Tài liệu Luận văn đánh giá mạng thông tin di động 3g tại chi nhánh viettel thái nguyên

Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ------------------------------------------------- NGUYỄN ĐĂNG QUỲNH ĐÁNH GIÁ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G TẠI CHI NHÁNH VIETTEL THÁI NGUYÊN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TRƯỞNG KHOA TS. Đào Huy Du PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên – 2017 Luận văn tốt nghiệp ii Chuyên ngành KTĐT ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ------------------------------------------------- NGUYỄN ĐĂNG QUỲNH ĐÁNH GIÁ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G TẠI CHI NHÁNH VIETTEL THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Thái Nguyên – 2017 Luận văn tốt nghiệp iii Chuyên ngành KTĐT LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất và phục vụ con người hữu hiệu nhất. Hiện tại mạng thông tin di động 3G đã và đang phát triển rộng khắp và trở thành một dịch vụ tiện ích không thể thiếu. Nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi là Nhật Bản. Từ năm 2006, mạng UMTS được nhiều quốc gia nâng cấp lên, với chuẩn HSPDA được xem như mạng 3.5G. Hiện giờ, HSPDA cho phép tốc độ đường truyền xuống đạt 21Mbps. Xa hơn, là một nhánh của tổ chức 3GPP lên kế hoạch phát triển mạng thành mạng 4G, với tốc độ 100 Mbit/s đường xuống và 50 Mbit/s đường lên, dùng công nghệ giao diện vô tuyến dựa trên giải pháp ghép kênh tần số trực giao. Để đáp ứng nhu cầu về chất lượng và dịch vụ ngày càng cao thì mạng thông tin di động cũng không ngừng được cải tiến. Việt Nam là một quốc gia khá phát triển về viễn thông, thông tin di động đã và đang trở thành một dịch vụ kinh doanh không thể thiếu được của tất cả các nhà khai thác dịch vụ. Đối với các khách hàng sử dụng 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 giàu có nữa mà đang dần trở thành dịch vụ phổ cập cho mọi đối tượng viễn thông. Các nhà mạng của Việt Nam như Vinaphone, Viettel, Mobiphone cũng đã đạt được những doanh số bán hàng hấp dẫn từ việc khai thác hiệu quả hệ thống mạng 3G, tuy nhiên vấn đề cấp bách hiện nay là phát triển mạng như thế nào mới là bền vững? Khi mà trong quá trình khai thác không ít các nhà mạng vẫn thường gặp phải một số lỗi làm suy giảm chất lượng của hệ thống. Đây là một bài toán kinh tế chiến lược với các nhà mạng. Trong khuôn khổ của Luận Văn, tác giả đi vào nghiên cứu “Đánh giá mạng thông tin di động 3G tại Chi nhánh Viettel Thái Nguyên” với mong muốn xây dựng mô hình thí nghiệm để phục vụ cho quá trình học tập, nghiên cứu và được ứng dụng rộng rãi trong ngành Điện tử -Viễn thông. Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 1.1. Kiến trúc mạng 3G 3G - UMTS hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch gói lẫn chuyển mạch gói. Các kết nối tốc độ cao này đảm bảo cung cấp một tập các dịch vụ mới cho người sử dụng di động giống như trong các mạng điện thoại cố định và Internet. Các dịch vụ này gồm: Điện thoại có hình (Hội nghị video), âm thanh chất lượng cao (CD) và tốc độ truyền cao tại đầu cuối. Một tính năng khác cũng đưa ra cùng với GPRS là “luôn luôn kết nối” đến Internet. UMTS cũng cung cấp thông tin vị trí tốt hơn và vì thế hỗ trợ tốt hơn các dịch vụ.  Một mạng 3G bao gồm ba phần: - Thiết bị di động (UE: User Equipment). - Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrrial Radio Network). - Mạng lõi (CN: Core Network). UE Uu UE UTRAN Nút B CN Iu E MSC/VLR RNC GMSC PSTN ISDN Miền CS Nút B F Iur Iub D EIR ME RNC USIM Gr Gf Nút B Miền PS SGSN Nút B C HLR/AuC Gc INTER NET GGSN Gn Gi Hình 1.1. Kiến trúc mạng 3G 1.1.1. Thiết bị người sử dụng UE UE (User Equipment: Thiết bị người sử dụng) là đầu cuối mạng UMTS của người sử dụng. Có thể nói đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó ảnh hưởng lớn đến các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng. Giá thành giảm nhanh chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS. Điều này đạt được nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài đặt mọi ứng dụng tại các card thông minh.  Các đầu cuối Các thiết bị đầu cuối ngày càng trở nên phong phú và đa dạng về kích thước cũng như các tính năng tiện ích. Mặc dù các đầu cuối dự kiến khác nhau về kích thước và thiết kế, nhưng tất cả chúng đều có màn hình lớn và ít phím hơn so với 2G. Lý do đó là để tăng cường sử dụng đầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu hơn nên các thiết bị đầu cuối trở thành tổ hợp của máy thoại di động, máy tính bảng… Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện. Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA). Luận văn tốt nghiệp 2 Chuyên ngành KTĐT Nó đảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS. Giao diện thứ hai là giao diện CU và UMTS IC card (UICC) và đầu cuối. Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các card thông minh. Các tiêu chuẩn này bao gồm: - Bàn phím (Các phím vật lý hay các phím ảo trên màn hình) - Đăng ký mật khẩu mới - Thay đổi mã PIN - Giải chặn PIN/PIN2 - Trình bày IMEI - Điều khiển cuộc gọi Phần còn lại của giao diện sẽ dành riêng cho nhà thiết kế và người sử dụng sẽ chọn cho mình đầu cuối dựa vào hai tiêu chuẩn (nếu xu thế 2G vẫn còn kéo dài) là thiết kế và giao diện. Giao diện là kết hợp của kích cỡ và thông tin do màn hình cung cấp (màn hình nút chạm), các phím và menu.  UICC UMTS IC card là một card thông minh. Điều mà ta quan tâm đến nó là dung lượng nhớ và tốc độ xử lý do nó cung cấp, ứng dụng USIM chạy trên UICC.  USIM Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao) cài cứng trên card. Điều này thay đổi trong UMTS, modul nhận dạng thuê bao UMTS được cài như một ứng dụng trên UICC. Điều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) điện tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh). Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng. USIM chứa các hàm và số liệu cần để nhận dạng và nhận thực thuê bao trong mạng UMTS. Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao. 1.1.2. Mạng truy nhập vô tuyến 3G UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) là liên kết giữa người sử dụng và CN. Nó gồm các phần tử đảm bảo các cuộc truyền thông UMTS trên vô tuyến và điều khiển chúng. UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện. Giao diện Iu giữa UTRAN và CN, gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển mạch kênh; giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử dụng. Giữa hai giao diện này là hai nút RNC và nút B.  RNC RNC (Radio Network Controller) quản lý cho một hay nhiều trạm gốc và điều khiển tài nguyên của chúng. Đây cũng chính là điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN. Nó được nối đến CN bằng hai kết nối, một cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS) và một đến miền chuyển mạch kênh (MSC). Luận văn tốt nghiệp 3 Chuyên ngành KTĐT Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn. Sau thủ tục nhận thực và thỏa thuận khóa, các khóa bảo mật và toàn vẹn được đặt vào RNC. Sau đó các khóa này được sử dụng bởi các hàm an ninh f8 và f9. RNC có nhiều chức năng logic tùy thuộc và việc nó phục vụ nút nào. Người sử dụng được kết nối vào một RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC). Khi người sử dụng chuyển vùng đến một RNC khác nhưng vẫn kết nối với RNC cũ, một RNC trôi (DRNC: Drift RNC) sẽ cung cấp tài nguyên vô tuyến cho người sử dụng, nhưng RNC phục vụ vẫn quản lý kết nối của người sử dụng đến CN. Chức năng cuối cùng của RNC là RNC điều khiển (CRNC: Control RNC). Mỗi nút B có một RNC điều khiển quản lý cho tài nguyên vô tuyến của nó.  Nút B Trong UMTS trạm gốc được gọi là nút B và nhiệm vụ của nó là thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa đầu cuối với nó. Nó nhận tín hiệu trên giao diện Iub từ RNC và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu. Nó cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như “điều khiển công suất vòng trong”. Tính năng này đề phòng ngừa vấn đề gần xa; Nghĩa là nếu tất cả các đầu cuối đều phát cùng một công suất, thì các đầu cuối gần nút B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở xa. Nút B kiểm tra công suất thu từ các đầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng giảm công suất hoặc tăng công suất sao cho nút B luôn thu được công suất như nhau từ tất cả các đầu cuối. 1.1.3. Mạng lõi Mạng lõi (CN) được chia thành ba phần, miền PS, miền CS và HE. Miền PS đảm bảo các dịch vụ số liệu cho người sử dụng bằng các kết nối đến Internet và các mạng số liệu khác và miền CS đảm bảo các dịch vụ điện thoại đến các mạng khác bằng các kết nối TDM. Các nút B trong CN được kết nối với nhau bằng đường trục của nhà khai thác, thường sử dụng các công nghệ mạng tốc độ cao như ATM và IP. Mạng đường trục trong miền CS sử dụng TDM còn trong miền PS sử dụng IP.  SGSN SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node: Nút hỗ trợ GPRS phục vụ) là nút chính của miền chuyển mạch gói. Nó nối đến UTRAN thông qua giao diện IuPS và đến GGSN thông qua giao diện Gn. SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả các kết nối PS của tất cả các thuê bao. Nó lưu hai kiểu dữ liệu thuê bao: Thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê bao.  GGSN GGSN (Gateway GPRS Support Node: Nút hỗ trợ GPRS cổng) là một GGSN nối với các mạng số liệu khác. Tất cả các cuộc truyền thông số liệu từ thuê bao đến mạng ngoài đều qua GGSN. Cũng như SGSN, nó lưu cả hai kiểu số liệu: Thông tin thuê bao và thông tin vị trí. GGSN nối đến Internet thông qua giao diện Gi và đến BG thông qua Gp.  BG BG (Border Gateway: Cổng biên giới) là một cổng giữa miền PS của PLMN với các mạng khác. Chức năng của nút này giống như tường lửa của Internet. Để đảm bảo mạng an ninh chống lại các tấn công bên ngoài. Luận văn tốt nghiệp 4 Chuyên ngành KTĐT  VLR VLR (Visitor Loacation Register: Bộ ghi định vị tạm trú) là một bản sao của HLR cho mạng phục vụ (SN: Serving Network). Dữ liệu thuê bao cần thiết để cung cấp các dịch vụ thuê bao được copy từ HLR và lưu ở đây. Cả MSC và SGSN đều có VLR nối với chúng. Số liệu sau đây được lưu trong VLR: - IMSI - MSISDN - TMSI (nếu có) - LA: Hiện thời của thuê bao - MSC/SGSN: Hiện thời mà thuê bao nối đến Ngoài ra VLR có thể lưu giữ thông về các dịch vụ mà thuê bao được cung cấp. Cả SGSN và MSC đều được thực hiện trên cùng một nút vật lý với VLR vì thế được gọi là VLR/SGSN và VLR/MSC.  