Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh bùng nổ thông tin di động toàn cầu, Việt Nam đã chứng kiến sự tăng trưởng vượt bậc về số lượng thuê bao di động, đạt khoảng 48 triệu thuê bao vào năm 2008, trong đó hơn 93% sử dụng công nghệ GSM. Điều này khẳng định vị thế thống lĩnh của GSM trên thị trường viễn thông di động Việt Nam. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển nhanh chóng, chất lượng dịch vụ (QoS) trở thành yếu tố then chốt để các nhà khai thác mạng giữ chân khách hàng trong môi trường cạnh tranh khốc liệt.

Luận văn tập trung đánh giá hiệu quả vùng phủ sóng và các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống GSM tại Việt Nam bằng phương pháp đo sóng thực tế (Drive Test). Phạm vi nghiên cứu bao gồm các mạng GSM lớn như Vinaphone và Mobifone tại Hà Nội trong giai đoạn trước năm 2008. Mục tiêu chính là phân tích các chỉ số kỹ thuật như tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công, tỷ lệ cuộc gọi bị rớt, chất lượng tín hiệu vô tuyến, và hiệu quả vùng phủ sóng trong các môi trường khác nhau (ngoài trời, trong nhà, trong xe).

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa mạng lưới GSM, nâng cao chất lượng dịch vụ và hỗ trợ các nhà khai thác trong việc hoạch định, điều chỉnh tần số và cấu hình mạng phù hợp với thực tế sử dụng, từ đó góp phần nâng cao trải nghiệm người dùng và hiệu quả kinh doanh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Kiến trúc hệ thống GSM: Bao gồm các phân hệ chính như trạm di động MS, phân hệ trạm gốc BSS, phân hệ chuyển mạch SS và phân hệ vận hành bảo dưỡng OSS. Mỗi phân hệ có chức năng và vai trò riêng biệt trong việc đảm bảo kết nối và quản lý mạng.

  • Quy hoạch tần số và thiết kế mạng tế bào: Áp dụng các khái niệm về cell, cell splitting, sectorization, và các mẫu tái sử dụng tần số (3/9, 4/12, 7/21) để tối ưu hóa dung lượng và giảm thiểu nhiễu. Lý thuyết về tỷ số sóng mang trên nhiễu (C/I) và tỷ số sóng mang trên nhiễu kênh lân cận (C/A) được sử dụng để đánh giá chất lượng mạng.

  • Phương pháp đo sóng Drive Test: Là kỹ thuật đo thực tế các thông số sóng vô tuyến, chất lượng tín hiệu và các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM trên các tuyến đường di chuyển thực tế, giúp đánh giá vùng phủ sóng và phát hiện các vấn đề như nhiễu, rớt cuộc gọi, handover không thành công.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: IMSI, IMEI, LAI, BSIC, ARFCN, TCH, BCCH, SACCH, FACCH, tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR), tỷ lệ cuộc gọi bị rớt (DCR), và chỉ số chất lượng thoại (SQI).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các dự án đo sóng thực tế tại Hà Nội cho các mạng Vinaphone và Mobifone trong giai đoạn 2006-2008. Cỡ mẫu bao gồm hàng trăm km tuyến đường đo sóng với các thiết bị đo chuyên dụng như TEMS Investigation.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Phân tích số liệu đo sóng để xác định vùng phủ sóng, mức thu tín hiệu ngoài trời, trong nhà và trong xe.
  • Đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật như tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công, tỷ lệ rớt cuộc gọi, tỷ lệ handover thành công, và chất lượng thoại.
  • So sánh các mẫu tái sử dụng tần số và ảnh hưởng của các phương pháp quy hoạch tần số đến hiệu quả mạng.
  • Sử dụng phần mềm mô phỏng và báo cáo kết quả đo để phân tích chi tiết các trường hợp điển hình như nhiễu tần số, vùng phủ sóng chồng lấn, handover không thành công.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng 2 năm, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích và báo cáo kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả vùng phủ sóng: Kết quả đo cho thấy vùng phủ sóng ngoài trời đạt tỷ lệ phủ sóng trên 90% tại các khu vực trung tâm Hà Nội, trong khi vùng phủ sóng trong nhà và trong xe thấp hơn, lần lượt khoảng 75% và 65%. Mức thu tín hiệu trung bình ngoài trời đạt -85 dBm, trong nhà khoảng -95 dBm, và trong xe khoảng -100 dBm.

  2. Chỉ tiêu kỹ thuật: Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR) trung bình đạt 95%, tỷ lệ cuộc gọi bị rớt (DCR) khoảng 3%, và tỷ lệ handover thành công (HSR) đạt 92%. Chất lượng thoại (SQI) được đánh giá ở mức 4.5 trên thang điểm 7.

  3. Ảnh hưởng của quy hoạch tần số: Mẫu tái sử dụng tần số 3/9 cho phép dung lượng cao nhất với khả năng phục vụ khoảng 833 thuê bao/cell, tuy nhiên tỷ lệ nhiễu đồng kênh cũng cao hơn so với mẫu 4/12 và 7/21. Mẫu 4/12 và 7/21 phù hợp với các khu vực có mật độ thuê bao trung bình và thấp, giảm thiểu nhiễu nhưng dung lượng thấp hơn.

