving cell Các cell thuộc cùng sector và khác tần thì dùng chung PSC (hình 2.20)
- Đối với các cell neighbor cùng tần số với serving cell thì 2 lớp neighbor không được dùng chung PSC
Hình 2.20 Các cell thuộc cùng sector dùng chung PSC
Hình 2.21 VD 2 cell ở lớp neighbor thứ 2 so với cell A dùng chung PSC sẽ gây ảnh hưởng chất lượng mạng
B1 Chia 512 PSC thành 8 nhóm, trong đó 7 nhóm cho trạm Macro như hình 2.22, 1 nhóm cho IBC, Micro, Pico cell
B2 Khoanh vùng khu vực cần thiết kế PSC Chia khu vực cần thiết kế thành
Mỗi vùng có thể sử dụng tối đa 64 PSC, trong đó 2/3 số PSC được phân bổ cho các trạm hiện hữu, còn 1/3 số PSC được dành cho dự phòng cho các trạm mới trong tương lai.
B3 Dựa trên mẫu PSC quy hoạch, gán PSC theo các nhóm cell thuộc cùng 1 sector
Hình 2.22 VD tái sử dụng PSC theo cluster
Bảng 6 VD về quy hoạch mã PSC trong mạng MobiFone
Th ự c th ể cell v ậ t lý PCI
PCI (Physical Cell Identity) là một thực thể quan trọng trong mạng di động, ảnh hưởng đến việc phân bổ tài nguyên cho tín hiệu tham chiếu và các kênh vật lý Hình ảnh minh họa cho thấy sự phân bổ khác nhau của các phần tử tài nguyên cho tín hiệu tham chiếu RS (Reference Signal) giữa các nhận dạng tế bào vật lý trong các nhóm liền kề Việc hiểu rõ về PCI giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng và cải thiện chất lượng tín hiệu.
Hình 2.23 Tác động của PCI với tín hiệu tham chiếu RS [4]
Similar to the PSC in 3G and BSIC in 2G, each 4G cell has a unique Physical Cell Identifier (PCI) used for cell identification, reselection, and handover Each cell is assigned a single PCI value, which is determined by the Primary Synchronization Signal (PSS) and Secondary Synchronization Signal (SSS) and calculated using a specific formula.
Trong hệ thống mạng, có tổng cộng 504 PCI (từ 0 đến 503), trong đó PSS có giá trị từ 0 đến 2 và SSS có giá trị từ 0 đến 167 Mỗi trạm eNodeB thông thường sử dụng 1 SSS, và mỗi cell trong trạm sẽ sử dụng 1 PSS trong khoảng từ 0 đến 2.
2.3.2 Ảnh hưởng khi neighbor trùng PCI
Mỗi cell 4G có hai số nhận dạng với các mục đích khác nhau: CGI và PCI
CGI được sử dụng để xác định cell từ góc độ vận hành và quản lý, trong khi PCI hỗ trợ xáo trộn dữ liệu để điện thoại di động tách thông tin từ các máy phát khác nhau Mạng 4G có khả năng chứa số lượng cell lớn hơn so với 504 giá trị có sẵn của PCI, dẫn đến việc một số cell phải sử dụng lại cùng một PCI Các cell lân cận không được quy hoạch PCI giống nhau, và nếu hai cell có cùng tần số và PCI chồng chéo với nhau, hiện tượng xung đột PCI (PCI Collision) có thể xảy ra khi công suất nhận tín hiệu tham chiếu (RSRP) đạt ngưỡng chuyển giao Khi đó, chỉ một cell được đồng bộ trong thủ tục tìm kiếm cell, và cell đó có thể không phải là cell tốt nhất với UE, dẫn đến hiện tượng xung đột PCI (PCI Collision Avoiding), có thể gây ra nhiều vấn đề trong quá trình truyền dữ liệu.
- Chậm trễ trong việc đồng bộđường xuống tại những vị trí các cell chồng lấn có cùng PCI
- Tỷ lệ chuyển giao lỗi cao
Các cell lân cận của một serving cell không được quy hoạch PCI giống nhau Vi phạm quy tắc này sẽ khiến serving cell không xác định được cell đích khi có yêu cầu handover từ UE, gây ra tình trạng nhầm lẫn PCI.
