Đề tài Tối ưu hóa mạng UMTS

MỤC LỤC Trang DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT 1xEV- DO 3G 3GPP 3GPP2 1x Evolution – Data Optimized Third Generation Third Generation Global Partnership Project Third Generation Global Partnership Project 2 Pha 1- Tối ưu dữ liệu Thế hệ 3 Dự án hội nhập toàn cầu thế hệ 3 A. AGC AMR AMPS Automatic Gain Control Adaptive Multi-Rate codec Advanced Mobile Phone System Bộ điều khiển tăng ích tự động Bộ mã hoá và giải mã đa tốc độ thích nghi Hệ thống điện thoại di động tiên tiến (Mỹ) B. BHCA BER BLER BPSK BSIC BTS Busy Hour Call Attempts Bit Error Rate Block Error Rate Binary Phase Shift Keying Base station identity code Base Tranceiver Station Số cuộc gọi trong giờ bận Tốc độ lỗi bit Tốc độ lỗi Block Khoá dịch pha nhị phân Mã nhận dạng trạm gốc Trạm gốc C. CDG CDMA CN CRC The CDMA Development Group Code Division Multiple Access Core Network Cylic Redundancy Check Nhóm phát triển CDMA Truy nhập phân chia theo mã Mạng lõi Mã vòng kiểm tra dư thừa D. DL DSSS Downlink Direct Sequence Spread Spectrum Đường xuống Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp E. EDGE EIRP ETSI Enhanced Data Rates for Evolution Equivalent Isotropic Radiated Power European Telecommunication Standard Institute Các tốc độ dữ liệu tăng cường cho sự tiến hoá Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương Viện chuẩn hoá viễn thông Châu Âu F. FDD FDMA FER Frequency Division Duplex Frequency Division Multiple Access Frame Error Rate Phương thức song công phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Tỷ số lỗi khung G. GGSN GPRS GP GPS GSM Gateway GPRS Support Node General Packet Radio Service Gain Processer Global Positioning System Global System for Mobile Telecommunication Nút hỗ trợ cổng GPRS Dịch vụ vô tuyến gói chung Độ lợi xử lý Hệ thống định vị toàn cầu Hệ thống viễn thông di động toàn cầu H. HLR HSDPA HSUPA HO Home Location Registor High Speed Downlink Packet Access High Speed Uplink Packet Access Handover Bộ đăng ký thường trú Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao Truy nhập gói lên xuống tốc độ cao Chuyển giao I. IMT-2000 IMT- MC IP ITU Iub Iur International Mobile Telecommunication 2000 IMT- Multicarrier Internet Protocol International Telecommunication Union Thông tin di động toàn cầu 2000 IMT đa sóng mang Giao thức Internet Liên hợp viễn thông quốc tế Giao diện giữa RNC và nút B Giao diện giữa 2 RNC K. KPI Key performace Indicator Bộ chỉ thị hiệu năng chính. L. LOS Line of sight Tầm nhìn thẳng M. ME MMS MGW MPLS MIMO MSC MSS Mobile Equipment Multimedia Messaging Service Media Gateway Multiprotocol Label Switching Multi input multi output Mobile Service Switching Centre MSC server Thiết bị di động Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện Nút cổng của Softswitch Chuyển mạch nhãn đa giao thức Đa phân tập Anten In/Out Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động Nút chuyển mạch của Softswitch O. OFDM OMC Orthogonal frequency-division multiplexing Operation Mainternance Center Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Trung tâm điều hành quản lý khai thác P. PCU PN PPS-IN Packet Control Unit Pseudo Noise Prepaid System - Interligent Network Đơn vị điều khiển gói Giả tạp âm Hệ thống điều khiển thuê bao trả trước IN Q. QPSK Quardrature Phase Phase Shift Keying Khoá dịch pha cầu phương R. RAM RAT RNC RNS RRC RRM Radio Access Mode Radio Access Technology Radio Network Controller Radio Network subsystem Radio Resoure Control protocol Radio Resouse Management Chế độ truy nhập vô tuyến Công nghệ truy nhập vô tuyến Bộ điều khiển mạng vô tuyến Phân hệ mạng vô tuyến Giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến Thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến S. SFN SCP SDP SGSN SHO SIP SIR SMS SNR STP System Frame Number Service Control Point Service Data Point Serving GPRS Support Node. Soft Handover Session Initiation Protocol Signal to Interference Ratio Short Messaging Service Signal to Noise Ratio Signaling Transfer Point Số hiệu khung hệ thống Nút hỗ trợ điều khiển dịch vụ trong PPS-IN Nút hỗ trợ điều khiển dữ liệu trong PPS-IN Nút hỗ trợ GPRS phục vụ Chuyển giao mềm Giao thức khởi tạo phiên Tỷ số tín hiệu trên nhiễu Dịch vụ nhắn tin ngắn Tỷ số tín hiệu trên tạp âm Điểm chuyển tiếp báo hiệu T. TDD TDMA TPC TSC Time Division Duplex Time Division Multiple Access Transmission Power Control Trantsit/Gateway Center Phương thức song công phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo thời gian Điều khiển công suất phát Trung tâm chuyển tiếp cuộc gọi U. UE UL UMTS  USIM UTRAN User Equipment Uplink Universal Mobile Telecommunication System UMTS Subscriber Identify Module UMTS Terrestrial Radio Access Network Thiết bị người sử dụng Đường xuống Hệ thống viễn thông di động toàn cầu Modul nhận dạng thuê bao UMTS Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS V. VLR VOIP Visitor Location Registor Voice Over Internet Protocol Bộ đăng ký tạm trú Truyền thoại qua giao thức Internet W. WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Các loại QoS của hệ thống UMTS 21 4.1 Tham số đánh giá năng lực mạng IP cho các loại dịch vụ khác nhau 52 5.1 Bảng phân bố SITE VMS MOBIFONE khu vực III 74 5.2 Các chỉ tiêu KPI thực tế VMS III 77 5.3 Kết quả đo kiểm tại KVIII tháng 3/ 2010 78 5.4 Số liệu thống kê chất lượng mạng hiện tại ở TP Đà Nẵng 79 DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G 4 1.2 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh sử dụng công nghệ WCDMA 4 1.3 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh CDMA 2000 6 1.4 Cấu trúc mạng 3G theo tiêu chuẩn 3GPP R99 9 1.5 Cấu trúc mạng 3G theo tiêu chuẩn 3GPP R4 11 1.6 Cấu trúc mạng 3G theo tiêu chuẩn 3GPP R5 12 1.7 Mô hình cung cấp dịch vụ sử dụng giao thức SIP trên IMS 13 2.1 Quá trình trải phổ và giải trải phổ 15 2.2 Các công nghệ đa truy nhập 16 2.3 Nguyên lý của đa truy nhập trải phổ 16 2.4 Phân bố phổ tần cho UMTS châu Âu 17 2.5 Sơ đồ ánh xạ giữa các kênh khác nhau 18 2.6 Cấu trúc cell UMTS 19 2.7 Cấu trúc tổng thể hệ thống UMTS/GSM 21 2.8 Cấu trúc của UTRAN 22 3.1 Các vị trí điển hình của các chức năng RRM trong mạng WCDMA 28 3.2 Sự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm 33 3.3 Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và WCDMA. 34 3.4 Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống 34 3.5 Nhu cầu chuyển giao giữa các tần số sóng mang WCDMA 35 3.6 Thủ tục chuyển giao giữa các tần số. 35 3.7 Đường cong tải 37 3.8 Đo lường trong mạng UMTS 40 3.9 Thiết lập cuộc gọi 42 3.10 Thiết lập kết nối 44 4.1 Quy trình quản lý chất lượng mạng 51 4.2 Phân loại các lớp KPI 53 4.3 Sơ đồ tín hiệu báo hiệu RRC 54 4.4 Sơ đồ tín hiệu kênh mang vô tuyến RAB 56 4.5 Sơ đồ tín hiêu kết nối cuộc gọi 57 4.6 Sơ đồ yêu cầu giải phóng kênh RAB từ RNC đến CN 59 4.7 Sơ đồ tín hiệu yêu cầu chuyển giao 60 4.8 Sơ đồ chuyển giao giữa các hệ thống trong RNC 61 4.9 Sơ đồ chuyển giao giữa các hệ thống của các RNC 62 4.10 Sơ đồ chuyển giao giữa các hệ thống CS 63 4.11 Sơ đồ chuyển giao giữa các hệ thống PS 65 4.12 Sơ đồ chuyển giao giữa các hệ thống khác nhau (GPRS -> WCDMA) 67 4.13 Sơ đồ truy nhập dich vụ CS 12.2K 68 4.14 Sơ đồ truy nhập dich vụ CS 64K 69 5.1 Phân bố SITE tại Thành phố Đà Nẵng 75 5.2 Phân bố SITE tại khu vực trung tâm Thành phố Đà Nẵng 76 5.3 Sơ đồ tổng quan cấu trúc của hệ thống Nemo Outdoor 80 5.4 Sơ đồ tổng quan cấu trúc của hệ thống Nemo Outdoor với tùy chọn đo kiểm chất lượng thoại 80 5.5 Các thành phần thiêt bị trong hệ thống Nemo Outdoor Multi 81 5.6 Cấu trúc hệ thống đo kiểm chất lượng thoại 82 5.7 Hệ thống đo kiểm chất lượng thoại Mobile tới Mobile 83 5.8 Giá trị MOS kiểm tra được cho 2 đường downlink của 2 MS 84 5.9 Hệ thống đo kiểm chất lượng thoại Mobile tới Fixed 85 5.10 Thông tin về đường Line điện thoại 86 5.11 Giá trị MOS kiểm tra được cho đường downlink của MS và Server 87 5.12 Chuyến giao giữa các hệ thống ( từ drivetest) 88 5.13 Tín hiệu chuyển giao bị lỗi ở RNC Quảng Bình 89 5.14 Tín hiệu chuyển giao thành công sau khi khắc phục lỗi 89 5.15 Sector bị tráo đổi và khắc phục 90 5.16 Vùng phủ ở mức không đạt yêu cầu 90 5.17 Vùng phủ sau khi điều chỉnh 92 5.18 Tín hiệu bị che lấp bởi công trình mới xây dựng và sau khi khắc phục 93 LỜI NÓI ĐẦU *** Trong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò rất quan trọng và không thể thiếu được. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con người nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật rất đa dạng và phong phú. Ngày nay với những nhu cầu cả về số lượng và chất lượng của khách hàng sử dụng các dịch vụ viễn thông ngày càng cao, đòi hỏi phải có những phương tiện thông tin hiện đại nhằm đáp ứng các nhu cầu đa dạng của khách hàng “mọi lúc, mọi nơi” mà họ cần. Thông tin di động ngày nay đã trở thành một dịch vụ kinh doanh không thể thiếu được của tất cả các nhà khai thác viễn thông trên thế giới. Đối với các khách hàng viễn thông, nhất là các nhà doanh nghiệp thì thông tin di động trở thành phương tiện liên lạc quen thuộc và không thể thiếu được. Dịch vụ thông tin di động ngày nay không chỉ hạn chế cho các khách hàng giầu có nữa mà nó đang dần trở thành dịch vụ phổ cập cho mọi đối tượng viễn thông. Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có những bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ. Với sự hình thành nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới đã tạo ra sự cạnh tranh để thu hút thị phần thuê bao giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa ra các chính sách khuyến mại, giảm giá và đã thu hút được rất nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ. Cùng với đó, mức sống chung của toàn xã hội ngày càng được nâng cao đã khiến cho số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến trong các năm gần đây. Năm 2009 là năm thông tin di động thế hệ thứ 3 chính thức đưa vào phục vụ tại Việt Nam. Với công nghệ WCDMA có khả năng cung cấp dung lượng dữ liệu lớn, tốc độ cao đem đến cho người sử dụng những tiện ích đa phương tiện, cũng như những ứng dụng hoàn toàn mới mẻ mà công nghệ 2G chưa có được. Mặt khác sự ra đời của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 ở Việt Nam cũng tạo ra sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động, đặc biệt là ba nhà mạng viễn thông hàng đầu hiện nay : MobiFone, Vinaphone, Viettel. Cạnh tranh không chỉ về cơ sở hạ tầng, số lượng thuê bao, mà quan trọng còn là chất lượng dịch vụ. Chính vì vậy việc tối ưu hóa mạng di động 3G UMTS là việc làm rất cần thiết và mang một ý nghĩa thực tế cao. Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ trong những năm học tập chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông tại trường đại học Quy Nhơn và sau thời gian thực tập tại phòng Kỹ thuật_Khai thác thuộc Trung tâm di động KVIII công ty VMS-MobiFone cùng với sự hướng dẫn của Cô Lê Thị Cẩm Hà, em đã tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tối ưu hóa mạng UMTS”. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Cô Lê Thị Cẩm Hà và các thầy cô Khoa Kỹ thuật và công nghệ đã nhiệt tình giảng dạy, quan tâm giúp đỡ em trong suốt 5 năm em học tập tại trường, đặc biệt là trong quá trình thực tập và làm đồ án tốt nghiệp cuối khóa. Em xin chân thành cảm ơn Trưởng phòng Cao Văn Tuấn_ Phòng Kỹ thuật Khai thác, đồng thời cùng với tổ trưởng tổ tối ưu hóa anh Trần Việt Dũng và các cán bộ phòng Kỹ thuật_Khai thác thuộc công ty thông tin di động VMS_MobiFone khu vực III đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Quy Nhơn, ngày 10 tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện Phan Thị Hạnh Dung CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1. Thông tin di động và sơ lược sự phát triển Trong những năm gần đây, công nghệ không dây là chủ đề được nhiều chuyên gia quan tâm trong lĩnh vực máy tính và truyền thông. Trong thời gian này công nghệ này được rất nhiều người sử dụng và đã trải qua rất nhiều thay đổi. Quá trình thay đổi thể hiện qua các thế hệ : * Thế hệ thứ nhất (1G) Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người, và sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA). Với FDMA, khách hàng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số. Sơ đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS bật nguồn để hoạt động thì nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho nó. Nhờ kênh này, MS nhận được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người dùng. Trong trường hợp số thuê bao nhiều hơn số lượng kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lại không được truy cập. Đặc điểm: Mỗi MS được cấp phát một đôi kênh liên lạc trong suốt thời gian thông tuyến. Nhiễu giao thoa do các kênh lân cận là đáng kể. BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS. Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di động AMPS (Advanced Mobile Phone System). Hệ thống di động này sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản. Tuy nhiên, hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cả dung lượng và tốc độ. Vì thế, hệ thống di động thứ 2 ra đời được cải thiện về cả dung lượng và tốc độ. * Thế hệ thứ hai (2G) Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số. Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng phương pháp điều chế số và 2 phương pháp đa truy cập : Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA Đa truy cập phân chia theo mã CDMA Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA Phổ quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này được dùng cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian trong chu kì một khung. Các thuê bao khác nhau dùng chung kênh nhờ cài xen khe thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát một khe thời gian trong cấu trúc khung. Đặc điểm: Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy di động và một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc. Việc phân chia tần số như vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà không có sự can nhiễu lẫn nhau Giảm số máy thu ở BTS Giảm nhiểu giao thoa Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống di động toàn cầu GSM. Máy di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn FDMA. Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong 1 giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý 50x106 lệnh trong 1 giây. Đa truy cập phân chia theo mã CDMA Trong thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau. Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN, được cấp phát khác nhau cho mỗi người sử dụng. Đặc điểm: Dải tần tín hiệu rộng Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn TDMA và FDMA Việc các thuê bao trong cùng cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn đơn giản và việc thay đổi , chuyển giao, điều khiển dung lượng cell thực hiện rất linh hoạt * Thế hệ thứ ba (3G) Để đáp ứng kịp thời các dịch vụ ngày càng phong phú và đa dạng của người sử dụng, từ đầu thập niên 90 người ta đưa ra hệ thống thông tin di động tổ ong thế hệ thứ 3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 với tên gọi ITM-2000 đưa ra các muc tiêu chính sau: Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy cập Internet nhanh hoặc các dịch vụ đa phương tiện Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân và điện thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ sóng của các hệ thống thông tin di động Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động 3G hứa hẹn tốc độ truyền dẫn lên tới 2.05 Mbps cho người dùng tĩnh , 384 Kbps cho người dùng di chuyển chậm và 128 Kbps cho người dùng trên moto. Công nghệ 3G dùng sóng mang 5MHz chứ không phải là sóng mang 200KHz như của CDMA nên 3G nhanh hơn rất nhiều so với công nghệ 2G và 2,5G. Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 ITM-2000 đã được đề xuất, trong đó 2 hệ thống WCDMA và cdma-2000 đã được ITU chấp thuận và đang được áp dụng trong những năm gần đây. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện thông tin vô tuyến. Hình 1.1 Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G * Thế hệ thứ tư (4G) Các nhà cung cấp dịch vụ và người dùng đều luôn mong muốn và hướng tới các công nghệ không dây có thể cung cấp được nhiều loại hình dịch vụ hơn với tính năng và chất lượng dịch vụ cao hơn. Với cách nhìn nhận này, Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) đã và đang làm việc để hướng tới một chuẩn cho mạng di động tế bào mới thế hệ thứ tư 4G. ITU đã lên kế hoạch để có thể cho ra đời chuẩn này một vài năm tới. Công nghệ này sẽ cho phép thoại dựa trên IP, truyền số liệu và đa phương tiện với tốc độ cao hơn rất nhiều so với các công nghệ của mạng di động hiện nay. Về lý thuyết, theo tính toán dự kiến tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 288 Mb/s. 1.2. Hệ thống thông tin di động 3G theo 2 nhánh công nghệ chính 1.2.1. Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA WCDMA là một tiêu chuẩn thông tin di động 3G của IMT-2000 được phát triển chủ yếu ở Châu Âu với mục đích cho phép các mạng cung cấp khả năng chuyển vùng toàn cầu và để hỗ trợ nhiều dịch vụ thoại, dịch vụ đa phương tiện. Các mạng WCDMA được xây dựng dựa trên cơ sở mạng GSM, tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của các nhà khai thác mạng GSM. Quá trình phát triển từ GSM lên WCDMA qua các giai đoạn trung gian, có thể được tóm tắt như hình 1.2: Hình 1.2 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh sử dụng công nghệ WCDMA GPRS: GPRS cung cấp các kết nối số liệu chuyển mạch gói với tốc độ truyền lên tới 171,2Kbps (tốc độ số liệu đỉnh) và hỗ trợ giao thức Internet TCP/IP và X25, nhờ vậy tăng cường đáng kể các dịch vụ số liệu của GSM. Công việc tích hợp GPRS vào mạng GSM hiện tại là một quá trình đơn giản. Một phần các khe trên giao diện vô tuyến dành cho GPRS, cho phép ghép kênh số liệu gói được lập lịch trình trước đối với một số trạm di động. Còn mạng lõi GSM được tạo thành từ các kết nối chuyển mạch kênh được mở rộng bằng cách thêm vào các nút chuyển mạch số liệu Gateway mới, được gọi là GGSN và SGSN. GPRS là một giải pháp đã được chuẩn hoá hoàn toàn với các giao diện mở rộng và có thể chuyển thẳng lên 3G về cấu trúc mạng lõi. EDGE: Hệ thống 2,5G tiếp theo đối với GSM là EDGE. EDGE áp dụng phương pháp điều chế 8PSK, điều này làm tăng tốc độ của GSM lên 3 lần. EDGE là lý tưởng đối với phát triển GSM, nó chỉ cần nâng cấp phần mềm ở trạm gốc. Nếu EDGE được kết hợp cùng với GPRS thì khi đó được gọi là EGPRS. Tốc độ tối đa đối với EGPRS khi sử dụng cả 8 khe thời gian là 384kbps. WCDMA: WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một công nghệ truy nhập vô tuyến được phát triển mạnh ở Châu Âu. Hệ thống này hoạt động ở chế độ FDD & TDD và dựa trên kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS- Direct Sequence Spectrum) sử dụng tốc độ chip 3,84Mcps bên trong băng tần 5MHz. WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời các dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động ở mức hiệu quả cao nhất. Hơn nữa WCDMA có thể hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau, dựa trên thủ tục điều chỉnh tốc độ. 1.2.2. Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ CDMA 2000 Hệ thống CDMA 2000 gồm một số nhánh hoặc giai đoạn phát triển khác nhau để hỗ trợ các dịch vụ phụ được tăng cường. Nói chung CDMA 2000 là một cách tiếp cận đa sóng mang cho các sóng có độ rộng n lần 1,25MHz hoạt động ở chế độ FDD. Nhưng công việc chuẩn hoá tập trung vào giải pháp một sóng mang đơn 1,25MHz (1x) với tốc độ chip gần giống IS-95. CDMA 2000 được phát triển từ các mạng IS-95 của hệ thống thông tin di động 2G, có thể mô tả quá trình phát triển đó như hình 1.3: Hình 1.3 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh CDMA 2000 IS-95B: IS-95B hay CDMA One được coi là công nghệ thông tin di động 2,5G thuộc nhánh phát triển CDMA 2000, là một tiêu chuẩn khá linh hoạt cho phép cung cấp dịch vụ số liệu tốc độ lên đến 115Kbps. CDMA 2000 1xRTT: Giai đoạn đầu của CDMA2000 được gọi là 1xRTT hay chỉ là 1xEV-DO, được thiết kế nhằm cải thiện dung lượng thoại của IS-95B và để hỗ trợ khả năng truyền số liệu ở tốc độ đỉnh lên tới 307,2Kbps. Tuy nhiên, các thiết bị đầu cuối thương mại của 1x mới chỉ cho phép tốc độ số liệu đỉnh lên tới 153,6kbps. -CDMA 2000 1xEV-DO: 1xEV-DO được hình thành từ công nghệ HDR (High Data Rate) của Qualcomm và được chấp nhận với tên này như là một tiêu chuẩn thông tin di động 3G vào tháng 8 năm 2001 và báo hiệu cho sự phát triển của giải pháp đơn sóng mang đối với truyền số liệu gói riêng biệt. Nguyên lý cơ bản của hệ thống này là chia các dịch vụ thoại và dịch vụ số liệu tốc độ cao vào các sóng mang khác nhau. 1xEV-DO có thể được xem như một mạng số liệu “xếp chồng”, yêu cầu một sóng mang riêng. Để tiến hành các cuộc gọi vừa có thoại, vừa có số liệu trên cấu trúc “xếp chồng” này cần có các thiết bị hoạt động ở 2 chế độ 1x và 1xEV-DO. CDMA 2000 1xEV-DV: Trong công nghệ 1xEV-DO có sự dư thừa về tài nguyên do sự phân biệt cố định tài nguyên dành cho thoại và tài nguyên dành cho số liệu. Do đó CDG (nhóm phát triển CDMA) khởi đầu pha thứ ba của CDMA 2000 bằng các đưa các dịch vụ thoại và số liệu quay về chỉ dùng một sóng mang 1,25MHz và tiếp tục duy trì sự tương thích ngược với 1xRTT. Tốc độ số liệu cực đại của người sử dụng lên tới 3,1Mbps tương ứng với kích thước gói dữ liệu 3.940 bit trong khoảng thời gian 1,25ms. CDMA 2000 3x(MC- CDMA): CDMA 2000 3x hay 3xRTT đề cập đến sự lựa chọn đa sóng mang ban đầu trong cấu hình vô tuyến CDMA 2000 và được gọi là MC-CDMA (Multi carrier) thuộc IMT-MC trong IMT-2000. Công nghệ này liên quan đến việc sử dụng 3 sóng mang 1x để tăng tốc độ số liệu và được thiết kế cho dải tần 5MHz (gồm 3 kênh 1,25Mhz). Sự lựa chọn đa sóng mang này chỉ áp dụng được trong truyền dẫn đường xuống. Đường lên trải phổ trực tiếp, giống như WCDMA với tốc độ chip hơi thấp hơn một ít 3,6864Mcps (3 lần 1,2288Mcps). 1.3. Mạng UMTS 3G và định hướng công nghệ mạng 3G của MOBIFONE 1.3.1. Định hướng công nghệ & dịch vụ theo tiêu chuẩn châu Âu do 3GPP qui định áp dụng cho mạng MobiFone Chuẩn 3GPP qui định phát triển công nghệ và cấu trúc mạng GSM 2G truyền thống phát triển lên UMTS 3G theo nhánh sử dụng công nghệ WCDMA với xu hướng sử dụng truyền tải TDM tiến đến một mạng "All IP" theo trình tự phiên bản: 3GPP R99, 3GPP R4, 3GPP R5 và 3GPP R6. Mạng Mobifone trong giai đoạn hơn 15 năm qua đã đầu tư trở thành mạng GSM 2,5G và là phần đầu trong quá trình chuẩn hoá 3 GPP. Vì vậy, lựa chọn định hướng tiến triển thông tin di động lên 3G cho mạng Mobifone theo tiêu chuẩn châu Âu do 3GPP khuyến nghị vì: Chuẩn ETSI cho thông tin di động GSM đồng nhất cho các nước châu Âu đã có thể sử dụng để toàn cầu hóa thông tin di động định hướng 3G Mạng MOBIFONE đang theo chuẩn GSM/ETSI – châu Âu đó là GSM 900/1800. UMTS thừa hưởng nhiều phần tử chức năng từ GSM hiện tại. Nên việc tận dụng các thiết bị đang có trên mạng sẽ đem lại nhiều thuận lợi lớn cho Mobifone. 1.3.2. Nội dung chủ yếu các phiên bản tiêu chuẩn 3GPP ETSI là tổ chức tiêu chuẩn thông tin di động GSM trong những năm 1980 và 1990. ETSI còn xây dựng cấu trúc chuẩn hóa mạng GPRS. Chuẩn cuối cùng ETSI xây dựng năm 1998. 3GPP thành lập năm 1998 là tổ chức kết hợp của các tổ chức tiêu chuẩn hóa: châu Âu, Nhật, Nam Triều tiên, Mỹ và Trung quốc. Mục đích chuẩn hóa hệ thống thông tin di động 3G theo định hướng: Phần truy nhập vô tuyến sử dụng WCDMA và TD-CDMA. Phần mạng lõi phát triển từ GSM, kế thừa những những tiêu chuẩn ETSI do SMG xây dựng. Đến năm 2001, sau khi hoàn thành phiên bản 3GPP R99, 3GPP chia thành hai tổ chức: 3GPP: xây dựng các tiêu chuẩn phát triển mạng lõi, dịch vụ, cấu trúc hệ thống, truy cập radio WCDMA và TD-CDMA. ETSI SMG: phát triển truy nhập radio GSM và EDGE. Trong đó 3GPP xây dựng các bộ tiêu chuẩn trên cơ sở năm. Phiên bản đầu tiên là 3GPP Release 99 (3GPP R99). Đến nay 3GPP đã có 04 phiên bản đã và đang được các nhà khai thác trên thế giới áp dụng: 3GPP release 99 (3GPP R99): chính thức được áp dụng từ tháng 3/2001. 3GPP release 4 (3GPP R4): chính thức được áp dụng từ tháng 9/2002. 