Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Thứ tự ưu tiên tái lựa chọn cell trong WCDMA
Hình 2.2 Tái lựa chọn intra frequency cell
Hình 2.3 Sơ đồ lựa chọn cell từ 3G sang 2G
1


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Hình 2.4 Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping không phân cực
Hình 2.5 Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping phân cực
Hình 2.6 Inter-Frequency Load Sharing và Directed Retry to GSM
Hình 2.7 Cell Load
Hình 2.8 Inter-Frequency Load Sharing
Hình 2.9 Ví dụ về Inter-Frequency Load Sharing
Hình 2.10 Mục đích của Cell Reserved
Hình 2.11 Hoạt động tại các tần số của Cell Reserved
Hình 2.12 Nguyên nhân việc khởi tạo Inter Frequency handover
Hình 2.13 Sự kiện 2F
Hình 2.14 Sự kiện 2B – thực hiện việc chuyển giao
Hình 2.15 Lựa chọn cell HS-DSCH
Hình 2.16 Ngưỡng về Pathloss
Hình 2.17 Ví dụ về chọn cell HS-DSCH
Hình 2.18 Các sự kiện liên quan đến thay đổi cell HS-DSCH
Hình 2.19 Cấu trúc mạng giải pháp 1
Hình 2.20 Chiến thuật quản lý di động ( Strategy of mobility management)
Hình 2.21 Network structure

- Cho phép mở rộng dung lượng, vùng phủ và cải thiện chất lượng.
- Dùng lại các trạm đang có, bao gồm cả hệ thống anten và truyền dẫn.
- Dùng lại dữ liệu cấu hình sẵn có, như các setting về power, neighbor với
các cell 2G…
Một nodeB hiện nay có thể cấu hình tới 4 sóng mang (3x4), trong đó có
thể hỗ trợ HSDPA ở trên tất cả các sóng mang và EUL trên tối đa là 2 sóng
mang. Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng HSDPA/EUL, có thể cấu hình kết hợp
HSPA với R99. R99 có thể tách biệt với HSPA, trong khi HSPA luôn được cấu
hình cùng với R99. HSDPA có thể triển khai mà không có EUL, trong khi EUL
luôn được triển khai cùng với HSDPA trên cùng một sóng mang. Để triển khai
giải pháp đa sóng mang có hiệu quả, ta phải xác định mục tiêu của giải pháp đa
sóng mang là gì: mở rộng dung lượng, mở rộng vùng phủ hay cải thiện chất
lượng dịch vụ, từ đó xác định cấu hình tương ứng.
Xuất phát từ nhu cầu đó, từ tháng 7/2013, các cán bộ kỹ thuật của Trung
tâm ĐHTT đã xúc tiến thực hiện đề tài “Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng
mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone” với mong muốn
cung cấp một tài liệu đánh giá đầy đủ các góc cạnh của giải pháp đa sóng mang và
đề xuất một giải pháp phù hợp áp dụng trên mạng Vinaphone.
Thay mặt nhóm tham gia thực hiện đề tài
Hà Nội, tháng 11/2014

3


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

CHƯƠNG I: THỰC TRẠNG SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN
TẦN SỐ 3G CỦA VINAPHONE
1.1. Thực trạng sử dụng tài nguyên tần số 3G của Vinaphone
1.1.1. Tài nguyên tần số 3G của Vinaphone.

TCN

Downlink

Uplink

1

VMS

2110-2125

1920-1935

2

Viettel

2125-2140

1935-1950

3

EVN -HTC 2140-2155

1950-1965

4


2013

2014

Số cell F1 19903

30511

33708

Số cell F2 2616

16524

26568

Số cell F3 20

54

1625

VNP

Bảng 1.2: Số cell sử dụng tần số 1, 2, 3 trên mạng Vinaphone.
1.2. Nhu cầu sử dụng tần số thứ 2 và thứ 3 trên mạng Vinaphone

5



+ Cell Selection and Reselection
+ Inter-frequency Load Sharing
+ Inter-frequency Handover
+ Lựa chọn serving Cell HS-DSCH và thay đổi cell HS-DSCH
6


