Tổng quan nghiên cứu

Mạng thông tin di động 4G đã trở thành nền tảng quan trọng trong phát triển viễn thông toàn cầu, với tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 1 - 1,5 Gbit/s, vượt trội so với các thế hệ trước. Tại Việt Nam, đặc biệt là tỉnh Bắc Ninh, nơi có dân số trung bình nhưng tập trung nhiều khu công nghiệp, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông di động băng rộng ngày càng tăng cao. VNPT Bắc Ninh đã triển khai mạng 4G/LTE trên toàn tỉnh nhằm đáp ứng nhu cầu này. Tuy nhiên, do sự cạnh tranh gay gắt giữa các nhà mạng và sự phát triển nhanh chóng của các công trình xây dựng, chất lượng mạng 4G gặp nhiều thách thức như nghẽn mạng, rớt mạng và tín hiệu yếu.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích thực trạng mạng 4G của VNPT Bắc Ninh, từ đó đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu năng mạng thông tin di động 4G nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào công nghệ LTE và LTE-Advanced, áp dụng cho mạng 4G tại Bắc Ninh trong giai đoạn từ năm 2018 đến 2020. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao trải nghiệm người dùng, tăng cường khả năng cạnh tranh của VNPT trên thị trường viễn thông địa phương, đồng thời góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh thông qua hạ tầng viễn thông hiện đại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: công nghệ LTE (Long Term Evolution) và công nghệ LTE-Advanced (LTE-A). LTE là chuẩn truyền thông di động thế hệ 4, phát triển từ UMTS, với mục tiêu cung cấp tốc độ tải xuống 100 Mbps và tải lên 50 Mbps trong băng thông 20 MHz, đồng thời hỗ trợ mạng lõi all-IP và kiến trúc phẳng nhằm giảm độ trễ và tăng hiệu suất. LTE-Advanced là phiên bản nâng cao của LTE, được phê duyệt bởi ITU vào năm 2011, với các tính năng như đa anten MIMO, truyền dẫn đa điểm phối hợp và kỹ thuật đa sóng mang CDMA đa code, giúp tăng dung lượng và hiệu năng mạng.

Ba khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm:

  • Kiến trúc mạng phẳng LTE: giảm số lượng nút mạng, loại bỏ RNC, tập trung chức năng điều khiển tại eNodeB và MME/GW.
  • Kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến OFDMA và SC-FDMA: tối ưu hóa truyền tải dữ liệu trên giao diện vô tuyến.
  • Quản lý tài nguyên và chính sách QoS: sử dụng các chức năng của MME, S-GW, P-GW và PCRF để đảm bảo chất lượng dịch vụ và hiệu quả sử dụng phổ tần.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thu thập và phân tích tài liệu chuyên ngành về công nghệ 4G, LTE và LTE-Advanced từ các nguồn học thuật và kỹ thuật. Thực trạng mạng 4G của VNPT Bắc Ninh được khảo sát thông qua số liệu khai thác mạng, báo cáo vận hành và phân tích hiện trạng hạ tầng viễn thông tại địa phương. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các trạm gốc eNodeB và các thiết bị đầu cuối trong khu vực tỉnh Bắc Ninh, được lựa chọn theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có trọng số nhằm đảm bảo tính đại diện.

Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng các công cụ kỹ thuật viễn thông chuyên dụng, kết hợp với mô hình đánh giá hiệu năng mạng dựa trên các chỉ số như tốc độ truyền tải, tỷ lệ lỗi bit (BER), tỷ lệ lỗi khối (BLER) và độ trễ truyền dẫn. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 1/2019 đến tháng 11/2019, đảm bảo thu thập đủ dữ liệu thực tế và đánh giá chính xác các giải pháp đề xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu năng mạng 4G hiện tại của VNPT Bắc Ninh còn hạn chế: Tốc độ trung bình thực tế đạt khoảng 60-70 Mbps, thấp hơn so với mục tiêu lý thuyết 100 Mbps của LTE. Tỷ lệ lỗi khối (BLER) trung bình khoảng 2,5%, gây ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ thoại và dữ liệu.
  2. Ảnh hưởng của điều kiện địa lý và phát triển đô thị: Các khu công nghiệp và công trình xây dựng mới làm suy giảm vùng phủ sóng, gây hiện tượng rớt mạng và tín hiệu yếu tại khoảng 15% khu vực khảo sát.
  3. Ứng dụng công nghệ LTE-Advanced có tiềm năng nâng cao hiệu năng: So với LTE, LTE-A cho phép tăng dung lượng mạng lên 30-40% nhờ kỹ thuật đa anten MIMO và truyền dẫn đa điểm phối hợp.
  4. Quản lý tài nguyên và chính sách QoS chưa tối ưu: Việc phân bổ tài nguyên và điều khiển chính sách chưa đáp ứng kịp với nhu cầu tăng cao, dẫn đến hiện tượng nghẽn mạng trong giờ cao điểm chiếm khoảng 20% thời gian hoạt động.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu năng mạng 4G chưa đạt tối ưu là do sự phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp và đô thị tại Bắc Ninh, làm tăng mật độ người dùng và gây nhiễu tín hiệu. So với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này tương đồng với báo cáo của các nhà mạng tại các tỉnh công nghiệp khác, nơi mà sự gia tăng đột ngột về nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng di động gây áp lực lên hạ tầng mạng.

Việc áp dụng công nghệ LTE-Advanced được đánh giá là giải pháp kỹ thuật khả thi, giúp tăng dung lượng và cải thiện chất lượng dịch vụ. Các biểu đồ phân tích hiệu suất mạng trước và sau khi áp dụng LTE-A cho thấy tốc độ tải xuống tăng trung bình 35%, tỷ lệ lỗi giảm 1,2%. Điều này khẳng định tầm quan trọng của việc nâng cấp công nghệ trong bối cảnh cạnh tranh thị trường và nhu cầu ngày càng cao.

Ngoài ra, việc tối ưu hóa quản lý tài nguyên và chính sách QoS là cần thiết để đảm bảo hiệu quả sử dụng phổ tần và duy trì chất lượng dịch vụ ổn định. Các bảng số liệu so sánh các kịch bản phân bổ tài nguyên cho thấy chính sách linh hoạt theo thời gian thực giúp giảm nghẽn mạng tới 15%.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai công nghệ LTE-Advanced tại các khu vực trọng điểm: Tập trung nâng cấp hạ tầng mạng tại các khu công nghiệp và đô thị đông dân cư nhằm tăng dung lượng và cải thiện vùng phủ sóng. Thời gian thực hiện dự kiến trong 12 tháng, do VNPT Bắc Ninh chủ trì phối hợp với nhà cung cấp thiết bị.
  2. Tối ưu hóa quản lý tài nguyên mạng và chính sách QoS: Áp dụng các thuật toán phân bổ tài nguyên động và chính sách ưu tiên dịch vụ trong giờ cao điểm để giảm nghẽn mạng và nâng cao trải nghiệm người dùng. Thời gian triển khai trong 6 tháng, do bộ phận kỹ thuật mạng đảm nhiệm.
  3. Nâng cao năng lực giám sát và phân tích dữ liệu mạng: Xây dựng hệ thống giám sát hiệu năng mạng theo thời gian thực, giúp phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố, đảm bảo chất lượng dịch vụ liên tục. Đề xuất triển khai trong 9 tháng, phối hợp giữa phòng kỹ thuật và phòng vận hành.
  4. Tăng cường đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự kỹ thuật: Đào tạo chuyên sâu về công nghệ LTE và LTE-Advanced cho đội ngũ kỹ thuật viên nhằm đảm bảo vận hành và bảo trì mạng hiệu quả. Kế hoạch đào tạo kéo dài 6 tháng, do VNPT phối hợp với các trung tâm đào tạo chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và kỹ sư mạng viễn thông: Nhận diện các giải pháp nâng cao hiệu năng mạng 4G, áp dụng công nghệ LTE-Advanced và tối ưu hóa quản lý tài nguyên.
  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành viễn thông: Tài liệu tham khảo về kiến trúc mạng LTE, LTE-Advanced và các kỹ thuật nâng cao hiệu năng mạng di động.
  3. Các nhà hoạch định chính sách viễn thông: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách phát triển hạ tầng viễn thông băng rộng tại các tỉnh công nghiệp như Bắc Ninh.
  4. Doanh nghiệp viễn thông và nhà cung cấp thiết bị: Tham khảo các yêu cầu kỹ thuật và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ, từ đó phát triển sản phẩm và dịch vụ phù hợp với thị trường địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. LTE và LTE-Advanced khác nhau như thế nào?
    LTE-Advanced là phiên bản nâng cao của LTE, hỗ trợ kỹ thuật đa anten MIMO, truyền dẫn đa điểm phối hợp và đa sóng mang, giúp tăng dung lượng mạng và tốc độ truyền tải dữ liệu lên 30-40% so với LTE.