3GPP release 5 (3GPP R5): tháng 12/2003 đang được áp dụng. 3GPP release 6 (3GPP R6): bổ sung những điểm thiếu trong IMS 3GPP R5 và đưa thêm vào một số features mới; tiến tới một mạng truyền tải “All IP”. Nội dung cơ bản từng phiên bản 3GPP qui định như sau: 1.3.2.1. GPP R99 Những yêu cầu chính: Tập trung vào sự đang hiện diện của mạng GSM, có 2 yêu cầu đặt ra là: Mạng UMTS phải tương thích với mạng GSM đang tồn tại. Hai mạng UMTS và GSM phải có khả năng làm việc tương tác. Truy nhập vô tuyến WCDMA là điểm mấu chốt nhất mà 3GPP R99 giải quyết. Thêm vào đó, UTRAN cũng được đưa ra với giao diện Iu. So sánh với các giao diện A và Gb trong GSM, 3GPP R99 đạt được hai điểm cơ bản: Chuyển đổi mã tín kiệu thoại trên Iu được mạng lõi đảm nhiệm thay cho BTS trong GSM. Mã hóa số liệu di động ở mức cell trên giao diện Iu được RNC đảm nhận thay cho SGSN đối với GPRS. Vậy đơn giản, mạng 3G R99 là hệ thống mạng GSM-based. Đó là một mạng GSM có hai mạng truy cập và hai mạng truy cập cung cấp lưu lượng có tốc độ khác nhau cho cả hai miền core CS và PS. Cấu hình kỹ thuật 3GPP đưa ra một phương pháp truy nhập vô tuyến mới WCDMA. Thiết bị vô tuyến WCDMA không tương thích với thiết bị vô tuyến GSM nên phải đưa bổ sung một hệ thống thiết bị mới đó là RNC và Node-B. Phần mạng vô tuyến WCDMA gọi là UTRAN. Một yêu cầu chính cho UMTS là hoạt động tương tác GSM/UMTS. Ví dụ ‘handover’ từ GERAN sang UTRAN và ngược lại. Yêu cầu này được thực hiện bởi: Thứ nhất: hướng downlink, giao diện air GSM được được phát triển để có thể quảng bá thông tin sóng WCDMA. Cũng như vậy downlink của radio WCDMA cũng quảng bá thông tin về sóng GSM. Thứ hai: nhằm giảm thiểu đầu tư, các chuẩn 3GPP yêu cầu 2G MSC/VLR GSM phải làm việc được với UTRAN. Hình 1.4 Cấu trúc mạng 3G theo tiêu chuẩn 3GPP R99 Các điểm quan trọng của phần Core trong 3GPP R99, gồm: Các node core trong miền CS như MSC/VLR và HLR/AuC/EIR phải thay đổi vì phải sử lý đồng thời cả thuê bao 2G và 3G. Với miền PS: tên và số lượng các node mạng GPRS giống trong 2G, nhưng chức năng SGSN thì rất khác. Trong 2G, SGSN đảm nhiệm chức năng quản lý di động (MM) cho nối mạch gói số liệu. Trong 3G chức năng MM được RNC và SGSN san sẻ. Nghĩa là miền PS không quản lý sự thay đổi cell của thuê bao trong UTRAN mà là RNC. 1.3.2.2. 3GPP R4 Những yêu cầu chính: Chưa có IMS, chỉ ấn định những thay đổi trong miền CS core UMTS – tách luồng dữ liệu người dùng ra khỏi các cơ chế điều khiển cùng một số khía cạnh khác, chủ yếu như sau: Chức năng điều khiển sử dụng MSC Server. Chức năng chuyển mạch dữ liệu người sử dụng dùng MGW. IP transport cho các giao thức mạng core. IP hóa cho giao diện Gb miền PS. Cấu hình kỹ thuật: MSC miền CS trong GSM truyền thống được 3GPP R4 tách riêng chức năng điều khiển – sử dụng MSC Server với chức năng nối mạch vận chuyển lưu lượng – sử dụng MGW. MSC Server và MGW có quan hệ “một-nhiều”. Một MSC Server có thể điều khiển nhiều MGW. Về cơ bản 3GPP R4 không cung cấp, cải thiện thêm dịch vụ. Cấu trúc 3GPP R4 bắt đầu đưa IP vào hệ thống Core CS. Cấu trúc softwsitch tạo bởi MSC Server – MGW tạo tiền đề định hướng “transport All IP”. Giảm chi phí truyền dẫn, phân lớp cấu trúc chức năng; định hướng phát triển dịch vụ độc lập với hạ tầng mạng. Hình 1.5 Cấu trúc mạng 3G theo tiêu chuẩn 3GPP R4 Điểm quan trọng nhất trong 3G R4 là: 3G R4 là động thái IP hóa toàn bộ miền CS. Truyền tải cũng IP/ATM, chuyển mạch cũng IP/ATM. Công nghệ SOFTSWITCH được đưa vào nhằm mục đích này. Công nghệ SOFTSWITCH tách MSC cổ điển thành: MSC-Server là phần tử điều khiển, nối IP giao thức MEGACO đến Media Gateway – là phần tử chuyển mạch dịch vụ người dùng. Dịch vụ người dùng là dịch vụ có trên miền chuyển mạch kênh CS truyền thống, nhưng lại dùng chuyển mạch IP/ATM. 1.3.2.3. 3GPP R5 Những yêu cầu chính: Đưa IMS vào mạng UMTS, cung cấp cơ chế và tổ chức multimedia. IP và các giao thức trên IP cũng sẽ được sử dụng làm cơ chế điều khiển. Dữ liệu người dùng về cơ bản cũng dựa trên IP. IP cũng được sử dụng làm giao thức truyền thay thế SS7, một giao thức chính đang dùng trong dịch vụ chuyển mạch kênh. 3GPP R5 đưa IMS vào tiêu chuẩn hóa. IMS được hỗ trợ bởi cấu trúc tiêu chuẩn độc lập dựa trên IP và được nối với các mạng thoại và số liệu hiện tại cho cả người sử dụng mạng cố định (như PSTN, ISDN, Internet) và mobile (như GSM, CDMA). Kiến trúc IMS có khả năng thiết lập truyền thông IP peer-to-peer với tất cả các lient với yêu cầu chất lượng dịch vụ. Thêm vào khả năng quản lý phiên làm việc, kiến trúc IMS cũng có các chức năng địa chỉ, mà đó là điều cần thiết để tổ chức dịch vụ (như đăng ký, bảo mật, cước, điều khiển truyền thông, roaming). IMS sẽ tạo nên trái tim của mạng core. 3GPP R5 cũng đã chuẩn hóa cơ chế dịch vụ IP multimedia dựa trên SIP. SIP chứa các chức năng phần tử logic, mô tả phương cách nối các phần tử, đưa ra các giao thức và các thủ tục. Cấu hình kỹ thuật: Hình 1.6 Cấu trúc mạng 3G theo tiêu chuẩn 3GPP R5 Những điểm chính tập trung vào: Vận chuyển IP trên toàn bộ hệ thống mạng từ BS đến network border gateway. Đưa IMS vào để bắt đầu ứng dụng các dịch vụ multimedia. Hợp nhất giao diện mở giữa các mạng truy cập và mạng core khác nhau. Đạt được năng lực cao trên giao diện vô tuyến UTRAN hướng downlink. 3G R5 đơn giản hóa cấu trúc mạng cho phép các giao thức truyền tải sử dụng hiệu quả hơn so với 3G R4, IP hóa toàn bộ truyền tải làm đơn giản hóa cấu trúc truyền tải. Về dịch vụ, IMS đóng vai trò chính trong 3G R5 và trong cả những phát triển dịch vụ tương lai. Trong pha này, 3GPP khuyến nghị vô tuyến UTRAN triển khai công nghệ HSDPA – tăng tốc độ số liệu downlink nhằm cung cấp hiệu quả các dịch vụ “không đối xứng” (tải số liệu downlink lớn hơn uplink nhiều). IMS Một mạng 3G UMTS hoàn thiện qua 3G R99, R4 đã cung cấp được một hạ tầng mạng truyền tải IP linh hoạt cho các terminal sử dụng GPRS, EDGE, và WCDMA cho các dịch vụ số liệu. IMS là một giải pháp phát triển tách biệt nhưng IMS làm hạ tầng cho phép triển khai cung cấp dịch vụ trên nhiều hạ tầng mạng khác nhau. Một trong số đó là mạng 3G UMTS. Hình 1.7 Mô hình cung cấp dịch vụ sử dụng giao thức SIP trên IMS IMS cung cấp một cơ chế nối mạch nối các terminal sử dụng IP. Hình 1.5, IMS dùng giao thức SIP trên miền PS điều khiển phiên cung cấp các dịch vụ multimedia. Qua IP và qua IMS , người dùng sử dụng terminal IP thiết lập các nối mạch với các Server Dịch vụ khác nhau để nhận dịch vụ, và đặc biệt, dùng các dịch vụ IP giữa các máy đầu cuối. 1.3.2.4. 3GPP R6 3GPP R6 bổ xung những điểm thiếu trong IMS 3GPP R5 và đưa thêm vào một số đặc điểm mới được định hình rõ ràng. Những nội dung khác chỉ là xu hướng. Xu hướng phát triển các phiên bản 3GPP cao hơn R5 bao gồm: Hoàn thiện IP hóa toàn mạng UMTS Triển khai công nghệ truy cập HSUPA cho WCDMA nhằm nâng khả năng uplink cho các dịch dùng IP Nghiên cứu đa truy nhập và các mạng hoạt động tương tác định hướng hội tụ 1.4. Kết luận chương Mới thực sự phát triển trong vòng 20 năm, nhưng những bước tiến trong công nghệ cũng như trong sự phát triển thị trường của mạng di động cho thấy thông tin di động là một nhu cầu thiết yếu và quan trọng đối với người dùng. Đến nay, điện thoại di không chỉ dùng để gọi điện, nhắn tin SMS mà còn có thể gửi và nhận MMS, email; lưu các tệp âm thanh, hình ảnh, dữ liệu cùng chức năng nghe nhạc, giải trí; lướt web, xem TV trực tuyến… Các nhà cung cấp dịch vụ và người dùng đều luôn mong muốn và hướng tới các công nghệ không dây có thể cung cấp được nhiều loại hình dịch vụ hơn với tính năng và chất lượng dịch vụ cao hơn. Qua đó các giai đoạn phát triển các thế hệ thông tin di động từ 1G, 2G, 3G và 4G trong tương lai đều gắn chặt với nhu cầu của người dùng thông qua các tốc độ dịch vụ của các thế hệ. Hiện nay, phần lớn các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới đều lên kế hoạch thực hiện 4G cho các vùng đô thị, nơi mà có nhiều các tổ chức, công ty cũng như số lượng khách hàng lớn - các đối tượng mà luôn mong muốn các dịch vụ chất lượng tốt và tốc độ truyền dữ liệu cao. Tuy nhiên, trước mắt các nhà đầu tư sẽ tiếp tục cung cấp các dịch vụ 3G cũng như 3,5G và nó được xem như là quá trình thực hiện từng bước cho 4G. Điều này không chỉ giúp họ tiếp tục mở rộng vùng phủ sóng, gia tăng số lượng khách hàng và giúp thu hồi vốn đã đầu tư cho 3G. Với người dùng, họ có thể chuyển dễ dàng sang công nghệ 4G, bởi đơn giản với họ đó chỉ là sự mở rộng các ứng dụng của mạng 3G hay 3,5G mà họ đang dùng. CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN UMTS 2.1. Nguyên lý CDMA 2.1.1. Kỹ thuật trải phổ và giải trải phổ Trải phổ và giải trải phổ là hoạt động cơ bản nhất trong các hệ thống DS-CDMA. Dữ liệu người sử dụng giả sử là chuỗi bit được điều chế BPSK có tốc độ là R. Hoạt động trải phổ chính là nhân mỗi bit dữ liệu người sử dụng với một chuỗi n bit mã, được gọi là các chip. Ở đây, ta lấy n=8 thì hệ số trải phổ là 8, nghĩa là khi thực hiện điều chế trải phổ BPSK thì kết quả tốc độ dữ liệu sẽ là 8xR và có dạng xuất hiện ngẫu nhiên như là mã trải phổ. Việc tăng tốc độ dữ liệu lên 8 lần đáp ứng việc mở rộng (với hệ số là 8) phổ của tín hiệu dữ liệu người sử dụng được trải ra. Tín hiệu băng rộng này sẽ được truyền qua các kênh vô tuyến đến đầu cuối thu. Hình 2.1 Quá trình trải phổ và giải trải phổ Trong quá trình giải trải phổ, các chuỗi chip/dữ liệu người sử dụng trải phổ được nhân từng bit với cùng các chip mã 8 đã được sử dụng trong quá trình trải phổ. Như trên hình 2.1 tín hiệu người sử dụng ban đầu được khôi phục hoàn toàn. 2.1.2. Kỹ thuật đa truy nhập CDMA Một mạng thông tin di động là một hệ thống nhiều người sử dụng, trong đó một số lượng lớn người sử dụng chia sẻ nguồn tài nguyên vật lý chung để truyền và nhận thông tin. Dung lượng đa truy nhập là một trong các yếu tố cơ bản của hệ thống. Trong lịch sử thông tin di động đã tồn tại các công nghệ đa truy nhập khác nhau: TDMA, FDMA và CDMA. Sự khác nhau giữa chúng được chỉ ra ở hình 2.2. Hình 2.2 Các công nghệ đa truy nhập Trong hệ thống CDMA, các tín hiệu cho người sử dụng khác nhau được truyền đi trong cùng một băng tần tại cùng một thời điểm. Mỗi tín hiệu người sử dụng đóng vai trò như là nhiễu đối với tín hiệu của người sử dụng khác, do đó dung lượng của hệ thống CDMA gần như là mức nhiễu và không có con số lớn nhất cố định nên dung lượng của hệ thống CDMA được gọi là dung lượng mềm. Hình 2.3 chỉ ra một ví dụ làm thế nào 3 người sử dụng có thể truy nhập đồng thời trong một hệ thống CDMA. Hình 2.3 Nguyên lý của đa truy nhập trải phổ Tại bên thu, người sử dụng 2 sẽ giải trải phổ tín hiệu thông tin của nó trở lại tín hiệu băng hẹp, chứ không phải tín hiệu của bất cứ người nào khác. Bởi vì sự tương quan chéo giữa mã của người sử dụng mong muốn và các mã của người sử dụng khác là rất nhỏ. Độ lợi xử lý và đặc điểm băng rộng của quá trình xử lý đem lại nhiều lợi ích cho các hệ thống CDMA, như hiệu suất phổ cao và dung lượng mềm. Tuy nhiên, tất cả những lợi ích đó yêu cầu việc sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất một cách nghiêm ngặt và chuyển giao mềm nhằm để tránh cho tín hiệu của người sử dụng này che thông tin của người sử dụng khác. 2.2. Một số đặc trưng lớp vật lý trong mạng truy nhập WCDMA 2.2.1. Phương thức song công Hai phương thức song công được sử dụng trong kiến trúc WCDMA: Song công phân chia theo thời gian (TDD) và song công phân chia theo tần số (FDD). Phương pháp FDD cần hai băng tần cho đường lên và đường xuống. Phương thức TDD chỉ cần một băng tần. Thông thường phổ tần số được bán cho các nhà khai thác theo các dải có thể bằng 2x10MHz hoặc 2x15MHz cho mỗi bộ điều khiển. Mặc dù có một số đặc điểm khác nhau nhưng cả hai phương thức đều có tổng hiệu suất gần giống nhau. Chế độ TDD không cho phép giữa máy di động và trạm gốc có trễ truyền lớn, bởi vì sẽ gây ra đụng độ giữa các khe thời gian thu và phát. Vì vậy mà chế độ TDD phù hợp với các môi trường có trễ truyền thấp, cho nên chế độ TDD vận hành ở các pico cell. Một ưu điểm của TDD là tốc độ dữ liệu đường lên và đường xuống có thể rất khác nhau, vì vậy mà phù hợp cho các ứng dụng có đặc tính bất đối xứng giữa đường lên và đường xuống, chẳng hạn như Web browsing. Trong quá trình hoạch định mạng, các ưu điểm và nhược điểm của hai phương pháp này có thể bù trừ. Đồ án này chỉ tập trung nghiên cứu chế độ FDD. Hình 2.4 chỉ ra sơ đồ phân bố phổ tần số của hệ thống UMTS Châu Âu. Hình 2.4 Phân bố phổ tần cho UMTS châu Âu 2.2.2. Dung lượng mạng Kết quả của việc sử dụng công nghệ đa truy nhập trải phổ CDMA là dung lượng của các hệ thống UMTS không bị giới hạn cứng, có nghĩa là một người sử dụng có thể bổ sung mà không gây ra nghẽn bởi số lượng phần cứng hạn chế. Hệ thống GSM có số lượng các liên kết và các kênh cố định chỉ cho phép mật độ lưu lượng lớn nhất đã được tính toán và hoạch định trước nhờ sử dụng các mô hình thống kê. Trong hệ thống UMTS bất cứ người sử dụng mới nào sẽ gây ra một lượng nhiễu bổ sung cho những người sử dụng đang có mặt trong hệ thống, ảnh hưởng đến tải của hệ thống. Nếu có đủ số mã thì mức tăng nhiễu do tăng tải là cơ cấu giới hạn dung lượng chính trong mạng. Việc các cell bị co hẹp lại do tải cao và việc tăng dung lượng của các cell mà các cell lân cận nó có mức nhiễu thấp là các hiệu ứng thể hiện đặc điểm dung lượng xác định nhiễu trong các mạng CDMA. Chính vì thế mà trong các mạng CDMA có đặc điểm “dung lượng mềm”. Đặc biệt, khi quan tâm đến chuyển giao