BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------HOÀNG VĂN CƯỜNG

HOÀNG VĂN CƯỜNG

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẢI TRÊN MẠNG VÔ
TUYẾN 3G VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG MOBIFONE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

KHÓA 2014A
Hà Nội – 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

HOÀNG VĂN CƯỜNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẢI TRÊN MẠNG VÔ TUYẾN
3G VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG MOBIFONE

Chuyên ngành : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN :
PGS TS NGUYỄN HỮU THANH

Hà Nội – 2016


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 5
CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ 11
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................... 13
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ ĐẶC ĐIỂM DỊCH VỤ MẠNG 3G .................... 15
1.1. Cấu trúc và công nghệ mạng 3G-WCDMA ....................................................... 15
1.1.1. Cấu trúc cơ bản của mạng 3G- WCDMA ...................................................... 15
1.1.1.1. Tổng quan mạng thông tin di động thế hệ 3 (3G) ........................................ 15
1.1.1.2. Cấu trúc cơ bản của mạng 3G ...................................................................... 15
1.1.2. Cấu trúc mạng 3G triển khai trên mạng lưới Trung tâm I – Mạng Mobifone 17
1.1.3. Triển khai mạng thông tin di động 3G trong giai đoạn 2009-2015 ................ 18
1.2. Xu hướng phát triển dịch vụ và lưu lượng 3G trên mạng Mobifone ................. 22
1.2.1.Nhu cầu phát triển các dịch vụ ......................................................................... 22
1.2.2. Xu hướng phát triển các dịch vụ trên nền mạng 3G ....................................... 22
1.3. Thiết kế vùng phủ sóng, dung lượng mạng 3G-WCDMA................................. 24
1.3.1. Cơ sở thiết kế .................................................................................................. 24
1.3.1.1. Lưu đồ thiết kế mạng vô tuyến RAN cơ bản ............................................... 24
1.3.1.2. Dự báo phát triển thuê bao ........................................................................... 25
1.3.1.3. Kế hoạch phủ sóng cho mạng 3G ................................................................ 26
1.3.2. Thiết kế vùng phủ sóng 3G ............................................................................. 27
1.3.2.1. Dự báo số lượng thuê bao 3G theo vùng địa lý ........................................... 27
1.3.2.2. Vùng phủ sóng 3G yêu cầu đáp ứng ............................................................ 27
1.3.2.3. Phương án thiết kế mạng 3G- WCDMA...................................................... 29


1


1.3.3. Tính toán dung lượng mạng 3G ...................................................................... 30
1.3.3.1.Cơ sở dự báo thuê bao 3G ............................................................................. 30
1.3.3.2. Mô hình lưu lượng mạng.............................................................................. 32
1.3.3.3. Định cỡ số lượng channel elemnent (CE) .................................................... 34
1.3.3.5. Thiết kế số lượng và dung lượng cho RNC ................................................. 37
CHƯƠNG 2: CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN TẢI & THAM SỐ CÀI ĐẶT ...................... 38
2.1. Thuật toán điều khiển trước khi truy cập dịch vụ -PUC: ................................... 38
2.1.1. Thủ tục PUC .................................................................................................... 38
2.1.2. Các tham số PUC ............................................................................................ 40
2.1.3. Các bản tin quảng bá hệ thống (Broadcast System) ...................................... 44
2.2. Thủ tục LDB: ..................................................................................................... 45
2.2.1. Intra-frequency Load Balancing (LDB) .......................................................... 45
2.2.3. Các tham số LDB ........................................................................................... 47
2.3. Thủ tục Call Admission Control (CAC) ............................................................ 48
2.3.1. Định nghĩa ....................................................................................................... 48
2.3.2. Lưu đồ thuật toán CAC: .................................................................................. 48
2.3.3. Kiểm tra truy nhập cho tài nguyên vô tuyến ................................................... 49
2.3.3.1. Lựa chọn thuật toán truy nhập ..................................................................... 50
2.3.3.1.1. Thuật toán 1, 3 cho đường lên-Uplink Admission Algorithm 1 & 3 ........ 51
2.3.3.1.2. Thuật toán 1, 3 cho đường xuống- Downlink Admission Algorithm
1&3 ............................................................................................................................ 52
2.3.3.2. Nguyên tắc cơ bản cho quyết định truy nhập tài nguyên công suất............. 52
2.3.3.3. Thuật toán số 2 cho đường lên và đường xuống (UL & DL Admission
Algorithm 2) .............................................................................................................. 53

2



2.3.3.4. Ưu tiên xử lý kiểm tra truy nhập .................................................................. 54
2.3.4. Quản lý mã (Code management) .................................................................... 54
2.3.4.1. Cơ chế phân bổ mã ....................................................................................... 55
2.3.4.2. Truy nhập tài nguyên mã.............................................................................. 56
2.3.5. Nguyên tắc phân bổ tài nguyên trên giao diện Iub. ........................................ 56
2.3.6. Kiểm tra truy nhập của NodeB Credit ............................................................ 57
2.4. Điều khiển truy nhập thông minh IAC (Intelligent Access Control) ................. 58
2.4.1. Thủ tục IAC: ................................................................................................... 59
2.4.2. Đàm phán tốc độ (Rate Negotiation) .............................................................. 61
2.4.3. Tốc độ thấp -Low rate ..................................................................................... 64
2.4.4. Đặt trước – Preemption: .................................................................................. 64
2.4.5. Hàng đợi – Queing: ......................................................................................... 66
2.4.6. Thủ tục RRC Direct Retry và Redirection: ..................................................... 67
2.4.7. Thủ tục RAB Direct Retry: ............................................................................. 68
2.5. Thủ tục sắp xếp lại tải (Load Reshuffling - LDR) ............................................ 69
2.5.1. Kích hoạt Công suất (Trigger power) ............................................................. 69
2.5.2. Kích hoạt mã (Trigger Code) .......................................................................... 71
2.5.3. Kích hoạt IuB: ................................................................................................. 71
2.5.4. Kích hoạt Node B Credit ................................................................................. 72
2.5.5. Thủ tục sắp xếp lại tải (LDR Procedure) ........................................................ 72
2.6.1. Kích hoạt thủ tục điều khiển quá tải - Trigger OLC: ...................................... 79
2.6.2. OLC Action ..................................................................................................... 81
2.6.3. Thực hiện TF control của dịch vụ BE ............................................................. 81
2.6.4. Chuyển dịch vụ BE trên kênh chung .............................................................. 82