  2. Tại sao hiệu năng mạng 4G tại Bắc Ninh chưa đạt tối ưu?
    Nguyên nhân chính là do mật độ người dùng tăng cao, các công trình xây dựng gây nhiễu tín hiệu và quản lý tài nguyên mạng chưa tối ưu, dẫn đến nghẽn mạng và tín hiệu yếu.

  3. Giải pháp nào giúp cải thiện vùng phủ sóng mạng 4G?
    Triển khai công nghệ LTE-Advanced tại các khu vực trọng điểm, kết hợp với tối ưu hóa cấu hình trạm gốc eNodeB và sử dụng kỹ thuật truyền dẫn đa điểm phối hợp giúp mở rộng vùng phủ sóng và tăng cường chất lượng tín hiệu.

  4. Chính sách QoS ảnh hưởng thế nào đến chất lượng dịch vụ?
    Chính sách QoS giúp ưu tiên phân bổ tài nguyên mạng cho các dịch vụ quan trọng như thoại và video call, giảm độ trễ và tỷ lệ rớt cuộc gọi, từ đó nâng cao trải nghiệm người dùng.

  5. VNPT Bắc Ninh cần chuẩn bị gì để triển khai LTE-Advanced?
    Cần nâng cấp hạ tầng mạng, đào tạo nhân sự kỹ thuật, xây dựng hệ thống giám sát hiệu năng mạng và phối hợp với nhà cung cấp thiết bị để đảm bảo triển khai hiệu quả trong thời gian dự kiến.

Kết luận

  • Mạng 4G của VNPT Bắc Ninh hiện còn nhiều hạn chế về tốc độ và chất lượng dịch vụ do áp lực từ nhu cầu sử dụng và điều kiện địa lý.
  • Công nghệ LTE-Advanced được xác định là giải pháp kỹ thuật hiệu quả để nâng cao hiệu năng mạng, tăng dung lượng và cải thiện vùng phủ sóng.
  • Quản lý tài nguyên mạng và chính sách QoS cần được tối ưu hóa để giảm nghẽn mạng và đảm bảo chất lượng dịch vụ ổn định.
  • Đề xuất triển khai LTE-Advanced kết hợp với nâng cao năng lực giám sát và đào tạo nhân sự kỹ thuật trong vòng 12 tháng tới.
  • Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho VNPT Bắc Ninh và các bên liên quan trong việc phát triển mạng 4G, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội địa phương.

Hành động tiếp theo: VNPT Bắc Ninh nên bắt đầu kế hoạch nâng cấp hạ tầng và đào tạo nhân sự ngay trong quý tiếp theo để kịp thời đáp ứng nhu cầu phát triển mạng 4G tại tỉnh.