mềm thì các cơ cấu này làm cho việc hoạch định mạng trở nên phức tạp. 2.2.3. Các kênh giao diện vô tuyến UTRA FDD Giao diện vô tuyến UTRA FDD có các kênh logic, chúng được ánh xạ vào các kênh chuyển vận, các kênh chuyển vận lại ánh xạ vào kênh vật lý. Hình vẽ 2.5 chỉ ra sơ đồ các kênh và sự ánh xạ của chúng vào các kênh khác. Hình 2.5 Sơ đồ ánh xạ giữa các kênh khác nhau 2.2.4. Cấu trúc Cell Trong suốt quá trình thiết kế của hệ thống UMTS cần phải chú ý nhiều hơn đến sự phân tập môi trường của người sử dụng. Các môi trường nông thôn ngoài trời, đô thị ngoài trời, hay đô thị trong nhà được hỗ trợ bên cạnh các mô hình di động khác nhau gồm người sử dụng tĩnh, người đi bộ đến người sử dụng trong môi trường xe cộ đang chuyển động với vận tốc rất cao. Để yêu cầu một vùng phủ sóng rộng khắp và khả năng roaming toàn cầu, UMTS đã phát triển cấu trúc lớp các miền phân cấp với khả năng phủ sóng khác nhau. Lớp cao nhất bao gồm các vệ tinh bao phủ toàn bộ trái đất; Lớp thấp hơn hình thành nên mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN. Mỗi lớp được xây dựng từ các cell, các lớp càng thấp các vùng địa lý bao phủ bởi các cell càng nhỏ. Vì vậy các cell nhỏ được xây dựng để hỗ trợ mật độ người sử dụng cao hơn. Các cell macro đề nghị cho vùng phủ mặt đất rộng kết hợp với các micro cell để tăng dung lượng cho các vùng mật độ dân số cao. Các cell pico được dùng cho các vùng được coi như là các “điểm nóng” yêu cầu dung lượng cao trong các vùng hẹp (ví dụ như sân bay…). Những điều này tuân theo 2 nguyên lý thiết kế đã biết trong việc triển khai các mạng tế bào: các cell nhỏ hơn có thể được sử dụng để tăng dung lượng trên một vùng địa lý, các cell lớn hơn có thể mở rộng vùng phủ sóng. Hình 2.6 Cấu trúc cell UMTS 2.3. Hệ thống vô tuyến UMTS 2.3.1. Dịch vụ của hệ thống UMTS 3 GPP đã xây dựng tiêu chuẩn cho các dịch vụ của hệ thống UMTS nhằm đáp ứng: Định nghĩa và các đặc điểm yêu cầu của dịch vụ Phát triển dung lượng và cấu trúc dịch vụ cho các ứng dụng mạng tổ ong, mạng cố định và mạng di động Thuê bao và tính cước UMTS cung cấp các loại dịch vụ xa (teleservices) như thoại hoặc bản tin ngắn (SMS) và các loại dịch vụ mang (bearer services: một dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng truyền tín hiệu giữa hai giao diện người sử dụng–mạng). Các mạng có các tham số Q0S (Quality of Service: chất lượng dịch vụ) khác nhau cho độ trễ truyền dẫn tối đa, độ trễ truyền biến thiên và tỉ lệ lỗi bit (BER). Những tốc độ dữ liệu được yêu cầu là : 144 Kbps cho môi trường vệ tinh và nông thôn 384 Kbps cho môi trường thành phố (ngoài trời) 2084 Kbps cho môi trường trong nhà và ngoài trời với khoảng cách gần Hệ thống UMTS có 4 loại QoS sau: Loại hội thoại (thoại, thoại thấy hình, trò chơi) Loại luồng (đa phương tiện, video theo yêu cầu…) Loại tương tác (duyệt web, trò chơi qua mạng, truy nhập cơ sở dữ liệu) Loại cơ bản (thư điện tử, SMS, tải dữ liệu xuống) Yếu tố chủ yếu để phân biệt các loại này là độ nhạy cảm với trễ, ví dụ như hội thoại rất nhạy với trễ còn loại cơ bản thì ít nhạy cảm với trễ nhất. Bảng 1.1 Các loại Q0S của hệ thống UMTS Loại lưu lượng Loại hội thoại Loại luồng Loại tương tác Loại cơ bản Các đặc tính cơ bản Dành trước quan hệ thời gian giữa các thực thể thông tin của luồng . Mẫu hội thoại (chặt chẽ và độ trễ nhỏ) Dành trước quan hệ thời gian giữa các thực thể thông tin của luồng Yêu cầu mẫu trả lời trước Dành trước số liệu toàn vẹn Nơi nhận không đợi số liệu trong khoảng thời gian nhất định Dành trước số liệu toàn vẹn Thí dụ về ứng dụng - Thoại - Thoại thấy hình Luồng đa phương tiện - Duyệt Web - Các trò chơi qua mạng - Tải dữ liệu xuống - Email 2.3.2. Cấu trúc của hệ thống UMTS UE External Networks CN AN Một hệ thống UMTS sau khi được nâng cấp và mở rộng từ hệ thống GSM hiện có thì cấu trúc hệ thống có thể được mô tả tổng quan như hình 2.7: GMSC HLR EIR AUC SCF SMS- IWMSC D MSC E, G SMS- GMSC MSC BSC BTS Um SIM MT Abis A ISDN PSTN PSPDN CSPDN PDN: -Intranet -Extranet -Internet BSS Note: Not all interfaces shown and named F Gr GGSN Gd, Gp, Gn+ SGSN SGSN Gb Gf Gn+ H RNC BS Uu Iur USIM ME RNC BS Uu USIM ME Iub Iub Iu Cu Cu RNS RNS UTRAN MGW Hình 2.7 Cấu trúc tổng thể hệ thống UMTS/GSM Trong đó UTRAN bao gồm một hay nhiều phân hệ mạng vô tuyến (RNS), một RNS là một mạng con trong UTRAN và bao gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và một hay nhiều Node-B. Các yêu cầu chính để thiết kế kiến trúc, giao thức và chức năng UTRAN: Hình 2.8 Cấu trúc của UTRAN Tính hỗ trợ của UTRAN và các chức năng liên quan: Yêu cầu tác động đến thiết kế của UTRAN là các yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một thiết bị đầu cuối kết nối tới mạng thông qua 2 hay nhiều cell đang hoạt động) và các thuật toán quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến đặc biệt của WCDMA. Làm tăng sự tương đồng trong việc điều khiển dữ liệu chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh với một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất và với việc sử dụng cùng một giao diện cho các kết nối từ UTRAN đến miền chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh của mạng lõi. Làm tăng tính tương đồng với GSM. Sử dụng kiểu chuyển vận trên cơ sở IP như là cơ cấu chuyển vận thay thế trong UTRAN kể từ Release 5 trở đi. Các thiết bị UTRAN với chi phí CAPEX và OPEX được tiết kiệm tối đa. Đồng thời các thiết bị UTRAN được thiết kế module hóa và và có tính linh hoạt hợp lý cho việc mở rộng dung lượng trong tương lai. Hệ thống UTRAN có khả năng nâng cấp lên phiên bản phần mềm cao hơn mà chỉ gây ra tác động rất nhỏ tới hoạt động thông thường của hệ thống. 2.3.2.1. Node-B Node-B là một thuật ngữ sử dụng trong UMTS để biểu thị BTS (trạm thu phát gốc) và sử dụng công nghệ WCDMA trên đường vô tuyến. Cũng như trong tất cả các hệ thống tổ ong UMTS và GSM, Node B thực hiện việc thu phát tần số vô tuyến để liên lạc trực tiếp với các máy di động di chuyển tự do xung quanh nó. Một cách truyền thống, các Node B có những chức năng tối thiểu về thu phát vô tuyến và được điều khiển bởi RNC (Radio Network Controller). Việc sử dụng công nghệ WCDMA cho phép một cell thuộc một Node B hoặc các Node B khác nhau cùng được quản lý bởi các RNC khác nhau để chồng lên nhau và vẫn sử dụng một tần số giống nhau (trên thực tế, toàn bộ mạng có thể dùng chỉ một cặp tần số). Chức năng chính của Node B là thực hiện xử lý L1 của giao diện vô tuyến (mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ,…). Nó cũng thực hiện một phần khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng trong. Về phần chức năng nó giống như trạm gốc ở GSM. Lúc đầu Node B được sử dụng như là một thuật ngữ tạm thời trong quá trình chuẩn hoá nhưng sau đó nó không bị thay đổi. Node B bao gồm các loại cấu hình: Macro Indoor, Macro Outdoor, Mini Indoor, Mini outdoor, Micro Indoor, Micro Outdoor, Pico,... 2.3.2.2. RNC (Radio Network Control) RNC là một thành phần trong mạng truy nhập vô tuyến UTMS. RNC về cơ bản có những chức năng giống BSC trong hệ thống BSS GSM: Trung gian giữa trạm gốc (Node B trong UMTS) và hệ thống mạng lõi. Điều khiển cuộc gọi vô tuyến (quản lý tài nguyên vô tuyến, điều khiển và quản lý chuyển giao cuộc gọi …) RNC được kết nối đến: Mạng lõi, qua giao tiếp Iu. Các Node B qua giao tiếp Iub. Một Node B thực hiện giao tiếp vô tuyến với một hoặc nhiều cell. RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN. Nó giao diện với CN (thông thường với một MSC và một SGSN) và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC (Radio Resource Control), giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa MS và UTRAN. Nó đóng vai trò như BSC. Các chức năng chính của RNC : Điều khiển tài nguyên vô tuyến Cấp phát kênh Thiết lập điều khiển công suất Điều khiển chuyển giao Phân tập Macro Mật mã hóa Báo hiệu quảng bá Điều khiển công suất vòng hở Một số RNC lân cận qua giao tiếp Iur 2.3.3. Mạng lõi CN (Core Network) Những chức năng chính của việc nghiên cứu mạng lõi UMTS là: Quản lí, điều khiển báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa UE và mạng lõi. Báo hiệu giữa các nút trong mạng lõi Định nghĩa các chức năng giữa mạng lõi và các mạng bên ngoài Những vấn đề liên quan đến truy nhập gói Giao diện Iu và các yêu cầu quản lí và điều hành mạng Mạng lõi UMTS gồm 2 thành phần: chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Thành phần chuyển mạch kênh gồm: MSC, VLR và cổng MSC. Thành phần chuyển mạch gói gồm nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN: Serving GPRS Support Node) và cổng nút hỗ trợ GPRS (GGSN: Gateway GPRS Support Node). Một số thành phần của mạng như HLR và AUC được chia sẽ cho cả hai phần. Cấu trúc của mạng lõi có thể được thay đổi khi các dịch vụ mới và các đặc điểm mới của hệ thống được đưa ra. Các phần tử chính của mạng lõi như sau : HLR (Home Location Register) : Thanh ghi định vị thường trú) là một cơ sở dữ liệu được đặt tại hệ thống chủ nhà của người sử dụng để lưu trữ thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng, bao gồm thông tin về các dịch vụ bổ sung như trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi. MSC/VLR (Mobile Service Switching Center: Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động) là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí hiện thời của nó. Nhiệm vụ của MSC là sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh. VLR làm nhiệm vụ giữ bản sao về lý lịch của người sử dụng cũng như vị trí chính xác hơn của UE trong hệ thống đang phục vụ. CS là phần mạng đựơc truy nhập qua MSC/VLR. GMSC (Gateway MSC) :là chuyển mạch tại điểm kết nối UMTS PLMN với mạng CS bên ngoài. SGSN (Serving GPRS) : General Packet Radio Network Service Node) có chức năng giống như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói PS (Packet Switch). Vùng PS là phần mạng được truy nhập qua SGSN. GGSN (Gateway GPRS Support Node) : có chức năng giống như các dịch vụ điện thoại, ví dụ như ISDN hoặc PSTN. Các mạng PS đảm bảo các kết nối cho những dịch vụ chuyển mạch gói, ví dụ như Internet. 2.3.4. Các giao diện mở cơ bản của UMTS Giao diện Cu: Đây là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh. Giao diện Uu: Đây là giao diện vô tuyến WCDMA. Uu là giao diện mà UE truy cập được với phần cố định của hệ thống và đây là phần giao diện mở quan trọng nhất trong UMTS. Giao diện Iu: Giao diện này kết nối UTRAN tới mạng lõi. Tương tự như các giao diện tương thích trong GSM như là giao diện A (đối với chuyển mạch kênh) và Gb (đối với chuyển mạch gói). Giao diện Iu đem lại cho các bộ điều khiển UMTS khả năng xây dựng được UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau. Giao diện Iur: Giao diện mở Iur hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau và vì thế bổ sung cho giao diện mở Iu. Giao diện Iub: Iub kết nối một Node B và một RNC. UMTS là một hệ thống điện thoại di động mang tính thương mại đầu tiên mà giao diện giữa bộ điều khiển và trạm gốc được chuẩn hoá như là một giao diện mở hoàn thiện. Giống như các giao diện mở khác, Iub thúc đẩy hơn nữa tính cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh vực này. 2.3.5. Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment) UE là sự kết hợp giữa thiết bị di động và module nhận dạng thuê bao USIM (UMTS subscriber identity). Giống như SIM trong mạng GSM/GPRS, USIM là thẻ có thể gắn vào máy di động và nhận dạng thuê bao trong mạng lõi. Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment) là đầu cuối vô tuyến được sử dụng cho thông tin vô tuyến giao diện Uu. Modun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Modulo) là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao, thực hiện các thuật toán nhận thực và lưu giữ các khoá nhận thực cùng một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối. 2.4. Kết luận chương Hệ thống truy nhập vô tuyến UMTS 3G dựa trên công nghệ truy nhập băng rộng phân chia theo mã WCDMA và đến nay hệ thống này đã được chuẩn hóa và sử dụng rộng rãi trên thế giới. Trong đó kiến trúc hệ thống truy nhập vô tuyến 3G (UTRAN) gồm một hay nhiều phân hệ mạng vô tuyến (RNS), một RNS là một mạng con trong UTRAN và bao gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và một hay nhiều Node-B. Quản lý tài nguyên vô tuyến là bài toán quan trọng khi thiết kế bất kỳ hệ thống thông tin di động, đặc biệt là trong hệ thống tế bào sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Chương này đã trình bày các chức năng cơ bản của quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống WCDMA, trong đó điều khiển công suất và điều khiển chuyển giao là các chức năng đặc biệt quan trọng so với các hệ thống thông tin di động trước đó. CHƯƠNG 3 QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MẠNG UMTS 3.1. Các chức năng trong quản lý tài nguyên vô tuyến 3.1.1. Mục đích chung của quản lý tài nguyên vô tuyến Việc quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) trong mạng di động 3G có nhiệm vụ cải thiện việc sử dụng nguồn tài nguyên vô tuyến. Các mục đích của công việc quản lý tài nguyên vô tuyến RRM có thể tóm tắt như sau : Đảm bảo QoS cho các dịch vụ khác nhau. Duy trì vùng phủ sóng đã được hoạch định. Tối ưu dung lượng hệ thống. Trong các mạng 3G, việc phân bố tài nguyên và định cỡ quá tải của mạng không còn khả thi nữa do các nhu cầu không dự đoán trước và các yêu cầu khác nhau của các dịch vụ khác nhau. Vì thế, quản lý tài nguyên bao gồm 2 phần : Đặt cấu hình và đặt lại cấu hình tài nguyên vô tuyến. Việc đặt cấu hình tài nguyên vô tuyến có nhiệm vụ phân phát nguồn tài nguyên một cách hợp lý cho các yêu cầu mới đang đưa đến hệ thống để cho mạng không bị quá tải và duy trì tính ổn định. Tuy nhiên, nghẽn có thể xuất hiện trong mạng 3G vì sự di chuyển của người sử dụng. Việc đặt lại cấu hình có nhiệm vụ cấp phát lại nguồn tài nguyên trong phạm vi của mạng khi hiện tượng nghẽn bắt đầu xuất hiện. Chức năng này có nhiệm vụ đưa hệ thống bị quá tải trở về lưu lượng tải mục tiêu một cách nhanh chóng và có thể điều khiển được. 3.1.2. Các chức năng của quản lý tài nguyên vô tuyến RRM Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến có thể chia thành các chức năng: điều khiển công suất, chuyển giao, điều khiển thu nhận, điều khiển tải và lập lịch cho gói tin. Hình 3.1 chỉ ra các vị trí điển hình của các chức năng RRM trong phạm vi của một mạng WCDMA. Hình 3. 1 Các vị trí điển hình của các chức năng RRM trong mạng WCDMA Điều khiển công suất Điều khiển công suất là một công việc quan trọng trong tất cả các hệ thống di động vì vần để tuổi thọ của pin và các lý do an toàn, nhưng trong các hệ thống CDMA, điều khiển công suất là cần thiết bởi vì đặc điểm giới hạn nhiễu của CDMA. Trong các hệ thống GSM, chỉ áp dụng điều khiển công suất chậm (tần số xấp xỉ 2Hz). Trong IS-95, điều khiển công suất nhanh với tần số 800Khz được hỗ trợ ở đường lên, nhưng trên đường xuống, một vòng điều khiển công suất tương đối chậm (xấp xỉ 50Hz) điều khiển công suất truyền. Trong WCDMA, điều khiển công suất nhanh với tần số 1,5KHz được sử dụng trên cả đường lên và đường xuống. Điều khiển công suất nhanh khép kín là một vấn đề quan trọng của hệ thống WCDMA. Điều khiển chuyển giao Chuyển giao là một phần quan trọng của hệ thống thông ti di động tế bào. Sự di chuyển gây ra sự biến đổi chất lượng liên kết và các mức nhiễu trong các hệ thống tế bào, yêu cầu khi một người sử dụng cụ thể thay đổi trạm gốc phục vụ nó. Sự thay đổi này được gọi là chuyển giao. Điều khiển thu nạp Nếu tải giao diện vô tuyến được cho phép tăng lên một cách liên tục, vùng phủ sóng của cell bị giảm đi dưới giá trị đã hoạch định (gọi là “cell breathing”), và QoS của các kết nối đang tồn tại không thể đảm bảo. Nguyên nhân của hiệu ứng “cell breathing” là vì đặc điểm giới hạn nhiễu của các hệ thống CDMA. Vì thế, trước khi thu nhận một kết nối mới, điều khiển thu nạp cần kiểm tra xem việc nhận kết nối mới sẽ không ảnh hưởng đến vùng phủ sóng hoặc QoS của các kết nối đang hoạt động. Điều khiển thu nạp chấp nhận hay từ chối yêu cầu thiết lập một bộ mang truy nhập vô tuyến trong mạng truy nhập vô tuyến. Chức năng điều khiển thu nạp được đặt trong bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC, nơi mà lưu giữ thông tin vể tải của một số cell. Thuật toán điều khiển thu nạp tính toán việc tải tăng lên mà do sự thiết lập thêm vật mang sẽ gây ra trong mạng truy nhập vô tuyến. Việc tính toán tải được áp dụng cho cả đường lên và đường xuống. Bộ mang yêu cầu có thể được chấp nhận chỉ khi điều khiển thu nạp trong cả 2 chiều chấp nhận, nếu không thì nó bị từ chối bởi vì nhiễu quá mức có thể tăng thêm trong mạng. Chú ý rằng việc điều khiển thu nạp được áp dụng một cách tách biệt trên cả đường lên và đường xuống, và ở mỗi hướng có thể sử dụng các chiến lược điều khiển thu nạp khác nhau. Điều khiển tải (điểu khiển nghẽn) Một công cụ quan trọng của chức năng quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến là đảm bảo cho hệ thống không bị quá tải và duy trì tính ổn định. Nếu hệ thống được quy hoạch một cách hợp lý, và công việc điều khiển thu nạp hoạt động tốt, các tình huống quá tải sẽ bị loại trừ. Tuy nhiên, trong mạng di động, sự quá tải ở một nơi nào đó là không thể tránh khỏi vì các tài nguyên vô tuyến được ấn định trước trong mạng. Khi quá tải được xử lý bởi điều khiển tải, hay còn gọi là điều khiển nghẽn, hoạt động điều khiển này sẽ trả lại cho hệ thống tải mục tiêu, được vạch ra trong quá trình quy hoạch mạng một cách nhanh chóng và có khả năng điều khiển được. Các hoạt động điều khiển tải để làm giảm hay cân bằng tải được liệt kê như sau: Từ chối các lệnh công suất tới trên đường xuống nhận từ MS. Giảm chỉ tiêu Eb/I0 đường lên sử dụng bởi điều khiển công suất nhanh đường lên. Thay đổi kích cỡ của miền chuyển giao mềm để phục vụ nhiều người sử dụng hơn. Chuyển giao tới sóng mang WCDMA khác (mạng UMTS khác hay mạng GSM). Giảm thông lượng của lưu lượng dữ liệu gói (các dữ liệu phi thời gian thực). Ngắt các cuộc gọi trên một đường điều khiển. Hai hoạt động đầu tiên là các hoạt động nhanh được thực hiện bên trong BS. Các hoạt động này có thể diễn ra trong một khe thời gian, nghĩa là với một tần số 1,5KHz, cung cấp một quyền ưu tiên cho các dịch vụ khác nhau. Hoạt động thứ 3 thay đổi kích cỡ của miền chuyển giao mềm có một lợi ích đặc biệt đối với mạng giới hạn đường xuống. Các phương pháp điều khiển tải khác thì chậm hơn. Chuyển giao bên trong băng tần và chuyển giao bên trong hệ thống có thể khắc phục được hiện tượng quá tải bằng cách cân bằng tải. Hoạt động cuối cùng là ngắt các người sử dụng dịch vụ thời gian thực (thoại hay dữ liệu chuyển mạch kênh) để giảm tải. Hoạt động này chỉ được sử dụng chỉ khi tải của toàn bộ mạng vẫn rất lớn thậm chí sau khi các hoạt động điều khiển tải khác vừa có tác dụng để giảm quá tải. Giao diện vô tuyến WCDMA và yêu cầu tăng của lưu lượng phi thời gian thực trong mạng 3G đem lại nhiều sự lựa chọn các hoạt động khả thi để điều khiển tình huống quá tải, vì thế nhu cầu cắt những người sử dụng dịch vụ thời gian thực để giảm quá tải rất hiếm xảy ra. 3.1.3. Điều khiển công suất Các mục tiêu của điều khiển công suất có thể tóm tắt như sau : Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đường lên. Tối ưu dung lượng hệ thống bằng việc điều khiển nhiễu. Làm tăng tối đa tuổi thọ pin của đầu cuối di động. Mục tiêu của việc sử dụng điều khiển công suất là khác nhau trên đường lên và đường xuống. Các mục tiêu của điều khiển công suất có thể tóm tắt như sau : Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đường lên. Tối ưu dung lượng hệ thống bằng việc điều khiển nhiễu. Làm tăng tối đa tuổi thọ pin của đầu cuối di động. Có 3 kiểu điều khiển công suất trong các hệ thống WCDMA: Điều khiển công suất vòng mở, điều khiển công suất vòng kín và điều khiển công suất vòng bên ngoài. Điều khiển công suất vòng mở (Open-loop power control) Điều khiển công suất vòng mở được sử dụng trong hệ thống UMTS FDD cho việc thiết lập năng lượng ban đầu cho MS. MS sẽ tính suy hao đường truyền giữa các trạm gốc và MS bằng cách đo cường độ tín hiệu nhận được bằng cách sử dụng mạch điều khiển độ tăng ích tự động (AGC). Tuỳ theo sự tính toán suy hao đường truyền này, MS có thể quyết định công suất phát đường lên của nó. Điều khiển công suất vòng mở có ảnh hưởng lớn trong hệ thống TDD bởi vì đường lên và đường xuống là tương hỗ, nhưng không ảnh hưởng nhiều trong các hệ thống FDD bởi vì các kênh đường lên và đường xuống hoạt động trên các băng tần khác nhau và hiện tượng Fading Rayleigh trên đường lên và đường xuống độc lập nhau. Vậy điều khiển công suất vòng mở chỉ có thể bù một cách tượng trưng suy hao do khoảng cách. Đó là lý do tại sao điều khiển công suất vòng mở chỉ được sử dụng như là việc thiết lập năng lượng ban đầu trong hệ thống FDD. Điều khiển công suất vòng kín (Fast power Control) Điều khiển công suất vòng khép kín, được gọi là điều khiển công suất nhanh trong các hệ thống WCDMA, có nhiệm vụ điều khiển công suất phát của MS (đường lên) hay là công suất của trạm gốc (đường xuống) để chống lại Fading của các kênh vô tuyến và đạt được chỉ tiêu tỷ số tín hiệu trên nhiễu SIR đã được thiết lập bởi điều khiển công suất vòng ngoài. Chẳng hạn như trên đường lên, trạm gốc so sánh SIR nhận được từ MS với SIR mục tiêu trong mỗi khe thời gian (0,666ms). Nếu SIR nhận được lớn hơn mục tiêu, Node-B sẽ truyền một lệnh TPC “0” đến MS thông qua kênh điều khiển riêng đường xuống. Nếu SIR nhận được thấp hơn mục tiêu, Node-B sẽ truyền một lệnh TPC “1” đến MS. Bởi vì tần số của điều khiển công suất vòng kín rất nhanh nên có thể bù được Fading nhanh và cả Fading chậm. Điều khiển công suất vòng ngoài Điều khiển công suất vòng ngoài cần thiết để giữ chất lượng truyền thông với các mức yêu cầu bằng cách thiết lập mục tiêu cho điều khiển công suất vòng kín nhanh thực hiện. Mục đích của nó là cung cấp chất lượng yêu cầu. Tần số của điều khiển công suất vòng bên ngoài thường là 10-100Hz. Điều khiển công suất vòng ngoài so sánh chất lượng nhận được với chất lượng yêu cầu. Thông thường, chất lượng được định nghĩa là tỷ lỗi bit mục tiêu xác định (BER) hay tỷ số lỗi khung (FER). Mối quan hệ giữa SIR mục tiêu và mục tiêu chất lượng tuỳ thuộc vào tốc độ di động và hiện tượng đa đường. Nếu chất lượng nhận tốt hơn, có nghĩa là mục tiêu SIR đủ cao để đảm bảo QoS yêu cầu. 3.1.4. Điều khiển chuyển giao Chuyển giao trong cùng tần số Chuyển giao mềm Chuyển giao mềm chỉ có trong công nghệ CDMA. So với chuyển giao cứng thông thường, chuyển giao mềm có một số ưu điểm. Tuy nhiên, nó cũng có một số các hạn chế về sự phức tạp và việc tiêu thụ tài nguyên tăng lên. Trong phần này sẽ trình bày nguyên lý của chuyển giao mềm. Nguyên lý chuyển giao mềm Chuyển giao mềm khác với quá trình chuyển giao cứng truyền thống. Đối với chuyển giao cứng, một quyết định xác định là có thực hiện chuyển giao hay không và máy di động chỉ giao tiếp với một BS tại một thời điểm. Đối với chuyển giao mềm, một quyết định có điều kiện được tạo ra là có thực hiện chuyên giao hay không lại tuỳ thuộc vào sự thay đổi cường độ tín hiệu kênh hoa tiêu từ hai hay nhiều trạm gốc có liên quan, một quyết định cứng cuối cùng sẽ được tạo ra để giao tiếp với duy nhất 1 BS. Điều này thường diễn ra sau khi tín hiệu đến từ một BS chắc chắn sẽ mạnh hơn các tín hiệu đến từ BS khác. Trong thời kỳ chuyển tiếp của chuyển giao mềm, MS giao tiếp đồng thời với các BS trong tập hợp tích cực (Tập hợp tích cực là danh sách các cell hiện đang có kết nối với MS). Hình 3.2 Sự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm Độ lợi liên kết chuyển giao mềm Mục đích đầu tiên của chuyển giao mềm là để đem lại một sự chuyển giao không bị ngắt quãng và làm cho hệ thống hoạt động tốt. Điều đó chỉ có thể đạt được nhờ 3 lợi ích của cơ cấu chuyển giao mềm như sau: Độ lợi phân tập vĩ mô: độ lợi ích phân tâp nhờ Fading chậm và sự sụt đột ngột của cường độ tín hiệu do các nguyên nhân chẳng hạn như sự di chuyển của MS vòng quanh một góc. Độ lợi phân tập vi mô: Độ lợi phân tập nhờ Fading nhanh. Việc chia sẻ tải đường xuống: Một MS khi chuyển giao mềm thu công suất từ nhiều Node-B, điều đó cho thấy công suất phát lớn nhất đến MS trong khi chuyển giao mềm X-way được nhân với hệ số X, nghĩa là vùng phủ được mở rộng. Ba lợi ích này của chuyển giao mềm có thể cải thiện vùng phủ và dung lượng mạng WCDMA. Chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM Các chuẩn WCDMA và GSM hỗ trợ chuyển giao cả hai đường giữa WCDMA và GSM. Sự chuyển giao này có thể sử dụng cho mục đích phủ sóng và cân bằng tải. Tại pha ban đầu khi triển khai WCDMA, chuyển giao tới hệ thống GSM có thể sử dụng để giảm tải trong các tế bào GSM. Khi lưu lượng trong mạng WCDMA tăng, thì rất cần chuyển giao cho mục đích tải trên cả đường lên và đường xuống. Chuyển giao giữa các hệ thống được khởi xướng tại RNC/BSC và từ góc độ hệ thống thu thì chuyển giao giữa các hệ thống tương tự như chuyển giao giữa các RNC hay chuyển giao giữa các BSC. Thuật toán và việc khởi xướng này không được chuẩn hoá. Hình 3.3 Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và WCDMA Việc đo đạc chuyển giao giữa các hệ thống không hoạt động thường xuyên nhưng sẽ được khởi động khi có nhu cầu thực hiện chuyển giao giữa các hệ thống. Việc khởi xướng chuyển giao là một thuật toán do RNC thực hiện và có thể dựa vào chất lượng (BLER) hay công suất phát yêu cầu. Khi khởi xướng đo đạc, đầu tiên UE sẽ đo công suất tín hiệu của các tần số GSM trong danh sách lân cận. Khi kết quả đo đạc đó được gửi tới RNC, nó ra lệnh cho MS giải mã nhận dạng trạm gốc (BSIC) của cell GSM ứng cử tốt nhất. Khi RNC nhận được BSIC, một lệnh chuyển giao được gửi tới MS. Hình 3.4 Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống Chuyển giao giữa các tần số trong WCDMA Hầu hết các bộ vận hành UMTS đều có 2 hoặc 3 tần số FDD có hiệu lực. Việc vận hành có thể bắt đầu sử dụng một tần số, sau đó để tăng dung lượng, một vài tần số được sử dụng trong cùng một site sẽ tăng dung lượng của site đó hoặc các lớp micro và macro được sử dụng các tần số khác nhau. Chuyển giao giữa các tần số sóng mang WCDMA cần sử dụng phương pháp này. Trong chuyển giao này, chế độ nén cũng được sử dụng trong việc đo đạc chuyển giao giống như trong chuyển giao giữa các hệ thống. MS cũng sử dụng thủ tục đồng bộ WCDMA giống như chuyển giao trong tần số để nhận dạng cell có tần số mục tiêu. Thời gian nhận dạng cell chủ yếu phù thuộc vào số các cell và số các thành phần đa đường mà MS có thể thu được giống như trong chuyển giao cùng tần số. Hình 3.5 Nhu cầu chuyển giao giữa các tần số sóng mang WCDMA Hình 3.6 Thủ tục chuyển giao giữa các tần số 3.1.5. Điều khiển thu nạp Nếu tải giao diện vô tuyến được cho phép tăng lên một cách liên tục thì vùng phủ sóng của cell bị giảm đi dưới giá trị đã hoạch định (gọi là “cell breathing”) và QoS của các kết nối đang tồn tại không thể đảm bảo. Nguyên nhân của hiệu ứng “cell breathing” là vì đặc điểm giới hạn nhiễu của các hệ thống CDMA. Vì thế, trước khi thu nhận một kết nối mới, điều khiển thu nạp cần kiểm tra xem việc nhận kết nối mới sẽ không ảnh hưởng đến vùng phủ sóng hoặc QoS của các kết nối đang hoạt động hay không. Điều khiển thu nạp chấp nhận hay từ chối yêu cầu thiết lập một truy nhập vô tuyến trong mạng truy nhập. Chức năng điều khiển thu nạp được đặt trong bộ điều khiển RNC, nơi mà lưu giữ thông tin về tải của các số cell do nó quản lý. Thuật toán điều khiển thu nạp tính toán việc tải tăng lên do sự thiết lập thêm đối tượng sẽ gây ra trong mạng truy nhập vô tuyến. Việc tính toán tải được áp dụng cho cả đường lên và đường xuống. Đầu cuối yêu cầu có thể được chấp nhận chỉ khi điều khiển thu nạp trong cả 2 chiều chấp nhận, nếu không thì nó bị từ chối bởi vì nhiễu quá mức có thể tăng thêm trong mạng. Nhìn chung các chiến lược điều khiển thu nạp có thể chia thành hai loại: chiến lược điểu khiển thu nạp dựa vào công suất băng rộng và chiến lược điều khiển thu nạp dựa vào thông lượng. Người sử dụng mới sẽ không được chấp nhận nếu mức nhiễu tổng thể mới tạo ra cao hơn giá trị mức ngưỡng Ithreshold, cụ thể: + Từ chối: Itotal-old + DI > Ithreshold + Chấp nhận : Itotal-old + DI < Ithreshold Giá trị ngưỡng giống với độ tăng nhiễu đường lên lớn nhất và có thể được thiết lập bởi việc quy hoạch mạng vô tuyến. Hình 3.7 Đường cong tải Trong chiến lược điều khiển thu nạp dựa vào thông lượng, người sử dụng mới không được thu nhận truy nhập vào mạng nếu toàn bộ tải mới gây ra cao hơn giá trị ngưỡng: + Từ chối : htotal-old + DL > hthreshold + Chấp nhận : htotal-old + DL < hthreshold Tương tự đối với chiến lược điều khiển thu nạp dựa vào công suất như sau: + Từ chối : Ptotal-old + DPtotal > Pthreshold + Chấp nhận : Ptotal-old + DPtotal < Pthreshold Chú ý rằng việc điều khiển thu nạp được áp dụng một cách tách biệt trên cả đường lên và đường xuống. Và ở mỗi hướng có thể sử dụng các chiến lược điều khiển thu nạp khác nhau. 3.1.6. Điều khiển tải (điểu khiển nghẽn) Đây là một công cụ quan trọng của chức năng quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến để đảm bảo cho hệ thống không bị quá tải và duy trì tính ổn định. Nếu hệ thống được quy hoạch một cách hợp lý và công việc điều khiển thu nạp hoạt động tốt, các tình huống quá tải gần như sẽ bị loại trừ. Tuy nhiên, trong mạng di động, sự quá tải ở một nơi nào đó là không thể tránh khỏi vì các tài nguyên vô tuyến được ấn định trước trong mạng. Khi quá tải được xử lý bởi điều khiển tải hay còn gọi là điều khiển nghẽn thì hoạt động điều khiển này sẽ trả lại cho hệ thống tải mục tiêu đã chọn được đưa ra trong quá trình quy hoạch mạng một cách nhanh chóng và có khả năng điều khiển được. Các hoạt động điều khiển tải để làm giảm hay cân bằng tải bao gồm: Từ chối các lệnh công suất tới trên đường xuống nhận từ MS. Giảm chỉ tiêu Eb/I0 đường lên sử dụng bởi điều khiển công suất nhanh đường lên. Thay đổi kích cỡ của miền chuyển giao mềm để phục vụ nhiều người sử dụng hơn. Chuyển giao tới sóng mang WCDMA khác (mạng UMTS khác hay mạng GSM). Giảm thông lượng của lưu lượng dữ liệu gói (các dữ liệu phi thời gian thực). Ngắt các cuộc gọi trên một đường điều khiển. Hai hoạt động đầu tiên là các hoạt động nhanh được thực hiện bên trong BS. Các hoạt động này có thể diễn ra trong một khe thời gian, nghĩa là với một tần số 1,5KHz, cung cấp một quyền ưu tiên cho các dịch vụ khác nhau. Hoạt động thứ 3 thay đổi kích cỡ của miền chuyển giao mềm có một lợi ích đặc biệt đối với mạng giới hạn đường xuống. Các phương pháp điều khiển tải khác thì chậm hơn. Chuyển giao bên trong băng tần và chuyển giao bên trong hệ thống có thể khắc phục được hiện tượng quá tải bằng cách cân bằng tải. Hoạt động cuối cùng là ngắt các người sử dụng dịch vụ thời gian thực (như là thoại hay dữ liệu chuyển mạch kênh) để giảm tải. Hoạt động này chỉ được sử dụng chỉ khi tải của toàn bộ mạng vẫn rất lớn thậm chí sau khi các hoạt động điều khiển tải khác vừa có tác dụng để giảm quá tải. Giao diện vô tuyến WCDMA và yêu cầu tăng của lưu lượng phi thời gian thực trong mạng 3G đem lại nhiều sự lựa chọn các hoạt động khả thi để điều khiển tình huống quá tải và vì thế nhu cầu cắt những người sử dụng dịch vụ thời gian thực để giảm quá tải rất hiếm xảy ra. 3.2. Các thủ tục lớp vật lý 3.2.1. Thủ tục tìm ô Thủ tục tìm ô sử dụng kênh đòng bộ gồm 3 bước cơ bản, mặc dù từ quan điểm tiêu chuẩn không có yêu cầu nào đối với việc thực hiện các bước nào và khi nào. Tiêu chuẩn chỉ đặt ra yêu cầu về thời gian tìm cực đại so với các điều kiện kiển tra. Các bước điển hình với tìm ô ban đầu như sau: UE tìm mã đồng bộ sơ cấp 256 chip giống nhau cho tất cả các ô. Vì mã đồng bộ sơ cấp như nhau cho tất cả các khe, giá trị đỉnh tương quan nhận được sẽ tương ứng với biên giới khe. Trên cơ sở tìm được mã đồng bộ sơ cấp, UE tìm đỉnh tương quan lớn nhất từ SCH thứ cấp. Có tất cả 64 khả năng từ SCH thứ cấp. UE cần kiểm tra 15 vị trí, chưa thể có biên giới chung khi chưa phát hiện được từ mã của SCH thứ cấp. Khi đã tìm được SCH thứ cấp, UE biết được đồng bộ khung. Khi này UE tìm mã ngẫu nhiên sơ cấp thuộc một nhóm nhất định. Mỗi nhóm gồm 8 mã ngẫu nhiên sơ cấp. UE chỉ cần kiểm tra một vị trí của các mã này vì điểm khởi đầu đã biết. Khi thiết lập các thông số của mạng cần lưu ý đến các thuộc tính của sơ đồ đồng bộ để đạt được hiệu quả hoạt động tối ưu. Đối với tiìm ô ban đầu, điều này sẽ hầu như không có ảnh hưởng, nhưng điều này có thể cho phép tối ưu quá trình tìm ô đích để chuyển giao. Về mặt nguyên lý vì có rất nhiều nhóm mã, nên khi quy hoạch thực tế, trong nhiều trường hợp ta có thể thực hiện danh sách các ô lân cận đối với một ô thuộc một nhóm mã khác. Như vậy UE có thể tìm ô đích và hoàn toàn bỏ bước 3 bằng cách chỉ khẳng định phát hiện, chứ không cần so sánh các mã ngẫu nhiên khác nhau cho bước này. Các biện pháp tiếp theo để cải thiện hiệu năng tìm ô gồm khả năng cung cấp thông tin liên quan đến định thời tương đối giữa các ô. Nói chung loại thông tin này được UE đo cho mục đích chuyển giao và nó có thể được sử dụng để cải thiện đặc biệt hiệu năng của bước 2. Nếu thông tin định thời tương đối càng chính xác thì càng cần kiểm tra ít vị trí hơn đối với mã SCH thứ cấp và xác suất phát hiện đúng càng tốt hơn. 3.2.2. Đo lường trong mạng UMTS Trong suốt quá trình họat động, UE luôn đo lường môi trường và gởi báo cáo về mạng để cơ những điều khiển kịp thời tương ứng với chất lượng mạng. Trong bài này tôi giới thiệu sơ về các giá trị đo lường chính là hệ thống sử dụng để điều khiển quá trình họat động của nó. Hình 3.8 Đo lường trong mạng UMTS Đo lường công suất, được thực hiện bở các UE gởi về cho RNC thông qua kênh CPICH, gồm các thông số chính sau : Ec/No: là tỉ số giữa mật độ công suất của tín hiệu CPICH trên mật độ công suất của tòan băng tần. Thông số này được sử dụng cho việc chọn cell và các thủ tục chuyển giao. RSCP: là tín mức công suất của mã tín hiệu nhận được dựa trên các bit của kênh CPICH, chú ý rằng đây là công suất của một chip chứ không phải công suất của bit dữ liệu. Ngòai việc phục vụ cho chọn cell chuyển giao, thông số này còn được sử dụng cho việc tính toán suy hao đường truyền cũng như điều khiển công suất trong mạng. RSSI: đây là tí hiệu công suất của các mạng GSM. Thông số này được đo kiểm để phục vụ quá trình cuyển giao 3G-2G. SIR: Tỉ số tín hiệu trên nhiễu được đo lại Node B và UE là tích giữa hện số trải phổ SF và tỉ số giữa công suất mã tín hiệu nhận được (RSCP) trên công suất mã tín hiệu nhiễu (ISCP). Thông số này được sử dụng chủ yếu trong quá trình điều khiển công suất. PathLoss: là độ chênh lệch giữa công suất phát và công suất thu của tín hiệu CPICH, phản ánh chất lượng đường truyền và được sử dụng để khởi tạo mức công suất cho PRACH và quá trình handover giữa hai tần số. Ngoài ra còn các thông số như BER, RTT, độ trễ… được node B đo đạt chủ yếu trên giao diện Iub để đánh giá chất luợng của đường truyền này để thực hiện các quá trình điều khiển và phân bổ tài nguyên cho dịch vụ … 3.2.3. Thiết lập cuộc gọi UE tìm được cell để thiết lập kết nối khi vừa mới được turn on., ta sẽ tiếp cận đến thủ tục thiết lập cuộc gọi của UE vào mạng. Khi chọn được cell để kết nối, UE bắt đầu giải mã các tín hiệu CCPCH để lấy các thông tin về cell. Để kết nối với Node B, UE bắt đầu gởi kênh RACH chứa các thông tin dò preamble gồm một chuỗi tín hiệu 16-chips được lặp lại 256 lần với mức công suất được đánh giá ban đầu từ tín hiệu CPICH. Nếu kết thúc khoảng thòi gian timer, UE không nhận được tín hiệu ACK từ Node B, UE sẽ tăng mức công suất phát lên và gởi lại tín hiệu RACH cho đến khi nhận được phản hồi từ node B qua kênh AICH hoặc đến ngưỡng giới hạn. Sau khi nhận được tín hiệu AICH, UE thật sự bước vào quá trình thiết lập cuộc gọi như hình 3.9: Hình 3.9 Thiết lập cuộc gọi Quá trình thiết lập cuộc gọi được diễn ra qua 4 giai đọan. Đầu tiên là quá trình kết nối RRC giữa UE và RNC (trong quá trình này có quá trình chuẩn bị kế nối radio của Node B). Sau khi quá trình RRC thành công, RNC gởi tín hiệu đến mạng core để yêu cầu thực hiện quá trình kết nối SCCP giữa RNC và CN cho cuộc gọi. Sau khi đường kết nối giữa UE và CN đã được thiết lập, quá trình chứng thực và trao đổi các thông tin bảo mật được thực hiện giữa UE và CN (Security). Sau khi hòan tất thủ tục bảo mật, mạng core sẽ gởi thông tin yêu cầu tài nguyên cho cuộc gọi xuống RNC. RNC và Node B sẽ thực hiện thủ tục S.R.L.C để chuẩn bị các tài nguyên theo yêu cầu. Nếu tài nguyên hiện có đáp ứng được với yêu cầu, cuộc gọi sẽ được thiết lập bằng việc RNC gởi xác nhận kết nối đến UE và xác nhận tài nguyên đến CN. Đây là quá trình rất quan trọng bởi nó ảnh hưởng đến thông số chất luợng hàng đầu của mạng di động : khả năng truy nhập mạng. Thông số chất luợng liên quan tới quá trình này là CSSR (call set up success ratio) là một trong thông số đầu tiên xem xét đến khi đánh giá về chất lượng của một mạng thông tin di động. Thường các nhà mạng luôn yêu cầu thông số này phải đạt trên 95%, tuy nhiên tùy các mạng khác nhau mà con số ngưỡng này có thể cao hơn. Là một người kỹ thuật, chúng ta cần nắm rõ quá trình này để phân tích và đánh giá thông số CSSR của mạng đồng thời có thể xác định được nguyên nhân gây ra chất lượng mạng kém liên quan đến thông số này. 3.2.4. Thiết lập kết nối Ta đã biết về thủ tục thiết lập cuộc gọi và thông số chất lượng quan trong của mạng là CSSR. Ở bài này ta sẽ tiếp tục với một thông số chất lượng khác cũng quan trọng không kém, đó là tỉ lệ rớt cuộc gọi DCR (Drop Call Rate). Nếu như một cuộc gọi hòan thành và kết húc thì sẽ không có hiện tượng rớt mạng, tuy nhiên nếu cuộc gọi chưa hòan