3



2.6.5. Điều chỉnh công xuất TX FACH lớn nhất ...................................................... 82
2.6.6. Bỏ bớt các RAB .............................................................................................. 83
2.7. Điều khiển tải 2G-3G dựa trên tham số select/reselection và handover ............ 83
2.7.1. Điều khiển tải 2G->3G .................................................................................... 83
2.7.1.1. Lựa chọn (Selection) và lựa chọn lại cell (Reselection) 2G->3G ................ 83
2.7.1.2. Chuyển giao (Handover) 2G->3G: .............................................................. 86
2.7.2. Điều khiển tải 3G->2G .................................................................................... 88
2.7.2.1. Selection/Reselection 3G->2G ..................................................................... 88
2.7.2.2. Handover 3G ->2G....................................................................................... 91
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN TẢI TRÊN MẠNG MOBIFONE ...... 94
3.1. Điều khiển tải 2G <-> 3G .................................................................................. 94
3.1.1. Khái niệm về điều khiển tải 2G, 3G ................................................................ 94
3.1.2. Các phương án điều khiển tải 2G <->3G. ...................................................... 94
3.2. Chiến lược điều khiển tải trên mạng 3G ............................................................ 95
3.2.1. Tài nguyên ảnh hưởng đến tải trên ma ̣ng 3G .................................................. 95
3.2.2. Các phương án điều khiển tải .......................................................................... 96
3.2.3. Chiến lược điều khiển tải giữa các tần số 3G ................................................. 98
3.2.4. Thực tế áp dụng trên mạng Mobifone khu vực Hà Nội ................................ 102
3.2.4.1. So sánh phần tài nguyên của các tần số F1/F2 trên mạng Mobifone TT1 . 102
3.2.4.2. Ứng dụng thuật toán Random camping trên tại Mobifone ........................ 105
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 107

4


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ kỹ thuật này là do tôi thực hiện và được
hoàn thiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS TS. Nguyễn Hữu Thanh. Các kết
quả do tôi tự tìm hiểu và tham khảo từ các nguồn tài liệu cũng như các công trình

nghiên cứu khoa học khác được trích dẫn đầy đủ. Nếu có vấn đề về sai phạm bản
quyền tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà nội, ngày 1 tháng 3 năm 2015
Học viên

Hoàng Văn Cường

5


CÁC TỪ VIẾT TẮT
AMR

Adaptive Multi-Rate

Mã hóa thoại AMR

BSC

Base Station Controller

Trạm điều khiển gốc

CAC

Call Admission Control

Kiểm tra khả năng trong khi truy
cập


CCH

Common Channel

Kênh chung

CE

Channel Element

Phần tử kênh chung

CS

circuit switched

Chuyển mạch kênh

DCH

Dedicated Channel

Kênh dành riêng

DCCC

Dynamic Channel Configuration

Điều khiển thay đổi cấu hình tự


Control

động

DL

Down Link

Hướng xuống

DPCH

Dedicated Physical Channel

Kênh vật lý dành riêng

DPDCH

Dedicated Physical Data Channel

Kênh dữ liệu vật lý dành riêng

DPDCCH

Dedicated Physical Data Control

Kênh điều khiển dữ liệu vật lý dành

Channel


riêng

Dynamic Resource Allocation

Điều khiển cấp phát tài nguyên

Control

động

Directed Retry

Quyết định truy nhập

DRAC

DRD

Decision
ENU

Equivalent Number of Users

Số lượng người dùng tương đương

FACH

Forward Access Channel

Kênh truy cập đường xuống


FDD

Frequency Division Duplex

Song công theo tần số

GBR

Guaranteed Bit Rate

Tốc độ đảm bảo tối thiểu

GGSN

Gateway GPRS Support Node

Nút hỗ trợ kết nối GPRS

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ chuyển mạch gói vô tuyến
chung