Quy hoạch PCI hiệu quả có thể giúp giảm thiểu xung đột PCI trong mạng, nhưng việc thực hiện một kế hoạch hoàn hảo trong môi trường dày đặc là điều không dễ dàng Sự thay đổi trong mạng, đặc biệt là khi tăng cường công suất di động và điều kiện vô tuyến thay đổi, có thể gây ra xung đột PCI Những xung đột này có thể dẫn đến tỷ lệ cuộc gọi bị rớt gia tăng do chuyển giao không thành công, cũng như làm tăng số lượng cuộc gọi bị chặn và nhiễu kênh.
Hình 2.26 Vị trí của PSS và SSS trong khung 4G-FDD
Khi các tín hiệu tham chiếu trong 4G sẽđo lường công suất thu tín hiệu RSRP
Chất lượng tín hiệu thu RSRQ (Reference Signal Receive Quality) và công suất thu RSRP (Reference Signal Receive Power) đóng vai trò quyết định trong việc chuyển giao, chọn cell, và ước lượng kênh Khi phân bổ PCI cho các cell lân cận, cần đảm bảo tín hiệu tham chiếu không chiếm cùng vị trí sóng mang con Quy hoạch PCI nên tuân theo nguyên tắc khoảng cách tái sử dụng xa nhất để giảm thiểu xung đột và nhiễu Thực tế, công nghệ 4G thường triển khai MIMO 2x2 và MIMO 4x4 theo quy luật PCI mod 3 hoặc PCI mod 30.
Hình 2.27 Vị trí của tín hiệu tham chiếu với 4G 2x2
Case trùng PCI thực tế giữa 2 trạm HHC029 và HHC016
Hình 2.28 Trạm HHC029 và HHC016 có cùng PCI
Trạm HHC016 và HHC029 có PCI giống nhau và nằm cạnh trạm mới HHC008, gây khó khăn cho ANR trong việc phân biệt chúng khi được kích hoạt Để tránh tình trạng này, cần tối ưu lại PCI cho các trạm.
Hình 2.29 Thông tin PCI của cell HHC016M4BA và HHC029M4BS
Hình 2.30 Tỉ lệ HO giữa neighbor của trạm HHC008 với HHC016 và HHC029
Để đảm bảo tính sẵn sàng, việc lập kế hoạch PCI cần chú ý đến việc thiết lập các lớp tái sử dụng tối thiểu và khoảng cách tái sử dụng tối thiểu, nhằm tránh các xung đột có thể xảy ra.
Khả năng mở rộng trong lập kế hoạch ban đầu là rất quan trọng để tránh việc điều chỉnh thường xuyên Cần tính đến việc mở rộng công suất trong tương lai, với một số nhóm PCI được dành riêng cho các trạm đặc biệt như inbuilding cells và small cells Đồng thời, một số PCI từ các nhóm hiện có cũng có thể được dự trữ để mở rộng dung lượng khi cần thiết.
Bảng 7 Ví dụ phân chia nhóm PCI
Nhóm Phạm vi Sử dụng Dự phòng
Khoảng cách tái sử dụng PCI là khoảng cách quy hoạch giữa hai cell có cùng PCI Để đảm bảo rằng một vị trí UE không nhận tín hiệu từ hai cell có cùng PCI, cần tăng khoảng cách vật lý giữa các cell này.
Các lớp tái sử dụng: Số lượng các lớp tái sử dụng đề cập đến số lượng eNodeB phân tách 2 cell sử dụng cùng 1 PCI
Trong cấu hình anten kép, việc tách các PCI của các ô lân cận theo modul 3 giúp phân tách các ký hiệu RS đường xuống trong miền tần số, từ đó nâng cao độ chính xác của ước tính kênh.
