Nghiên Cứu Tối Ưu Hóa Mạng Vô Tuyến Trong Hệ Thống Thông Tin Di Động 4G Của Mobifone Việt Nam

Nghiên cứu tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 4G của Mobifone Việt Nam nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng dịch vụ.

• Tác giả: Bùi Thị Thu Minh Chi
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thúy Anh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: Tối Ưu Hóa Mạng Vô Tuyến 4G Của Mobifone Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG, GIỚI HẠN VÀ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Tính năng và thông số kỹ thuật mạng 4G
• 1.1.1. Tính năng mạng 4G
• 1.1.2. Kiến trúc mạng 4G
• 1.1.3. Một số công nghệ quan trọng của 4G
• 1.2. Giới hạn và mục đích của đề tài
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT ĐỂ THỰC HIỆN TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN
• 2.1. Quy hoạch eNodeB ID/ Cell ID
• 2.1.1. Định cỡ tài nguyên eNodeB ID
• 2.1.2. Định cỡ tài nguyên Cell ID
• 2.1.3. Nguyên tắc thiết kế tại MLMB
• 2.2. ĐỊNH CỠ VÀ QUY HOẠCH TAC/TAL
• 2.2.1. Khu vực theo dõi (Tracking Area: TA)
• 2.2.2. Danh sách các khu vực theo dõi (Tracking Area Lists)
• 2.2.3. Định cỡ của TA
• 2.3. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN TỐI ƯU HÓA MẠNG 4G
• 3.1. Quy hoạch trạm 10MHz/15MHz/20MHz/ tại MLMB
• 3.1.1. Tính thông lượng cell
• 3.1.2. Định cỡ băng gốc
• 3.2. Lựa chọn chiến thuật CSFB và các giải pháp nâng cao
• 3.2.1. Chiến thuật thực hiện CSFB trong 3GPP
• 3.2.2. Định cỡ băng thông truyền dẫn phục vụ eNodeB
• 3.2.3. Kích thước MTU
• 3.3. Kết luận chương 3
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Tối Ưu Hóa Mạng Vô Tuyến 4G Của Mobifone

Mạng 4G của Mobifone đã và đang phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. Việc tối ưu hóa mạng vô tuyến không chỉ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ mà còn cải thiện hiệu suất hoạt động của hệ thống. Đề tài này sẽ đi sâu vào các khía cạnh quan trọng của tối ưu hóa mạng 4G, từ kiến trúc đến các giải pháp cụ thể.

1.1. Kiến Trúc Mạng 4G Của Mobifone

Mạng 4G của Mobifone được xây dựng trên nền tảng LTE, với kiến trúc E-UTRAN và EPC. Kiến trúc này cho phép tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu độ trễ trong quá trình truyền tải dữ liệu.

1.2. Lợi Ích Của Tối Ưu Hóa Mạng 4G

Tối ưu hóa mạng 4G mang lại nhiều lợi ích như tăng tốc độ truyền dữ liệu, giảm độ trễ và cải thiện chất lượng dịch vụ. Điều này giúp Mobifone giữ vững vị thế cạnh tranh trên thị trường.

II. Thách Thức Trong Tối Ưu Hóa Mạng Vô Tuyến 4G

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc tối ưu hóa mạng 4G cũng gặp phải không ít thách thức. Các vấn đề như quản lý tài nguyên, độ phủ sóng và chất lượng dịch vụ cần được giải quyết một cách hiệu quả.

2.1. Quản Lý Tài Nguyên Mạng

Quản lý tài nguyên mạng là một trong những thách thức lớn nhất trong tối ưu hóa mạng 4G. Việc phân bổ tài nguyên hợp lý giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu tình trạng nghẽn mạng.

2.2. Độ Phủ Sóng Và Chất Lượng Dịch Vụ

Độ phủ sóng không đồng đều có thể ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ. Cần có các giải pháp để cải thiện độ phủ sóng và đảm bảo người dùng luôn nhận được dịch vụ tốt nhất.

