TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
TỐI ƯU VÔ TUYẾN CHO
CÁC MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI
ĐỀ TÀI: Reduce Drive Test Costs and Increase Effectiveness of
3G Network Optimization

Giảng viên hướng dẫn
Học viên
MSHV
Lớp

TS Nguyễn Hải Đăng
Nguyễn Hải Cường
CB110816
BK01

Hà Nội, tháng 05/2012


GIẢM CHI CHÍ DRIVE TEST VÀ TĂNG HIỆU QUẢ VIỆC
TỐI ƯU HĨA MẠNG 3G
TỔNG QUAN
Ngày nay, việc tối ưu hóa mạng 3G là rất quan trọng cho các nhà khai thác mạng 3G hiện
nay để thay đổi cách tiếp cận của họ để tối ưu hóa mạng nếu họ muốn duy trì khả năng cạnh
tranh và lợi nhuận. Tuy nhiên những cái mà có thể chấp nhận được và có hiệu quả với mạng
2G và 2.5G thì khơng thể áp dụng được với tối ưu hóa mạng 3G nữa. Nếu các nhà khai thác
mạng muốn tạo ra một lợi thế cạnh tranh trong khi tung ra dịch vụ mới, họ phải triển khai

thông minh hơn các công cụ và chiến lược cho phép tiết kiệm chi phí đầu tư OPEX và tối ưu
hóa nguồn lực nội bộ.
Ứng dụng này sẽ mô tả làm thế nào các nhà khai thác không dây ngày nay có thể đạt được
hiệu quả tối ưu hóa mạng lưới bằng cách khắc phục một số thiếu sót điển hình của một chiến
lược tối ưu hóa được kế thừa từ thế giới 2G. Những thiếu sót này là một kết quả của chiến
dịch drive test và tính toán các phần tử mạng. Chúng bao gồm bỏ qua tính tốn cho các họat
động đường lên (uplink), dữ liệu thống kê được nghèo nàn, chi phí cao cho mỗi chiến dịch.
Tektronix đã chứng minh lợi ích của việc tiếp cận mới đối với tối ưu mạng là tích hợp việc
sử dụng thông tin dựa trên giao thức với các chiến dịch drive test theo yêu cầu. Nhà mạng có
khả năng không chỉ khắc phục việc tối ưu mạng 3G khơng hiệu quả mà cịn nhận được việc
tiết kiệm chi phí vận hành (OPEX) lên đến 60%. Cuối cùng nhà mạng có thể khai trương
thành cơng các dịch vụ mới mà không cần lo suy giảm chất lượng mạng.
10 lỗi hàng đầu được giải quyết bởi OptiMon
1. Khả năng làm rõ các cell lân cận
- Thông qua việc provision các cell lân cận
- Các neighbor bỏ sót
2. Phát hiện việc chuyển giao qua lại (Ping Pong Handover)
3. Trễ lan truyền
4. Các quan hệ chuyển giao
5. Phân tích Ec/No
6. Phân bố và sử dụng RAB
7. Thông lượng HSDPA/HSUPA
8. Khoảng cách UE cho các dịch vụ
9. Ô nhiễm Pilot
10. Định vị địa lý các lỗi


GIỚI THIỆU
Hệ thống thông tin không dây ngày nay không như bất kì những gì chúng ta từng trải qua.
Nó đặt các nhà mạng và tình thế khó khăn và dễ bị nhầm lẫn.

