9. Radioverkon valvonta

1. 9. Radioverkon valvonta INT402/IIN0M1 Tero Valkonen Raimo Vertanen

2. Sisältö • 9. Yleistä • 9.1 Radioverkon toiminnallisuus • 9.1.1 Avaimittarit • 9.1.1.1 Radioverkon kustannus tehokkuus • 9.1.1.2 Radioverkon QoS • 9.2 Radioverkon asetukset • 9.2.1 Tietokanta • 9.3 Tietokoneohjelma monitorointiin • 9.4 Johtopäätös

3. Yleistä • Viimeisimpiä ja olennaisimpia osia radioverkon suunnittelussa on tarkkailu / valvonta • Valvontaa pitää tehdä jatkuvasti ja sen täytyy perustua enemmänkin radioverkon suunnittelukohteisiin kuin kohteiden saavutusten tukemiseen • Pitkän aikavälin valvontatuloksia voidaan käyttää tuotantopanoksena mitoitustyössä (radioverkon laajentumisen mitoitustyössä) • Lyhyen aikavälin tuloksia optimointityöhön

4. Yleistä • Valvonta voidaan jakaa • radioverkon toiminnallisuuteen • radioverkon ja kokoonpanon valvontaan • Verkon toiminnan valvonta on esitetty määrittelemällä avainmittarit (KPI) jotka kertovat kuinka tehokkaasti radioverkkoa käytetään ja mikä on palvelun laatu • Kokoonpanon valvonta keskittyy radioverkon infra-struktuurin hallintaan ja tärkeimpien pullonkaula-tekijöiden löytämiseen

5. Radioverkon toiminnallisuus • On ensimmäinen valvonnan osa joka kertoo yhteyden ominaisuudet mobiiliaseman ja tukiaseman välillä • Tämä yhteys tarkoittaa puheen hyvää laatua tai korkeaa tiedonsiirron määrää joista molempia voidaan valvoa käyttämällä avainmittareita

6. AvaimittaritKey Performance Indicators (KPI) • Avainmittarit KPI tarvitaan mittaamaan kustannusten tehokkuutta ja palvelun laatua sekä näyttämään suunnittelualueita, jotka tarvitsevat arviointia • Kustannustehokkuutta voidaan tarkkailla mittaamalla verkon tehokasta käyttöä ja kaistanleveyden toistuvuutta • Hyvä radioverkon QoS vaatii suuria puhelun onnistumismääriä joka tarkoittaa, että käyttäjällä on onnistunut • puhelu yritys • äänen laatu • normaali puhelun lopetus

7. AvaimittaritKey Performance Indicators (KPI) • Analysoidakseen QoS:ä ja ymmärtääkseen radioverkon toimintaa yksityiskohtaisesti KPI arvotkuten esim. onnistuneiden puheluiden määrä ja kanavanvaihtojen onnistunut määrä, katkenneidenpuhelujen määrä ja estyminen täytyy mitata • Kustannustehokkuuden ja QoS:n avainmittarit määri-tellääneri eri tavoinjolloin pysyvä mittaamismenetelmä täytyy määrittää kummallekin erikseen.

8. AvaimittaritKey Performance Indicators (KPI) • Yksityiskohtaisempia avainmittareita voidaan luoda kun tarvitaan esim. • analyysi yksityiskohtaisista syistä matalaan kustannustehokkuuteen (esim. tehottomasta taajuuskaistasta johtuen) • tietoa onko huono taajuustehokkuus verkon kokoonpanosta vai taajuuden suunnittelun sopimattomuudesta johtuvaa • analysoida tukiaseman peittoalueen vaihteluita (tukiasemien antennin korkeuksia tulisi myös tutkia)

9. Radioverkon kustannus tehokkuus • On tärkeää tietää verkon kokoonpano ja liikenteen aikalohkot (traffic time slots) tarkasti jotta saataisiin oikeata tietoa verkon tilasta • On tärkeää että mitataan liikennekäyttäytymistä tietyltä alueelta, sisältäen useita tukiasemia ymmärtääksemme muutokset kokonaisliikenteessä ja käytössä • Radiojärjestelmän suunnittelun tarkoitus on suunnitella radioverkko vaadittavalla kapasiteetilla tietylle alueelle ja samanaikaisesti tarjota vaadittava kattavuus