  4. Các vấn đề kỹ thuật phát hiện qua Drive Test: Ghi nhận nhiều trường hợp handover không thành công, vùng phủ sóng chồng lấn, vùng phủ sóng không đúng hướng anten, và nhiễu tần số. Ví dụ, tại một số cell BTS Sơn Đà, hiện tượng chéo feeder gây giảm chất lượng tín hiệu và rớt cuộc gọi tăng lên 5% so với trung bình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các vấn đề kỹ thuật là do quy hoạch tần số chưa tối ưu, đặc biệt trong các khu vực có mật độ thuê bao cao và địa hình phức tạp. Việc sử dụng mẫu tái sử dụng tần số 3/9 mặc dù tăng dung lượng nhưng làm tăng nhiễu đồng kênh, ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ. So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả tương đồng với các báo cáo về ảnh hưởng của nhiễu và tần số tái sử dụng trong mạng GSM.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân bố mức thu tín hiệu theo môi trường, bảng thống kê các chỉ tiêu KPI, và bản đồ vùng phủ sóng thực tế. Các kết quả này giúp nhà khai thác mạng nhận diện các điểm yếu trong mạng và có cơ sở khoa học để điều chỉnh cấu hình mạng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa quy hoạch tần số: Áp dụng phương pháp thiết kế tần số MRP kết hợp kỹ thuật nhảy tần để giảm nhiễu đồng kênh, tăng dung lượng mạng. Thời gian thực hiện trong 12 tháng, do phòng kỹ thuật mạng chủ trì.

  2. Tăng cường đo sóng định kỳ bằng Drive Test: Thiết lập quy trình đo sóng định kỳ 6 tháng/lần để giám sát chất lượng vùng phủ sóng và phát hiện sớm các sự cố. Đơn vị thực hiện là phòng công nghệ và phát triển mạng.

  3. Cải thiện cấu hình anten và vị trí BTS: Điều chỉnh góc ngẩng, hướng anten và bổ sung các cell micro/pico tại các khu vực trong nhà, khu vực có mật độ thuê bao cao để nâng cao chất lượng phủ sóng. Thời gian triển khai 18 tháng, phối hợp với đơn vị xây dựng hạ tầng.

  4. Nâng cao chất lượng handover: Cải tiến thuật toán handover và tăng cường giám sát các trường hợp handover không thành công, giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi. Thực hiện trong 6 tháng, do bộ phận vận hành mạng đảm nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà khai thác mạng di động GSM: Giúp tối ưu hóa mạng lưới, nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm thiểu sự cố kỹ thuật.

  2. Chuyên gia kỹ thuật viễn thông: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về quy hoạch tần số, thiết kế mạng tế bào và phương pháp đo sóng thực tế.

  3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ Điện tử - Viễn thông: Là tài liệu tham khảo thực tiễn về hệ thống GSM và các kỹ thuật đánh giá mạng.

  4. Cơ quan quản lý viễn thông: Hỗ trợ trong việc xây dựng chính sách quản lý tần số và giám sát chất lượng dịch vụ mạng di động.

Câu hỏi thường gặp

  1. Drive Test là gì và tại sao quan trọng?
    Drive Test là phương pháp đo sóng thực tế trên các tuyến đường di chuyển để đánh giá vùng phủ sóng và chất lượng mạng. Nó giúp phát hiện các điểm yếu trong mạng và tối ưu hóa cấu hình, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ.

  2. Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR) ảnh hưởng thế nào đến người dùng?
    CSSR phản ánh khả năng mạng thiết lập cuộc gọi thành công. Tỷ lệ cao (>95%) đảm bảo người dùng ít gặp lỗi khi gọi, nâng cao trải nghiệm dịch vụ.

  3. Mẫu tái sử dụng tần số 3/9 khác gì so với 4/12 và 7/21?
    Mẫu 3/9 cung cấp dung lượng cao hơn nhưng gây nhiễu đồng kênh nhiều hơn, phù hợp với khu vực mật độ thuê bao cao. Mẫu 4/12 và 7/21 giảm nhiễu nhưng dung lượng thấp hơn, thích hợp cho khu vực mật độ trung bình và thấp.

  4. Làm thế nào để giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi (DCR)?
    Cải thiện cấu hình anten, tối ưu hóa quy hoạch tần số, nâng cao thuật toán handover và giám sát định kỳ bằng Drive Test là các biện pháp hiệu quả để giảm DCR.

  5. Phần mềm TEMS Investigation có vai trò gì trong nghiên cứu?
    TEMS Investigation là công cụ đo và phân tích sóng vô tuyến, giúp thu thập dữ liệu Drive Test, mô phỏng và báo cáo kết quả, hỗ trợ đánh giá chính xác vùng phủ sóng và chất lượng mạng.

Kết luận

  • Luận văn đã đánh giá hiệu quả vùng phủ sóng và các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống GSM tại Hà Nội bằng phương pháp đo sóng Drive Test thực tế.
  • Phân tích chi tiết các chỉ số như CSSR, DCR, HSR và chất lượng thoại, đồng thời so sánh các mẫu tái sử dụng tần số phổ biến.
  • Phát hiện các vấn đề kỹ thuật như nhiễu, vùng phủ sóng không đồng đều và handover không thành công, ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ.
  • Đề xuất các giải pháp tối ưu hóa quy hoạch tần số, tăng cường đo sóng định kỳ, cải thiện cấu hình anten và nâng cao thuật toán handover.
  • Khuyến nghị các nhà khai thác mạng, chuyên gia kỹ thuật, sinh viên và cơ quan quản lý viễn thông tham khảo để nâng cao hiệu quả mạng GSM.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp đề xuất trong vòng 12-18 tháng và tiếp tục giám sát chất lượng mạng để đảm bảo hiệu quả lâu dài. Đề nghị các đơn vị liên quan phối hợp chặt chẽ để thực hiện các bước tối ưu hóa mạng GSM tại Việt Nam.