Có những thực tế đang xảy ra và dẫn đến nhu cầu tối ưu mạng ngày càng nhiều.Những thực
tế này gồm:
Số lượng thuê bao 3G đang tăng lên (Đích hướng tới của các nhà mạng).
Lưu lựợng mạng tăng vì các xuất hiện đồng thời nhiều dịch vụ dữ liệu cao, điện thoại
thông minh, (bao gồm các ứng dụng điện thoại iPhone dẫn đến việc sử dụng các dịch
vụ dữ liệu không chỉ dành cho các nguời dùng thương mại), và PC cards. Các tùy
chọn công nghệ mới đang đẩy mạng tới giới hạn trong phạm vi dung lượng và ứng
dụng tài nguyên.
Việc triển khai các phần từ mạng mới trong RAN ví dụ như HSPA NodeBs, MIMO
antenna, hoặc nhu cầu tăng dung lượng hạ tầng truyền dẫn backhaul với việc phải
provision thêm E1 cho NodeB.
Những sự thay đổi liên tục mơi trường khơng dây vì việc triển khai thường xuyên các
nguồn phát radio mới cùng với sự thay đổi trong thành phố.
Sự thay đổi nhân khẩu và hồ sơ của thuê bao dẫn đến nhu cầu tăng dung lượng để sử
dụng trên các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao
Nhưng mặc dù có nhiều các thực tế nảy sinh như vậy nhưng các đội kĩ sư radio của nhà
mạng vẫn phải giải quyết với 2G/2.5G. Nên để cắt giảm thời gian đối với hạ tầng 3G mới
trong khi đồng thời tham gia với mạng hiện có , nhiều nhà mạng đã đặt niềm tin trên đội
dịch vụ chuyên nghiệp của các nhà cung cấp thiết bị để điều chỉnh và tối ưu hóa tài ngun
mạng. Khơng may mắn thì để thực hiện điều này, nhà mạng bỏ qua cơ hội để xây dựng kĩ
năng trên môi trường mạng 3G phức tạp hơn.
Vấn đề nan giải khác là nhu cầu tăng chất lượng của các dịch vụ mới trong khi đối mặt với
sức ép giảm chi phí vận để tối đa hóa ROI.
Sử dụng cùng một cách tiếp cận của 2G và 2.5G đơn giản là không hiệu quả. Nhưng vì nhà
mạng khơng có thời gian để để tự xây dựng các kĩ năng mới, họ khơng có thể lựa chon nào
khác để giám sát KPI của mình bởi các dịch vụ chuyên nghiệp. Vì vậy dữ liệu có thể phù
hợp với các khía canh của nhà cung cấp thiết bị hạ tầng nhưng có thể lại làm nhà mạng nhầm
lẫn vì liên quan đến trải nghiệm người dùng.



Hình 1: Tăng QoS/QoE và giảm chi phí
2G khác 3G ở bản chất và thiết kế
Một vài ví dụ về việc các mạng khác nhau thế nào là:
Trong một mạng GSM/GPRS, nó là dễ dàng để nhận được một cái nhìn hồn chỉnh
về hiệu suất (call drops, attachment failures,v.v) từ mạng lõi (MSC, SGSN).
Trong 3G, MSC không phải là điểm trung tâm của các quyết định nữa cho việc quản
lí di động, quản lí cuộc gọi. Phần lớn những chức năng này thuộc về RNC và chúng
nămg một vai trò trung tâm trong mạng truy nhập UMTS.
Truy cập vô tuyến 3G là phức tạp hơn nhiều trong kĩ thuật GSM/GPRS. Vì vậy 80%
của vấn đề mà nhà mạng gặp phải nằm trong RAM chứ khơng phải trong mạng lõi.

Hình 2: Nhiệm vụ tối ưu điển hình ở mức RNC


Nó là quan trọng để chú ý rằng vì một nhà cung cấp dịch vụ không dây vận hành mạng 2G
của họ vài lần, thiết lập thiết lập các tiến trình xử lí lỗi, khơng có nghĩa rằng các tiến trình đó
sẽ họat động tốt cho mạng 3G.
Thực sự, sau khi phân tích tiến trình tối ưu điển hình đang được sử dụng ngày nay (ví dụ ở
mức RNC như trong hình 2, nhà mạng nhận ra rằng có nhiều có rất nhiều chỗ để cải thiện
tính hiệu quả và hiệu lực.
Với tiếp cận đúng, việc tiết kiệm và hiệu quả đáng kể có thể đạt được trong mỗi nhiệm vụ
được trình bày bởi các khối trong hình 2. Nhưng phần lớn các trường hợp thương mại có thể
được thực hiện khi Drive Testing. Drive testing là một ví dụ tốt để chỉ ra ra rằng nó là tốt
với 2G nhưng khơng tốt cho 3G. Trớ trêu là nó cũng là loại được sử dụng khi thực hiện tối
ưu.

