HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

ĐINH VĂN MẠNH
XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG VÙNG PHỦ SÓNG 3G
Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
Mã số: 60.52.02.08 Người hướng dẫn khoa học: TS ĐẶNG HOÀI BẮC
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
ngành viễn thông và các ngành công nghiệp khác.
- 2 -

Kết quả đề tài và tài liệu tham khải để các cơ quan quản lý, các
doanh nghiệp viễn thông có định hướng phát triển và lựa chọn áp dụng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu đánh giá về sự cần thiết của việc đánh giá chất lượng vùng
phủ sóng
- Nghiên cứu về việc thiết kế thiết bị thu thập thông tin mạng 3G
- Nghiên cứu về mô hình thu thập dữ liệu qua mạng GPRS
- Nghiên cứu việc thiết kế cơ sở dữ liệu và Web
- Nghiên cứu đưa ra đánh giá dự kiến về hiệu quả đầu tư của dự án
- Khuyến nghị về khả năng ứng dụng trên mạng thông tin di động ở Việt
Nam
Chương 1
CÁC THÔNG SỐ VỀ CHẤT LƯỢNG PHỦ SÓNG MẠNG DI ĐỘNG
1.1. Sự cần thiết của việc đánh giá chất lượng vùng phủ
1.1.1. Khái niệm về vùng phủ
Trong viễn thông, vùng phủ của một trạm vô tuyến có thể được hiểu là một
vùng địa lý mà trạm có thể giao tiếp với các thiết bị thu/phát. Ta cũng có thể
hiểu, vùng phủ là vùng mà tín hiệu vô tuyến có thể vươn tới. Vùng phủ của một
trạm vô tuyến phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như: địa hình, địa vật của tuyến
truyền sóng (ví dụ như núi, tòa nhà…), kỹ thuật và tần số vô tuyến sử dụng.
1.1.2. Mối quan hệ giữa dung lượng, chất lượng và vùng phủ
Dung lượng mạng vô tuyến trong các mạng di động tế bào có thể được hiểu
là số lượng người dùng tại một thời điểm trong mỗi tế bào.Thông thường, dung
lượng cung cấp tỉ lệ thuận với độ rộng băng tần sử dụng. Chính vì thế, với các hệ
thống thông tin di động nói chung, độ rộng băng tần và sử dụng hiệu quả tài
- 3 -


một mạng di động là cần thiết.
1.2. Các thông số cơ bản đánh giá chất lượng vùng phủ và mạng.
Chất lượng vùng phủ có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mạng.Ngược
lại, chất lượng mạng cũng phản ánh chất lượng vùng phủ.Vì vậy, để đánh giá
chất lượng vùng phủ của mạng thông tin di động có thể xem xét thông qua các
thông số sau.
1.2.1. Rxlev (Received signal level)
Rxlev: là cường độ tín hiệu thu được tính theo dBm. Trong các hệ thống
thông tin di động, Rxlev là mức công suất tín hiệu thu được tại UE (User
Equipment) (hướng xuống) hoặc BTS (hướng lên).
Rxlev là một tham số có thể được dùng để đánh giá vùng phủ của một trạm
gốc cũng như đánh giá khả năng kết nối giữa(UE) và trạm gốc. Rxlev càng lớn
thì mức thu càng tốt.
Yêu cầu tối thiểu của Rxlev đối với một hệ thống di động mặt đất là -110
dBm, được chia thành 64 mức khác nhau từ 0 đến 63. Khi mức thu Rxlev < -110
dBm thì được quy về mức Rxlev = 0, còn khi mức thu Rxlev > -47 dBm sẽ được
quy về mức Rxlev = 63.
1.2.2. RxQual (Receiver signal quality):
RxQual là mức chất lượng tín hiệu thu được, được sử dụng để phản ánh
chất lượng sóng vô tuyến và được thể hiện thông qua tỷ lệ lỗi bit BER.
RxQual được chia thành 8 mức có giá trị từ 0 đến 7, mỗi mức tương ứng
với một tỷ lệ lỗi bít trong nhóm lỗi.
- 5 - 1.2.3. Tỷ số EC/I0
Trong các hệ thống thông tin trải phổ nói chung, hệ thống di động thế hệ 3
nói riêng, nhiễu MAI có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng đường truyền. Vì vậy,
để đánh giá chất lượng đường truyền người ta thay thế tỷ số E
b

ngay cả khi mức tín hiệu thu được là tốt.
Trong các mạng vô tuyến nói chung, mạng di động 3G nói riêng, mức
E
C
/I
0
>-10 dBm được coi là tốt. Tỷ số E
C
/I
0
phụ thuộc rất nhiều vào hoạt động
điều khiển công suất của mạng. Cụ thể, nếu điều khiển công suất tốt, MAI nhỏ
thì I
0
nhỏ sẽ làm cho E
C
/I
0
tăng lên và ngược lại.
Trong mạng thông tin di động 3G, người ta thường quan tâm là tỷ số E
C
/I
0

của kênh hoa tiêu (CPICH Ec/I
0
)
1.2.4. Tỷ lệ chuyển giao cứng thành công (HHOSR - Hard Handover Success
Ratio)
Chuyển giao cứng là thủ tục chuyển giao mà tất cả các liên kết vô tuyến cũ