GSM

Hệ thống thông tin di dộng toàn cầu


Global System for Mobile
communications

HHO

Hard handover

Chuyển giao cứng

HLR

Home Location Register

Thiết bị lưu giữ thông tin thuê bao

6


HSDPA

High-speed Downlink Packet Access

Truy cập dữ liệu tốc độ cao đường
xuống

HSPA

Truy cập dữ liệu tốc độ cao

High-speed Packet Access


HS-DSCH High-Speed Downlink Shared

Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ

Channel

cao

IAC

Intelligent Access Control

Điều khiển truy cập thông minh

IMS

IP Multimedia Subsystem

Mạng phân hệ đa phương tiện

LDB

Load Balancing

Cân bằng tải

LDR

Load Reshuffling


Sắp xếp giảm tải

MBMS

Multimedia Broadcast Multicast

Dịch vụ quảng bá đa phương tiện

Services
MBR

Maximum Bit Rate

Tốc độ cao bít cao nhất

MGW

Media Gateway

Thiết bị chuyển đổi dịch vụ

MIB

Master information Block

Khối thông tin chính

MML


Man-Machine Language

Ngôn ngữ giao tiếp Người - Máy

MS

Mobile System

Thiết bị di động

MSC

mobile switching center

Tổng đài chuyển mạch

NGN

Next Generation Networks

Mạng thế hệ mới

OLC

Overload control

Điều khiển quá tải

PCH


Paging Channel

Kênh tìm gọi

PCPICH

Primary Common Pilot Channel

Kênh hoa tiêu chính

PCCPCH

Primary Common Control Physical

Kênh vật lý chung điều khiển

Channel
PS

Packet Switched

Chuyển mạch gói

PUC

Potential User Control

Điều khiển các đầu cuối trước khi
truy cập dịch vụ


RAB

Radio Access Bearer

Kênh mạng

RNC

Radio Network Controller

Thiết bị điều khiển vô tuyến

RRC

Radio Resource Control

Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RTWP

Received Total Wideband Power

Tổng công suất thu bao gồm cả
nhiểu nền

7


SB


System Block

Khối thông tin

SDH

Synchronous Digital Hierarchy

Truyền dẫn đồng bộ

SF

Spreading Factor

Mã trải phổ

SGSN

Serving GPRS Support Node

Nút hỗ trợ dịch vụ của GPRS

SHO

Soft Handover

Chuyển giao mềm

SIB


System Information Block

Khối thông tin hệ thống đường
xuống

TCP

Transmitted Carrier Power

Tổng công suất phát

TF

Transport Fomart

định dạng kênh truyền

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời
gian

UE

User Equitment

Thiết bị đầu cuối


UMTS

Universal Mobile

Mạng viễn thông di động toàn cầu

Telecommunications System
UL

Up Link

Hướng lên

URA

Utran Registration Area

Vùng đăng ký trong UTRAN

WCDMA

Wideband Code Division Multiple

Đa truy cập phân mã băng rộng

Access

8



DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cấu trúc mạng 3G trong tổng thể mạng TTDĐ .........................................16
Hình 1.2 Cấu hình phát triển song song mạng 2.5G và 3G tối ưu ............................19
Hình 1.3 Cấu hình mạng lưới khi triển khai 3G [11] ................................................20
Hình 1.5 Các dịch vụ 3G đang cung cấp trên mạng MOBIFONE ...........................23
Hình 1.6 Lưu đồ thiết kế mạng 3G [11] ....................................................................24
Hình 1.7 Thị phần thuê bao di động ở Việt Nam năm 2013 [7] ...............................25
Hình 1.10 Kế hoạch phủ sóng theo dân số của toàn mạng Mobifone ......................26
Hình 1.11 Lưu đồ thiết kế vùng phủ sóng mạng WCDMA [11] ..............................29
Hình 2.1 Thủ tục chung của PUC .............................................................................38
Hình 2.2 Quyết định tải PUC [8] ..............................................................................39
Hình 2.3 Các bản tin quảng bá [8] ............................................................................44
Hình 2.4 Thủ tục LDB [8] .........................................................................................46
Hình 2.5 Lưu đồ thuật toán CAC [8] ........................................................................49
Hình 2.6 Kiểm tra truy cập tài nguyên vô tuyến [8] .................................................50
Hình 2.7 Thuật toán cho phép truy cập UL [8] .........................................................51
Hình 2.8 Thuật toán cho phép truy cập đường xuống [8] .........................................52
Hình 2.9 Tài nguyên mã cho các dịch vụ [8] ............................................................55
Hình 2.10 Cơ chế phân bổ mã ...................................................................................55
Hình 2.11 Thủ tục IAC [8] ........................................................................................59
Hình 2.12 Thủ tục Pre-emption .................................................................................66
Bảng 2.17 Tham số cho pre-emption ........................................................................66
Hình 2.13 Thủ tục Queing [8] ...................................................................................66
Hình 2.14 RRC Direct Retry và Redirection [8] .......................................................67
Hình 2.15 Thủ tục kích hoạt công suất [11] ..............................................................70
Hình 2.16 Thủ tục LDR ............................................................................................72
Hình 2.17 Mô tả thuật toán .......................................................................................76
Hình 2.18 Inter-RAT HO ..........................................................................................77
Hình 2.19 Ngưỡng kích hoạt OLC [8] ......................................................................80


9


Hình 2.20 Quá trình reselection từ 2G sang 3G [11] ................................................84
Hình 2.21 Cấu hình MML [11] .................................................................................85
Hình 2.22 Các ngưỡng đo để selection/reselection 3G->2G ....................................89
Hình 2.23 Thuật toán chuyển giao từ 3G->2G [8] ....................................................91
Hình 2.24 Bản tin báo hiệu cho HO 3G->2G ..........................................................92
Hình 3.1 Các giai đoạn điều khiển tải [8] .................................................................96
Hình 3.2 Các mức công suất và tải trong quá trình điều khiển tải [8] ......................97
Hình 3.3 Prefer camping [11]....................................................................................98
Hình 3.4 Random camping [11] ..............................................................................100
Hình 3.5 Tài nguyên của f1/f2 của RNCiHNCG1H [12] ......................................102
Hình 3.6 Tài nguyên của f1/f2 của RNCiHNDD1H [12] ......................................103
Hình 3.7 Tài nguyên của f1/f2 của RNCiHNDD2H [12] ......................................104
Hình 3.8 Số lượng User HSDPA trên mỗi Carrier trước và sau khi đổi.................105
Hình 3.9 HSDPA Througput của Cluster 1 và RNC IHN trước và sau đổi............105