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Tính năng di động trong hệ thống WCDMA cho phép thuê bao với các trạng
thái khác nhau có thể chọn lựa qua các tần số khác nhau. Trong đó việc lựa chọn trong
cùng tần số bao giờ cũng dễ dàng hơn khi chọn giữa các tần số khác nhau. Lý do chọn
tại tần số bao gồm các yếu tố như vùng phủ, khả năng phục vụ cũng như các dịch vụ
mà tần số đó thể cung cấp. Để việc phân bố tốt UE giữa các tần số trong trạng thái
connected thì việc điều khiển UE ở chế độ Idle là rất cần thiết, Thuật toán chọn lựa
cell được sử dụng để UE chọn đúng tần số sẽ tránh cho việc mất dịch vụ khi chuyển
sang chế độ connected. Trong trạng thái connected, các thuật toán về inter frequency
load sẽ chia sẻ tài nguyên, cân bằng tải giữa các tần số được hợp lý. Và thật toán inter
frequency handover sẽ đảm bảo tính liên tục cho thuê bao khi di chuyển do liên quan
đến yếu tố về vùng phủ.
2.2. Cell Selection and Reselection – Lựa chọn và tái lựa chọn cell
Trong hệ thống 3G ở chế độ Idle, thiết bị đầu cuối sẽ thực hiện lựa chọn lại
giữa các tần số WCDMA và giữa WCDMA với GSM dựa trên mức thu tín hiệu của
serving cell và neighor cell. Đối với WCDMA là các giá trị CPICH Ec/N0 hoặc RSCP,
đối với GSM là cường độ tín hiệu RSSI. Thiết bị đầu cuối chỉ được cho phép lựa chọn
cell UMTS hoặc GSM khi mức chất lượng trung bình hoặc mức tín hiệu trung bình
đạt đến ngưỡng nhỏ nhất. Mức ngưỡng nhỏ nhất của tín hiệu thu đảm bảo rằng mạng
có thể nhận được thông tin về việc lựa chọn lại cell phát đi từ thiết bị đầu cuối. Điều
này cũng tính đến mức công suất phát tối đa của thiết bị đầu cuối được cho phép khi
truy cập cell và mức công suất phát tần số vô tuyến tối đa mà thiết bị đầu cuối có thể

Các thủ tục này cho phép thiết bị đầu cuối(UE) báo cáo đến mạng các kết quả
đo được. Từ đó chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến sẽ đưa ra quyết định chính xác
để duy trì chất lượng dịch vụ có thể chấp nhận được đến UE. Mạng sẽ cấu hình các
phép đo này để cung cấp đến UE các đối tượng được đo như các cell, các kênh vận
chuyển, các kênh vật lý, các chuẩn được sử dụng như chu kỳ đo, các sự kiện được
khởi tạo cũng như loại bỏ. Cấu hình này được thực hiện bởi thông điệp điều khiển đo.
Báo cáo các phép đo được phân loại thành các nhóm sau
•

Các phép đo Intra Frequency. UE đo các kênh vật lý theo đường xuống của
các cell có cùng tần số. Các phép đo đó bao gồm
- Ec/Io của kênh P-CPICH
- Suy hao theo đường xuống. Đó là sự chênh lệch giữa công suất phát và
công suất thu trên kênh CPICH. Công suất phát CPICH được quảng bá bởi
mạng.
- Công suất mã tín hiệu thu theo đường xuống (RSCP) của kênh P-CPICH
- Đo thời gian khác nhau giữa các khung của các cell

•

Các phép đo Inter Frequency. Đo trên kênh đường xuống của cell với một
tần số khác. Các giá trị đo khác cũng giống như Intra Frequency.

•

Các phép đo Inter-RAT từ đó có thể đưa ra yêu cầu thực hiện chuyển giao
Inter-RAT. Các giá trị đo trong GSM bao gồm cường độ tín hiệu RSSI,
BSIC, giá trị định thời…
8


Srxlev > 0 and Squal > 0

Trong đó
Squal = CPICH

_ EcNo

Srxlev = CPICH

_ RSCP

– Qqualmin
– Qrxlevmin – Pcompensation

Pcompensation = max(UE_TXPWR_MAX_RACH – P_MAX,0)
2.2.4. Quy tắc R – Dành cho tái lựa chọn lại cell
Thủ tục tái lựa chọn cell là thủ tục tìm cell tốt nhất để MS có thể chọn. Ở chế độ
rỗi UE luôn thực hiện các phép đo đó sau khi UE đã hoàn thành việc chọn cell (cell
đầu tiên đã được chọn). Mục đích của việc chọn lại là đảm bảo UE luôn vào những

9


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

cell có chất lượng tốt. UE sẽ thực hiện việc tái lựa chọn cell nếu thỏa mãn quy tắc R
dưới đây