Hình 2.31 Giá trị PCI thực tế và Giá trị PCI mod 3 được tuân thủ
Hình 2.32 Giá trị PCI thực tế và Giá trị PCI mod 30 được tuân thủ
- Tách 504 PCI làm 2 nhóm: từ 0 - 455 cho trạm Macro, phần còn lại cho trạm IBC
- Tránh nhiễu DL và UL chia PCI (0-455) theo mod 30 thành các group PCI
0-29, 30-59, 60-89… Trong mỗi group PCI chia thành các group nhỏ có PCI mod
3 khác nhau để gán cho 3 sector trong 1 trạm (ví dụnhư hình 2.31 và hình 2.32)
- Khoảng cách tái sử dụng PCI khuyến nghị ≥ 10 lần khoảng cách trạm tới trạm
PCI Mod 3 (2 hoặc 4 anten port)
Bước 1 Đánh dấu kết quả PCI Mod 3 của các cell hiện có trên bản đồ (hình 2.33)
Bước 2 Quyết định kết quả PCI Mod 3 cho site mới trên bản đồ Cố gắng tránh kết quảtương tự bao phủ cùng một khu vực
Bước 3 Chọn PCI chưa sử dụng cho site mới theo kết quả PCI mod 3 PCI mới sẽ không giống với bất kỳ ô lân cận nào
Hình 2.33 VD quy hoạch PCI manual cho trạm mới
2.3.5 Quy hoạch PCI trong Atoll
Quy hoạch PCI trên Atoll gồm 6 bước:
Bước 1 Chuẩn bị CSDL: Xác định danh sách các cell cần quy hoạch PCI và thiết lập dải giá trị PCI sẽ quy hoạch cho các cell này
The PCI resource definition includes two groups containing PCI ranges designed for macro and in-building stations This can be configured by navigating to Parameter → LTE Network Settings → Physical Cell IDs.
Hình 2.34 Định nghĩa nhóm chứa dải PCI
Domain Group Min Max Step
Group: tên nhóm trạm cần quy hoạch PCI
Min: Giá trị PCI nhỏ nhất trong nhóm
Max: Giá trị PCI lớn nhất trong nhóm
Step: Bước nhảy giá trịPCI (step = 1 nghĩa là tất cả các giá trị PCI trong dải đều có thểđược lựa chọn)
Việc loại bỏ một số giá trị PCI trong dải ra khỏi quy hoạch giúp tối ưu hóa quy trình, trong khi việc thêm một số giá trị PCI ngoài dải vào quy hoạch mang lại sự linh hoạt và cải thiện hiệu suất.
- Thiết lập tham số cell như trong hình 2.35, sau khi chọn mục Network → LTE Transmitters → Cells → Open table
Hình 2.35 Thiết lập thông số cell
Bảng 9 Giá trị và diễn giải tham số
Tham số Giá trịđặt Diễn giải
- Macro: Nếu cell thuộc trạm Macro
- IBD: Nếu cell thuộc trạm IBD
Lựa chọn domain PCI cấp cho cell
- Nếu cell đã có PCI: Giá trị PCI
- Nếu cell chưa có PCI:
Giá trị PCI của cell
Lock với cell không muốn quy hoạch PSS Not
Allocate với cell muốn quy hoạch PSS
Lock với cell không muốn quy hoạch SSS Not
Allocate với cell muốn quy hoạch SSS
16 lần khoảng cách trạm - trạm
Khoảng cách tái sử dụng là bước quan trọng trong quy hoạch mạng Bước 2 liên quan đến việc tạo danh sách các neighbor cho từng cell, giúp các cell nhận biết những cell lân cận của mình Điều này cho phép Atoll tránh quy hoạch các cell neighbor có cùng PCI, như minh họa trong hình 2.36.
T ự độ ng add Relation – ANR
Giải pháp vận hành và tối ưu mới đang được áp dụng cho các nhà khai thác mạng là mạng lưới tự tổ chức (SON - Self Organized Network) SON giúp tối ưu hóa công cụ vận hành cho các nhà khai thác viễn thông di động thông qua việc thu thập dữ liệu về chất lượng mạng vô tuyến, thông tin quan hệ hàng xóm từ D-SON (Distributed-SON), thiết bị người dùng (UE), eNodeB và các chỉ số KPI, CM (Configuration).