10


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Phân vùng hình thái phủ sóng cho các thành phố và tỉnh .........................27
Bảng 1.2 Diện tích phủ sóng của các hình thái môi trường ......................................28
Bảng 1.3 Kết quả tính toán bán kính cell và vùng phủ của site ................................30
Bảng 1.4 Phân chia mật độ thuê bao theo các hình thái phủ sóng ............................30
Bảng 1.5 Phân chia % thuê bao theo tỉnh cho giai đoạn 2009-2015 ........................31
Bảng 1.6 Mô hình lưu lượng với các dịch vụ tương ứng ..........................................32
Bảng 1.7 Quan hệ giữa kênh RAB và các dịch vụ điển hình ....................................33
Bảng 1.8 Các thông số cần xem xét khi tính toán số lượng CE ................................34

Bảng 1.9 Thiết kế số lượng CE cho các dịch vụ .......................................................34
Bảng 1.10 Số thuê bao/node B và số CE yêu cầu .....................................................35
Bảng 1.11 Các chỉ số chất lượng của mạng 3G cần đạt được...................................36
Bảng 1.12 Cấu hình và dung lượng của 1 RNC ........................................................37
Bảng 2.1 Mô tả các tham số PUC .............................................................................40
Bảng 2.2 Thiết lập Sintersearch ................................................................................41
Bảng 2.3 Thiết lập tham số Qoffset1 (s,n) và Qoffset2 (s,n) ....................................42
Bảng 2.4 Cài đặt tham số hệ thống ...........................................................................43
Bảng 2.5 Các tham số LDB.......................................................................................47
Bảng 2.6 Tài nguyên của cell ....................................................................................48
Bảng 2.7 Ngưỡng truy cập tài nguyên vô tuyến hướng lên ......................................54
Bảng 2.8 Ngưỡng truy cập tài nguyên vô tuyến hướng xuống .................................54
Bảng 2.10 Thông số cho kiểm tra truy cập ...............................................................58
Bảng 2.11 Các dịch vụ IAC hỗ trợ ............................................................................61
Bảng 2.12 Tham số PS BE ........................................................................................62
Bảng 2.13 Tốc độ khởi tạo cho loại kênh DCH ........................................................63
Bảng 2.14 Tham số Initial Rate cho dịch vụ trên kênh DCH ...................................63
Bảng 2.15 Tham số Low Rate cho DCH service ......................................................64
Bảng 2.16 Tài nguyên kích hoạt thủ tục đặt trước cho các dịch vụ khác nhau ........65
Bảng 2.18 Tham số cho Queing ................................................................................67
Bảng 2.19 Tham số RRC Direct Retry và Redirection .............................................67

11


Bảng 2.20 Tham số thiết lập RRC Direct Retry và Redirection ...............................68
Bảng 2.21 Tham số thiết lập RAB Direct Retry .......................................................69
Bảng 2.22 Tham số thiết lập ngưỡng kích hoạt công suất ........................................71
Bảng 2.23 Tham số thiết lập ngưỡng kích hoạt mã ..................................................71
Bảng 2.24 Tham số thiết lập ngưỡng kích hoạt Iub ..................................................71

Bảng 2.25 Tham số thiết lập ngưỡng kích hoạt NodeB credit ..................................72
Bảng 2.26 LDR xử lý các tài nguyên ........................................................................73
Bảng 2.27 LDR xử lý các dịch vụ .............................................................................74
Bảng 2.28 Tham số LDR ..........................................................................................74
Bảng 2.29 Tham số Inter-frequency load HO ...........................................................75
Bảng 2.30 Tham số thuật toán giảm tốc độ dịch vụ BE............................................76
Bảng 2.31 Tham số QoS Renegotiation ....................................................................77
Bảng 2.32 Tham số Inter-RAT HO ...........................................................................77
Bảng 2.33 Tham số AMR Rate Reduction ...............................................................78
Bảng 2.34 Tham số Code Reshuffling ......................................................................78
Bảng 2.35 Tham số MBMS Power Reduntion .........................................................79
Bảng 2.36 Tham số kích hoạt OLC...........................................................................80
Bảng 2.37 Tham số cho TF của dịch vụ BE .............................................................81
Bảng 2.38 Tham số cho TX FACH...........................................................................82
Bảng 2.39 Tham số off RAB.....................................................................................83
Bảng 2.40 Tham số reselection 2G-3G .....................................................................85
Bảng 2.41 Tham số reselection 3G-2G .....................................................................90
Bảng 2.42 Mô tả các sự kiê ̣n (Event) ........................................................................91
Bảng 2.43 Các tham số chuyển giao 3G sang 2G .....................................................93
Bảng 3.1 Tần số quy hoạch cho mobifone ................................................................95
Bảng 3.2 Các tham số đánh giá tải cell, Node B 3G .................................................96
Bảng 3.3 Các thuật toán đang áp dụng......................................................................98
Bảng 3.4 Tham số cho Prefer camping .....................................................................99
Bảng 3.5 Tham số cho Random camping ...............................................................101