10. Radioverkon kustannus tehokkuus • Kun mitataan verkon käyttöä, maksimi liikenteen tarve täytyy löytää mitattavalle alueelle (kiiretunti) • Tällainen ruuhka-aika täytyy osoittaa mukautetuilla toiminnoilla koska kaupalliset datapohjaiset ohjelmat eivät tue välttämättä tällaista analyysia • Aluepohjainen mittaaminen ottaa huomioon lyhytaikaiset päivittäiset muutokset esim. kun ihmiset liikkuvat kodin ja toimiston välillä, ja pitkäaikaiset vaikutukset, esim. uudet asuin- ja toimistorakennukset

11. Radioverkon kustannus tehokkuus • Lyhytaikaiset muutokset aiheuttaa maksimi käytön 80 %:sti kaupunkialueilla ja siten 20 % jää varastoon marginaaliksi päivittäisille muutoksille kaupunkialueilla • Tyypillisesti alueen ruuhka-aika on 15-20 % matalampi arvo kuin alueen kiireisen ajan liikenteen summa jos alue sisältää sekä yritysliikennettä että yksityisasuntojen liikennettä • Tämä tarkoittaa että 20 % ylikapasiteettia tarvitaan verkosta lyhytaikaisiin päivittäisiin muutoksiin

12. Radioverkon kustannus tehokkuus • Pitkäaikaiset muutokset edustavat selvää ja jatkuvaa liikenteen kasvua • Näissä tapauksissa ruuhka-aika on päivittäin samoihin aikoihin ja liikenne kasvaa koko ajan uusien tilaajien myötä • Rakennettaessa uusi toimistorakennus kaupunkialueelle, voi ruuhka-aika olla edelleen illalla, koska yksityiset tilaajat kuormittavat verkkoa enemmän kuin toimisto-rakennustilaajat päiväsaikaan

13. Radioverkon kustannus tehokkuus • Tässä tapauksessa uusia lähettimiä ei tarvita tukiasemalla koska toimistotyöntekijät ja paikalliset asukkaat eivät kuormita verkkoa samanaikaisesti • Siksi ruuhka-ajan arvo on pysyvä ja pitkällä aikavälillä muutoksia ei ole

14. Radioverkon kustannus tehokkuus • Kun kiiretunnin arvoa mitataan ja lähettimien määrä jokaisella tukiasemalla on ratkaistu, verkon käyttö (K) tietyllä alueella voidaan laskea käyttämällä kaavaa kokonaisliikenne alueella n K= -------------------------------- teorettinen liikenne alueella n

15. Radioverkon kustannus tehokkuus • Laskettu K:n arvo talletetaan tiedostoon ja pitkän aikavälin muutokset näissä K:n arvoissa osoittavat ovatko verkkoon tehdyt sijoitukset liian korkeita tai matalia koskien verkon kapasiteetti tarpeita • Muut KPI arvot kuten verkon kustannukset toiminta-tuntia kohden voidaan helposti huomata

16. Radioverkon kustannus tehokkuus • Toinen kustannustehokkuuteen liittyvä KPI arvo on tehokkaan käytön kaistanleveyden taajuus, joka liittyy siihen onko verkon kapasiteetti maksimoitu, tai toisin sanoen onko C/I (kantoaallon ja häiriön suhde) optimoitu huonontamatta puheäänen laatua • Kaistanleveyden taajuus tehokkuus voidaan arvioida ratkaisemalla taajuuden uudelleenkäyttötekijä, joka tyypillisesti vaihtelee 10-20 välillä eri radioverkkojen välillä