III. Phương Pháp Tối Ưu Hóa Mạng Vô Tuyến 4G Hiệu Quả

Để tối ưu hóa mạng 4G, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Các giải pháp này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí vận hành.

3.1. Định Cỡ Tài Nguyên eNB Cell ID

Định cỡ tài nguyên eNB và Cell ID là bước quan trọng trong tối ưu hóa mạng. Việc này giúp đảm bảo thông lượng cell và quản lý tài nguyên hiệu quả hơn.

3.2. Quy Hoạch TA TAL Để Tối Ưu Hóa

Quy hoạch TA/TAL giúp quản lý các trạm vô tuyến và giảm thiểu thời gian paging, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ cho người dùng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Tối Ưu Hóa Mạng 4G

Các giải pháp tối ưu hóa mạng 4G đã được áp dụng thực tiễn tại Mobifone, mang lại nhiều kết quả tích cực. Việc này không chỉ cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn nâng cao trải nghiệm người dùng.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Tối Ưu Hóa

Nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa mạng 4G đã giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 30%, đồng thời giảm độ trễ xuống dưới 50ms.

4.2. Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Dịch Vụ

Chất lượng dịch vụ được cải thiện rõ rệt, với tỷ lệ khách hàng hài lòng tăng lên 20% sau khi áp dụng các giải pháp tối ưu hóa.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Mạng Vô Tuyến 4G

Tương lai của mạng 4G tại Mobifone hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ với các giải pháp tối ưu hóa hiệu quả. Việc đầu tư vào công nghệ mới và cải tiến quy trình sẽ là chìa khóa để duy trì vị thế cạnh tranh.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Mạng 4G

Xu hướng phát triển mạng 4G sẽ tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và mở rộng độ phủ sóng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Công Nghệ Mới

Công nghệ mới như MIMO và OFDMA sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa mạng 4G, giúp nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm chi phí.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin di động tại Việt Nam, việc triển khai mạng 4G LTE đã trở thành một bước tiến quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng. Theo ước tính, tốc độ truyền dữ liệu đỉnh của mạng 4G có thể đạt tới 326 Mbit/s, với khả năng mở rộng băng tần linh hoạt từ 1.4 MHz đến 20 MHz, giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng phổ tần. Tuy nhiên, sự phức tạp trong quản lý và tối ưu hóa mạng vô tuyến 4G đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật chuyên sâu để đảm bảo chất lượng dịch vụ, đặc biệt trong quá trình chuyển đổi và tích hợp với các công nghệ mạng trước đó như 2G và 3G.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu và thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 4G của Mobifone Việt Nam, với phạm vi nghiên cứu chủ yếu tại trung tâm mạng lưới miền Bắc trong giai đoạn triển khai từ năm 2016 đến 2018. Mục tiêu cụ thể là xây dựng các giải pháp quy hoạch eNodeB ID, Cell ID, định cỡ và quy hoạch vùng theo dõi TA/TAL nhằm đảm bảo hiệu quả trong quá trình tìm gọi (paging), giảm thiểu độ trễ và gián đoạn khi thiết bị người dùng chuyển trạng thái từ nhàn rỗi sang hoạt động. Ngoài ra, luận văn còn tính toán thông lượng cell và băng thông truyền dẫn phục vụ các trạm vô tuyến với các băng tần 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz, đồng thời đề xuất chiến thuật chuyển giao CSFB phù hợp với khuyến nghị của nhà cung cấp thiết bị Huawei.

Việc nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất mạng 4G, giảm thiểu chi phí vận hành và cải thiện trải nghiệm người dùng, góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của hệ thống thông tin di động tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về kiến trúc mạng 4G LTE, tập trung vào mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN và mạng lõi EPC. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Kiến trúc mạng 4G LTE/SAE: Mạng 4G được thiết kế với kiến trúc phẳng, loại bỏ bộ điều khiển RNC truyền thống, thay vào đó eNodeB (eNB) đảm nhận các chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến và kết nối trực tiếp với mạng lõi EPC qua giao diện S1. Mạng lõi EPC bao gồm các thành phần MME, SGW, PGW, HSS và PCRF, chịu trách nhiệm quản lý phiên, định tuyến dữ liệu và bảo mật.