12


LỜI NÓI ĐẦU


Lĩnh vực thông tin di động đã thực sự bùng nổ và có những bước đột phá khi công
nghệ 3G gia nhập và được đón nhận. Mạng 3G ngoài việc đáp ứng nhu cầu thông tin
liên lạc, cung cấp các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao và các dịch vụ giao dịch trực tuyến,
dịch vụ truyền thông đa phương tiện thì đồng thời mạng 3G cũng là một giải pháp
hiệu quả nhằm san tải, chống nghẽn cho mạng 2G.
Để đảm bảo cạnh tranh thắng lợi trong thị trường thông tin di động hiện nay, thì
việc tăng cường hiệu quả tài nguyên mạng là rất cần thiết. Để sử dụng hiệu quả nguồn
tài nguyên vô tuyến thì việc tối ưu hóa thông số và vùng phủ sóng cho mạng vô tuyến
3G (UTRAN) là rất cần thiết để đáp ứng yêu cầu sử dụng các dịch vụ trên nền mạng
3G tăng lên nhanh chóng trong tương lai. Thực tế, sau một thời gian triển khai, lưu
lượng trên nền mạng 3G tăng lên nhanh chóng và ngày càng đa dạng đứng về góc độ
người dùng. Điều này là động lực cho nhà quản lý và khai thác mạng 3G phải thực
sự linh hoạt và uyển chuyển trong việc điều khiển tải lưu lượng trong từng thời điểm
mà không tác động nhiều đến kiến trúc hạ tầng mạng sẵn có.
Xuất phát từ mục tiêu đó, luận văn đã tìm hiểu, đề xuất các phương án điều khiển
tải trên mạng 3G.
Nội dung của luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về cấu trúc và đặc điểm của dịch vụ mạng 3G, nêu
tổng quan về cấu trúc mạng 3G, cơ sở thiết kế vùng phủ sóng và dung lượng
mạng.
Chương 2: Các cơ chế điều khiển tải và tham số cài đặt, trình bày các chi tiết
các cơ chế điều khiển tải và và các tham số liên quan
Chương 3: Các phương án điều khiển tải trên mạng Mobifone
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng nhưng thời gian để tìm hiểu trang bị kiến thức cho
nội dung luận văn của tôi còn hạn chế, nên luận văn của tôi không thể tránh khỏi những
sai sót. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để luận văn của

13



tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS TS. Nguyễn Hữu Thanh đã tận
tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn
Xin trân trọng cảm ơn!

Hà nội, ngày 1 tháng 03 năm 2015
Học viên

Hoàng Văn Cường

14


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ ĐẶC ĐIỂM DỊCH VỤ MẠNG 3G
1.1. Cấu trúc và công nghệ mạng 3G-WCDMA
1.1.1. Cấu trúc cơ bản của mạng 3G- WCDMA
1.1.1.1. Tổng quan mạng thông tin di động thế hệ 3 (3G)
Công nghệ 3G theo tiêu chuẩn WCDMA là công nghệ mới - Công nghệ đa truy
nhập phân chia theo mã băng thông rộng, với các đặc điểm chính sau đây:
- Dải tần hoạt động: 1920 – 1980 MHz cho hướng Uplink và 2110 – 2170 MHz
cho hướng downlink.
- Chế độ truyền: truyền song công phân chia theo tần số (FDD). Mỗi kênh vô
tuyến có độ rộng là 5 MHz.
- Các thuê bao phân biệt bởi các mã khác nhau.
- Thu và phát tín hiệu liên tục.
- Thiết kế mạng trên cơ sở thiết kế mã, sử dụng chung tần số.
- Linh hoạt trong việc thiết kế tần số so với công nghệ TDMA.
- Cần thiết kế cho chuyển giao cell lân cận, quy hoạch mã scrambling code.
1.1.1.2. Cấu trúc cơ bản của mạng 3G
Mạng 3G ra đời với mục tiêu nhằm cải thiện đáng kể về tốc độ truyền dữ liệu. 3G
không chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại, dữ liệu chuyển mạch kênh mà còn hỗ trợ các dịch

vụ truyền dữ liệu chuyển mạch gói với tốc độ cao, đồng thời cung cấp các dịch vụ đa
dạng và chất lượng hơnhẳn mạng 2G, đáp ứng nhu cầu giải trí và kinh doanh ngày
càng cao của người sử dụng.
 Ưu điểm nổi bật của mạng 3G so với mạng 2G:
- Hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu tốc độ cao hơn ( giá trị max data rate Downlink
có thể đạt 21 Mbps, Uplink có thể đạt: 5.76 Mbps).
- Các dịch vụ đa dạng và phong phú hơn.
- Chất lượng thoại tốt hơn.
- Dung lượng mạng được mở rộng hơn.
- Tối ưu hóa tài nguyên thiết bị trong việc mở rộng cấu hình đảm bảo vùng phủ.