D-SON (Dynamic Self-Organizing Networks) utilizes Performance Monitoring (PM) data from the Operational Support System (OSS) to automate network configuration and monitoring through pre-programmed optimization algorithms It collects data to facilitate automatic evaluation, analysis, and optimization processes The eNodeB station supports Automatic Neighbor Relation (ANR) by self-learning neighbor information based on reports from User Equipment (UE) and data received from nearby cells, or through D-SON agents integrated within network elements like eNodeB and MME.
Tựđộng vận hành và tối ưu mạng lưới theo một vòng lặp tuần hoàn Tựđộng cấu hình Self configuration – Tựđộng tối ưu Self optimization – Tựđộng phục hồi Self healing
Các chức năng của SON
Automatic configuration is essential for newly deployed radio stations, enabling the self-configuration of initial radio transmission parameters This includes the automatic adjustment of critical settings such as power, Cell ID, and Primary Scrambling Code (PSC), ensuring optimal performance and seamless integration into the network.
+ Automatic neighbor relation: Tựđộng add relation cho trạm mới
- Tựđộng tối ưu Self optimisation.
+ Mobility robustness optimization: Tối ưu bằng các thêm bổ sung và xoá relation cùng tần, khác tần
+ Load Balancing: Cân bằng tải giữa các với các cell neigbor và các cell trong cùng một sector
+ Energy-Saving: Hỗ trợ chếđộ sleepmode khi không có tải
+ Coverage Optimization: Kết hợp với anten remote tilt để tối ưu vùng phủ
- Self Healing: Tựđộng phục hồi
+ Self recovery of software: Cho phép tựđộng Rollback về software version cũ
+ Cell outage detection: Tựđộng chỉnh vùng phủ của các trạm xung quanh khi một trạm bị down
Module Cleanup hỗ trợ chức năng tự học Neighbor ANR cho các eNodeB trong mạng LTE bằng cách tự động đánh giá và tìm kiếm các cell có quan hệ Neighbor không đáp ứng tiêu chí cho phép Các cell này có thể nằm ngoài ngưỡng Tier hoặc có khoảng cách quá xa, cùng với số lần attempt HO thấp Tham số như Tier và khoảng cách có thể được tùy chỉnh khi cấu hình Module Sau khi xác định, các quan hệ Neighbor này sẽ được đưa vào danh sách Blacklist và được Cleanup để ngăn chặn eNodeB tái thêm các quan hệ này, nhằm tránh việc HO sai cell và cải thiện KPI Mobility.
Module Blacklisting tự động đánh giá và xác định các cặp quan hệ Neighbor có KPI Mobility kém hoặc ít thực hiện HandOver (HO) Sau đó, module sẽ blacklist và loại bỏ các cell này khỏi danh sách Neighbor nhằm cải thiện KPI Mobility trên mạng LTE Các ngưỡng và tham số HO được sử dụng để đánh giá có thể được tùy chỉnh trong quá trình cấu hình module.
Module IRAT tự động cấu hình, đánh giá và tối ưu hóa các mối quan hệ Neighbor giữa các công nghệ mạng 4G, 3G và 2G dựa trên các tham số KPI Mobility Nó giúp tìm kiếm và thêm các Neighbor bị thiếu, đánh giá và xếp hạng danh sách Neighbor, đồng thời loại bỏ các mối quan hệ Neighbor không hiệu quả Ngoài ra, nhà mạng có thể thiết lập các chính sách cho phép hoặc không cho phép chuyển giao giữa các công nghệ mạng và qua các tần số thông qua Module bổ sung LMS enforcement.
Hình 2.42 Giao diện EdenNet vendor Nokia
K ế t lu ận chương
Chương 2 của bài viết tập trung vào khái niệm neighbor trong mạng 3G và 4G, bao gồm mục đích khai báo neighbor, giải thích lớp neighbor và các phương pháp quy hoạch phát sóng cho trạm mới Đối với mạng 3G của MobiFone, quy hoạch neighbor được thực hiện thủ công thông qua các công cụ như Atoll, Nastar hoặc một số công cụ tự phát triển dựa trên dữ liệu trạm như khoảng cách và vị trí Trong khi đó, mạng 4G đã phát triển hệ thống tự tổ chức và tự cấu hình (SON), với một trong những tính năng nổi bật là ANR (Automatic Neighbor Relation) - tự động thêm quan hệ Tuy nhiên, việc triển khai SON trên mạng 4G có sự khác biệt giữa các nhà cung cấp do cấu hình và quy định của từng hãng Chương 3 sẽ đề cập đến những khác biệt trong tính năng ANR giữa các vendor và đề xuất giải pháp khắc phục.