2. Quy hoạch eNodeB ID/Cell ID và vùng theo dõi TA/TAL: eNodeB ID và Cell ID được định cỡ theo chuẩn 3GPP, với eNodeB ID có giá trị từ 0 đến 1.048.575 và Cell ID từ 0 đến 255, giúp nhận dạng duy nhất các trạm và cell trong mạng. Vùng theo dõi TA và danh sách vùng theo dõi TAL được thiết kế để tối ưu hóa quá trình tìm gọi, giảm thiểu việc cập nhật TA thường xuyên và tránh hiện tượng ping-pong trong di chuyển của thiết bị.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm:

• OFDMA và MIMO: Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và công nghệ anten đa đầu vào đa đầu ra giúp tăng hiệu suất phổ và tốc độ truyền dữ liệu.
• SC-FDMA: Kỹ thuật truyền tín hiệu đường lên với tỷ lệ công suất đỉnh trên trung bình thấp hơn OFDMA, phù hợp cho thiết bị người dùng.
• Paging (Tìm gọi): Quá trình định vị thiết bị người dùng ở trạng thái nhàn rỗi để thiết lập kết nối dữ liệu hoặc cuộc gọi.
• CSFB (Circuit Switched Fallback): Chiến thuật chuyển giao giữa mạng 4G và mạng 3G/2G để thực hiện cuộc gọi thoại.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa phân tích lý thuyết và thực nghiệm thực tế tại trung tâm mạng lưới miền Bắc của Mobifone. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các trạm eNodeB với băng tần 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz, được lựa chọn dựa trên tiêu chí đại diện cho các khu vực đô thị và nông thôn.

Nguồn dữ liệu chính bao gồm:

• Dữ liệu kỹ thuật từ hệ thống mạng 4G của Mobifone.
• Các thông số kỹ thuật và khuyến nghị từ nhà cung cấp thiết bị Huawei.
• Số liệu đo đạc thực tế về thông lượng cell, dung lượng tìm gọi và băng thông truyền dẫn.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Tính toán quy hoạch eNodeB ID và Cell ID dựa trên các nguyên tắc thiết kế chuẩn.
• Định cỡ và quy hoạch vùng theo dõi TA/TAL sử dụng các công thức tính dung lượng tìm gọi, tải CPU, tải PDSCH, tải PDCCH và xác suất blocking.
• Tính toán thông lượng cell và băng thông truyền dẫn phục vụ eNodeB theo các kịch bản băng tần khác nhau.
• Lựa chọn và đánh giá chiến thuật CSFB dựa trên các tiêu chí kỹ thuật và khuyến nghị của 3GPP.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng 2 năm, từ năm 2016 đến 2018, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích lý thuyết, triển khai thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Quy hoạch eNodeB ID và Cell ID hiệu quả: Việc thiết kế eNodeB ID theo cấu trúc 6 chữ số (ABCDEF) với các mã vùng miền và loại trạm (trong nhà hoặc ngoài trời) giúp quản lý mạng lưới dễ dàng hơn. Cell ID được thiết kế với 504 ID duy nhất, sử dụng mã xáo trộn Zandoff-Chu để phân biệt các cell, đảm bảo giảm thiểu nhiễu và tăng hiệu suất truyền dẫn.

2. Định cỡ và quy hoạch TA/TAL tối ưu: Dựa trên các tham số như maxNoOfPagingRecords, tham số nB và dung lượng tìm gọi của SGSN-MME và RBS, luận văn đã xác định được số lượng RBS tối ưu trong TAL để giảm thiểu việc cập nhật TA thường xuyên, đồng thời đảm bảo dung lượng tìm gọi không vượt quá 10.000 bản tin/giây cho SGSN-MME cấu hình 5 bảng SCTP loại MkVI. Việc điều chỉnh tham số nB từ 0.5T đến T ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng Paging Occasions và dung lượng tìm gọi, cân bằng giữa tải PDCCH và xác suất blocking.