Hình 3. Nguồn của dữ liệu đầu vào để tối ưu GSM và UMTS


Tại sao Drive Testing không hiệu quả

Drive Testing trong mạng UMTS
Như đã nói ở trên, drive test là vẫn được sử dụng rộng rãi bởi các kĩ sư tối ưu 3G UMTS để
thực hiện các nhiệm vụ sau:
Đánh giá hiệu suất mạng
Xác định các vấn đề mạng
Xác nhận hiệu quả của sự thay đổi được áp dụng để tối ưu mạng
Phân tích nguyên nhân gốc rễ của vấn đề
Nhưng thực sự chỉ các họat động phân tích nguyên nhân gốc rễ của vấn đề và đo Benchmark
là có hiệu quả. Lí do nằm chủ yếu ở những đặc tính của drive test và các phương pháp test
khác:
Dữ liệu Drive Test là lấy được mẫu
Việc lấy mẫu này xảy ra trong các miền khơng gian và thời gian nào đó. Thậm chí trong
phần lớn các trường hợp drive test cụ thể, dữ liệu được thu thập chỉ từ một phần nhỏ trong
vùng phủ. Trong miền thời gian, dữ liệu chỉ thu được từ một khoảng thời gian nhỏ mà nó
thường khơng tương ứng với giờ bân của hệ thống. Việc lấy mẫu kiểu này dẫn đến lỗi lẫy
mẫu nghiêm trọng liên quan đến việc thống kê lặp lại và sự hợp lệ. Ví dụ nếu một lỗi được
tìm thấy thì nhà mạng chắc chắn thế nào về việc lỗi này sẽ xảy ra cho các điện thoại khác.
Tương tự, có thể nhiều loại máy xảy ra lỗi nhưng không được lấy mẫu trong lúc drive test.


Dữ liệu Drive Test chỉ giám sát giám sát giao diện Uu
Vì vậy tất cả các lỗi mạng mà nó xuất hiện trên trên các giao diện khác không được hiẻn thị
trong dữ liệu drive test. Ví dụ khơng thể tìm thấy vùng phủ sóng vơ tuyến vì nhiều trong UL.
Drive testing đắt đỏ và tốn thời gian.
Thực sự drive test là phương pháp đắt nhất cho tối ưu. Mặc dù hệ thống drive test tự động
được giới thiệu để giảm chi phí thì giá trị thực sự của nó cũng rất hạn chế. Điều này là bởi vì
việc họat động của vận tải công cộng là rất hạn chế bởi vùng địa lí giới hạn (ví dụ tuyến
bus). So sánh với các phương pháp test khác, tổng chi phí vẫn cao.
Drive testing có thể chỉ sử dụng hạn các loại máy điện thoại.
Chỉ có vài loại máy đầu cuối mà nó sẵn sàng và tương thich với hệ thống drive test. Hậu quả