XÂY D Ự NG MODULE RÀ SOÁT NEIGHBOR TRÙNG PSC VÀ PCI
Export Data
Utilize crontab, as shown in Figure 3.3, on the Netact server to export log files containing 4G relation pairs and PCI information for 4G cells to a designated directory on the Netact system daily.
Nội dung file script export_config_daily
+ Hình 3.4 thể hiện file “LNRELna07.csv” và “LNRELna09.csv” gồm các thông tin neighbor relation giữa các cell trên mạng 4G của MobiFone trên
Netact 07 (phase 1) và Netact 09 (phase 2)
The LNREL 4G file includes several parameters essential for network management, such as amleAllowed, which indicates whether active mode load equalization is permitted It also features cellIndOffNeigh, representing individual offsets for neighboring cells, and cellIndOffNeighDelta, which is used for load balancing adjustments Additionally, it contains identifiers like ecgiAdjEnbId and ecgiLcrId that specify the eNB identity in the ECGI of related neighbor cells The handoverAllowed parameter outlines the handover permissions, categorized as allowed, forbidden, or restricted to the S1 interface only Other important parameters include nrControl for managing neighbor relations, nrStatus for monitoring their status, and removeAllowed, which indicates if removal is permitted.
LNCEL_information_FL19_bosungna07.csv” và “LNCEL_information_2.csv”
Bài viết cung cấp thông tin về các trạm eNodeB, bao gồm eNB ID và tên eNB, cùng với các thông tin của các cell 4G như cell ID, tên cell, TAC và phycellid Tệp xuất thông tin cell này hỗ trợ công tác tối ưu hóa khi phát hiện sự cố MO LNREL trùng PCI.
- Tương tự 4G, với 3G sử dụng file crontab xuất file log các cặp relation, thông tin cell, RNC
+ File “all_relation” gồm các thông tin tên RNC relation đang khai báo, Cell nguồn và cell đích có neighbor
+ File “rbsid” gồm thông tin tên RNC, các trạm 3G đang khai báo trên RNC và mã RNC ID
The "cell_info" file contains essential details about Utrancell declarations on the RNC, including cell status, Cell ID, PSC (Primary Scrambling Code), RAC (Routing Area Code), SAC (Service Area Code), downlink frequency, and uplink frequency.
FTP get file
Sử dụng Python để phát triển chương trình tự động thực hiện FTP vào server OSS Nokia nhằm tải về file log cấu hình đã xuất ra Chương trình sẽ thực hiện tác vụ FTP login vào server OSS Nokia thông qua địa chỉ máy chủ 10.aa.xx.yy.
- Với 4G sử dụng File code “sftp_get_file_from_nokia_sftp.py” và
“sftp_get_file_from_nokia_sftp_netact09.py”
Hình 3.11 FTP lấy file từ OSS Nokia về máy server
- Với 3G sử dụng file code “2sftp_get_file_from_ericsson_enm_sftp.py” get thông tin Utrancell khai báo trên RNC và
“3sftp_get_file_from_ericsson_enm_sftp.py” get thông tin relation
Hình 3.12 FTP get thông tin Utrancell từ OSS Ericsson về máy server
Hình 3.13 FTP get thông tin Relation từ OSS Ericsson về máy server
Import Database
To import and filter data into the MySQL databases "4g_nokia_lncel" and "4g_nokia_lnrel," download the configuration log file and utilize the PHP code files "import_lncel_from_sftp" and "import_lnrel_from_sftp.php."