MSC MSC thực hiện các kết nối CS giữa đầu cuối và mạng. Nó thực hiện các chức năng báo hiệu và chuyển mạch cho các thuê bao trong vùng quản lý của mình. Chức năng của MSC trong UMTS giống chức năng MSC trong GSM, nhưng nó có nhiều khả năng hơn. Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa UTRAN và MSC. Các MSC được nối đến các mạng ngoài qua GMSC.  GMSC GMSC có thể là một trong số các MSC. GMSC chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng định tuyến đến vùng có MS. Khi mạng ngoài tìm cách kết nối đến PLMN của một nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR về MSC hiện thời quản lý MS.  Thanh ghi định vị thường trú (HLR) HLR là một cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ quản lý các thuê bao di động. Một mạng di động có thể chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng của từng HLR tổ chức bên trong mạng. HLR và AuC là hai nút mạng logic, nhưng thường được thực hiện trong cùng một nút vật lý. HLR lưu giữ mọi thông tin về người sử dụng và đăng ký thuê bao. Như: Thông tin tính cước, các dịch vụ nào được cung cấp và các dịch vụ nào bị từ chối và thông tin chuyển hướng cuộc gọi.  Trung tâm nhận thực (AuC) AuC (Authentication Center) lưu giữ toàn bộ số liệu cần thiết để nhận thực, mật mã hóa và bảo vệ sự toàn vẹn thông tin cho người sử dụng. Nó liên kết với HLR và được thực hiện cùng với HLR trong cùng một nút vật lý. Tuy nhiên cần đảm bảo rằng AuC chỉ cung cấp thông tin về các vector nhận thực (AV: Authenticaiton Vector) cho HLR. AuC lưu giữ khóa bí mật chia sẻ K cho từng thuê bao cùng với tất cả các hàm tạo khóa từ f0 và Luận văn tốt nghiệp 5 Chuyên ngành KTĐT f5. Nó tạo ra các AV, cả trong thời gian thực khi SGSN/VLR yêu cầu hay khi tải xử lý thấp lẫn các AV dự trữ.  Bộ ghi nhận thực thiết bị (EIR) EIR (Equipment Identity Register) chịu trách nhiệm lưu các số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI: International Mobile Equipment Identity). Đây là số nhận dạng duy nhất cho thiết bị đầu cuối. Cở sở dữ liệu này được chia thành ba danh mục: Danh mục trắng, xám và đen. Danh mục trắng chứa các số IMEI được phép truy nhập mạng. Số IMEI của các đầu cuối bị cấm truy nhập mạng. Khi một đầu cuối được thông báo là bị mất cắp, IMEI của nó sẽ bị đặt vào danh mục đen vì thế nó bị cấm truy nhập mạng. Danh mục này cũng có thể được sử dụng để cấm các seri máy đặc biệt không được truy nhập mạng khi chúng không hoạt động theo tiêu chuẩn. 1.1.4. Các mạng ngoài Các mạng ngoài không phải là bộ phận của hệ thống UMTS, nhưng chúng ta cần thiết để đảm bảo truyền thông giữa các nhà khai thác. Các mạng ngoài có thể là các mạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: Mạng di động mặt đất công cộng), ISDN hay các mạng số liệu như Internet. Miền PS kết nối đến các mạng số liệu còn miền CS nối đến các mạng điện thoại. 1.1.5. Các giao diện Vai trò các nút khác nhau của mạng chỉ được định nghĩa thông qua các giao diện khác nhau. Các giao diện này được định nghĩa chặt chẽ để các nhà sản xuất có thể kết nối các phần cứng khác nhau của họ. - Uu: Giao diện Uu là WCDMA, giao diện vô tuyến được định nghĩa cho UMTS. Giao diện này nằm giữa nút B và đầu cuối. - Iu: Giao diện Iu kết nối CN và UTRAN. Nó gồm ba phần, IuPS cho miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh và IuBC cho miền quảng bá. CN có thể kết nối đến nhiều UTRAN cho cả giao diện IuCS và IuPS. Nhưng một UTRAN chỉ có thể kết nối đến một điểm truy nhập CN. - Tầng truy nhập và tầng không truy nhập: Giao diện vô tuyến (Uu) và giao diện CN-UTRAN (Iu) là điểm tham chiếu giữa các phân hệ. Giao thức qua giao diện Uu và Iu được chia thành hai cấu trúc: Giao thức mặt phẳng người sử dụng (U-plane) nghĩa là giao thức bổ sung dịch vụ kênh mang truy nhập vô tuyến thực tế và giao thức mặt phẳng điều khiển (C-plane) nghĩa là giao thức để điều khiển RAB và kết nối giữa UE và CN. Cả hai giao thức Uu và Iu cung cấp truyền trong suốt các bản tin tầng không truy nhập (NAS). Nhóm chức năng mức cao thành tầng truy nhập (AS) và tầng không truy nhập (NAS) được mô tả trong hình 1.2. AS là nhóm chức năng các giao thức đặc trưng cho kỹ thuật truy nhập. Bao gồm các giao thức để hỗ trợ truyền tải thông tin liên quan đến vô tuyến, để phối hợp sử dụng các tài nguyên vô tuyến giữa UE và mạng truy nhập, hỗ trợ truy nhập từ mạng phục vụ tới các tài nguyên được cung cấp bởi mạng truy nhập. AS cung cấp các dịch vụ qua điểm truy nhập dịch vụ (SAP) tới NAS (Các dịch vụ và báo hiệu Luận văn tốt nghiệp 6 Chuyên ngành KTĐT liên quan đến mạng lõi) nghĩa là cung cấp đường truyền truy nhập giữa UE và CN nơi mà bao gồm một hoặc nhiều UE độc lập và đồng thời, Các dịch vụ RAB CN chỉ có một kết nối báo hiệu giữa các thực thể lớp cao hơn của UE và CN, kết nối báo hiệu bao gồm hai phần: kết nối điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) và kết nối Iu, nơi mà mở rộng kết nối báo hiệu RRC hướng về CN. 1.2. Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến Các giao thức giao diện vô tuyến cần thiết để thiết lập, tái cấu hình và giải phóng các dịch vụ kênh mang vô tuyến. Giao diện vô tuyến bao gồm ba lớp giao thức: - Lớp vật lý (L1) - Lớp liên kết số liệu (L2) - Lớp mạng (L3). L2 được chia thành các lớp con: Điều khiển truy nhập môi trường (MAC), điều khiển liên kết vô tuyến (RLC), điều khiển hội tụ số liệu gói (PDCP) và điểu khiển quảng bá/đa phương (BMC). RLC được chia thành mặt phẳng điều khiển (C) và Mặt phẳng người sử dụng (U), trong khi đó PDCP và BMC chỉ tồn tại ở mặt phẳng U. L3 chỉ gồm một giao thức được biểu thị như là điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) thuộc mặt điều khiển. Hình 1.2. Nhóm chức năng mức cao thành tầng truy nhập và tầng không truy nhập. 1.2.1. Các giao thức giao diện vô tuyến Các chồng giao thức bao gồm các giao thức khác của lớp mạng vô tuyến, và quản lý trên lớp mạng truyền tải. Chúng có giao thức khung (FP) và giao thức ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến Luận văn tốt nghiệp 7 Chuyên ngành KTĐT (RANAP). RANAP thuộc mặt phẳng điều khiển giao diện Iu và trong context này mở rộng kết nối báo hiệu RRC hướng về CN. Lớp FP là giao thức mặt phẳng người sử dụng Iub (giao diện giữa RNC và Nút B) và mặt phẳng người sử dụng Iur (giao diện logic giữa hai RNC) ở trên lớp tương thích ATM kiểu 2 (AAL2), nơi mà được sử dụng để truyền tải số liệu người sử dụng, thêm vào đó thông tin điều khiển cần thiết liên quan giữa RNC phục vụ (SRNC) và Nút B. FB được sử dụng để hỗ trợ một vài các thủ tục Iub/Iur đơn giản chẳng hạn như là sự điều chỉnh định thời cho sự đồng bộ UTRAN và điều khiển công suất vòng hở. Hình 1.3. Các ví dụ về thông tin dựa vào số liệu duy nhất Release’99 a) Đầu cuối của các giao thức mặt phẳng người sử dụng giao diện vô tuyến b) Đầu cuối của các giao thức mặt phẳng điều khiển giao diện vô tuyến 1.2.2. Giao thức điều khiển truy nhập môi trường (MAC) MAC có nhiệm vụ sắp xếp các kênh logic (LoCH) lên các kênh truyền tải thích hợp (TrCH). MAC cung cấp sử dụng TrCH hiệu quả; dựa vào tốc độ nguồn tức thời, nó lựa chọn khuôn dạng truyền tải (TF) trong tập khuôn dạng truyền tải được ấn định cho mỗi kênh truyền tải tích cực. TF lựa chọn dựa vào tập tổ hợp khuôn dạng truyền tải (TFCS) được ấn định bởi giao thức RRC và đưa ra bởi điều khiển tiếp nhận trong RNC khi RAB được thiết lập hoặc thay đổi. Chức năng của lớp MAC ưu tiên xử lý giữa các luồng số liệu kết nối (lựa chọn TFC cho số liệu ưu tiên cao được sắp xếp lên L1 với ‘tốc độ bit cao’ TF); Các dịch vụ truyền số liệu của lớp MAC được cung cấp trên kênh logic. 1.2.3. Giao thức điều khiển liên kết vô tuyến (RLC) Giao thức điều khiển RLC cung cấp chức năng phân đoạn/ lắp ráp lại (tải tin, PU) và các dịch vụ phát lại đối với cả người sử dụng (RB) và số liệu điều khiển (Báo hiệu RB). Mỗi trường hợp RLC được cấu hình bởi RRC để hoạt động ở một trong ba chế độ. Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐT 8 - Chế độ trong suốt (TM), ở chế độ đó không có giao thức mào đầu được thêm vào số liệu lớp cao hơn; - Chế độ không báo nhận (UM), ở chế độ đó không có giao thức phát lại khi đang sử dụng và số liệu phát không được đảm bảo; - Chế độ báo nhận (AM), ở chế độ đó cơ chế yêu cầu lặp lại tự động (ARQ) được sử dụng để sửa lỗi. - Đối với tất cả các chế độ RLC, sử dụng CRC để phát hiện lỗi được thực hiện tại lớp vật lý và kết quả của CRC được phát đến RLC cùng với số liệu hiện thời. - Chế độ truyền RLC chỉ thị chế độ truyền số liệu được hỗ trợ bởi thực thể RLC được cấu hình đối với RB đặc biệt. Chế độ truyền tải đối với RB là giống nhau ở đường lên lẫn đường xuống, và được xác định bởi điều khiển tiếp nhận trong SRNC từ các thuộc tính RAB và thông tin miền CN. - Chế độ truyền tải RLC ảnh hưởng đến các tham số của điều khiển công suất vòng ngoài trong RNC và tốc độ bit người sử dụng. Chất lượng đích không bị ảnh hưởng nếu RLC TM hoặc RLC UM được sử dụng, trong khi đó số phát lại được đưa vào tính toán trong quy hoạch mạng vô tuyến nếu AM RLC được sử dụng. Tốc độ bit người sử dụng bị ảnh hưởng bởi chế độ truyền tải của giao thức RLC, vì độ dài của header L2 là 16 bit cho AM và 8 bit UM và 0 bit cho TM. Ở đây, tốc độ bit người sử dụng đối với sự định kích cỡ mạng vô tuyến được đưa ra bởi tốc độ bit L1 bị giảm xuống tốc độ bit header L2. Bảng 1.1. Chế độ truyền tải đối với lớp chất lượng dịch vụ UMTS Lớp QoS UMTS Thoại Bộ mô tả thống kê tài thống kê tài nguyên nguyên Thoại Thoại Thoại CS TM Không biết Không biết Số liệu T CS TM Thoại Thoại Thoại PS UM Không biết Không biết Số liệu RT PS UM Thoại Thoại Thoại CS N/A Không biết Không biết Số liệu NRT CS TM Thoại Thoại