3. Tính toán thông lượng cell và băng thông truyền dẫn: Với các băng tần 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz, thông lượng cell đường xuống đạt khoảng 60 Mbps đến 120 Mbps tùy theo băng tần và điều kiện môi trường. Băng thông truyền dẫn phục vụ eNodeB được định cỡ phù hợp, đảm bảo không gây nghẽn cổ chai trong quá trình truyền dữ liệu.

4. Chiến thuật CSFB phù hợp: Lựa chọn chiến thuật chuyển giao CSFB dựa trên khuyến nghị của Huawei giúp giảm thiểu độ trễ chuyển giao và tối ưu hóa băng thông trên các giao diện S1 và X2. Kích thước MTU được điều chỉnh để phù hợp với lưu lượng thoại và dữ liệu, đảm bảo chất lượng dịch vụ thoại khi chuyển đổi giữa các công nghệ mạng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc quy hoạch eNodeB ID và Cell ID theo chuẩn 3GPP không chỉ giúp quản lý mạng hiệu quả mà còn giảm thiểu hiện tượng trùng lặp và nhiễu giữa các cell lân cận. Việc sử dụng mã xáo trộn Zandoff-Chu là một điểm cải tiến so với các công nghệ trước, giúp tăng cường khả năng đồng bộ và nhận dạng.

Định cỡ TA/TAL dựa trên phân tích dung lượng tìm gọi và tải tài nguyên mạng là bước quan trọng để cân bằng giữa hiệu suất mạng và trải nghiệm người dùng. So với các nghiên cứu trong ngành, việc áp dụng các tham số như maxNoOfPagingRecords và nB đã được chứng minh là phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam, đặc biệt trong mạng Mobifone miền Bắc.

Thông lượng cell và băng thông truyền dẫn được tính toán chi tiết cho từng băng tần giúp nhà mạng có cơ sở để đầu tư và nâng cấp hạ tầng phù hợp, tránh lãng phí tài nguyên. Chiến thuật CSFB được lựa chọn dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế và khuyến nghị của nhà cung cấp thiết bị, đảm bảo khả năng chuyển giao mượt mà giữa các thế hệ mạng, giảm thiểu gián đoạn dịch vụ thoại.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh thông lượng cell theo băng tần, bảng tổng hợp dung lượng tìm gọi và tải CPU/PDCCH, cũng như sơ đồ quy hoạch TA/TAL minh họa vùng phủ và số lượng RBS trong danh sách vùng theo dõi.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường quy hoạch eNodeB ID và Cell ID: Đề xuất nhà mạng tiếp tục áp dụng nguyên tắc thiết kế chuẩn, đồng thời phát triển các thuật toán tự động gán mã xáo trộn để giảm thiểu nhiễu và tăng hiệu quả quản lý mạng. Mục tiêu nâng cao độ chính xác nhận dạng cell, giảm thiểu sự cố trùng lặp mã trong vòng 12 tháng tới, do bộ phận kỹ thuật mạng thực hiện.

2. Tối ưu hóa định cỡ TA/TAL theo lưu lượng thực tế: Khuyến nghị điều chỉnh tham số maxNoOfPagingRecords và nB dựa trên số liệu đo đạc thực tế về lưu lượng tìm gọi và tải CPU, nhằm cân bằng giữa hiệu suất mạng và tiêu hao pin thiết bị người dùng. Thời gian thực hiện trong 6 tháng, phối hợp giữa trung tâm mạng lưới và phòng phân tích dữ liệu.

3. Nâng cấp băng thông truyền dẫn phù hợp với băng tần sử dụng: Đề xuất đầu tư nâng cấp hạ tầng truyền dẫn để đáp ứng thông lượng cell tăng cao, đặc biệt với các trạm sử dụng băng tần 15 MHz và 20 MHz. Mục tiêu đảm bảo băng thông truyền dẫn không trở thành nút thắt cổ chai trong vòng 18 tháng, do phòng hạ tầng mạng chủ trì.