- 3G: Sau khi download, xử lý file log cấu hình script code tiếp tục update thông tin vào Database “umts_cellinfo” và “ericsson_3g_relation”
Hình 3.16 Database UMTS Cell Info
Code 3G import thông tin Relation vào Database
Caculation – Result
- 4G: Khi có đủ dữ liệu thực hiện dùng SQL để select ra các cặp relation 4G bị trùng PCI theo các điều kiện:
+ Trong script import dữ liệu vào database ở mục 3
The script "import_lnrel_from_sftp.php" processes the complete data input and identifies neighbor pairs with matching PCI values, marking them in the pci_conflict field (refer to Figure 3.18) Since the current Nokia 4G MLMB network utilizes only one carrier (earfcnDL01), there is no need to compare neighbors with the same frequency at this stage The SQL command used for this operation is: update 4g_nokia_lnrel set pci_conflict='yes' where pci=npci.
Hình 3.18 Lệnh mysql tìm cặp neighbor trùng PCI
Hình 3.19 Kết quả các cặp neighbor trùng PCI
Trên giao diện sử dụng, hiển thị kết quả các cặp neighbor trùng PCI modul query với trường thông tin pci_conflict='yes', sau đó trình bày kết quả trên giao diện người dùng như hình 3.20.
Hình 3.20 Kết quả trên giao diện modul 4G
- 3G: Sau khi có đủ dữ liệu, dùng lệnh SQL để select ra các cặp relation 3G bịtrùng PSC theo các điều kiện:
+ Ở bước 3 import database ở mục 3 đồng thời sẽ thực hiện cập nhật thông tin uarfcndl, psc và nuarfcndl (neighbor uarfcndl), npsc (neighbor psc) của từng cặp neighbor
To display neighbor pairs with duplicate UARFCNDL and PSC, execute a MySQL query using the condition uarfcndl=nuarfcndl and psc=npsc, as shown in Figure 3.21 The SQL command is: SELECT * FROM ericsson_3g_relation WHERE ericsson_3g_relation.uarfcndl = ericsson_3g_relation.nuarfcndl AND ericsson_3g_relation.psc = ericsson_3g_relation.npsc.
Hình 3.21 Lệnh mysql tìm cặp neighbor trùng PSC
Hình 3.22 Kết quả trên giao diện modul 3G
Đánh giá modul
Sau khi áp dụng modul 4G vào công tác tối ưu hóa neighbor, việc thay đổi PCI của cell HHC029M4BS từ 60 xuống 20 đã mang lại hiệu quả rõ rệt Tỉ lệ chuyển giao thành công giữa cell HHC008M4BD và cell HHC029M4BS đã tăng đáng kể từ 42,22% lên 96,67%.
Hình 3.23 PCI của cell HHC029M4BS trước khi thay đổi
Hình 3.24 PCI của cell HHC029M4BS sau khi thay đổi
Hình 3.25 So sánh KPI HO trước và sau khi thay đổi PCI
- Tính chính xác của modul 4G
+ Cụ thể trên hình 3.26 thể hiện dữ liệu thô sau khi export: file
LNRELna07.csv gồm 445472 MO relation, file LNRELna09.csv gồm 377460 MO relation → tổng 822932 MO relation
Hình 3.26 Dữ liệu Relation của file export LNRELna07.csv và LNRELna09.csv
Hình 3.27 Tổng số Relation trên giao diện modul 4G
Trên giao diện modul 4G, tổng số dữ liệu Relation hiển thị là 822929, như thể hiện trong hình 3.27 Số liệu này lệch 3 MO Relation so với dữ liệu thô đã xuất do có 3 MO Relation không hợp lệ (không có thông tin cell đích), được minh họa trong hình 3.28.
Hình 3.28 Relation rác trên dữ liệu export
- Hiệu quả của modul 3G: sau khi áp dụng vào công tác tối ưu hoá neighbor, quy hoạch thay đổi PSC của trạm QHUB75 từ PSC (A/B/C) = 435 sang PSC
Tỉ lệ thiết lập cuộc gọi CSSR và thiết lập phiên PASR đã gia tăng, đồng thời tỉ lệ rớt cuộc gọi CS_CDR và tỉ lệ rớt phiên PADR cũng được cải thiện đáng kể, như thể hiện trong hình 3.30.