R(Serving) = Qqualmeas (s) + Qhyst (s)
R(neighbor) = Qqualmeas (n) – Qoffset2sn

Squalmin + Ssearch

Squalmin

UE start measurements

UE perform cell reselection

Hình 2.2 Tái lựa chọn intra frequency cell
Sơ đồ đồ tái lựa chọn Inter-RAT cell

Hình 2.3 Sơ đồ lựa chọn cell từ 3G sang 2G
•

Bước 1
11


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

UE bắt đầu thực hiện các phép đo GSM khi thoả mãn điều kiện sau:
Squal
•

=

Ec/Io – Qqualmin < Ssearch-RAT

Bước 2. Áp dụng quy tắc R ta so sánh
Serving cell WCDMA : Rs = RSCP + Qhyst1s

Chế độ camping không phân cực phù hợp với chiến thuật phân bố dịch vụ R99
và HSPA trên các sóng mang như nhau.
2.2.5.2 Camping có phân cực.
Bằng cách phân bố UE phân cực trên một sóng mang nhất định, lưu lượng
được thiết lập trên sóng mang đó sẽ là nhiều hơn. Chế độ phân cực có thể đạt được
bằng 2 cách khác nhau, một là sử dụng tham số qOffset2Sn như đã mô tả ở trên, cách
khác là dùng các tham số HCS.

Hình 2.5: Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping phân cực
Bằng cách đặt tham số qOffset2sn là -6 cho quan hệ neighbor từ F1 sang F2, và +6 từ
F2 sang F1, thuê bao idle mode sẽ phân cực sang F2 khi camping. Giá trị lớn nhất của
tham số này là -50 và +50 có thể được dùng khi tất cả UE được phân cực sang F2 mà
không quan tâm tới tải. Điều này sẽ tạo nên một sóng mang HSDPA không có R99,
cải thiện chất lượng HSDPA.
Cách đặt tham số này phù hợp với các mạng có tải lưu lượng nhỏ, và muốn ưu tiên
cho user trải nghiệm chất lượng HSDPA tốt nhất khi phần lớn camping sẽ trên sóng
mang R99.

13


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

2.2.6. Bảng giải thích các giá trị tham số

CPICH
CPICH

_ EcNo



Mức ngưỡng của UE để kích hoạt lựa chọn lại cell intra
frequency

Sintersearch

Mức ngưỡng của UE để kích hoạt lựa chọn lại cell inter
frequency

SsearchRAT

Mức ngưỡng của UE để kích hoạt lựa chọn lại cell GSM

Treselection

Giá trị định thời lựa chọn lại cell của UE(Cell được lựa
chọn lại phải duy trì các điều kiện thoả mãn trong một
giá trị định thời gọi là Treselection)

Bảng 2.1 Các tham số của quy tắc tái lựa chọn cell
2.3. Inter-frequency Load Sharing
2.3.1. Load Sharing

Load Sharing nâng cao hiệu năng của mạng truy nhập vô tuyến RAN bằng
cách gộp các tài nguyên từ các phần khác nhau của mạng WCDMA. Có 2 loại Load
Sharing trong WCDMA RAN:
-

Inter-Frequency Load Sharing: chuyển tiếp lưu lượng đến (CS & PS) từ cell có
tải lớn trong một tần số WCDMA sang một tần số WCDMA khác có tải nhỏ


toán dựa trên sóng mang được truyền đi ở đường xuống.
Một UE sẽ được chọn đến cell phù hợp nhất trong suốt quá trình thiết lập kết
nối RRC.

15


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

2.3.2. Cell Load

Được sử dụng cho mục đích Load Sharing, Cell Load được định nghĩa là tỷ số
giữa công suất sóng mang được truyền đi ở đường xuống và giới hạn cho phép
(admission limit)
Cell Load = Tx_power/ pwrAdm
Ở đây:
-

Công suất sóng mang truyền đường xuống đươc lấy ra từ bộ điều khiển công

-

suất sóng mang truyền đường xuống trong chức năng quản lý công suất.
Giới hạn cho phép ký hiệu là thông số pwrAdm.

Hình 2.7 Cell Load
Thuật toán load sharing chỉ thực hiện khi tải của một cell vượt quá ngưỡng cho
trước: Với IFLS, ngưỡng được tính cố định bằng 50%.
2.3.3. Inter-Frequency Load Sharing

-

UE sẽ nhận được yêu cầu quét lại lớp tần số mới.
Với cùng khoảng cách và ở vị trí hiện tại, cuộc gọi sẽ được định hướng lại tới
cell C1 chứ không phải cell B1.

2.3.4. Cấu hình Inter-Frequency Load Sharing
Tính năng này được thực hiện trọn vẹn tại RNC bằng cách thiết lập thông số
loadSharingRrcEnabled về TRUE.
Các neighbor Load Sharing phải được xác định trước khi diễn ra bất kỳ hoạt
động nào. Chúng được xác định thông qua mối liên hệ neighbor thông thường.
Thông số loadSharingCandidate cho biết cell đích có phải là neighbor Load
Sharing của cell nguồn hay không. TRUE được thiết lập nếu cell đích là neighbor
Load Sharing của cell nguồn và FALSE được thiết lập nếu ngược lại.
Với mỗi cell nguồn chỉ xác định một neigbour trên tần số và tất cả các neighbor
Load Sharing phải ở cùng vị trí (được phục vụ bởi cùng site).
Inter-Frequency Load Sharing có thể được tắt ở từng cell bằng cách loại bỏ tất
cả các neighbor Load Sharing của cell, có nghĩa là bằng cách thiết lập
loadSharingCandidate về FALSE trong tất cả các cell neighbor có liên quan tới cell
đó.
Trạng thái của cell tần số thứ hai với Load Sharing đã tiến hành phải là
unreserved.
Cell Reserved
Thiết lập trạng thái cell của tần số thứ hai là “Reserved” được dùng để:
-