của hạn chế này là việc đo đạc drive test chỉ áp dụng với một vài loại máy vì vậy bỏ qua hiệu
suất của các loại máy khác mà thuê bao đang sử dụng. Khi chúng ta nhận định rằng hiệu suất
toàn diện sẽ biến đổi theo mỗi loại máy, có thể dễ dàng hiểu tại sao drive test là khơng
tương ứng khi đo hiệu suất tồn diện của các dịch vụ.
Drive test trong các mạng 3G không thể bao gồm nhiều cách thức sử dụng mới
Việc sử dụng in-building (văn phòng và tòa nhà) đang phát triển nhanh chóng vì sự sẵn sàng
của các dịch vụ mới và việc thành cơng các gói băng rộng khơng dây.
Việc triển khai không cần thiết và giá của Drive Test
Cái kéo theo là ba trường hợp xác định mà việc sử dụng drive test có thể nhầm lẫn. Điều này
dựa trên các hành động thủ tục tiêu chuẩn và các lỗi điển hình
Sao chép khiếu nại của khách hàng
Nhiều sự cố được gán cho phòng tối ưu yêu cầu drive test để tái tạo một điều kiện hay cách
họat động xác định liên quan đến các than phiền của khách hàng. Các nhà mạng điển hình
nhận khoảng 20 lỗi với 100000 thuê bao hàng tháng. Thước đo đầu tiên để xác định là dù tốn
thời gian và công sức để kiểm tra hay khơng. Một ví dụ quan trọng là khi nhà mạng phải
kiểm tra các than phiền liên quan đến việc cuộc gọi thường xuyên rớt có khoảng trống lớn
giữa các vùng truy cập. Lỗi này rất khó để tìm ra vì cung cấp được rất ít việc lấy mẫu thống
kê. Drive testing (và trong trường hợp này tồn bộ chiến dịch) sẽ khơng chỉ tốn OPEX mà
cịn vơ dụng vì so với thơng tin có thể thu được bằng cách dùng giải pháp giám sát được
toàn bộ dữ liệu mạng. Với một cái nhìn hồn chỉnh, nhà mạng sẽ có thể đo được đo được
hiệu suất của mỗi cuộc gọi từ mọi máy di động ở mức độ Node B. Nhà mạng cũng sẽ có khả
năng tập trung vào các sự kiện, chỉ số hiệu xuất và xu hướng.


Hình 4: Báo cáo phân tích khoảng cách truy cập
Sự sẵn sàng của các báo cáo chi tiết và tổng hợp dữ liệu cho phép phân tích và giải
quyết nhanh chóng hơn và chính xác hơn các trường hợp than phiền lỗi của khác
hang.
Trong ví dụ này,- các cuộc gọi rớt thường xuyên với các khoảng trống lớn giữa các
vùng truy cập – các thống kê khoảng cách truy cập (Access Distance) chỉ ra rằng có

thể cách li nhanh chóng các trường hợp over- shooting mà những trường hợp này
khó khăn để hình dung khi sử dụng phương pháp dựa trên Drive Test.
Báo cáo có thể chỉ ra phân bố cuộc gọi theo khoảng cách. Khoảng 15% cuộc gọi có
thể được nhấn mạnh sự tiềm tàng overshooting.
Giảm các lỗi QoE vì ơ nhiễm kênh Pilot
Với việc độ sẵn sàng gia tăng của mạng HSDPA, nhiễu DL trở thành một chủ đề quan trọng
với ảnh hưởng tiêu cực trên toàn bộ QoE của lưu lượng HSDPA. Nó là đáng kể vì phần lớn
lưu lượng này là của các người dùng là doanh nhân, là bộ phận khách hàng đầu tiên mà nhà
mạng muốn làm hài long họ. Việc sử dụng drive test giới hạn việc tiếp cận chỉ đối với các
khu vực có thể tiếp cận, cung cấp các số liệu thống kê hạn chế.
Hãy xem ví dụ dưới đây. Bên trái của hình biểu diễn một nhóm nhỏ người dùng khơng đảm
bảo việc đăng kí trên một cell nhưng khơng đủ điều kiện để chọn lại cell. Trong trường hợp
này, các giải quyết được khuyến nghị là tìm một sự thỏa hiệp giữa cả hai vùng truy cập
(tốt/xấu). Kinh nghiệm chỉ ra rằng việc giảm nghiêng có thể là một tùy chọn. Nhưng vì thay
đổi điều kiện vơ tuytến, nhà mạng sẽ may măn xác định được lỗi này điển hình là trong hai
giờ drive test.


