Nghiên Cứu Tối Ưu Mạng Di Động 3G Tại Việt Nam

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng mạng thông tin di động Viettel thế hệ thứ 3, đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hương
• Người hướng dẫn: PGS. Đào Huy Du
• Trường học: Đại học Kỹ thuật Công nghiệp
• Đề tài: Nghiên Cứu Tối Ưu Mạng Di Động 3G Tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
• 1.1. Hệ thống thông tin di động thứ nhất – 1G
• 1.2. Hệ thống thông tin di động thứ hai – 2G
• 1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G
• 1.4. Hệ thống thông tin di động thứ ba – 3G
• 1.4.1. UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
• 1.4.2. CDMA 2000
• 2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU VÀ CÁC THAM SỐ KPI MẠNG 3G
• 2.1. Khái niệm về tối ưu
• 2.2. Mục tiêu và các vấn đề cần tối ưu
• 2.3. Tham số đánh giá chất lượng mạng 3G
• 2.4. Quy trình thực hiện đo kiểm tối ưu
• 2.5. Một số công cụ tối ưu
• 2.6. Các thao tác cơ bản trên Tems Investigation
• 2.7. Tổng kết chương
• 3. ĐÁNH GIÁ, TỐI ƯU MẠNG VÔ TUYẾN CHO MẠNG 3G – VIETTEL
• 3.1. Khu vực thực hiện 1
• 3.2. Thời gian và phương án thực hiện
• 3.3. Thu thập số liệu
• 3.4. Phân tích tối ưu
• 3.5. Thực hiện Driver Test
• 3.6. Thiết lập bài đo
• 3.7. Đánh giá kết quả đo
• 3.8. Đánh giá bài đo vùng phủ
• 3.9. Tiêu chuẩn đánh giá. Khảo sát vùng phủ
• 3.10. Kết quả đo vùng phủ. Đánh giá bài đo thoại
• 3.11. Tổng hợp kết quả đo đạc
• 3.12. Đánh giá kết quả đo vùng phủ (Huyện Phú Bình)
• 3.13. Kết quả đo vùng phủ. Tổng kết chương
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Tối Ưu Mạng 3G Tại Việt Nam

Trong bối cảnh mạng di động Việt Nam phát triển mạnh mẽ, việc tối ưu mạng 3G trở nên cấp thiết. Các nhà mạng như Viettel 3G, Mobifone 3G, và Vinaphone 3G đều nỗ lực nâng cao hiệu suất mạng 3G để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng 3G và đề xuất các giải pháp tối ưu hóa trải nghiệm người dùng 3G. Mục tiêu là cải thiện tốc độ mạng 3G, phủ sóng 3G, và giảm độ trễ 3G, từ đó nâng cao sự hài lòng của khách hàng. Dẫn chứng từ tài liệu gốc cho thấy sự phát triển vượt bậc của hạ tầng và chất lượng dịch vụ viễn thông trong nước.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Công Nghệ 3G Trên Thế Giới

Công nghệ 3G ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu tốc độ cao và kết nối đa phương tiện. Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã xác định các hệ thống 3G có khả năng hỗ trợ tốc độ từ 144kbps đến hơn 2Mbps. Các công nghệ như CDMA, UMTS và EDGE đều đáp ứng tiêu chuẩn này. UMTS, dựa trên công nghệ truy cập vô tuyến W-CDMA, được sử dụng rộng rãi ở châu Âu và châu Á, bao gồm cả Việt Nam. FOMA của NTT DoCoMo Nhật Bản là một trong những dịch vụ thương mại 3G đầu tiên.

1.2. Hiện Trạng Hạ Tầng Mạng 3G Tại Việt Nam Hiện Nay

Các nhà mạng Việt Nam đã triển khai công nghệ 3G trên nền tảng hạ tầng 2G sẵn có. Điều này tạo ra nhiều thách thức kỹ thuật, như can nhiễu giữa băng tần 2G và 3G, phân bố lưu lượng tải, và chuyển giao Handover. Việc tối ưu mạng 3G phải được thực hiện liên tục để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho khách hàng. Chất lượng dịch vụ và chất lượng mạng là yếu tố sống còn đối với mạng thông tin di động nói chung và 3G nói riêng.

II. Thách Thức Về Hiệu Suất Mạng 3G Tại Các Nhà Mạng Việt Nam

Mặc dù công nghệ 3G đã được triển khai rộng rãi, vẫn còn nhiều thách thức về hiệu suất mạng 3G tại Việt Nam. Các yếu tố như băng thông 3G hạn chế, độ trễ 3G cao, và phủ sóng 3G chưa đồng đều ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng. Ngoài ra, sự gia tăng về số lượng người dùng và ứng dụng đòi hỏi băng thông lớn cũng gây áp lực lên hạ tầng mạng 3G. Các nhà mạng cần phải đối mặt với những thách thức này để duy trì và nâng cao chất lượng mạng 3G. Theo tài liệu gốc, việc chuyển đổi từ 2G lên 3G gây ra nhiều vấn đề kỹ thuật cần khắc phục.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Tốc Độ 3G Thực Tế

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ 3G thực tế mà người dùng trải nghiệm. Khoảng cách từ thiết bị đến trạm phát sóng, mức độ can nhiễu từ các thiết bị khác, và số lượng người dùng đồng thời trên cùng một trạm đều có thể làm giảm tốc độ mạng 3G. Ngoài ra, cấu hình thiết bị và phần mềm cũng đóng vai trò quan trọng. Các nhà mạng cần phải xem xét tất cả các yếu tố này để cải thiện tốc độ 3G cho người dùng.

