Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế - xã hội mạnh mẽ, nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng cố định tại Việt Nam, đặc biệt là tại tỉnh Bắc Ninh, ngày càng tăng cao. Theo số liệu cập nhật đến tháng 11 năm 2018, VNPT Bắc Ninh có tổng cộng khoảng 69.284 thuê bao sử dụng dịch vụ Internet băng rộng cố định, trong đó hơn 66.000 thuê bao sử dụng công nghệ GPON, thể hiện sự chuyển dịch mạnh mẽ từ công nghệ cáp đồng sang cáp quang. Tuy nhiên, chất lượng dịch vụ băng rộng cố định vẫn còn nhiều hạn chế, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng và khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường viễn thông đầy khốc liệt.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ băng rộng cố định tại VNPT Bắc Ninh, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về băng thông và chất lượng dịch vụ của khách hàng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các dịch vụ băng rộng cố định tại VNPT Bắc Ninh trong giai đoạn từ năm 2017 đến 2018, với trọng tâm là công nghệ GPON và các giải pháp tối ưu mạng truy nhập, mạng gom, mạng lõi và hệ thống giám sát chất lượng.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả khai thác hạ tầng viễn thông, cải thiện chất lượng dịch vụ, từ đó góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội tại Bắc Ninh và khu vực lân cận. Các chỉ số chất lượng như tỷ lệ đăng nhập thành công ≥ 95%, tốc độ tải dữ liệu trung bình nội mạng ≥ 0,8 Vdmax, và tỷ lệ dung lượng truy nhập bị ghi cước sai ≤ 0,1% được đặt ra làm chuẩn mực đánh giá hiệu quả các giải pháp đề xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về công nghệ mạng truy nhập quang, chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng IP và quản lý mạng viễn thông. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  1. Lý thuyết công nghệ truy nhập quang thụ động (PON): Bao gồm các khái niệm về GPON, AON, và các đặc tính kỹ thuật như băng thông, tỷ lệ chia bộ chia quang, và các ưu điểm về chi phí, độ tin cậy, khả năng mở rộng. Mạng PON được xem là giải pháp tối ưu cho mạng truy nhập băng rộng hiện đại.

  2. Lý thuyết chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng IP: Tập trung vào các tham số như băng thông, độ trễ, jitter, và tỷ lệ mất gói tin, nhằm đánh giá và đảm bảo chất lượng dịch vụ băng rộng cố định. Các chỉ tiêu kỹ thuật như tỷ lệ đăng nhập thành công, tốc độ tải dữ liệu trung bình, lưu lượng sử dụng trung bình và tỷ lệ dung lượng bị ghi cước sai được sử dụng làm thước đo.

Các khái niệm chính bao gồm:

  • GPON (Gigabit Passive Optical Network): Mạng quang thụ động tốc độ cao, sử dụng bộ chia quang không cần nguồn điện, giảm chi phí vận hành.
  • QoS (Quality of Service): Đảm bảo chất lượng truyền dẫn dữ liệu, giảm thiểu trễ và mất gói tin.
  • Mạng MAN-E (Metro Area Network Ethernet): Mạng đô thị dùng để gom và truyền tải lưu lượng băng rộng.
  • Hệ thống giám sát mạng (XNET, ITS): Công cụ theo dõi và đánh giá chất lượng dịch vụ theo thời gian thực.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập dữ liệu thực tế và phân tích định lượng. Nguồn dữ liệu chính bao gồm:

  • Số liệu thống kê thuê bao, lưu lượng mạng, và các chỉ số chất lượng dịch vụ từ VNPT Bắc Ninh (khoảng 69.284 thuê bao băng rộng cố định, trong đó 66.041 thuê bao GPON).
  • Dữ liệu giám sát mạng MAN-E, các thiết bị Switch, OLT, và hệ thống giám sát XNET, ITS.
  • Các báo cáo kỹ thuật và quy chuẩn chất lượng dịch vụ của Bộ Thông tin và Truyền thông.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • So sánh các chỉ số chất lượng trước và sau khi áp dụng các giải pháp nâng cao.
  • Phân tích hiệu quả sử dụng băng thông, tỷ lệ mất gói, độ trễ và jitter qua các biểu đồ và bảng số liệu.
  • Đánh giá chi phí đầu tư và hiệu quả vận hành của các giải pháp đề xuất.

Cỡ mẫu đo lường chất lượng dịch vụ tối thiểu là 1000 mẫu đo tốc độ tải dữ liệu và 200 mẫu đo tỷ lệ đăng nhập thành công, được thực hiện trong các khung giờ khác nhau trong ngày để đảm bảo tính đại diện. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 1 đến tháng 11 năm 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tỷ lệ đăng nhập hệ thống thành công đạt trên 95%: Qua 200 mẫu đo trong nhiều khung giờ, tỷ lệ đăng nhập thành công trung bình đạt 96,3%, đáp ứng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Tuy nhiên, vào giờ cao điểm, tỷ lệ này giảm xuống còn khoảng 94,5%, cho thấy cần cải thiện khả năng xử lý tải.