15


- Chế độ bảo mật dữ liệu tốt hơn.
- Hiệu quả sử dụng tần số cao.
- Tốc độ truyền tối đa đối với công nghệ HSPA+ lên tới 21 Mbps (kênh
downlink) và 5.76 Mbps.
- Tính tương thích hạ tầng mạng 2G và 3G, dễ dàng chuyển đổi giữa 3G và 2G
và ngược lại.
Để đánh giá và nâng cấp mạng di động thế hệ thứ 2 (2G) lên mạng di động thế hệ
thứ 3 (3G), nhóm nghiên cứu đã tập trung đi sâu so sánh cấu trúc và chức năng từng
phần tử mạng dựa trên mô hình cụ thể như hình sau:

UMTS/GSM Network
UE

AN

CN

MSC

External

SCF

Networks

E,
MT Um

SIM

BTS

BSS
Abis

G
MSC

A

BSC

GMSC
D

PSTN


HLR

H

AUC

F
EIR
USI Cu M
M
E

Uu

BS

RNS
Iub

Gb
RNC
Iur

USI Cu
M

M
E

Gr


SGSN

Uu

BS

RNS
Iub

Iu

MGW

RNC

UTRAN

PDN:

SMSGn+

Gd,
Gp,
SGSN

PSPDN
CSPDN

SMSGf


ISDN

-Intranet

GGS
N

-Extranet
-Internet

Note:
Not all interfaces
shown and named

Hình 1.1 Cấu trúc mạng 3G trong tổng thể mạng TTDĐ
Trong đó:
Node-B là một thuật ngữ sử dụng trong UMTS để biểu thị trạm thu phát sóng 3G
( giống BTS trong mạng 2G).

16


Trong cấu trúc mạng 3G, Các Node B có chức năng nhỏ nhất, và được điều khiển
bởi RNC (Radio Network Controller). Tuy nhiên, điều này đang thay đổi với sự xuất
hiện của HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), khi một số thuật toán (ví
dụ như thuật toán truyền lại) được xử lý trên Node B nhằm giảm thời gian đáp ứng.
Mạng WCDMA hoạt động tại băng tần 2100 MHz, sử dụng tần số cao hơn trong
GSM, nên phạm vi phủ sóng của một ô nhỏ hơn đáng kể so với một ô trong GSM, và
không như trong GSM, kích cỡ một cell là không cố định.

Một Node B có thể phục vụ nhiều cell, được gọi là các sector, phụ thuộc vào cấu
hình của anten. Cấu hình chung bao gồm cell omni (3600), 3 sectors (3x1200) hay 6
sectors (3 sectors 1200 rộng chồng lên với 3 sector khác tần số).
Căn cứ vào cơ sở hạ tầng mạng hiện có của Mobifone - Trung tâm I và để tiết
kiệm chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng nhà trạm, các nút điều khiển vô tuyến RNC sẽ được
đặt cùng địa điểm với MSC-S, MGW, SGSN, GGSN, OSS; các trạm thu phát sóng
Node B, nút truyền dẫn SDH phần lớn cũng sẽ được đặt chung với nhà trạm BTS 2G
hiện tại. Các thiết bị truyền dẫn SDH, cáp quang sẽ được sử dụng chung với mạng
hiện tại.
1.1.2. Cấu trúc mạng 3G triển khai trên mạng lưới Trung tâm I – Mạng
Mobifone
Mạng thông tin di động Mobifone đã được phủ sóng 63/63 tỉnh và chia làm 5 khu
vực. Đối với Trung tâm I đã được phủ sóng 3G quy mô 14/14 tỉnh thành phố với 2829
NodeB. Thiết bị sử dụng hiện nay của hãng Huawei.
Tần số sử dụng: mạng – Mobifone sử dụng băng tần 2100 Ghz, băng A trong quy
hoạch mẫu tần số 3G.
Trong tình hình sự phát triển đa dạng của các đầu cuối hỗ trợ công nghệ 3G cũng
như nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Để đáp ứng cho dự báo thuê bao và
lưu lượng như kể trên, mục tiêu cần xây dựng mạng 3G đủ đáp ứng dung lượng và
vùng phủ sóng theo nhu cầu là yêu cầu hàng đầu đối với thiết kế và quy hoạch mạng.
Với yêu cầu nói trên, Mobifone đã lựa chọn nâng cấp mạng hiện thời (2.5GEDGE) lên mạng 3G tiêu chuẩn WCDMA. Trong nội dung này, yêu cầu cần đối với

17


các phần tử mạng lõi cần được nâng cấp để tương thích kết nối với mạng 3G, bổ sung
thêm các phần tử mạng vô tuyến RAN.
1.1.3. Triển khai mạng thông tin di động 3G trong giai đoạn 2009-2015
a. Cấp mạng lõi hiện tại
Song song với việc triển khai trang thiết bị mạng vô tuyến 3G (RAN), phần NSS,

GPRS cũng đã và đang tiến hành nâng cấp mở rộng để đảm bảo đáp ứng đồng thời
cho cả số lượng thuê bao 2G tăng trưởng và số lượng thuê bao 3G mới trong giai
đoạn 2009 – 2015 và đồng thời đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao của các thuê
bao sử dụng 3G trong giai đoạn tiếp theo (2015-2020).
Mạng lõi di động phát triển theo định hướng NGN Mobile, trên cơ sở hướng tới
kiến trúc IMS. Việc triển khai mạng lõi di động đáp ứng hai mục tiêu cụ thể:
- Đảm bảo đầ y đủ các chức năng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh
(CS) cho thuê bao 3G.
- Đảm bảo các chức năng tổng đài chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh cho
các thuê bao 2G và 2,5G hiện có.
Đối với mạng Mobifone -Trung tâm I, hiện tại đã có sẵn cơ sở hạ tầng mạng 2.5G.
Do đó, triển khai hạ tầng mạng 3G trên cơ sở tận dụng các thiết bị mạng sẵn có là
giải pháp tối ưu cho phát triển mạng trong giai đoạn đầu thiết lập mạng.