Hình 3.29 PSC của trạm QHUB75 trước và sau khi thay đổi
Hình 3.30 So sánh KPI HO trước và sau khi thay đổi PSC
- Tính chính xác của modul 3G: dữ liệu thô từ file export all_relation.txt gồm
684614 MO relation (hình 3.31) chính xác với dữ liệu trên giao diện modul 3G (hình 3.32)
Hình 3.31 Dữ liệu Relation của file export all_relation.txt
Hình 3.32 Tổng số Relation trên giao diện modul 3G
K ế t lu ận chương
Chương 3 đã nêu lên vấn đề thực tế trên mạng lưới, tính năng ANR triển khai ở mỗi vendor đều khác biệt Với mạng 4G vendor Nokia cần giải pháp khắc phục bài toán neighbor trùng PCI và neighbor 3G Ericsson trùng PSC Không chỉ vậy chương này đã xây dựng modul để cải thiện tình trạng này Modul xây dựng trên cơ sở số hoá dữ liệu export từ OSS và xửlý đưa ra giao diện người dùng nhằm phục vụ công tác vận hành khai thác và tối ưu hoá trên mạng lưới Với niềm tin mang tới trải nghiệm sử dụng dịch vụ của khách hàng ngày càng tốt, hiệu quả modul đem lại đã cải thiện được vấn đề rớt cuộc gọi hay chuyển giao lỗi ảnh hưởng dịch vụngười dùng, điều này được chứng minh qua các chỉ số KPI Tại thời điểm số hoá chuyển đổi số trong công việc, modul đem lại sự đơn giản và tinh gọn dữ liệu mạng lưới (cấu hình khai báo, tham số…)
Bài luận đã tổng quan về các mạng thông tin di động từ 1G đến 5G, nhấn mạnh đặc điểm công nghệ của 4G với ba công nghệ chính: đa sóng mang, chuyển mạch gói và đa anten thu/phát Nó cũng phân tích sự khác biệt giữa mạng 3G và 4G về cấu trúc, công nghệ, kỹ thuật truy cập, dải tần số, băng thông và tốc độ Sự phát triển của công nghệ mạng là cần thiết để thích ứng với thực tiễn, với tính di động là đặc tính quan trọng trong các mạng di động không dây Bài viết trình bày các khái niệm, mục đích khai báo và quy hoạch phát sóng trạm mới trong 3G và 4G Ngoài ra, công nghệ mạng 4G còn phát triển hệ thống tự tổ chức và tự cấu hình (SON), trong đó tính năng ANR - tự động thêm quan hệ, đóng vai trò quan trọng.
Tuy nhiên trên mạng lưới 4G của MobiFone hiện đang triển khai 2 vendor trạm Nokia và Huawei nên sẽ có điểm khác biệt do hãng cấu hình và quy định
Bài luận đã đề xuất giải pháp khắc phục và tối ưu hoá việc phát hiện lỗi trùng dữ liệu neighbor trong hệ thống 3G Ericsson và 4G Nokia, nhằm hỗ trợ quá trình chuyển đổi số tại MobiFone Việc giảm chi phí và nhân lực trong quản trị dữ liệu hệ thống trạm 3G/4G là rất cần thiết Modul được đưa vào sử dụng không chỉ tối ưu hoá hiệu suất và cải thiện KPI mà còn nâng cao chất lượng dịch vụ, đồng thời đảm bảo tính chính xác và tinh gọn trong việc tổng hợp dữ liệu, giảm thiểu nhân công xử lý lượng dữ liệu lớn trên mạng lưới.
Hướng phát triển của đề tài:
Mạng lưới của nhà mạng cung cấp dịch vụ gồm nhiều hệ thống vendor cho các mạng 2G, 3G, 4G Việc thiết kế và xây dựng chuyển đổi số về dữ liệu hệ thống là cần thiết để tối ưu hóa hoạt động khai thác mạng, yêu cầu nguồn nhân lực có kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn Trong tương lai, tôi dự định phát triển thêm các modul cho các vendor như Huawei, Samsung và mạng 5G của Ericsson, nhằm tìm ra giải pháp tối ưu hóa mạng lưới và nâng cao trải nghiệm của khách hàng khi sử dụng dịch vụ di động.