  2. Tốc độ tải dữ liệu trung bình nội mạng đạt ≥ 0,85 Vdmax: Qua 1000 mẫu đo, tốc độ tải xuống trung bình nội mạng đạt 85% so với tốc độ tối đa gói cước, vượt mức quy định 80%. Tốc độ tải lên trung bình đạt 82%, cho thấy hiệu quả sử dụng băng thông khá tốt.

  3. Lưu lượng sử dụng trung bình của mỗi hướng kết nối ≤ 70%: Giám sát lưu lượng trong 7 ngày liên tiếp cho thấy lưu lượng trung bình chiếm khoảng 65% băng thông, đảm bảo không xảy ra nghẽn mạng và duy trì chất lượng dịch vụ ổn định.

  4. Tỷ lệ dung lượng truy nhập bị ghi cước sai ≤ 0,1%: Qua phương pháp giám sát và mô phỏng, tỷ lệ này được duy trì ở mức 0,08%, đảm bảo tính chính xác trong việc tính cước và minh bạch với khách hàng.

Thảo luận kết quả

Các kết quả trên cho thấy VNPT Bắc Ninh đã cơ bản đáp ứng được các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ băng rộng cố định theo quy chuẩn quốc gia. Việc áp dụng công nghệ GPON đã giúp nâng cao tốc độ truy cập và giảm chi phí đầu tư so với công nghệ cáp đồng truyền thống. Tuy nhiên, vào giờ cao điểm, tỷ lệ đăng nhập thành công giảm nhẹ do hạn chế về dung lượng cổng Switch và băng thông uplink, phản ánh nhu cầu cần mở rộng hạ tầng mạng.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này tương đồng với xu hướng chuyển đổi sang mạng truy nhập quang thụ động tại nhiều tỉnh thành khác, nơi GPON được xem là giải pháp tối ưu về chi phí và hiệu suất. Việc sử dụng hệ thống giám sát XNET và ITS giúp phát hiện kịp thời các sự cố mạng, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ.

Biểu đồ phân bố băng thông sử dụng trước và sau khi áp dụng giải pháp mở rộng vòng ring mạng MAN-E cho thấy băng thông lưu thoát tăng từ 20G lên 40G, giảm thiểu nghẽn mạng và cải thiện tốc độ tải dữ liệu trung bình lên 15%. Bảng so sánh tỷ lệ mất gói và độ trễ cũng cho thấy sự cải thiện rõ rệt sau khi tối ưu tài nguyên trên Switch và tách chuỗi thiết bị DSLAM.

Tuy nhiên, hạn chế về tỷ lệ ngầm hóa mạng ngoại vi (khoảng 30%) và việc sử dụng cáp treo vẫn còn phổ biến ảnh hưởng đến mỹ quan đô thị và độ ổn định của mạng. Chi phí đầu tư ngầm hóa cao là nguyên nhân chính khiến việc cải tạo mạng ngoại vi chưa được đẩy mạnh.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Mở rộng và nâng cấp hạ tầng mạng truy nhập GPON: Đầu tư thêm Switch và OLT để tăng dung lượng cổng, giảm tải cho các thiết bị hiện tại, nâng cao tỷ lệ đăng nhập thành công trên 98%. Thời gian thực hiện dự kiến trong 12 tháng, do VNPT Bắc Ninh chủ trì.

  2. Tối ưu hóa mạng MAN-E và mở rộng vòng ring: Áp dụng giải pháp mở rộng vòng ring mạng MAN-E từ 20G lên 40G hoặc cao hơn để tăng băng thông lưu thoát, giảm nghẽn mạng trong giờ cao điểm. Thời gian triển khai 6-9 tháng, phối hợp với nhà cung cấp thiết bị.

  3. Triển khai hệ thống giám sát chất lượng mạng toàn diện: Sử dụng đồng thời chương trình XNET và hệ thống ITS để giám sát lưu lượng, độ trễ, mất gói và các chỉ số QoS theo thời gian thực, giúp phát hiện và xử lý sự cố nhanh chóng. Chủ thể thực hiện là bộ phận kỹ thuật VNPT Bắc Ninh, thời gian triển khai 3 tháng.

  4. Đẩy mạnh ngầm hóa mạng ngoại vi: Tăng tỷ lệ ngầm hóa mạng ngoại vi từ 30% lên ít nhất 60% trong 3 năm tới nhằm cải thiện mỹ quan đô thị và độ ổn định mạng. Cần phối hợp với chính quyền địa phương và các doanh nghiệp điện lực để giảm chi phí đầu tư.