Thoại PS N/A Không biết Không biết Số liệu RT PS AM hoặc UM CS N/A N/A ─ N/A PS N/A N/A Số liệu NRT PS AM CS N/A N/A ─ N/A PS NA NA Số liệu NRT PS AM Miền CS PS Streaming CS PS Tương thích Nền Chế độ Bộ mô tả Kiểu dịch vụ truyền tải RLC Luận văn tốt nghiệp 9 Chuyên ngành KTĐT 1.2.4. Giao thức hội tụ số liệu gói (PDCP) Giao thức này chỉ tồn tại ở mặt phẳng người sử dụng và duy nhất cho các dịch vụ của miền chuyển mạch gói. Các chức năng chính của PDCP là nén thông tin điều khiển giao thức không cần thiết (chẳng hạn các tiêu đề TCP/IP và RTP/UDP/IP) tại thực thể phát và giải nén tại thực thể thu; truyền số liệu người sử dụng nghĩa là thu PDCP_SDU từ NAS và chuyển tiếp nó tới thực thể RLC thích hợp và ngược lại; ghép các RB vào trong một thực thể RLC. 1.2.5. Giao thức điều khiển quảng bá đa phương (BMC) Giống như PDCP, giao thức BMC chỉ tồn tại trong mặt phẳng người sử dụng. Giao thức này cung cấp dịch vụ phát quảng bá/đa phương trên giao diện vô tuyến đối với số liệu người sử dụng chung trong TM hoặc UM. RLC UM sử dụng CTCH LoCH được sắp xếp lên kênh truy nhập đường xuống (FACH). CTCH phải được cấu hình và TrCH được sử dụng bởi mạng phải được chỉ thị tới tất cả các UE qua việc quảng bá thông tin hệ thống RRC trên BCH. 1.2.6. Giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) Báo hiệu RRC được sử dụng để điều khiển tính di động của UE trong chế độ được kết nối; quảng bá thông tin liên quan đến NAS và AS; thiết lập, tái cấu hình và giải phóng các RB. Giao thức RRC được sử dụng để thiết lập, điều khiển tiêu chuẩn báo cáo phép đo và điều khiển công suất vòng ngoài đường xuống. Tìm gọi, điều khiển mã hóa, lựa chọn ô khởi đầu và lựa chọn lại ô cũng là một phần của thủ tục quản lý kết nối RRC. Bản tin RRC mang tất cả các tham số được yêu cầu để thiết lập, giảm bớt và giải phóng các thực thể giao thức L1 và L2. Sự chuyển tiếp giữa chế độ nghỉ và chế độ kết nối UTRA được chỉ ra trong hình 1.4. Chế độ kết nối UTRA đưa ra xem xét khi kết nối RRC được thiết lập. Kết nối RRC được xác định như kết nối hai chiều điểm tới điểm giữa các thực thể ngang hàng RRC ở UE và ở UTRA. Một UE không có hoặc có một kết nối RRC đơn. Thủ tục thiết lập kết nối RRC chỉ có thể khởi đầu khi UE gửi một bản tin yêu cầu kết nối RRC tới RAN. Sự kiện được khởi tạo bởi yêu cầu tìm gọi từ mạng hoặc bởi yêu cầu từ lớp cao hơn ở UE. Khi thiết lập kết nối RRC, UE được ấn định nhận dạng tạm thời mạng vô tuyến (RNTI) sử dụng như là nhận dạng chính nó trên các CTCH. Khi mạng giải phóng kết nối RRC, liên kết báo hiệu và tất cả các RB giữa UE và UTRAN được giải phóng. Mô tả trong hình 1.4, Các trạng thái RRC như sau: - Cell_DCH: Trong trạng thái này, kênh vật lý riêng (DPCH), thêm vào kênh chia sẻ đường xuống vật lý (PDSCH), được phân bổ tới UE và đưa ra từ chế độ nghỉ hoặc bởi thiết lập một DTCH từ trạng thái Cell_FACH. Trong trạng thái này đầu cuối thực hiện các phép đo theo bản tin “Điều khiển phép đo RRC”. Chuyển tiếp từ Cell_DCH tới Cell_FACH có thể xảy ra qua sự báo hiệu rõ ràng chẳng hạn do sự kết thúc của bộ định thời gian kém hoạt động. - Cell_FACH: Trong trạng thái này, không có DPCH được phân bổ tới UE; kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH) và FACH dùng để báo hiệu truyền dẫn và số lượng số liệu người sử dụng nhỏ được thay thế. UE nghe thông tin hệ thống BCH và di chuyển tới trạng thái con của Cell_PCH qua báo hiệu rõ ràng khi bộ định thời gian kém hoạt động trên FACH hết hiệu lực. Luận văn tốt nghiệp 10 Chuyên ngành KTĐT - Cell_PCH. Trong trạng thái này, việc định vị UE được biết bởi SRNC trên một mức ô, nhưng nó chỉ có thể đạt tới qua bản tin tìm gọi. Trạng thái này cho phép tiêu thụ pin thấp. UE có thể sử dụng việc thu gián đoạn (DRX), đọc kênh quảng bá để thu được thông tin hệ thống hợp lý và di chuyển tới Cell_FACH nếu được tìm gọi bởi mạng hoặc qua bất kỳ mạng truy nhập đường lên nào chẳng hạn được khởi động bởi đầu cuối để lựa chọn lại ô (thủ tục cập nhật ô). Hình 1.4. Trạng thái điều khiển tài nguyên vô tuyến và sự chuyển tiếp trạng thái. - UTR_PCH. Trạng thái này giống với Cell_PCH, loại trừ việc UE thực hiện thủ tục cập nhật ô chỉ khi nào vùng đăng ký UTRAN (URA) thay đổi. Một ô có thể thuộc một hoặc một vài các URA để tránh các ảnh hưởng ping-pong. Khi số ô cập nhật ô vượt quá giới hạn cụ thể thì UE có thể được di chuyển tới trạng thái URA_PCH qua báo hiệu rõ ràng. DCCH không thể được sử dụng trong trạng thái này, và bất kỳ hoạt động nào có thể được khởi động bởi mạng qua yêu cầu tìm gọi trên PCCH hoặc qua truy nhập đường lên bởi sử dụng RACH. Việc hiểu các chức năng RRC và các thủ tục báo hiệu là cần thiết nhằm điều chỉnh và tối ưu hóa mạng vô tuyến. Qua phân tích giao thức RRC, nó có khả năng giám sát quảng bá thông tin hệ thống trong ô, bản tin tìm gọi, lựa chọn ô, và các thủ tục lựa chọn lại, thiết lập, duy trì và giải phóng kết nối RRC giữa UE và UTRAN, tiêu chuẩn báo cáo đo UE và điều khiển chúng, điều khiển công suất vòng ngoài và điều khiển công suất vòng hở đường xuống. 