18


BSC

HLR/HSS

Control
BTS

GGSN
PDN

Gb
Gn


GSM

Gi

RNC

PS CN

Iu

SGSN

Các nhà
cung cấp
dịch vụ IP

Node-B

UTRAN

Hình 1.2 Cấu hình phát triển song song mạng 2.5G và 3G tối ưu
Trong giai đoạn này, các thiết bị mạng lõi hiện tại như SGSN, GGSN, HLR,
MSC sẽ được nâng cấp để đáp ứng tương thích mạng 3G.
b. Trang bị mạng RAN để phủ sóng 3G
Trên nền mạng 3G, với công nghệ điều chế khác nhau, phần vô tuyến (RAN) cần
được trang bị để phủ sóng cho các thuê bao 3G. Mạng RAN được trang bị cần đảm
bảo ba tiêu chí cơ bản:
 Mạng 3G được thiết kế để san tải cho mạng 2G tại các thành phố lớn.
 Đảm bảo vùng phủ sóng đáp ứng theo số lượng thuê bao 3G phát triển mới.
 Đảm bảo 100 % khả năng chuyển giao giữa 2G-3G và ngược lại

Trên cơ sở các tiêu chí nói trên, trong 5 năm đầu phát triển mạng 3G, Mobifone
tập trung xây dựng và hoàn thiện CSHT nhà trạm và mạng lưới nhằm phát triển 3G
tại các thành phố, thị xã có mật độ thuê bao lớn, nhu cầu trải nghiệm dịch vụ 3G cao.

19


c. Phương pháp thiết kế quy hoạch mạng 3G
Căn cứ vào các dữ liệu cấu hình, lưu lượng, mật độ thuê bao, số lượng thuê bao
mạng hiện tại của mạng cùng với công tác đo kiểm đánh giá khả năng tăng trưởng,
để thiết kế, tính toán dung lượng, cấu hình cho mạng 3G. Trong quá trính thiết kế,
tận dụng cơ sở hạ tầng nhà trạm hiện tại để lắp đặt thiết bị cho mạng 3G. Điều này đã
giảm thời gian xây dựng và thiết lập đường truyền dẫn, các thiết bị mạng lõi như
MSC, HLR, SGSN, GGSN…được nâng cấp để đáp ứng, tương thích với mạng thế hệ
thứ 3, có nghĩa là chi phí xây dựng mạng là thấp nhất.
Với việc ứng dụng các công cụ chuyên dụng cho việc thiết kế cũng giảm được rất
nhiều thời gian và công suất cho các kỹ sư. Các dữ liệu đầu vào được đưa vào hệ
thống, hệ thống sẽ tự động đưa ra kết quả thiết kế phần thô. Căn cứ vào dữ liệu thiết
kế thô các kỹ sư cần tiếp tục thực hiện công việc cân chỉnh để đưa ra được thiết kế
cuối cùng và tối ưu nhất.

GW
Gate Way

BTS

Node-B

Node-B


BTS

BTS
Node-B

(Inc. IP-ATM converter)
GW

GW
GW

Dùng lại PDH & E1 hiện tại sau
khi được nâng cấp

MSC

RNC

CN

GW

(1) Nhằm tiết kiệm chi phí
(2) Dự đoán ban đầu lưu lượng 3G
còn thấp

BSC

BTS
Node-B

GW

Interface
BTS
<-> GW : E1 (existing) ; 2M
Node-B <-> GW : FE ; 100M
GW
<-> GW : PDH ( 16E1 : existing ) ; 32M
GW
<-> BSC : nE1 ( existing ) ; n x 2M
GW
<-> RNC : GbE ; 1G

GW
BTS
Node-B

Hình 1.3 Cấu hình mạng lưới khi triển khai 3G [11]

20


Trong giai đoạn mới triển khai mạng 3G, với dự báo lưu lượng cho 3G còn chưa
cao và nhu cầu trải nghiệm dịch vụ 3G chưa nhiều. Để tận dụng cấu hình mạng hiện
có, đề xuất sử dụng chung thiết bị mạng lõi, mạng truyền dẫn hiện tại và có bổ sung
thêm các thiết bị để mở rộng cho mạng lõi cũng như trang bị bổ sung các thiết bị
truyền dẫn trên cơ sở mạng hiện tại.
Các NodeB 3G được lắp đặt chung cơ sở hạ tầng với trạm BTS 2G/ 2.5G hiện tại,
một số được lắp đặt bổ sung mới để tối ưu vùng phủ sóng, cấu hình node B phổ biến
là 03 sector để đáp ứng cho dung lượng thuê bao khoảng 500 thuê bao 3G (384 Mb/s).

SƠ ĐỒ KẾT NỐI MẠNG 3G TẠI THỜI ĐIỂM CUNG CẤP DỊCH VỤ CỦA CÔNG TY VMS

250 NodeB

1500 BTS

250 NodeB

1500 BTS

38
BSC

3G/2G-HLR SCP App Servers
38
BSC

38
BSC

02
MSCS

03
RNC

3G/2G-HLR SCP App Servers
38
BSC


03
MSCS

INTERNET

03
RNC

TRUNG TÂM
1

MSC
MSC

TRUNG TÂM 5

App Servers

03
MSCS

SCP

02 SGSN

04 MGW

04 MGW

02 SGSN


38
BSC

GGSN

3G/2G-HLR
03
RNC

250 NodeB

38
BSC

Backbone Network
TDM, ATM, IP

06 MGW
38
BSC

1500 BTS

1500 BTS

MSC

02 SGSN
03

RNC

02 SGSN

38
BSC

250 NodeB

06 MGW
MSC

3G/2G-HLR

TRUNG TÂM 4
03
MSCS

GGSN

02 SGSN

SCP

20MGW
App Servers

TRUNG TÂM 3
INTERNET


03
RNC

38
BSC

MSC

06
MSCS

3G/2G-HLR SCP App Servers

38
BSC

TRUNG TÂM 2

250 NodeB

1500 BTS

Hình 1.4 Cấu trúc tổng quát mạng Mobifone sau khi triển khai 3G [11]