4. Triển khai chiến thuật CSFB nâng cao: Khuyến nghị áp dụng các chiến thuật CSFB theo khuyến nghị của nhà cung cấp thiết bị, đồng thời theo dõi và điều chỉnh kích thước MTU để tối ưu hóa băng thông và giảm độ trễ chuyển giao. Thời gian thực hiện trong 12 tháng, phối hợp giữa phòng kỹ thuật và nhà cung cấp thiết bị.

Đối tượng

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG, GIỚI HẠN VÀ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI.1 Tính năng và thông số kỹ thuật mạng 4G Hình 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động [1] 1.1 Tính năng mạng 4G Tăng tốc độ truyền dữ liệu: trong điều kiện lý tưởng hệ thống hỗ trợ tốc độ dữ liệu đường xuống đỉnh lên tới 326Mbit/s. Dải tần co giãn được: có khả năng mở rộng từ 1.4MHz, 3MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15MHz và 20 MHz cả chiều lên và xuống. Điều này dẫn đến sự linh hoạt sử dụng được hiệu quả băng thông. Mức công suất cao hơn.

Đảm bảo hiệu suất khi di chuyển: chức năng hỗ trợ từ 120 đến 350km/h hoặc thậm chí là 500km/h tùy thuộc vào băng tần. 14 Đề tài – Nghiên cứu và thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 4G của Mobifone Việt Nam. Giảm độ trễ trên mặt phẳng người sử dụng: giảm thời gian để một thiết bị chuyển từ trạng thái nghỉ sang nối kết với mạng và bắt đầu truyền thông tin trên một kênh truyền. Thời gian này phải nhỏ hơn 100ms.

Sẽ không còn chuyển mạch kênh: tất cả sẽ dựa trên IP. Chúng cho phép cung cấp các dịch vụ linh hoạt hơn và đơn giản với các mạng di động. Độ phủ sóng từ 5-100km: trong vòng bán kính 5-100km LTE cung cấp tối ưu về lưu lượng người dùng. Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời.

Tuy nhiên mạng LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G hiện tại. Điều này hết sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai LTE vì không cần thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có. Giảm chi phí: là độ phức tạp thấp, các thiết bị đầu cuối tiêu thụ ít năng lượng. Cùng tồn tại với các chuẩn và hệ thống trước: LTE phải cùng tồn tại và có thể phối hợp hoạt động với các hệ thống 3GPP khác.

Người sử dụng LTE sẽ có thể thực hiện các cuộc gọi từ thiết bị đầu cuối của mình và thậm chí khi họ không nằm trong vùng phủ sóng của LTE. Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kỹ thuật mới được áp dụng, trong đó nổi bật là kỹ thuật vô tuyến OFDMA (đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao), kỹ thuật anten MIMO.2 Kiến trúc mạng 4G 15 Đề tài – Nghiên cứu và thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 4G của Mobifone Việt Nam.2 So sánh cấu trúc UMTS và LTE [2] LTE được thiết kế để hỗ trợ cho các dịch vụ chuyển mạch gói, đối lập với chuyển mạch kênh truyền thống. Nó hướng đến cung cấp các kết nối IP giữa các UE và PDN mà không có bất kỳ sự ngắt quãng nào đối với những ứng dụng của người dùng trong suốt quá trình di chuyển. Trong khi thuật ngữ LTE đề cập quanh sự tiến triển việc truy cập vô tuyến thông qua E-UTRAN, nó còn được kết hợp cùng các phương tiện phát triển “không vô tuyến” dùng thuật ngữ SAE bao gồm mạng lõi gói phát triển EPC.