Để đánh giá chất lượng mạng người ta có thể đánh giá qua tham số
HHOSR:

Trong đó: - Intra-freq Hard HO là chuyển giao cứng nội tần
- Inter-freq Hard HO là chuyển giao cứng liên tần
Người ta cũng có thể đánh giá chất lượng mạng trực tiếp qua tỷ lệ chuyển
giao cứng liên tần thành công Inter-Freq Handover Success Rate:

1.2.5. Tỷ lệ thành công chuyển giao cứng giữa các công nghệ truy nhập vô
tuyến (Inter-RAT Hard Handover Succes Rate - Inter-RAT Hard HO SR)
Inter-RAT Hard Handover là thủ tục chuyển giao để chuyển kết nối UE từ
công nghệ truy nhập vô tuyến (RAT - Radio access technology) (ví dụ UTRAN)
tới một công nghệ truy nhập vô tuyến khác (ví dụ GSM).
RNC hỗ trợ cho cả chuyển giao từ GSM đến UTRAN và ngược lại trong cả
miềm chuyển mạch kênh (CS) và miền chuyển mạch gói (PS).
Các loại và điều kiện chuyển giao từ UMTS đến GSM gồm:
- Chuyển giao dựa vào vùng phủ: Khi CPICH EC/N0 hoặc CPICH RSCP
(Received Signal Code Power) nhỏ hơn ngưỡng yêu cầu trong khi GSM
có RSSI(Received signal strength indicator) lớn hơn mức ngưỡng đặt
trước.
- Chuyển giao dựa vào tải: Khi tải trong cell UMTS mà UE kết nối đến
lớn hơn mức ngưỡng và lớn hơn của GSM, thêm vào đó, tất cả các dịch
vụ của UE được hỗ trợ bởi GSM thì chuyển giao dựa trên tải từ UMTS
đến GSM được thực hiện.
- 8 -

- Chuyển giao dựa trên dịch vụ: khi một dịch vụ được thiết lập, mạng lõi
(CN - Core Network) yêu cầu chuyển giao dịch vụ tới GSM.
Inter-RAT Hard HO SR được tính theo công thức:


Radio
Access
Bearer

Hình 1.2. Quá trình thiết lập cuộc gọi
Đầu tiên, UE phải truy nhập UTRAN và thiết lập một kết nối RRC (Radio
Resource Control). Sau khi kết nối này được hoàn thành, các bản tin NAS (Non
Access Stratum) được trao đổi giữa UE và mạng lõi (CN - Core Network), ví dụ
như: yêu cầu dịch vụ, nhận thực, bảo mật…Cuối cùng là quá trình thiết lập kênh
mang truy nhập vô tuyến (RAB: Radio Access Bearer)giữa CN và UE.
Như vậy, tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công phụ thuộc vào cả tỷ lệ thành
công thiết lập RRC và RAB và được tính theo công thức sau:

Tùy vào loại hình dịch vụ tac có thể chia tỉ lệ thiết lập cuộc gọi thành công
làm hai loại chính: CS CSSR (Circuit Switching CSSR) và PS CSSR (Packet
Switching CSSR). Trong CS CSSR lại có thể được chia thành CSV CSSR (đối
với cuộc gọi thoại) và CSD CSSR (đối với cuộc gọi Video)
1.2.8. Tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR - Call Drop Rate)
Tỷ lệ rớt cuộc gọi là một trong các đặc trưng của mạng vô tuyến. Rớt cuộc
gọi là hiện tượng một cuộc gọi bị gián đoạn mà nguyên nhân không phải do các
bên tham gia cuộc gọi gây nên. Cuộc gọi bị rớt có thể là do vùng phủ sóng, do
nhiễu hoặc cũng có thể do thiếu tài nguyên. Số cuộc gọi bị rớt có thể được tính
toán nhờ hệ thống hoặc cũng có thể dựa vào thử nghiệm truyền dẫn để xác định
vị trí có vấn đề.
- 10 -

Tỷ lệ rớt cuộc gọi được chia thành hai loại: CS CDR (Circuit Switching
CDR) và PS CDR (Packet Switching CDR) và được tính theo các công thức sau
đây:

1.2.10. Bảng tham số chất lượng phủ sóng của một số nhà mạng
a. Một số chỉ tiêu PKI của Vinaphone - 12 -

Bảng 1.2. Một số chỉ tiêu PKI của Vinaphone
TT Tham số KPI Diễn giải Mức ngưỡng đề nghị
1
CPICH Ec/No Ec/No của Pilot
97% số mẫu có CPICH
Ec/Io ≥–12dB
5
CSV Access Failure Rate

Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc
gọi thoại miền CS ≤ 2.0 %
6

b. Một số chỉ tiêu PKI của T-Mobile USA, Inc
- 13 -

Bảng 1.3.Một số chỉ tiêu PKI của T-Mobile USA, Inc

Số TT

Tham số PKI
Giá trị yêu cầu
Pre-Launch Launch Post-Launch
1 CSV Drop Rate ≤ 2.0 % ≤ 2.0 % ≤ 2.0%
2 CSD Drop Rate ≤ 2.5 % ≤ 2.5 %
≤ 3.0 % (Using
Counter method)
≤ 2.5 % (Using
Drive Test method)
3 PSD Drop Rate ≤ 2.5 % ≤ 2.0% ≤ 2.0 %
4
CSV Access Failure
Rate
≤ 2.0 % ≤ 2.0 % ≤ 2.0 %
5
CSD Access Failure
Rate


- Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công
- Một số thông tin khác về mạng:
 System Mode
 Operation Mode.
 MCC (Mobile Country Code
 MNC (Mobile Network Code)
 Cell ID
 Frequency Band
 Frequency.
- 15 -

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH ĐO ÁP DỤNG TRONG MẠNG DI ĐỘNG

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 mạng theo cảm nhận
của khách hàng.
Để việc đo kiểm đánh giá đúng chất lượng mạng di động, chất lượng dịch vụ
cũng như tối ưu mạng và định cỡ mạng lõi, các nhà mạng phải đánh giá và đưa
ra các quy trình đo kiểm (mục tiêu, các bài đo, thiết bị đo, điều kiện đo, phương
pháp, kết quả cần đo,…trên các tham số khác nhau), cụ thể như trình bày sau
đây:

2.1 QUY TRÌNH ĐO
2.1.1 Các tham số đánh giá chất lượng phủ sóng
Đo tham số CPICH Ec/Io để đánh giá chất lượng mạng, chất lượng dịch vụ
cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ mạng lõi. Kết quả cần đạt được
là tối thiểu 97% số mẫu đo có giá trị CPICH Ec/Io ≥–12dB
2.1.2 Các tham số miền chuyển mạch kênh

miền chuyển mạch kênh: SoftHandoverFailureRate ≤ 2%

2.1.3 Các tham số miền chuyển mạch gói
Tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi dữ liệu miền chuyển mạch gói
Đo tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh để đánh giá chất
lượng mạng, chất lượng dịch vụ cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ
mạng lõi. Kết quả cần đạt được là tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi thoại trong miền
chuyển mạch kênh: CSD_Aceess_Failure_Rate ≤ 2%

- 17 -

Tỷ lệ rơi cuộc gọi dữ liệu miền chuyển mạch gói
Đo tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi miền chuyển mạch kênh để đánh giá chất
lượng mạng, chất lượng dịch vụ cũng như để tối ưu mạng vô tuyến và định cỡ
mạng lõi. Kết quả cần đạt được là tỷ lệ lỗi thiết lập cuộc gọi thoại trong miền
chuyển mạch kênh: CSD_Aceess_Failure_Rate ≤ 2%

Chương 3
XÂY DỰNG HỆ THỐNG THU THẬP THÔNG TIN VÙNG PHỦ SÓNG
MẠNG 3G
3.1 Lựa chọn thiết bị thu nhập dữ liệu:
Để có thể thu thập các thông số của mạng viễn thông cần phải có một thiết
bị tương tự như máy di động để giao tiếp với mạng viễn thông nhưng phải
có khả năng giao tiếp tốt với người sử dụng và trả về các thông số của nhà
mạng. Trong đề tài yêu cầu khảo sát thông số của mạng 3G ở vị trí khảo
sát. Do đó thiết bị khảo sát phải có cả chức năng GPS và giao tiếp với
mạng 3G.Module SIM5218 được chọn để thu thập các thông số từ nhà
mạng.
3.2 Các thao tác với module SIM5218 liên quan đến ứng dụng GPRS
- Giới thiệu module SIM5218: Là một module có chức năng như một thiết

Mạng xương sống GPRS -> GGSN -> ISP -> Router -> mạng Local-Area
Network -> Máy tính.
3.5 Sơ lược về GPRS TCP server
- Đây là chương trình trên máy tính dùng để truyền nhận các gói TCP giữa
modem GPRS và máy tính được kết nối với đường truyền internet công
cộng ADSL.
- 19 -