1.3. Kiến trúc lớp vật lý trong 3G - WCDMA 1.3.1. Kênh vật lí Kênh truyền tải được truyền dẫn nhờ kênh vật lý. Kênh vật lý được tổ chức dưới dạng các siêu khung, khung vô tuyến, khe thời gian như chỉ ra trong hình 1-5. Lý thuyết của cấu trúc khung phân cấp này cũng giống phần nào lớp khung GSM TDMA. Tuy nhiên, nếu với GSM, mỗi người sử dụng TDMA có một vị trí khe thời gian riêng thì trong W-CDMA, số người có thể sử dụng đồng thời phụ thuộc vào Luận văn tốt nghiệp 11 Chuyên ngành KTĐT tốc độ bit yêu cầu của thuê bao và hệ số trải phổ của chúng. Các mức di động có thể phát liên tục hoặc gián đoạn ở mọi khe thời gian. Hình 1.5. Cấu trúc kênh vật lý của UTRAN/IMT-2000 Siêu khung UTRA/ITM-2000 gồm 72 khung vô tuyến với 16 khe thời gian trong mỗi khung. Độ dài mỗi khe thời gian là 0,625ms, tạo ra 10ms và 720ms độ dài cho khung vô tuyến và siêu khung tương ứng Độ dài khung 10ms cũng phù hợp với độ dài khung của ma ITU-G729 cho thông tin thoại trong khi nó là tính con của nhiều độ dài khung của thoại toàn tốc và nửa tốc độ của hệ thống GSM. Ta cũng thấy rằng việc xếp ghép của luồng hình của mã video phone H.263 có thể được sắp xếp trên các khung vô tuyến 10ms để hỗ trợ các dịch vụ hình tương tác khi đang di chuyển. Trên đường xuống của UTRA, kênh DPDCH và DPCCH được nối bằng cách ghép thời gian. Trên đường lên, chúng được xếp ghép thành các nhánh module I và Q. ở chế độ FDD, kênh vật lý đường xuống được định nghĩa bởi mã trải phổ và tần số của nó. Trái lại, ở chế độ TDD, một kênh vật lý được xác định bởi mã trải phổ, tần số và khe thời gian của nó. Hình 1.6. Sơ đồ kênh vật lí đường lên. Luận văn tốt nghiệp 12 Chuyên ngành KTĐT Hình 1.7. Sơ đồ kênh vật lý đường xuống. 1.3.2. Kênh truyền tải Bảng 1.2. Sơ đồ kênh truyền tải Kênh truyền tải riêng (DCH) Kênh truyền tải chung Kênh quảng bá (BCH) (DL) Kênh truy nhập đường xuống (FACH) (DL) Kênh tìm gọi (PCH) (DL) Kênh riêng (DCH) (UL/DL) Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH) (UL) Kênh gói chung đường lên (CPCH) (UL) Kênh đường xuống dùng chung (DSCH) (DL) Trong UTRAN số liệu được tạo ra ở các lớp cao được truyền tải lên đường vô tuyến bằng các kênh truyền tải bằng cách sắp xếp các kênh này lên các kênh vật lý khác nhau. Lớp vật lý được yêu cầu để hỗ trợ các kênh truyền tải với các tốc độ bit thay đổi nhằm cung cấp các dịch vụ với độ rộng băng tần theo yêu cầu và để ghép nhiều dịch vụ trên cùng một kết nối. Mỗi kênh truyền tải đều đi kèm với một chỉ thị khuôn dạng truyền tải TFI (Transport Format Indicator) tại mọi thời điểm khi các kênh truyền tải nhận được số liệu từ mức cao hơn. Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ các kênh truyền tải khác nhau và chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải TFCI (Transport Format Combination Indicator). TFCI được phát trên kênh điều khiển để thông báo cho máy thu rằng kênh nào đang tích cực trong khung hiện thời. Thông báo này không cần thiết khi sử dụng cơ chế phát hiện khuôn dạng kênh truyền tải mà BTFD (Blind Transport Format Detection) được thực hiện bằng kết nối với các kênh riêng đường xuống. Máy thu giải mã TFCI, chuyển nó đến lớp cao hơn cho Luận văn tốt nghiệp 13 Chuyên ngành KTĐT từng kênh trong tất cả các truyền tải đang tích cực trong kết nối. Hình 1-8 cho thấy việc sắp xếp hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải. Một kênh vật lý điều khiển và một hay nhiều kênh vật lý số liệu tạo nên một kênh truyền tải đa hợp được mã hoá (CC Tr Ch : Coded Composite Transport Channel). Có thể có nhiều kênh CC Tr Ch trên một kết nối cho trước nhưng trong trường hợp này chỉ có một kênh điều khiển vật lý được phát. Có hai kiểu kênh truyền tải: Các kênh riêng và các kênh chung. Điểm khác nhau giữa chúng là: Kênh chung là tài nguyên được chia xẻ cho tất cả hoặc một nhóm người sử dụng trong ô, còn tài nguyên kênh riêng được ấn định để dành riêng cho một người sử dụng duy nhất. Hình 1.8. Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý.  Kênh truyền tải riêng Kênh truyền tải riêng duy nhất là kênh riêng (DCH = Dedicated Channel) Kênh truyền tải riêng mang thông tin từ các lớp trên lớp vật lý riêng cho một người sử dụng, bao gồm số liệu cho dịch vụ hiện thời cũng như thông tin điều khiển lớp cao. Lớp vật lý không thể nhận biết nội dung thông tin được mang trên kênh DCH, vì thế thông tin điều khiển lớp cao và số liệu được xử lý như nhau. Các thông số của lớp vật lý do UTRAN thiết lập có thể thay đổi giữa số liệu và điều khiển. Kênh truyền tải mang cả số liệu dịch vụ (khung tiếng) và thông tin điều khiển lớp cao (các lệnh chuyển giao, báo cáo đo đạc từ UE). Nhờ việc hỗ trợ tốc độ bit thay đổi và ghép kênh mà ở WCDMA không cần kênh truyền tải tách biệt cho số liệu và điều khiển như GSM. Kênh truyền tải riêng được đặc trưng bởi các tính năng như: điều khiển công suất nhanh, thay đổi tốc độ số liệu nhanh theo từng khung và khả năng phát đến một phần ô hay đoạn ô bằng cách thay đổi hướng anten của hệ thống anten thích ứng. Các kênh riêng hỗ trợ chuyển giao mềm.  