Hình 5: Hàm phân bố rời rạc trong phạm vi phân tích radio của trạm
Điển hình, giá trị -14dB là đủ để chọn lại cell nhưng đối với việc bắt đầu thủ tục
đăng kí thì giá trị -10 dB được yêu cầu.
Một histogram chỉ ra phân bố của giá trị Ec/No sẽ cung cấp công cụ đồ họa tối ưu
nhất cho phân tích chất lượng đường xuống ở mức cell.
Ứng dụng OptiMon phân tích phần vơ tuyến của cell cho phép tạo nên các lược đồ
dựa trên một lượng lớn dữ liệu. Chức năng này giúp kĩ sư tối ưu giải quyết các vấn
đề mà chúng rất khó khăn để thực hiện khi sử dụng các chiến dịch Drive test trong 2
giờ.
Hàm phân bố rời rạc trong hình chỉ ra rằng giải pháp dựa trên phân tích giao thức
có thể lấp đầy khoảng trống của phân tích dựa trên Drive Test và giải pháp thời gian
giải quyết.

Các vấn đề can nhiễu đường lên
Như đã chứng minh trong ví dụ trước đây, hệ thống drive test không thể đơn giản đo hiệu
suất đường lên. Một vài nhà mạng nhận ra điều này nhưng đã lựa chọn bỏ qua vấn đề bởi vì
họ cảm thấy chỉ một phần nhỏ các cell của họ bị ảnh hưởng bởi can nhiễu đường lên. Trong
khi tồn bộ các cell bị ảnh hưởng có thể chỉ nằm ở 0.5 đến 1%, tác động thực sự là rất lớn.
QoS bị ảnh hướng vì rớt cuộc gọi, chất lượng thoại và thơng lượng có thể dẫn đến làm tăng
chi phí xử lí thẻ lỗi (trouble ticket) và là tăng số lượng các khách hàng không hài long tiềm
tang.
Các báo cáo co thấy rằng với việc khai trương các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao trong 3G, QoE
được cảm nhận bởi ngừoi dùng trong cố gắng đầu tiên sử dụng sẽ gần như xác định thái độ
của khách hàng khi dịch vụ hay mua dịch vụ đó trong tương lai. Nói các khác, vấn đề là ấn
tượng đầu tiên. Cuối cùng, kĩ sư tối ưu ngừoi mà chỉ dựa trên drive test nên nahnh chóng
xem xét các tiếp cận khác để ngăn chặn việc giảm chất lượng và mất doanh thu.


Tiếp cận 3G đối với tối ưu mạng
Đối với thông tin không dây 3G, các công cụ tối ưu mạng dựa trên giao thức là một lựa chọn
lí tưởng cho truy nhập mạng xác định các lỗi mạng tiềm tàng. Các vùng lưu lượng lớn hơn
có thể được giám sát bằng một hệ thống. Mỗi UE trở thành một đầu dò cung cấp dữ liệu đo
đến hệ thống tối ưu dựa trên giao thức.
Các công cụ tối ưu dựa trên giao thức có những ưu điểm sau:
Các kết quả kiểm tra là có tính thống kê thực sự. Một cách điển hình tất cả các cuộc gọi
và từ một vùng rộng lớn được giám sát và phân tích (Ví dụ một chuỗi các NodeBs trong một
RNC) được giám sát và phân tích. Phương pháp này là rất hiệu quả đối với việc tìm kiếm và
xử lí lỗi mạng.
Rất nhiều giao diện khơng thể được nhìn thấy từ mạng máy điện thoại có thể được
giám sát. Các giải pháp tối ưu dựa trên giao thức (giám sát lưu lượng trên Iub, IuCP/PS, Iur)
có thể có được một bức tranh hồn chỉnh của tồn bộ mạng truy nhập vơ tuyến.
Chỉ cài đặt một lần, ít tài nguyên được yêu cầu. Điều này hồn tồn khơng giống như
drive test, chúng u cầu nhiều thời gian và tài nguyên.

Lưu lượng có thể được lưu trữ để phân tích thêm. Bằng cách ghi lại số liệu, việc phân
tích nguyên nhân gốc là rất đơn giản và thời gian đựoc rút ngắn.