Trong thực tế có nhiều sự lựa chọn về công cụ để xây dựng chương trình
ứng dụng, tuy nhiên công cụ Microsoft Winsock Control được lựa chọn do các
nguyên nhân sau:
- Độ tin cậy cao.
- Dễ dàng xây dựng ứng dụng dựa trên các công cụ của Microsoft Visual
Studio.
- Phù hợp với các ứng dụng dựa trên lớp TCP/UDP. 3.6 Kết hợp hai phương thức truyền nhận dữ liệu bằng GPRS và SMS.
Ứng dụng GPRS trong truyền nhận dữ liệu mang lại nhiều ưu thế hơn so với
SMS:
- Chi phí duy trì hệ thống thấp hơn rất nhiều lần so với SMS.
- Tốc độ nhanh, dung lượng thông tin cho phép truyền tải lớn.
- Độ tin cậy cao.
- Chủ động được trạng thái đường truyền.
- Tương thích với nhiều mô hình ứng dụng, từ đơn giản đến phức tạp.

- 20 -

ĐÁNH GIÁ VIỆC THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG KHẢO SÁT
CHẤT LƯỢNG PHỦ SÓNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G

được thử nghiệm kết hợp với thiết bị đặt tại hiện trường.
2. Kết quả thử nghiệm kết nối với phần mềm TCP Server
Trong thực tế có nhiều sự lựa chọn về công cụ để xây dựng chương trình ứng
dụng, tuy nhiên công cụ Microsoft Winsock Control được lựa chọn do các
nguyên nhân sau:
- Độ tin cậy cao.
- Dễ dàng xây dựng ứng dụng dựa trên các công cụ của Microsoft Visual
Studio.
- Phù hợp với các ứng dụng dựa trên lớp TCP/UDP.
Chương trình ứng dụng được xây dựng trên lớp TCP cho phép nâng cao tính
linh động của ứng dụng, do không phải phụ thuộc vào các ứng dụng ở lớp cao
hơn như FTP, HTTP, đồng thời cho phép giảm bớt dữ liệu lưu thông trên đường
truyền, tiết kiệm chi phí duy trì hệ thống, do không phải thêm vào các protocol
tương thích với các ứng dụng ở các lớp cao. Ngoài ra, module SIM5218 chỉ hỗ
trợ TCP/IP stack đến lớp TCP/IP, do đó việc xây dựng ứng dụng trên chồng giao
thức TCP/IP là sự lựa chọn phù hợp nhất.
- 22 -

Sau quá trình thử nghiệm và hiệu chỉnh phần mềm TCP Server đã thu được
đúng và đủ các gói dữ liệu từ dưới thiết bị gửi lên và thực hiện update thành
công vào cơ sở dữ liệu.
Phần mềm TCP server được cài đặt trên một máy chủ có địa chỉ IP và tên
miền xác định. Phía dưới thiết bị được khai báo và cài đặt để mọi thông tin từ
thiết bị gửi lên đều được gửi tới địa chỉ IP của TCP server. Trong giai đoạn đầu
các thông tin từ thiết bị gửi lên được thu thập và phân tích để tìm cách chuẩn hóa
khung truyền và các thủ tục nhận dạng giữa phía client và server để đảm bảo
đường truyền chính xác không bị sai lệch cũng như không bị nhầm bản tin và
xác định đối với các client trong mạng tránh bị xâm nhập bởi các đối tượng
không xác định bên ngoài. Sau khi dữ liệu đảm bảo độ chính xác và tin cậy sử
dụng thuật toán lập trình để tách dữ liệu dưới dạng một khung truyền thành các

Viết phần mềm thu thập và thống kê một số thông số khảo sát mà thiết bị
bên dưới thu thập và gửi lên. Phần mềm đã hiển thị tốt kết quả các thông số được
đo đạc và được lưu trong cơ sở dữ liệu để tiện việc quản lý.
Bộ công cụ thử nghiệm tự động khảo sát chất lượng phủ sóng mạng thông
tin di động 3G đã thực hiện việc thu thập thông số từ mạng thông tin di động 3G
và truyền thông tin về trung tâm và được lưu trữ bởi hệ thống quản lý cơ sở dữ
liệu trên trung tâm giúp thuận tiện cho việc phân tích đánh giá về tình hình mạng
viễn thông trong một khu vực địa lý có đặt bộ công cụ.
- 24 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Shanghai SIMCom Wireless Solutions Ltd. “SIM5218_Serial_AT Command
Manual_V1.21 ” 1/13/2011.
[2] Website .
[3] “GSM Technology for Engineers”, © AIRCOM International 2002.
[4] Fiach Reid, “Network Programming in .NET”, Elsevier Digital Press, 2004.
[5] George Schlossnagle, “Advanced PHP Programming” Sams Publishing, 2004.