LTE cùng với SAE tạo thành hệ thống gói phát triển EPS.2 cho thấy sự khác nhau về cấu trúc của UMTS và LTE. Song song với truy nhập vô tuyến LTE, mạng gói lõi cũng đang phát triển lên cấu trúc tầng SAE. Cấu trúc mới này được thiết kế để tối ưu hiệu suất mạng, cải thiện hiệu quả chi phí và thuận tiện thu hút phần lớn dịch vụ trên nền IP. Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Radio Access Network): mạng truy nhập vô tuyến của LTE được gọi là E-UTRAN và một trong những đặc điểm chính 16 Đề tài – Nghiên cứu và thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 4G của Mobifone Việt Nam.

của nó là tất cả các dịch vụ, bao gồm dịch vụ thời gian thực, sẽ được hỗ trợ qua những kênh gói được chia sẻ. Phương pháp này sẽ tăng hiệu suất phổ, làm cho dung lượng hệ thống trở lên cao hơn. Một kết quả quan trọng của việc sử dụng truy nhập gói cho tất cả dịch vụ là sự tích hợp cao hơn giữa những dịch vụ đa phương tiện và giữa những dịch vụ cố định và không dây. Có nhiều loại chức năng khác nhau trong mạng tế bào.

Dựa vào chúng, mạng có thể được chia thành hai phần: mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi. Những chức năng như điều chế, nén, chuyển giao thuộc về mạng truy nhập. Còn những chức năng khác như tính cước hoặc quản lý động là thành phần của mạng lõi. Với LTE, mạng truy nhập là E-UTRAN và mạng lõi là EPC.

 Cấu trúc cơ bản của LTE Hình 1.3 Kiến trúc mạng 4G LTE/SAE[3] 17 Đề tài – Nghiên cứu và thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 4G của Mobifone Việt Nam.3 cho thấy các thành phần chính của một mạng lõi và mạng truy nhập vô tuyến LTE. So sánh với UMTS, mạng vô tuyến ít phức tạp hơn. Mục đích chính của LTE là tối thiểu hóa số node. Vì vậy, nguời ta đã quyết định rằng các RNC nên được gỡ bỏ, và chức năng của chúng đã được chuyển một phần sang các trạm cơ sở và một phần sang nút Gateway của mạng lõi.

Trạm gốc mới phức tạp hơn NodeB trong mạng truy nhập vô tuyến WCDMA/HSPA, và được gọi là eNodeB. Các eNodeB có tất cả những chức năng cần thiết cho mạng truy nhập vô tuyến LTE, kể cả những chức năng liên quan đến quản lý tài nguyên vô tuyến. Giao diện vô tuyến sử dụng trong E-UTRAN gồm giao diện S1 và giao diện X2. Trong đó S1 là giao diện vô tuyến kết nối giữa eNodeB và mạng lõi.

Giao diện S1 chia làm hai loại là S1-U là giao diện giữa eNodeB và SAE-GW và S1-MME là giao diện giữa eNodeB và MME. Giao diện X2 là giao diện giữa các eNodeB với nhau.  Mạng lõi EPC: Chịu trách nhiệm điều khiển tổng thể UE và thiết lập các kênh mạng. Cùng một mục đích như E-UTRAN, số node trong EPC đã được giảm.

EPC chia luồng dữ liệu người dùng thành mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển. Một node cụ thể được định nghĩa cho mỗi mặt phẳng, cộng với Gateway chung kết nối mạng LTE với Internet và những hệ thống khác. EPC gồm một vài thực thể chức năng:  MME: chịu trách nhiệm xử lý những chức năng mặt bằng điều khiển, liên quan đến quản lý thuê bao và quản lý phiên.  S-GW: là vị trí kết nối của giao tiếp dữ liệu gói với E-UTRAN.

Nó còn hoạt động như một node định tuyến đến những kỹ thuật 3GPP khác. 18 Đề tài – Nghiên cứu và thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 4G của Mobifone Việt Nam.  P-GW: là điểm đầu cuối cho những phiên hướng về mạng dữ liệu gói bên ngoài. Nó cũng là Router đến mạng Internet.

 PCRF: điều khiển việc tạo ra bảng giá cấu hình hệ thống con đa phương tiện IP IMS (the IP Multimedia Subsystem) cho mỗi người dùng.  HSS: là nơi lưu trữ dữ liệu của thuê bao cho tất cả dữ liệu người dùng. Nó là cơ sở dữ liệu chủ tâm trong trung tâm của nhà khai thác.  Mạng truy nhập E-UTRAN Mạng truy nhập của LTE, E-UTRAN, chỉ có các eNodeB.