17. Radioverkon kustannus tehokkuus • Taajuuden uudelleenkäyttötekijä FRF voidaan laskea seuraavasti: taajuuskanavien määrä FRF= --------------------------------- keskimääräinen lähettimien määrä/tukiasema • Laskettu arvo osoittaa onko verkko tehokas

18. Radioverkon QoS • Korkea radioverkon QoS tarkoittaa että puhelun onnistumistodennäköisyys on hyvä kun puhelun aloitus ja puhelun lopetus onnistuvat • Puhelun aloitus voi epäonnistua jos • verkkoon pääsy on estetty • verkossa on häiriöitä (kertoo siitä että tukiasema estyy tai lukittu ja häiriot on mitattava)

19. Radioverkon QoS • Tapauksessa tarkkaillaan • puhelun luopumisen syyt • kanavanvaihdon syyt • virhemäärä • epäonnistuneet puhelut mitataan • Katkenneiden puheluiden määrä kertoo missä verkossa on ongelmia ja kanavanvaihto kertoo hyvästä tai huonosta toiminnallisuudesta

20. Radioverkon QoS(Puheluiden estyminen) • Tukiaseman radioliitynnän estyminen täytyy mitata todellisesta verkosta ja verrata Erlangin kaavaanettä ymmärretään liikenteen tila radioverkossa • Erlangin kaava toimii hyvin normaalissa homogenisissä liikenneolosuhteissa • Analyysi tukiasemanestoarvosta tulee tehdä keskimääräisesti päivän tai viikon yli

21. Radioverkon QoS(Puheluiden estyminen) • Analysoitaessa estokäyttäytymistä, täytyy löytää tukiaseman ruuhkatunnit ja estoluku arvot pitää kerätä näiltä tunneilta • Esto ei välttämättä olemaksimi ruuhkatunneilla koska suuri määrä samanaikaisia kutsuyrityksiä(tapahtuman jälkeen) voi aikaansaada vielä korkeampia arvoja • Nämä ajoittaiset piikkiarvot voidaan suodattaa jaestoarvo ruuhkatunnilla korreloituu virheelliseksi radioverkon tilanteen osalta

22. Radioverkon QoS(Puheluiden estyminen) • Syitä puhelun estymiseen voi olla: • signaloinnin tai liikenne aikalohkojen [traffic time slots (blocking)] puuttuminen (estyminen) • interferenssi - usein syy dopler kutsuun liitynnässä • Interferenssi on mitattu pohjautuen laatuluokkiin jotka ilmoittavat BER:n (Bit Error Rate, bittivirhesuhde) ylä- ja alavirran suuntaan • Näitä BER arvoja voi käyttää kuten KPI:tä erityisesti verkossa jossa ei ole taajuushyppelyä • Jos taajuushyppely on käytössä huomioidaan myös FER (Frame Erasure Ratio; kehysvirhesuhde)

23. Radioverkon QoS(Puhelun lopetus) • Toinen alue radioverkkojen QoS:ssa on normaalin puhelun lopetus joka sisältää seurannan kaikille muille ongelmatyypeille jotka voivat aiheuttaa epänormaalin puhelun lopetuksen tai katkenneen puhelun verkossa • Katkenneita puheluita on seurattava jatkuvasti ja katkenneiden puheluiden syy täytyy yksityiskohtaisesti selvittää

24. Radioverkon QoS(Puhelun lopetus) • Puhelun katkeaminen johtuu tyypillisesti interferenssistä tai kanavanvaihdon epäonnistumisesta • Interferenssiä on seurattava suhteessa onnistuneisiin puhelu yrityksiin ja samoja tuloksia voidaan käyttää katkenneiden puheluiden suhteen analysointiin • Katkenneiden puheluiden tilastoyksittäisellä tukiasemalla vaatii samanlaisen huolenpidon kuin mittaukset verkon estokäyttäytymisestä