Kênh truyền tải chung UTRA định nghĩa 6 kiểu kênh truyển tải chung. Các kênh này có một số điểm khác với các kênh Luận văn tốt nghiệp 14 Chuyên ngành KTĐT trong thế hệ thứ hai, chẳng hạn truyền dẫn gói ở các kênh chung và một kênh dùng chung đường xuống để phát số liệu gói. Các kênh chung không có chuyển giao mềm nhưng một số kênh có điều khiển công suất nhanh. * Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel): Là một kênh được sử dụng để phát các thông tin đặc thù UTRAN hoặc ô. Trong một mạng, thông thường số liệu quan trọng nhất là các mã truy nhập ngẫu nhiên và các khe thời gian có thể cấp phát hay các kiểu phân tập phát được sử dụng cho các kênh khác ở một ô cho trước. Vì UE chỉ có thể đăng ký đến một ô nếu nó có thể giải mã kênh quảng bá nên cần phát kênh này ở công suất khá cao để phủ sóng đến tất cả mọi người sử dụng trong ô. Tốc độ thông tin trên kênh quảng bá bị giới hạn bởi khả năng giải mã số liệu của kênh quảng bá của các UE tốc độ thấp. Điều này dẫn đến việc sử dụng tốc độ số liệu thấp và cố định cho kênh quảng bá UTRAN. * Kênh truy nhập đường xuống FACH (Forward Access Channel): Mang thông tin điều khiển đến các UE nằm trong một ô cho trước. Các số liệu gói cũng có thể phát trên kênh FACH. Trong một ô có thể có nhiều FACH. Một FACH cần có tốc độ bít đủ thấp để tất cả các UE thu được FACH không sử dụng điều khiển công suất nhanh và để thu đúng bản tin được phát phải chứa thông tin nhận dạng trong băng. * Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel Downlink): Là một kênh truyền tải đường xuống mang số liệu liên quan đến thủ tục tìm gọi, chẳng hạn khi mạng muốn khởi đầu thông tin với UE. Khi một cuộc gọi đến UE, mạng sẽ phát bản tin tìm gọi đến tất cả các ô thuộc vùng định vị nơi có UE cần tìm. Tuỳ theo cấu hình hệ thống, bản tin tìm gọi có thể phát trong một ô hoặc trong hàng trăm ô. Việc thiết kế kênh tìm gọi ảnh hưởng đến công suất tiêu thụ của UE ở chế độ chờ. UE càng ít điều chỉnh máy thu của mình để thu bản tin tìm gọi thì pin của nó ở chế độ chờ càng lâu. * Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel): Là kênh truyền tải đường lên được sử dụng để mang thông tin điều khiển từ UE như: yêu cầu thiết lập một kết nối. Cũng có thể dùng kênh này để phát đi các cụm nhỏ số liệu gói từ UE. Để hoạt động đúng, hệ thống phải thu được kênh này từ toàn bộ vùng phủ ô. Vì vậy, tốc độ số liệu thực tế phải đủ thấp. * Kênh gói chung đường lên CPCH (Common Packet Channel): Là mở rộng của kênh RACH để mang số liệu của người dùng phát theo gói trên đường lên. FACH ở đường xuống cùng với kênh này tạo nên một cặp kênh để truyền số liệu. Các điểm khác nhau căn bản của kênh này so với RACH là việc sử dụng điều khiển công suất nhanh, cơ chế phát hiện tranh chấp trên cơ sở vật lý và thủ tục giám sát trạng thái CPCH. So với một hoặc hai khung bản tin RACH, truyền dẫn CPCH đường lên có thể kéo dài nhiều khung. * Kênh đường xuống dùng chung DSCH (Dedicated Shared Channel): Là kênh được sử dụng để mang thông tin của người sử dụng hoặc thông tin điều khiển chung cho nhiều người. Nó gần giống kênh FACH nhưng có hỗ trợ sử dụng công suất nhanh cũng như tốc độ bit thay đổi theo khung. Không cần thiết phải thu được kênh này trong toàn bộ vùng phủ của ô và có thể sử dụng các chế độ khác nhau của các phương pháp phân tập phát được sử dụng cho kênh DCH đường xuống. Kênh này luôn liên kết với DCH đường xuống. Luận văn tốt nghiệp 15 Chuyên ngành KTĐT 1.4. Kết luận Như vậy tác giả đã trình bày một cách tổng quan và chi tiết về Hệ thống thông tin di động 3G với kiến trúc mạng, kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến và kiến trúc lớp vật lí bao gồm hệ thống kênh vật lí, truyền tải. Chương tiếp theo Luận văn sẽ đi tìm hiểu và phân tích sâu hơn về các cơ sở để đánh giá và tối ưu cho mạng thông di động 3G Viettel tại Thái Nguyên. CHƯƠNG II CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐÁNH GIÁ VÀ TỐI ƯU CHO MẠNG 3G 2.1. Giới thiệu chung Tối ưu là hoạt động nâng cao hiệu suất sử dụng, phát huy tối đa chất lượng có thể của nhà mạng. Tuy nhiên để đánh giá một hệ thống mạng 3G đã thực sự tối ưu hay chưa thì đều phải dựa trên lí thuyết cơ bản về tối ưu để trình phân tích và đánh giá . Các vấn đề đề cập đến trong phần này là: - Lí thuyết cơ bản về tính toán các tham số của KPI. - Lí thuyết về tối ưu để phục vụ cho quá trình tối ưu vùng phủ mạng. 2.2. Lý thuyết về KPI 2.2.1. Mục đích sử dụng KPI Mục đích chủ yếu của việc sử dụng KPI là để đo lường chất lượng của dịch vụ theo một cách phù hợp và duy nhất. Qua việc kiểm soát sự thay đổi của các KPI ta có thể phát hiện chính xác các vấn đề của mạng. Để phát hiện và xử lí nhanh nhạy các vấn đề gặp phải của mạng thì kiểm tra các KPI cho một mạng là công việc mang tính chất thường nhật. Việc kiểm tra này sẽ cho nhà vận hành các thông tin liên quan đến việc mạng đang thực hiện chức năng của nó như thế nào: - Mạng có đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng không? - Chất