Không có bộ điều khiển chung trong E-UTRAN cho lưu lượng thông thường (không phải quảng bá) của người sử dụng, vì thế kiến trúc E-UTRAN được coi là “phẳng”. E-UTRAN chịu trách nhiệm cho tất cả các chức năng liên quan đến vô tuyến dưới đây:  Nén tiêu đề: các tiêu đề của gói IP chiếm băng thông khá lớn nhất là đối với VoIP, vì thế nén tiêu đề cho phép sử dụng hiệu suất giao diện vô tuyến.  An ninh: tất cả các số liệu được phát trên giao diện vô tuyến đều phải được mật mã hóa.  Kết nối đến EPC: bao gồm báo hiệu đến MME và đường truyền kênh mang đến S-GW 1.3 Một số công nghệ quan trọng của 4G.

LTE sử dụng hai kênh radio khác nhau cho chuyển tín hiệu theo đường dẫn lên và xuống, giữa tháp thu phát sóng với thiết bị và ngược lại. Đối với đường dẫn xuống, LTE sử dụng kỹ thuật OFDMA (Truy cập đa phân chia theo tần số trực giao – Orthogonal Frequency Division Mutiple Access), trong đó đòi hỏi công nghệ MIMO. MIMO là viết tắt của Multiple Input, Multiple Output, 19 Đề tài – Nghiên cứu và thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 4G của Mobifone Việt Nam. công nghệ truyền thông cho phép các thiết bị phát và nhận sử dụng hai hay nhiều ăng ten để giảm đáng kể độ trễ và tăng tốc độ trong một kênh nhất định.

Chuẩn LTE có thể chứa một tổ hợp 4x4 MIMO (số đầu tiên là số ăng ten phát tín hiệu, số thứ hai là số ăng ten nhận tín hiệu). Đối với đường dẫn lên, LTE sử dụng tín hiệu theo kỹ thuật SC-FDMA (Truy cập đa phân chia theo tần số mạng đơn – Single Carrier Frequency Division Multiple Access). Nguyên nhân SC-FDMA tốt hơn cho đường dẫn lên là do kỹ thuật này có tỷ lệ công suất đỉnh trên trung bình tốt hơn OFDMA.2 Giới hạn và mục đích của đề tài. Với kiến trúc của mạng 4G đã nêu trên, đề tài sẽ đi sâu vào phần truy nhập vô tuyến E –UTRAN.

Dựa vào tính năng của eNB đưa ra lý thuyết quy hoạch eNB ID/Cell ID, định cỡ và quy hoạch TAC/TAL đảm bảo hiệu quả cho quá trình paging khi UE ở trạng thái Idle sang trạng thái active không vượt có 100ms.3 Kết luận chương 1. Chương 1 đã giới thiệu kiến trúc mạng 4G, chức năng các thành phần trong mạng 4G như mạng truy nhập E-UTRAN, mạng lõi EPC bao gồm chức năng của MME, SGW, PGW, HSS, PCRF, qua đó nêu ra được ưu điểm so với các công nghệ mạng đã triển khai trước đó. Ngoài ra chương còn nêu ra các kỹ thuật mới sử dụng trong công nghệ mạng LTE như OFDMA , MIMO cho đường xuống, SC-FDMA cho đường lên. Dựa vào đó nêu nên giới hạn cũng như mục đích của đề tài là đi sâu và phần nghiên cứu mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN, cụ thể là dựa vào tính năng của eNB để đưa ra giải pháp quy hoạch cũng như định cơ eNB/cell ID, tính toán lên dung lượng cell.

Để giúp cho việc 20 Đề tài – Nghiên cứu và thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 4G của Mobifone Việt Nam. quản lý các trạm cũng như tính toán thông lượng các trạm thì việc định cỡ TA/TAL là cần thiết.