  5. Đào tạo nâng cao trình độ nhân viên kỹ thuật và quản lý: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về công nghệ GPON, quản lý mạng và dịch vụ khách hàng nhằm nâng cao chất lượng vận hành và chăm sóc khách hàng. Thời gian thực hiện liên tục hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và kỹ sư viễn thông tại VNPT và các doanh nghiệp viễn thông khác: Giúp hiểu rõ thực trạng, công nghệ và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ băng rộng cố định, từ đó áp dụng hiệu quả trong quản lý và vận hành mạng.

  2. Các nhà hoạch định chính sách và cơ quan quản lý nhà nước về viễn thông: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các quy chuẩn kỹ thuật, chính sách phát triển hạ tầng viễn thông và thúc đẩy cạnh tranh lành mạnh trên thị trường.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật viễn thông: Là tài liệu tham khảo quý giá về công nghệ GPON, QoS trong mạng IP và các phương pháp phân tích, đánh giá chất lượng dịch vụ băng rộng cố định.

  4. Các doanh nghiệp cung cấp thiết bị và dịch vụ viễn thông: Giúp hiểu nhu cầu thực tế, các điểm yếu hiện tại và cơ hội phát triển sản phẩm, dịch vụ phù hợp với thị trường Bắc Ninh và các khu vực tương tự.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao công nghệ GPON được ưu tiên triển khai tại VNPT Bắc Ninh?
    GPON có ưu điểm chi phí đầu tư thấp, khả năng mở rộng cao, không cần nguồn điện tại bộ chia quang, giúp tiết kiệm chi phí vận hành và nâng cao chất lượng dịch vụ so với công nghệ cáp đồng và AON.

  2. Các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ băng rộng cố định được đánh giá như thế nào?
    Các chỉ tiêu chính gồm tỷ lệ đăng nhập thành công ≥ 95%, tốc độ tải dữ liệu trung bình nội mạng ≥ 0,8 Vdmax, lưu lượng sử dụng trung bình ≤ 70%, và tỷ lệ dung lượng truy nhập bị ghi cước sai ≤ 0,1%, được đo bằng phương pháp mô phỏng và giám sát thực tế.

  3. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nghẽn mạng vào giờ cao điểm là gì?
    Do dung lượng cổng Switch và băng thông uplink hạn chế, không đủ đáp ứng lưu lượng truy cập tăng cao, dẫn đến giảm tỷ lệ đăng nhập thành công và tốc độ tải dữ liệu.

  4. Giải pháp nào giúp nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV tại VNPT Bắc Ninh?
    Tối ưu mạng MAN-E, nâng cấp băng thông vòng ring, sử dụng hệ thống giám sát chất lượng mạng và chuyển đổi thuê bao sang công nghệ GPON giúp giảm độ trễ, mất gói và cải thiện trải nghiệm người dùng IPTV.

  5. Tỷ lệ ngầm hóa mạng ngoại vi ảnh hưởng thế nào đến chất lượng dịch vụ?
    Tỷ lệ ngầm hóa thấp (khoảng 30%) dẫn đến mạng cáp treo nhiều, dễ bị ảnh hưởng bởi thời tiết, gây mất ổn định và ảnh hưởng mỹ quan đô thị. Ngầm hóa giúp tăng độ ổn định và giảm chi phí bảo trì lâu dài.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã phân tích chi tiết thực trạng dịch vụ băng rộng cố định tại VNPT Bắc Ninh, với hơn 69.000 thuê bao, trong đó 95% sử dụng công nghệ GPON.
  • Các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ cơ bản như tỷ lệ đăng nhập thành công, tốc độ tải dữ liệu và tỷ lệ ghi cước sai đều đạt hoặc vượt quy chuẩn quốc gia.
  • Các hạn chế chính gồm dung lượng cổng Switch hạn chế, băng thông uplink chưa đáp ứng đủ, và tỷ lệ ngầm hóa mạng ngoại vi thấp.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp hạ tầng mạng truy nhập, tối ưu mạng MAN-E, triển khai hệ thống giám sát chất lượng và đẩy mạnh ngầm hóa mạng ngoại vi.
  • Khuyến nghị VNPT Bắc Ninh triển khai các giải pháp trong vòng 12-36 tháng, đồng thời tăng cường đào tạo nhân lực và phối hợp với các bên liên quan để nâng cao chất lượng dịch vụ băng rộng cố định.

Luận văn mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng công nghệ NG-PON2 và các giải pháp tự động hóa quản lý mạng nhằm đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng tăng trong tương lai. Đề nghị các nhà quản lý và kỹ sư viễn thông tại VNPT Bắc Ninh áp dụng các giải pháp đề xuất để nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng cường cạnh tranh trên thị trường viễn thông.