Hình 6. Mở rộng việc giám sát mạng với sự thông minh dựa trên phân tích giao thức


Case Study: Drive Testing có thể giảm tới 60%
Mặc dù hạn chế của drive test đã được đã được nói tới ở trên nhưng nhà mạng vẫn đặt niềm
tin trên drive test vì hai tính năng sau:
Tồn bộ việc đo được thu thập bởi drive được tham khảo địa lý.
Kinh nghiệm người dùng cuối có thể được truy cập bằng cách đo trên giao diện Uu.
Nhà mạng có thể thay vì đạt được hiệu quả quan trọng bằng việc tập trung vào sử dụng drive
test chỉ ở những nơi drive test thể hiện điểm mạnh của mình. Ví dụ hệ thống drive test có thể
tạo lưu lượng mức ứng dụng được sau đó được phân tích bởi giải pháp dựa trên giao thức
trên các giao diện Iub và Iu. Kết quả là một các tiếp cận hiệu quả để sửa lỗi thông lượng dữ
liệu đã được tạo ra.
Nhưng đối với đánh giá hiệu suất mạng hay xác định lỗi, giải pháp tối ưu dựa trên giao thức
là một sự lựa chọn hiệu quả và thành công.
Trong một thực nghiệm tối ưu với một nhà mạng di động của Châu Âu, các tiến trình sau đã
được thực hiện:
OptiMon của Tektronix, một giải pháp tối ưu dựa trên giao thức được cài đặt để theo
dõi và phân tích một vùng địa lý lớn hơn.
Các kĩ sư mạng được sử dụng để xác định và kiểm tra các lỗi tiềm tàng.
Drive Test được thực hiện chỉ trong trường hợp nơi các kĩ sư mạng khơng thể tìm ra
được ngun nhân gốc với giải pháp dựa trên giao thức và dữ liệu thu được từ site
được yêu cầu.
Các kết quả thu được từ thử nghiệm là rất ấn tượng. Trước khi bắt đầu thực nghiệm, drive
test được thực hiên thường xuyên theo một chu kì định trước. Thêm nữa, các drive test theo
yêu cầu được thực hiện khi cần tìm lỗi.
Trong dự án, khơng chỉ việc drive test theo chu kì được giảm hầu như là bằng không, mà số

lượng các bài kiểm tra theo yêu cầu giảm vì khả năng phát hiện và sửa lỗi được cung cấp bởi
OptiMon.
Tóm lại, tồn bộ hiệu quả đều tăng (với thời gian giải quyết lỗi nhanh hơn) và việc drive test
được giảm tới 65%.

KẾT LUẬN
Mặc dù rất hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong tối ưu 2G/2.5G, drive test không phải là
câu trả lời tất cả trong một đối với các thách thức từ 3G. Drive testing không hiệu quả bởi
giá thành cao, cũng như giới hạn của tiếp cận dựa trên chiến dịch (campaign-based), việc
khơng có khả năng giải quyết các lỗi được tạo ra trong mạng truy nhập vô tuyên 3G. Nhà
mạng phải thiết kế lại quá trình tối ưu mạng của họ, phải trông đợi vào giải pháp tối ưu dựa
trên phân tích giao thức đối với phần lớn các họat động, việc sử dụng drive test chỉ đối với
các chiến dịch tìm kiếm và sửa lỗi cụ thể và thực hiện đo tiêu chuẩn cạnh tranh. Bằng các


thực hiện điều này, chi phí OPEX giảm xuống đột ngột và bẫy QoS do kĩ thuật tối ưu nhầm
lẫn có thể tránh được.
Các chuyên gia của Tektronix sẵn sàng cho chứng minh làm thế nào OptiMon có thể nâng
cao hiệu quả và hiệu suất của bộ phận tối ưu mạng trong khi đồng thời giảm chi phí drive
test và cải thiện QoE của ngừoi dùng cuối. Thêm nữa cung cấp các dịch vụ tư vấn cao cấp để
giúp đỡ việc đội vận hành và thiết kế nhà mạng trong việc thay đổi phương pháp kiểm tra,
các cộng cụ kiểm tra mới và bản thân nhà mạng.