lượng mạng có thay đổi không? Tăng lên hay giảm đi? - Khu vực gặp sự cố ở đâu? - Đã gặp phải những loại vấn đề gì? Phân tích được tình trạng của mạng, biết hiện trạng của mạng đang gặp phải vấn đề gì, người kĩ sư Luận văn tốt nghiệp 16 Chuyên ngành KTĐT tối ưu hóa có thể đưa ra các phương án để khắc phục tình trạng mạng tồi, đảm bảo chất lượng mạng duy trì ở mức độ tốt và ổn định. 2.2.2. Cách thức đo lường KPI Cách đo lường KPI có thể được tập hợp bằng cách cả chủ động lẫn bị động: Kiểm tra chủ động bao gồm việc sử dụng một cách chủ động một dịch vụ xác định (và chỉ một dịch vụ đó) tại một thời điểm cho trước và ước lượng chất lượng của nó. Để đạt được các kết quả rõ ràng, một điều rất quan trọng là phải giới hạn các kiểm tra đó với một khung thời gian bị hạn chế và giữ môi trường mạng một cách ổn định nhất có thể trong khi thực hiện. Xử lý sự cố và tối ưu nên được phân biệt với đo lường KPI. Ưu điểm của kiểm tra chủ động là nó sinh ra thông tin có tính đặc trưng cao. Kiểm tra bị động nghĩa là thống kê tất cả lưu lượng thuê bao và việc sử dụng dịch vụ được các kĩ sư tối ưu kiểm soát một cách liên tục trong các nút mạng. Công việc đó có thể được thực hiện với sự hỗ trợ của các công cụ phần mềm dành riêng cho các đo lường bị động. Với cách tiếp cận này chúng ta dễ dàng có thể thu thập một số lượng dữ liệu lớn, tuy nhiên sẽ không biết được nhiều về từng trường hợp riêng sử dụng dịch vụ (không có thông tin trong tải cell, loại RAB được sử dụng...). 2.2.3. Phân loại KPI Các KPI được chia làm 3 nhóm khác nhau: * Nhóm KPI đánh giá traffic và resouce: - Voi traffic, video call traffic, PS traffic, DL load. * Nhóm KPI đánh giá Performance: - P1SR, RAB CR, CSSR, CS CDR, PS CDR, SHOSR, HHOSR, HSDPA, V-CDR, SHOSR, IFHOSR, throuhput, HSUPA throuhput. * Nhóm KPI đánh giá vùng phủ: - RSCP, Ec/N0. Tuy nhiên trong phạm vi của Luận văn chỉ giới hạn ở đo kiểm đánh giá vùng phủ với 2 tham số KPI để đánh giá chất lượng là: RSCP và Ec/N0. 2.2.4. Mô hình đánh giá Với các tham số về vùng phủ, các tính toán đựa trên suy hao đường truyền để tính toán, chúng ta cần phải có một mô hình đánh giá chung liên quan đến các tham số được đề cập đến. Trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3, dải tần hoạt động nằm ở khoảng 1800MHz và 2100MHz. Với dải tần số cao, trên thực nghiệm, có mô hình hata cost 231 là có thể áp dụng để tính toán. Mô hình cost-hata được áp dụng cho các Marco-cell, là mô hình cải tiến để có thể tính toán cho suy hao sóng vô tuyến trong không gian tự do ở tần số cao hơn (f=1500-2000MHz ).Các tính toán như sau: 𝐿𝑝 = 46,3 + 33,9 log 𝑓𝑐 − 13,82 log ℎ𝑏 − 𝑎(ℎ𝑚 ) + (44,9 − 6,55 log ℎ𝑏 ) log 𝑟 + 𝐶𝑚 (2.1) Trong đó: Luận văn tốt nghiệp 17 Chuyên ngành KTĐT f: Là tần số. hbase: Chiều cao anten trạm gốc hmobile: Chiều cao anten di động. r: Là khoảng cách giữa Node B và UE. Lp: Là suy hao trong không gian tự do(dB). Cm=0 dB nếu ở khu vực thành phố nhỏ và trung tâm ngoại ô với mật độ cây trung bình. Cm=3 dB cho khu vực trung tâm các đô thị lớn. Giới hạn giá trị cho các tham số: f: 1500-2000MHz; hbase: 30-200m; r: 1-20km Công thức tính giá trị a  hMobile  : 𝑎(ℎ𝑀𝑜𝑏𝑖𝑙𝑒 ) = (1,1 log 𝑓 − 0,7)ℎ𝑚𝑜𝑏𝑖𝑙𝑒 − (1,56 log 𝑓 − 0,8) (2.2) Các giá trị cụ thể cho từng trạm còn phụ thuộc vào các số liệu cứng cho từng trạm gốc của mạng trong quá trình quy hoạch mạng như: Bán kính vùng phủ(r); chiều cao cơ bản của cột phát sóng của trạm gốc(hbase); tần số sử dụng(f). Theo mô hình trên có thể tính toán được suy hao đường truyền sóng vô tuyến Lp. Từ đây, ta hoàn toàn có thể biết được công suất tín hiệu bên thu là bao nhiêu khi biết công suất phát của trạm gốc. Trong thực tế, các nhà mạng tính toán và đưa ra các tham số chuẩn cho các ngưỡng tín hiệu sau quá trình quy hoạch. Dựa vào đó, ta có thể nhận xét ngay về chất lượng tín hiệu có đạt yêu cầu hay không mà không cần phải tính toán quá nhiều. Ý nghĩa mô hình với bài toán tối ưu: Khi áp dụng mô hình vào thực tế, nhà mạng có thể dựa vào công thức của mô hình để tính toán công suất phát của trạm gốc để đưa ra một số tham số chuẩn cho các trạm gốc. Người kĩ sư tối ưu có thể dựa vào đây để đánh giá về tình trạng mạng di động. Từ việc ước lượng khoảng cách từ vị trí đo đến trạm, nhân viên tối ưu khi tiến hành đo kiểm có thể xác định xem trạm đó có đạt yêu cầu về công suất hay không, có đạt chuẩn về vùng phủ hay không,…Và có thể tối ưu vùng phủ sóng của trạm. 2.2.5. Công thức tính toán tham số vùng phủ  Một số yếu tố về vùng phủ: * Vùng phủ sóng của trạm: - Là vùng phục vụ của 1 trạm thu phát vô tuyến. Nó phụ thuộc vào mức độ phục vụ khách hàng đông hay ít mà có bán kính phủ khác nhau ở từng vùng. - Đối với khu vực dân cư đông đúc, nhà cửa dày đặc, vùng phủ sóng của trạm có bán kính từ 200500m. - Đối với khu vực nông thôn, vùng phủ sóng của trạm có bán kính từ 1000-1500m. - Đối với khu vực miền núi, vùng phủ sóng của trạm có bán kính từ 3-5 km. * Thiết kế trạm theo mắt lưới: Lợi ích: Vùng phủ đều và triển khai nhanh vì dễ dàng chọn vị trí danh định để đặt trạm.