Ngăn chặn R99 và những người sử dụng tốc độ cao sử dụng tần số thứ hai
Dành trước cell chỉ cho những người sử dụng HS (và Speed/R99 trong trường

-


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

Bảng 2.2 Tóm tắt các thông số
Tên thông

Miêu tả thông số

Giá trị

số

Phần tử

Default

Giá trị

mạng

khuyến
nghị

loadSharing

Thuật ngữ UtranRelation được FALSE=0

Utran

Candidate

số

khác

nhau

(frequencyRelationType
this

for

UtranRelation

=

INTER_FREQ). Có nghĩa là
chỉ có thể thiết lập giá trị là
TRUE khi đích là UtranCell
và

không

khi

nó

là

ExternalUtranCell.
loadSharing

20

RNC

vị


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

2.4. Inter frequency Handover
2.4.1. Inter frequency Handover

Chuyển giao khác tần số là việc chuyển giao giữa hai cell có tần số khác nhau,
Trong quá trình chuyển giao chỉ có duy nhất một radio link đến UE. Dựa trên nguyên
nhân để khởi tạo chuyển giao thì chuyển giao khác tần số có thể được chia thành ba
loại sau
•

Chuyển giao dựa trên yếu tố vùng phủ. Khi cường độ tín hiệu mà UE thu được
kém hơn một mức ngưỡng thì UE sẽ khởi tạo việc chuyển giao để duy trì dịch
vụ . Thường xảy ra khi UE di chuyển từ vùng phủ sóng của cell này sang vùng
phủ sóng của cell khác. Giá trị đánh giá là CPICH RSCP

•

Chuyển giao dựa trên chất lượng của tín hiệu. Vì các lý do tải của cell tăng cao
hay tác động của nhiễu mà chất lượng của cell kém hơn mức ngưỡng thì UE sẽ
khởi tạo việc chuyển giao để đảm bảo dịch vụ. Giá trị đánh giá là CPICH
Ec/No.


Các sự

Chức năng

kiện
Sự kiện 2B

Khi tín hiệu của tần số hiện tại thấp hơn mức ngưỡng và chất lượng tín
hiệu của cell neighbour khác tần số cao hơn mức ngưỡng, hệ thống sẽ
thực việc chuyển giao dựa trên yếu tố vùng phủ

Sự kiện 2C

Ước tính chất lượng của cell mà sử dụng tần số khác cao hơn mức
ngưỡng

Sự kiện 2D Khi chất lượng của tín hiệu hiện tại thấp hơn mức ngưỡng, UE chuyển
sang chế độ compressed mode và có thể bắt đầu thực hiện việc chuyển
giao khác tần số
Sự kiện 2F

Khi chất lượng của tín hiệu hiện tại đã cao hơn mức ngưỡng, UE
dừung thực hiện đo compressed mode và dừng việc chuyển giao khác
22


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

tần số
Bảng 2.3 Các sự kiện Inter-frequency


M ij

Giá trị vật lý đo được của sóng mang j trong cell i.

N Aj

Số cell trong active set (gồm cả best cell) của sóng
mang j

M bestj
Wj

Giá trị đo của best cell trong active set
Là trọng số của best cell trong active set trong suốt
quá trình đo

Bảng 2.4 Các tham số chuyển giao khác tần số
2.4.2.1 Sự kiện 2D

QUsed ≤ TUsed 2 d − H 2 d / 2
Trong đó
Sự kiện 2D đánh giá chất lượng của tần số đang hoạt động thấp hơn một mức
ngưỡng.
23


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

-


QNotused ≥ TNonused 2b + H 2b / 2
QUsed ≤ TUsed 2b − H 2b / 2

24


Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone

-

Sự kiện 2B thể hiện chất lượng của tần số đang hoạt động thấp hơn 1 một
mức ngưỡng và chất lượng của tần số không được sử dụng tốt hơn một mức
ngưỡng. Khi đó RNC sẽ quyết định cho UE chuyển giao sang tần số mới

-

-

-

-

-

QNonUsed
TNonUsed 2b
H 2b

Mức ngưỡng đánh giá chất lượng tốt của tần số không hoạt động