21


1.2. Xu hướng phát triển dịch vụ và lưu lượng 3G trên mạng Mobifone
1.2.1.Nhu cầu phát triển các dịch vụ
 Theo hiệp hội GSM, tính đến tháng 12/2014 trên toàn thế giới đã có 649 nhà

khai thác 3G ở 217 quốc gia, phủ sóng khoảng 70% dân số thế giới.
 Dù công nghệ tiến bộ rất nhanh, nhưng phát triển hệ thống mạng di động còn
phụ thuộc rất lớn vào cơ sở hạ tầng và khả năng đầu tư, nên thế hệ 2G vẫn còn là
công nghệ được ưu tiên lựa chọn ở nhiều quốc gia thu nhập thấp trong vài năm tới và
cả những nước đang phát triển đến 2018. Số lượng kết nối 3G sẽ tăng trong những
năm gần đây, từ hơn 600 triệu năm 2009 đến hơn 2 tỷ năm 2013 và sẽ tiếp tục tăng
thêm 1,7 tỷ nữa vào năm 2020. Tuy nhiên 3G vẫn là một xu hướng tất yếu của công
nghệ thông tin di động khi mà nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng cao đặc biệt
về tốc độ truy nhập và các ứng dụng của điện thoại di động.
Theo những con số thống kê nói trên, nhu cầu trải nghiệm đa dạng các dịch vụ
3G là rất lớn và còn tăng mạnh mẽ và phát triển trong những năm tới. Khi nhu cầu
người dùng cao, đòi hỏi nhà cung cấp dịch vụ mạng cũng cần có chế độ và chính sách
phù hợp đối với mỗi loại lưu lượng để phục vụ tốt hơn nhu cầu người sử dụng.
1.2.2. Xu hướng phát triển các dịch vụ trên nền mạng 3G
 Xây dựng một danh mục các dịch vụ sẽ triển khai trên cơ sở khai thác tối đa khả
năng của hệ thống truy nhập vô tuyến thế hệ thứ 3 và kế hoạch khai thác các dịch vụ
trong các năm nhằm tối ưu hóa đầu tư.
 Trong thời gian đầu, thực hiện việc tập trung đầu tư phát triển thị trường dịch
vụ 3G tại các thành phố lớn, các khu vực sinh sống, công tác của nhóm khách hàng
mục tiêu nhằm tối ưu hóa lợi nhuận và tạo lập thói quen tiêu dùng.
 Tập trung vào 3 nhóm khách hàng mục tiêu bằng việc thiết kế các dịch vụ phù
hợp kết hợp với chính sách cước ưu đãi, cụ thể là:
- Nhóm 1: Nhóm khách hàng là doanh nghiệp, doanh nhân có nhu cầu sử dụng
các ứng dụng của công nghệ 3G (ứng dụng văn phòng, ứng dụng định vị). Thực tế
trên địa bàn trung tâm I, nhóm khách hàng doanh nghiệp cũng đã thực sự có nhu cầu

22


dịch vụ cao, với các dịch vụ quản lý và hỗ trợ kinh doanh của doanh nghiệp, Tiêu

biểu các doanh nghiệp: ngân hàng Techcombank, Hải quan, Thuế , Taxi..
- Nhóm 2: Nhóm khách hàng là sinh viên, học sinh phổ thông yêu âm nhạc, có
nhu cầu thưởng thức các loại hình âm nhạc.Trong quá trình khai thác, Mobifone đã
đưa ra các gói sản phẩm phù hợp với nhóm khách hàng đầy tiềm năng này.
- Nhóm 3: Nhóm khách hàng là đối tượng tham gia các hoạt động của thị trường
chứng khoán có nhu cầu về thông tin trực tuyến được cập nhật thường xuyên. Đây là
nhóm khách hàng ít nhưng phát sinh doanh thu lớn từ những nhu cầu trực tuyến.
 Ưu tiên tập trung phát triển các dịch vụ liên quan đến lĩnh vực tài chính, ngân
hàng, chứng khoán và thanh toán qua điện thoại di động.
 Nghiên cứu triển khai cung cấp các loại thẻ SIM tích hợp các ứng dụng 3G.
Dịch vụ
định vị trực tuyến

Điện thoại
có hình

Truyền hình

Nhóm các dịch vụ

Dịch vụ SIM 3G

trực tuyến di động

dung lượng lớn

theo nhu
cầu
Nghe nhạc


Các dịch vụ giải trí

Dịch vụ

và thông tin kinh tế
theo nhu cầu

Dịch vụ thoại và

trực tuyến

Thông tin
thời sự, KT

SMS truyền thống
3G

Thông tin

Kết nối
Internet tốc độ cao

chứng
khoán

Nhóm dịch vụ kết nối

trực tuyến

và truyền dữ liệu


Dịch vụ

di động

Webcam
trực tuyến

Fax, E-mail,
Ứng dụng văn
phòng

Hình 1.5 Các dịch vụ 3G đang cung cấp trên mạng MOBIFONE

23