thành mà không tiếp tục được nữa, đây chính là con số phản ảnh tỉ lệ rớt cuộc gọi ở mạng di động. Tỉ lệ này được định nghĩa là số cuộc gọi bị rớt (kết thúc không bình thường) trên tổng số cuộc gọi kết nối thành công. Như vậy rõ ràng ta cần phải nắm được thủ tục giải phóng kết nối khi cuộc gọi hòan tất để xác định được cuộc gọi nào là bình thường cuộc gọi nào bị rớt mạng. Hình 3.10 cho ta cái nhìn tổng quát về thủ tục kết thúc cuộc gọi bình thường cũng như bất bình thường. Hình 3.10 Thiết lập kết nối Như ta thấy, khi một cuộc gọi kết thúc bình thường, RNC sẽ nhận được thông điệp yêu cầu giải phóng kết nối từ mạng core. Sau đó gởi thông điệp kết thúc cho mobile. Sau khi mobile xác nhận, thủ tục giải phóng tài nguyên radio mới thật sự bắt đầu bằng việc Node B nhận yêu cầu từ RNC và thực hiện thủ tục giải phóng kết nối. Trong trường hợp mobile bị rót mạng, Node B sẽ không phát hiện được tín hiệu đồng bộ của mobile. Node B sẽ gởi thông điệp cảnh báo đến RNC về sự cố kế nối radio hỏng. RNC sẽ gởi yêu cầu giải phóng kết nối đến mạng core. Như vậy rõ ràng ta thấy chức năng của RNC trong hai trường họp là khác nhau. Ở điều kiện bình thường, RNC chờ yêu cầu giải phóng kết nối, ngược lại RNC sẽ yêu cầu giải phóng kết nối khi có lỗi xảy ra. Dựa vào vai trò của RNC và các thông điệp của nó ta có thể xác định được cuộc gọi nào bị rớt và có được tỉ lệ rớt cuộc gọi qua các số liệu thống kê. Đứng trên phương diện của một kỹ sư vận hành và tối ưu mạng, dựa vào thông số này cũng như các thông tin về cuộc gọi bị rớt, ta có thể đánh giá sự cố xảy ra ở khu vực nào. Từ đó xác định được nguyên nhân và đưa ra các giải pháp khắc phục cũng như tối ưu mạng. 3.3. Kết luận chương Quản lý tài nguyên vô tuyến là bài toán quan trọng khi thiết kế bất kỳ hệ thống thông tin di động, đặc biệt là trong hệ thống tế bào sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Chương này đã trình bày các chức năng cơ bản của quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống WCDMA và những điểm khác biệt trong thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến so với các hệ thống khác. Trong đó, điều khiển công suất và điều khiển chuyển giao có những điểm khác biệt quan trọng so với các hệ thống thông tin di động trước đó. Đối với điều khiển công suất, rõ ràng các thuật toán điều khiển công suất cũng phức tạp hơn tinh vi hơn để khắc phục hiệu ứng gần-xa. Trong 3 loại điều khiển công suất, điều khiển công suất vòng mở cần thiết trong suốt quá trình thiết lập kết nối, điều khiển công suất vòng kín (điều khiển công suất nhanh) giúp khắc phục hiệu ứng phadinh nhanh trên kênh giao diện vô tuyến. Trong WCDMA, điều khiển công suất nhanh được thực hiện trên cả đường lên và đường xuống tại tần số 1.5KHz trong khi hệ thống IS-95 chỉ thực hiện điều khiển công suất nhanh trên đường lên tại tần số 800Hz, còn ở GSM chỉ tồn tại điều khiển công suất chậm. Phương thức thứ 3 của điều khiển công suất là điều khiển công suất vòng ngoài giúp thiết lập các giá trị mục tiêu của điều khiển công suất nhanh. Các vấn đề cụ thể cũng như lợi ích của điều khiển công suất cũng được phân tích trong chương này. Một đặc trưng khác biệt nhất của WCDMA so với các hệ thống khác là thuật toán điều khiển chuyển giao. Chuyển giao diễn ra khi người sử dụng máy di động di chuyển từ cell này đến cell khác trong mạng thông tin di động tế bào. Nhưng chuyển giao cũng có thể được sử dụng để cân bằng tải trong mạng thông tin, và chuyển giao mềm có thể tăng cường dung lượng và vùng phủ của mạng. Chuyển giao cứng vẫn tồn tại trong hệ thống WCDMA, là chuyển giao mà kết nối cũ bị cắt trước khi kết nối mới được thiết lập. Chuyển giao cứng được sử dụng để thay đổi tần số của hệ thống khi trong hệ thống sử dụng đa sóng mang; hoặc là trong trường hợp không hỗ trợ phân tập macro; hoặc trường hợp chuyển đổi giữa hai chế độ FDD và TDD. Chuyển giao giữa các hệ thống cần thiết cho sự tương thích giữa UMTS và các kiến trúc hệ thống khác (chẳng hạn như GSM). Đặc trưng của loại này là cần đo đạc trước khi thực hiện sử dụng chế độ khe thời gian do thực tế việc đo đạc diễn ra tại các tần số khác nhau. Từ góc độ kỹ thuật, kiểu chuyển giao này thuộc chuyển giao cứng. Chương này cũng thảo luận khá chi tiết về chuyển giao mềm và mềm hơn xuất hiện khi máy di động ở trong vùng phủ sóng chồng lấn của 2 cell. Trường hợp chuyển giao mềm hơn các cell thuộc cùng một trạm gốc, hai tín hiệu đồng thời được kết hợp ở Nút B sử dụng bộ xử lý RAKE. Trong suốt quá trình chuyển giao mềm, hai tín hiệu thu từ các trạm gốc khác nhau được định tuyến đến RNC để được so sánh hết khung này đến khung khác. Độ lợi chuyển giao mềm là độ lợi được cung cấp bởi sự kết hợp nhiều tín hiệu (được gọi là độ lợi phân tập macro). Khi độ dự trữ chuyển giao mềm thích hợp được sử dụng độ lợi chuyển giao mềm sẽ tăng cường đáng kể hiệu năng của hệ thống . Các thủ tục của lớp vật lý như : thủ tục tìm gọi, thủ tục RACH, thủ tục tìm ô, thủ tục đo chuyển giao… Để tối ưu hóa mạng dựa trên các chỉ số KPI như : tỷ lệ thiết lập cuộc gọi, tỷ lệ rớt cuộc gọi, thời gian trễ quay số trung bình… Nắm vững các thủ tục lớp vật lý thì mới tìm thấy những vấn đề còn tồn đọng trong mạng và tìm ra giải pháp xử lý hiệu quả nhất. CHƯƠNG 4 TỐI ƯU HÓA MẠNG UMTS 4.1. Khái quát về lý thuyết tối ưu hóa 4.1.1. Mục đích tối ưu hóa Mục đích quan trọng nhât khi xây dựng hệ thống là đạt được dung lượng cao nhất. Hay nói cách khác chúng ta muốn một số lượng lớn thuê bao có thể sử dụng trong hệ thống trong khi duy trì một cấp độ phục vụ và cấp độ cuộc gọi có thể chấp nhận được. Mục đích này phản ánh trên sự quy hoạch một cách tối ưu. Đó là một trong những bước cơ bản đưa ra khi một hệ thống UMTS được được đưa vào hoạt động. Chi phí cho dung lượng băng thông bằng cách này hay cách khác trên quan điểm tiết kiệm chi phí. Vì vậy quy hoạch được xây dựn thành công khi số lượng thuê bao tăng lên thì lưu lượng vẫn đảm bảo. Giả sử để bao phủ quanh một thành phố. bước đầu ta phải xây dựng trạm gốc cùng mức độ bao phủ phù hợp cho kích thước hệ thống xác định và có thể thoã mãn nhu cầu bao phủ. Hệ thống mạng UMTS ngày nay yêu cầu tiết kiệm tần tối ưu và cho mục đích dung lượng cao. Thực tế, sau khi quy hoạch mạng thường không thể tối ưu so với dự kiến. Nguyên nhân là do khi quy hoạch các nhà khai thác mạng không thể dự báo chính xác số thuê bao trong khu vực triển khai mạng, số thuê bao sử dụng trên một kiểu lưu lượng, dự báo sử dụng lưu lượng số liệu và dự phòng tương lai. Chính vì vậy sau khi mạng sau khi quy hoạch đưa vào sử dụng thì vấn đề tối ưu mạng là vô cùng quan trọng. 4.1.2. Những điều cần biết trong việc tối ưu hoá hệ thống Tối ưu mạng là một quá trình để cải thiện toàn bộ chất lượng mạng khi đã thử nghiệm bởi các thuê bao di động và đảm bảo rằng các nguồn tài nguyên mạng được sử dụng một cách hiệu quả. Quá trình tối ưu bao gồm: Đo đạc hiệu năng (các chỉ tiêu kỹ thuật) Phân tích các kết quả đo đạc Điều chỉnh mạng Giai đoạn đầu của quá trình tối ưu mạng là định nghĩa các tiêu chí hiệu năng chính bao gồm các các kết quả đo ở hệ thống quản lý mạng và số liệu đo ngoài hiện trường hay bất kỳ thông tin khác có thể sử dụng để xác định chất lượng dịch vụ. Tiếp theo, việc phân tích các kết quả đo đạc nhằm mục đích phân tích chất lượng mạng để cung cấp cho nhà khai thác một bức tranh tổng quan về chất lượng và hiệu quả sử dụng. Phân tích chất lượng và báo cáo bao gồm việc lập kế hoạch về các trường hợp đo tại hiện trường và đo bằng hệ thống quản lý mạng. Sau khi đã đặc tả các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ và đã phân tích số liệu thì có thể lập ra báo cáo điều tra. Đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 2, thì chất lượng bao gồm: thống kê các cuộc gọi bị rớt, phân tích nguyên nhân bị rớt, thống kê chuyển giao và kết quả đo các lần gọi thành công. Các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 có các dịch vụ rất đa dạng nên cần phải đưa ra các định nghĩa mới về chất lượng dịch vụ. Với sự trợ giúp của hệ thống quản lý và vận hành bảo dưỡng mạng (OSS) có thể phân tích thống kê hiệu suất mạng trong một khoảng thời gian đã sử dụng, hiện tại và dự báo cho tương lai. Ngoài ra, có thể phân tích hiệu suất thông qua các thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến RRM và các thông số của chúng KPI điển hình như: tổng công suất phát trạm gốc, tổng phí chuyển giao mềm; tốc độ ngắt cuốc gọi; trễ dữ liệu gói... Sau đó tiến hành so sánh KPI với các giá trị mục tiêu sẽ chỉ ra các vấn đề tồn tại của mạng để có thể tiến hành điều chỉnh mạng. Việc điều chỉnh mạng bao gồm: cập nhật các thông số RRM (ví dụ các thông số chuyển giao; các công suất kênh chung; số liệu gói); thay đổi hướng anten trạm gốc, có thể điều chỉnh hướng anten trạm gốc bằng bộ điều khiển từ xa trong một số trường hợp (như khi vùng chồng lấn với cell lân cận quá lớn, nhiễu cell cao và dung lượng hệ thống thấp). 4.1.3. Đo kiểm các chỉ số KPI trong mạng UMTS Các nhà khai thác mạng định ra các chỉ số KPI chất lượng dịch vụ mạng cũng như các giá trị ngưỡng cho từng loại chỉ số này. Các chỉ số KPI thường được xem xét thay đổi bổ sung hàng năm tùy vào mục tiêu kinh doanh. Quản lý năng lực mạng và các công việc tối ưu hóa tài nguyên mạng sẽ góp phần đảm bảo yêu cầu chất lượng dịch vụ được đặt ra. Ở những khu vực có chất lượng dịch vụ không đảm bảo (những nơi có chỉ số KPI không đáp ứng được ngưỡng cho phép), các công việc tối ưu hóa sẽ được tiến hành. Năng lực của khu vực mạng được phân tích bằng các phương pháp hiện có để tìm hiểu rõ nguyên nhân của vấn đề và từ đó đưa ra các giải pháp thích hợp. Để làm được việc này, người ta phải dựa vào các thông tin thu thập được từ khiếu nại của khách hàng, kết quả đo chất lượng trên các xe lưu động và số liệu thống kê về hoạt động của mạng. Thông thường, phân tích số liệu thống kê và khiếu nại khách hàng cho phép nhà khai thác phát hiện vấn đề và việc đo kiểm chất lượng dùng xe lưu động sẽ xác nhận vấn đề cũng như giải pháp. Tuy vậy, nếu chỉ đo kiểm dùng xe lưu động thì sẽ không giúp cho nhà khai thác có được một cái nhìn thấu đáo về dịch vụ cung cấp. Việc đo kiểm này chỉ là một chỉ thị về chất lượng dịch vụ cho nguồn lưu lượng có tính lưu động cao. Một lượng lớn lưu lượng phát sinh trong mạng lại từ các nguồn không lưu động. Trong nhiều mạng di động ở châu Âu, trung bình chỉ có một lần chuyển vùng trong mỗi cuộc gọi. Điều này cũng có nghĩa rằng kết quả thống kê sẽ là phương pháp tốt nhất để xác định các hạn chế về QoS trong mạng. Tuy nhiên, để xác định xu hướng phát triển của vấn đề về QoS, cũng như xác định nguyên nhân và hướng giải quyết, người ta cũng vẫn phải dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia. Các chỉ số KPI có ảnh hưởng đến QoS và do đó cần được giám sát một cách chặt chẽ sẽ được trình bày trong phần sau. Việc thu thập các số liệu năng lực được thực hiện bởi các phần tử mạng hoặc các thiết bị đo kiểm đặt tại một số điểm trong mạng. Số liệu năng lực này có thể là một bộ đếm các sự kiện giao thức. Sau mỗi khoảng thời gian nhất định hoặc gần với thời gian thực, số liệu về năng lực được truyền tới hệ thống quản lý năng lực và giám sát tài nguyên ở mức cao hơn. Một ví dụ điển hình cho giải pháp dạng này là phần mềm WatchMark1 của Vallent Corporation. Phần mềm này nhận số liệu về năng lực từ RNC, MSC và GSN. Phần tử mạng như RNC ghi giá trị của bộ đếm của nó vào một báo cáo XML cứ sau 15 phút. File báo cáo này được gửi qua giao diện tương thích với tiêu chuẩn CORBA của TMF tới WatchMark1 hay hệ thống quản lý mạng cấp cao khác. Các số liệu khác như lưu lượng và mô hình cước được gửi bởi các nguồn khác và như vậy ta sẽ có được một giải pháp tổng thể cho quản lý dịch vụ và kinh doanh. Việc đo các chỉ số KPI được thực hiện bởi nhiều phần tử trong các phần khác nhau của mạng như được trình bày trong các phần tiếp theo. 4.1.3.1. Cảm nhận của khách hàng và tham số đo kiểm năng lực KPI theo 3GPP Yếu tố chính quyết định thành công của dịch vụ (di động cũng như bất kỳ dịch vụ nào khác) là mức hài lòng của khách hàng đối với dịch vụ. Do vậy, nhà vận hành mạng cần phải đo kiểm/đánh giá được chất lượng dịch vụ theo cảm nhận của khách hàng (QoE). Như vậy, một câu hỏi cần được đặt ra là “Liệu các phép đo năng lực của 3GPP có đánh giá đúng chất lượng dịch vụ theo cảm nhận của khách hàng?”. Như vậy, câu hỏi cần được đặt ra là “khi sử dụng dịch vụ, khách hàng cảm nhận được điều gì?”