25. Radioverkon QoS(Puhelun lopetus) • Korkeampi katkenneiden puheluiden osuus voidaan löytää seuratessa ruuhkatunnin liikennettä ja analysoidessa katkenneiden puheluiden arvoja • Katkenneiden puheluiden suhdetta yksittäisellä tukiasemalla seuratessa täytyy vertailla oletusarvoja ja vaatia toiminnan aloittamista jos nämä arvot ylitetään • Estyneiden puheluiden määrä joka käynnistää yksityiskohtaisen analyysin on tyypillisesti 2 %:n ylitys 4-6 kertaa samalla viikolla

26. Radioverkon asetukset • Tärkeä osa tarkkailussa on radioverkon konfiguraatio joka täytyy dokumentoida huolellisesti virheiden minimoimiseksi verkon suunnittelussa • Tällä estetään puutteet jotka johtuvat väärästä informaatiosta radioverkon infrastruktuurista • Tärkeä apuväline tarkkailuun on asetusten monitorointiin liittyvä tietokanta joka sisältää radioverkon asetukset ja esityksen indikaattoreista pitkäaikaisessa tarkkailussa

27. Tietokanta • Kaikki parametrit radioverkosta täytyy dokumentoida ja olla saatavilla • Radioverkon tietokannasta on tärkeä saada ja ylläpitää kuvausta • verkonpeiton konfiguraatiosta • kapasiteetin kehityksestä • tukiaseman konfiguraatiosta • tukiasemanantennilinjan kofiguraatiosta

28. Tietokanta • Tukiasemapuolen tietokannan tulee sisältää kaikki tarvittava tieto tukiaseman laitteista, kaikki tarvittava tieto muista elementeistä sekä radioverkon parametrit • KPI indikaattorit täytyy tallettaa järjestyksessä että ymmärretään radioverkon kustannustehokkuudenja QoS:n kehittyminen • Kapasiteetin muutokset, peittoalueen jakelu, laatuarvot ja kanavanvaihdot täytyy kaikki kerätä KPI tietokantaan vähintään joka toinen viikko • Tietokanta antaa yksityiskohtaisen kuvan radioverkon toteutuksesta ja toimivuudesta

29. Tietokoneohjelma monitorointiin • Tietokoneohjelma vaaditaan monitoroinnin visualisointiin hankituista radioverkon tuloksista • Vaadittavat ohjelmat verkonvalvontaan voidaan jakaa kolmeen kategoriaan: • verkon hallintajärjestelmä (NMS) tarvitaan keräämään mittaustuloksia radioverkosta • NMS:n jälkiprosessi tyokalua/-alustaa tarvitaan prosessoimaan datasta vaadittavat tulokset taulukkoon • graaffinen esitustyökalu yksityiskohtaiseen analysointiin

30. Tietokoneohjelma monitorointiin • Tulokset siirretään graafiseen esitystyökaluun jossa on riittävän hyvä digitaalinen kartta josta voidaan paikallistaa ongelma-alueet • Hyvä ohjelmaratkaisu on integroitu järjestelmä jokasisältää liitynnän NMS tietokantaan ja jossa on mahdollisuus esittää tarkastelun tulokset digitaalisella kartalla mihin tukiasemien sijainti on merkitty

31. Yhteenveto • Radioverkon seuranta on yksi avain radioverkon suunnittelutyössä koska sieltä saadaan tietoa radioverkon eri tilanteista ja seurantatuloksia voidaan käsitellä kuten sisääntulevaa dataa mitoitus ja optimointi työssä

32. Yhteenveto • Radioverkon suunnittelu ja käyttö • muodostetaan tietylle alueelle • liikenteen avainmittarit • tavoite liikenteen tasainen jakauma • Palvelun laatu (QoS) • estyminen ja keskeytyneet puhelut valvotaan • keskiarvoistamisen ymmärtäminen

33. Yhteenveto • Tietokannat • tukiaseman konfiguraatiodata • verkon parametrit • KPI-tietokanta • liikenne • estyminen • keskeytyneitten puheluiden määrä • Ohjelmat valvontaan • kolmen tason ohjelmat • perimmäinen päämäärä on visualisoida valvontatuloksia

34. Radioverkon valvonta KYSYMYKSIÄ ??? MUKAVAA KESÄÄ !!!