. Khi khách hàng sử dụng điện thoại di động, họ chỉ cần bật máy, thực hiện cuộc gọi thoại, thực hiện kết nối số liệu và tắt máy. Nếu mọi thứ đều tốt, họ cảm thấy dịch vụ đảm bảo. Các sự cố có thể xảy ra sẽ rơi vào một trong năm nhóm sau: Thuê bao không thể đăng ký với mạng Thuê bao không thể thiết lập cuộc gọi Cuộc gọi đang thực hiện bị rớt trước khi chủ gọi hoặc bị gọi hạ máy Tốc độ tải số liệu kém, ảnh hưởng đến dịch vụ số liệu Chất lượng thông tin truyền kém, ảnh hưởng đến các cuộc gọi đàm thoại Trong khi khách hàng không bao giờ quan tâm đến các vấn đề xảy ra trong mạng, nhà vận hành mạng cần phải tìm được nguyên nhân gây ra sự cố và đánh giá được mức độ ảnh hưởng của sự cố đến chất lượng dịch vụ. Quy trình quản lý chất lượng mạng: Hình 4.1 Quy trình quản lý chất lượng mạng Tiến trình bắt đầu với định nghĩa chất lượng. Mục tiêu chất lượng tổng thể “end to end” được định nghĩa và cho mỗi loại dịch vụ có các tiêu chuẩn xác định khác nhau. Các giá trị giới hạn được thiết lập cho mỗi chỉ số đánh giá hiệu suất mạng có liên quan. 4.1.3.2. Phần truy nhập vô tuyến UMTS Phần quan trọng nhất trong mạng di động và giao diện vô tuyến và do vậy, phần UTRAN được điều khiển bởi RNC là điểm lý tưởng để thu thập số liệu, qua đó cho một cái nhìn tổng thể về chất lượng giao diện vô tuyến. Do vậy, sẽ cần một thế hệ thiết bị đo kiểm mới cho phép bắt giữ nhiều terabyte số liệu từ giao diện UTRAN, thực hiện các chức năng lọc dữ liệu phức tạp và thực hiện việc liên hệ giữa các loại số liệu khác nhau, lưu số liệu về năng lực chính trong cơ sở dữ liệu, và hiển thị, xuất ra và nhập các kết quả đo với các thiết bị và thủ tục chuẩn. 4.1.3.3. Phần lõi Các nhà vận hành mạng di động đang từng bước chuyển dần sang mạng 3/4G. Trong kiến trúc mới này, mạng lõi sẽ chuyển từ mạng chuyển mạch kênh TDM và chuyển mạch gói ATM sang mạng lõi sử dụng IP. Với chuẩn 4G, việc hỗ trợ IP sẽ với tới tận thiết bị đầu cuối. Trong quá trình chuyển đổi, sẽ tồn tại song song phần chuyển mạch kênh TDM, chuyển mạch gói ATM, và chuyển mạch gói IP. Tuy nhiên, chất lượng dịch vụ của các công nghệ truyền mạch truyền thống là TDM cho thoại và ATM cho số liệu vốn được đảm bảo và phương thức quản lý giám sát chất lượng đã hết sức rõ ràng. Vì vậy, ở phần tiếp theo sẽ chỉ xem xét đến chất lượng dịch vụ cho mạng lõi IP. Các tham số năng lực chính KPI cho mạng lõi IP Các tính năng quản lý, đo kiểm chất lượng dịch vụ trong mạng lõi IP này cũng tương tự như cho bất kỳ mạng IP nào khác. Liệt kê các tham số đánh giá năng lực mạng cần phải theo dõi trong mạng lõi. Bảng 4.1 Tham số đánh giá năng lực mạng IP cho các loại dịch vụ khác nhau Yêu cầu Tham số đánh giá năng lực Truyền số liệu Tối thiểu trễ và mất gói tin Đo được QoS Jitter Tỷ lệ mất gói tin Trễ VoIP Tối thiểu trễ, mất gói tin, jitter Jitter Tỷ lệ mất gói tin Trễ MOS Thỏa thuận dịch vụ Đo được trễ, mất gói tin, jitter Chiều đi Jitter Tỷ lệ mất gói tin Trễ Chiều đi Độ chính xác cao Sẵn sàng dịch vụ Đo kiểm kết nối Kiểm tra kết nối đến các thiết bị IP Truyền video Tối thiểu trễ, tỷ lệ mất gói tin Jitter Tỷ lệ mất gói tin Trễ 4.1.3.4. Phần mạng ngoài Phần mạng ngoài của mạng di động có thể là mạng TDM, mạng VoIP, hay mạng truyền số liệu. Tùy vào loại mạng ngoài mà người ta sẽ cần phải đánh giá năng lực của chúng theo các phương pháp khác nhau. Việc đánh giá năng lực này cũng tương tự như đối với các thành phần mạng đã nói ở trên. 4.2. Các tham số đo kiểm năng lực KPI mạng lưới Hình 4.2 Phân loại các lớp KPI 4.2.1. Vùng phủ Khả năng phủ sóng Coverage ( Probability Coverage Probability ): Chỉ số này được thống kê trong clutter, cả trong nhà và ngoài trời, định kì : 15 phút, 30 phút, 1 giờ…., 1ngày…. Phương thức đo lường tính toán cơ bản dựa trên DT (driving test) hoặc CQT (cascaded quadruplet trisection) Chỉ số này thể hiện khả năng vùng phủ phản ánh, sức mạnh của vùng phủ sóng RFT chất lượng thuộc tín hiệu RF F=RSCP >= R Ec/Io >=S Với : RSCP: độ lớn của tín hiệu chip nhận được (Received Pilot Signal Chip Power) Ec/Io :Dung lượng tín hiệu điều khiển nhận được R & S : Ngưỡng của RSCP R&S khác nhau cho những loại dịch vụ khác nhau. Khi 2 thông số này thỏa mãn điều kiện thì F=1 , không thì F=0. Khả năng phủ sóng được định nghĩa như là: Phần trăm của mẫu có F=1 Trên tất cả các mẫu đã được đo lường 4.2.2. Chất lượng dịch vụ 4.2.2.1. Tỷ lệ kết nối báo hiệu RRC thành công -RRC Connection Setup Success Ratio (Service Related) Chỉ số này được thống kê trong cell, cả trong nhà và ngoài trời, định kì : 15 phút, 30 phút, 1 giờ…, 1ngày…. Phương thức đo lường tính toán cơ bản dựa trên giá trị đếm của OMC. Chỉ số này thể hiện khả năng truy cập của dịch vụ của cell và RNC Tỷ lệ thiết lập kết nối RRC thành công = Số lần TL kết nối thành công / số lần yêu cầu TL kết nối ( %) RRC Connection Setup Succes Ratio(Service Related)＝RRC Connection Setup Complete Times(Service Related）/RRC Connection Setup Request Time (Service Related)×100% Sơ đồ luồng tín hiệu: Hình 4.3 Sơ đồ tín hiệu báo hiệu RRC Các chỉ số mở rộng: Tỷ lệ thiết lập kết nối thành công báo hiệu RRC đối với dịch vụ thoại của thiết bị gọi (Mobile Origination Conversation Service RRC Connection Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập kết nối thành công báo hiệu RRC đối với dịch vụ luồng của thiết bị gọi (Mobile Origination Streaming Service RRC Connection Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập kết nối thành công báo hiệu RRC đối với dịch vụ tương tác của thiết bị gọi (Mobile Origination Interactive Service RRC Connection Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập kết nối thành công báo hiệu RRC đối với dịch vụ cơ bản của thiết bị gọi (Mobile Origination Background Service RRC Connection Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập kết nối thành công báo hiệu RRC đối với dịch vụ thoại của thiết bị bị gọi (Mobile Termination Conversation Service RRC Connection Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập kết nối thành công báo hiệu RRC đối với dịch vụ luồng của thiết bị bị gọi (Mobile Termination Streaming Service RRC Connection Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập kết nối thành công báo hiệu RRC đối với dịch vụ tương tác của thiết bị bị gọi (Mobile Termination Interactive Service RRC Connection Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập kết nối thành công báo hiệu RRC đối với dịch vụ cơ bản của thiết bị bị gọi (Mobile Termination Background Service RRC Connection Setup Success Ratio) 4.2.2.2. Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mạng vô tuyến RAB Chỉ số này được thống kê trong cell, cả trong nhà và ngoài trời, định kì : 15 phút, 30 phút, 1 giờ…., 1ngày…. Phương thức đo lường tính toán cơ bản dựa trên giá trị đếm của OMC. Chỉ số này thể hiện khả năng thiết lập kênh mang vô tuyến RAB là bước sau khi kết nối dịch vụ nếu thiết lập thành công thì kết nối đến user plane thì sẽ kết nối thành công Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB = (số lần thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB CS + số lần thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB PS ) / (số lần yêu cầu thiết lập kênh mang vô tuyến RAB CS + số lần yêu cầu thiết lập kênh mang vô tuyến RAB PS ) (%) RAB Assignment Success Ratio=(CS RAB Assignment Success Times+PS RAB Assignment Success Times)/(CS RAB Assignment Request Times+PS RAB Assignment Request Times)×100% Sơ đồ luồng tín hiệu: Hình 4.4 Sơ đồ tín hiệu kênh mang vô tuyến RAB Các chỉ số mở rộng: Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB CS (CS RAB Assignment Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB PS (PS RAB Assignment Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB AMR (AMR RAB Assignment Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB CS C 64/64 (CS C 64/64 RAB Assignment Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB PS Interactive 64/64 (PS Interactive 64/64 RAB Assignment Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB PS I 64/128 (PS I 64/128 RAB Assignment Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB PS I 64/64 (PS I 64/384 RAB Assignment Success Ratio) 4.2.2.3. Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công - Call Setup Success Ratio Chỉ số này được thống kê trong cell, cả trong nhà và ngoài trời, định kì: 15 phút, 30 phút, 1 giờ, 1ngày…. Phương thức đo lường tính toán cơ bản dựa trên giá trị đếm của OMC. Chỉ số này thể hiện khả năng truy nhập dịch vụ của cell và RNC Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công = Tỷ lệ thiết lập kết nối báo hiệu RRC thành công (liên quan tới dich vụ ) * Tỷ lệ thiết lập kênh mang vô tuyến RAB thành công (%) Call Setup Success Ratio＝RRC Connection Setup Success Ratio (Service Related)×RAB Assignment Success Ratio×100% Sơ đồ luồng tín hiệu: Hình 4.5 Sơ đồ tín hiêu kết nối cuộc gọi Các chỉ số mở rộng : Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi AMR thành công (AMR Call Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi CS C 64/64 thành công (CS C 64/64 Call Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi PS I 64/64 thành công (PS I 64/64 Call Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi PS I 64/128 thành công ( PS I 64/128 Call Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi PS I 64/384 thành công ( PS I 64/384 Call Setup Success Ratio) Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi PS I 64/64 thành công (PS S 64/64 Call Setup Success Ratio) 4.2.2.4. Tỷ lệ rớt cuộc gọi - Call Drop Ratio Chỉ số này được thống kê trong cell, cả trong nhà và ngoài trời, định kì : 15 phút, 30 phút, 1 giờ…., 1ngày…. Phương thức đo lường tính toán cơ bản dựa trên giá trị đếm của OMC. Chỉ số này thể hiện khả năng duy trì dịch vụ của mạng, đây là một trong những chỉ số quan trọng nhất khách hàng cần được biết. Tỷ lệ rớt cuộc gọi = (số lần giải phóng kênh mang vô tuyến RAB CS kích hoạt báo hiệu RNC + số lần giải phóng CS Iu kích hoạt báo hiệu RNC + số lần giải phóng kênh mang vô tuyến RAB PS kích hoạt báo hiệu RNC +số lần giải phóng PS Iu kích hoạt báo hiệu RNC )/(số lần thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB CS + số lần thiết lập thành công kênh mang vô tuyến RAB PS ) (%) Call Drop Ratio＝（RNC Triggered CS RAB Release Times＋RNC Triggered CS Iu Release Times＋RNC Triggered PS RAB Release Times+RNC Triggered PS Iu Release Times）/(CS RAB Assignment Success Times + PS RAB Assignment Success Times）×100% Sơ đồ luồng tín hiệu : Hình 4.6 Sơ đồ yêu cầu giải phóng kênh RAB từ RNC đến CN Các chỉ số mở rộng: Tỷ lệ rớt cuộc gọi CS (CS Call Drop Ratio) Tỷ lệ rớt cuộc gọi PS (PS Call Drop Ratio) Tỷ lệ rớt cuộc gọi AMR (AMR Call Drop Ratio) Tỷ lệ rớt cuộc gọi CS C 64/64 (CS C 64/64 Call Drop Ratio) Tỷ lệ rớt cuộc gọi PS C 64/64 (PS I 64/64 Call Drop Ratio) Tỷ lệ rớt cuộc gọi PS I 64/128 (PS I 64/128 Call Drop Ratio) Tỷ lệ rớt cuộc gọi PS I 64/384 (PS I 64/384 Call Drop Ratio) 4.2.3. Di chuyển 4.2.3.1. Tỷ lệ chuyển giao mềm thành công của RNC ( bao gồm cả chuyển giao mềm hơn) - RNC Soft Handover Success Ratio (Including Softer Handover) Chỉ số này được thống kê trong cell, cả trong nhà và ngoài trời, định kì : 15 phút, 30 phút, 1 giờ…., 1ngày…. Phương thức đo lường tính toán cơ bản dựa trên giá trị đếm của OMC. Chỉ số này thể hiện khả năng linh hoạt khi chuyển giao mềm trong vùng điều khiển của RNC Tỷ lệ chuyển giao mềm thành công =(số lần yêu cầu S.HO - số lần S.HO bị lỗi )/ số lần yêu cầu S.HO (%) Soft Handover Success Ratio＝（Soft Handover Requirement Times－Soft Handover Failure Times）/Soft Handover Requirement Times×100% Sơ đồ luồng tín hiệu : Hình 4.7 Sơ đồ tín hiệu yêu cầu chuyển giao Các chỉ số mở rộng: Lỗi cấu hình không tương thích gây nên tỷ lệ H.O bị lỗi (configuration unsupported failure caused handover failure ratio) Lỗi kênh vật lý gây nên tỷ lệ H.O bị lỗi (physical channel failure caused handover failure ratio) Cấu hình lại không tương thích đồng bộ gây nên tỷ lệ H.O bị lỗi (incompatible simultaneous reconfiguration caused handover failure ratio) Lỗi giao thức gây nên tỷ lệ H.O bị lỗi (protocol error caused handover failure ratio) Cập nhật Cell gây nên tỷ lệ H.O bị lỗi (cell update occurred caused handover failure ratio) Cấu hình không hợp lệ gây nên tỷ lệ H.O bị lỗi (invalid configuration caused handover failure ratio) Không có tín hiệu đáp lại gây nên tỷ lệ H.O bị lỗi (No reply caused handover failure ratio) 4.2.3.2. Tỷ lệ chuyển giao cứng thành công giữa các tần số - Inter Frequency Hard Handover Success Ratio Success Ratio Chỉ số này được thống kê trong cell, cả trong nhà và ngoài trời, định kì : 15 phút, 30 phút, 1 giờ…., 1ngày…. Phương th