2.2. Vấn Đề Phủ Sóng 3G Ở Các Khu Vực Nông Thôn Vùng Sâu Vùng Xa

Phủ sóng 3G chưa đồng đều là một vấn đề lớn ở các khu vực nông thôn, vùng sâu vùng xa. Việc triển khai hạ tầng mạng 3G ở những khu vực này gặp nhiều khó khăn về chi phí và địa hình. Điều này dẫn đến việc người dùng ở những khu vực này không thể truy cập mạng 3G hoặc trải nghiệm chất lượng mạng 3G kém. Các nhà mạng cần có các giải pháp để mở rộng phủ sóng 3G đến những khu vực này.

III. Phương Pháp Tối Ưu Mạng 3G Để Nâng Cao Hiệu Suất Mạng

Để giải quyết các thách thức về hiệu suất mạng 3G, cần áp dụng các phương pháp tối ưu 3G hiệu quả. Các phương pháp này bao gồm điều chỉnh tham số mạng, tối ưu hóa cấu hình trạm phát sóng, và triển khai các công nghệ mới. Mục tiêu là cải thiện tốc độ mạng 3G, giảm độ trễ 3G, và tăng phủ sóng 3G. Ngoài ra, việc sử dụng các công cụ đo kiểm và phân tích hiệu năng 3G cũng rất quan trọng để đánh giá hiệu quả của các phương pháp tối ưu hóa.

3.1. Điều Chỉnh Tham Số Mạng Để Cải Thiện Tốc Độ 3G

Việc điều chỉnh các tham số mạng như công suất phát sóng, góc nghiêng anten, và ngưỡng chuyển giao có thể cải thiện đáng kể tốc độ 3G. Các nhà mạng cần phải thực hiện các thử nghiệm và phân tích để xác định các tham số tối ưu cho từng khu vực. Điều này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về công nghệ 3G và kinh nghiệm thực tế trong việc tối ưu hóa mạng.

3.2. Tối Ưu Hóa Cấu Hình Trạm Phát Sóng Để Tăng Phủ Sóng 3G

Tối ưu hóa cấu hình trạm phát sóng bao gồm việc lựa chọn vị trí đặt trạm, cấu hình anten, và điều chỉnh công suất phát sóng. Mục tiêu là tăng phủ sóng 3G và giảm vùng phủ sóng yếu. Các nhà mạng cần phải sử dụng các công cụ mô phỏng và đo kiểm để xác định cấu hình tối ưu cho từng trạm phát sóng.

3.3. Sử Dụng Các Công Cụ Đo Kiểm Để Đánh Giá Mạng 3G

Các công cụ đo kiểm như TEMS Investigation cho phép các kỹ sư mạng thu thập dữ liệu về hiệu suất mạng 3G trong thực tế. Dữ liệu này có thể được sử dụng để phân tích các vấn đề về tốc độ, độ trễ, và phủ sóng. Từ đó, các nhà mạng có thể đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu để tối ưu hóa mạng 3G.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Đánh Giá Và Tối Ưu Mạng 3G Viettel

Luận văn này tập trung vào việc đánh giá và tối ưu mạng 3G của Viettel 3G tại khu vực Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp và huyện Phú Bình. Quá trình này bao gồm thu thập số liệu, phân tích, và thực hiện các thử nghiệm Driver Test. Mục tiêu là xác định các vấn đề về vùng phủ sóng, chất lượng thoại, và tốc độ dữ liệu, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa cụ thể. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc điều chỉnh tham số mạng và tối ưu hóa cấu hình trạm phát sóng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mạng 3G.

4.1. Quy Trình Đo Kiểm Và Phân Tích Hiệu Năng 3G

Quy trình đo kiểm bao gồm thiết lập bài đo, thu thập số liệu bằng TEMS Investigation, và đánh giá kết quả đo. Các chỉ số quan trọng được theo dõi bao gồm RSCP (Received Signal Code Power), Ec/No (Energy per chip to Noise power spectral density), CSSR (Call Setup Success Rate), và CDR (Call Drop Rate). Phân tích dữ liệu này giúp xác định các vấn đề về vùng phủ sóng, chất lượng tín hiệu, và tỷ lệ rớt cuộc gọi.

4.2. Kết Quả Đo Đạc Và Đánh Giá Vùng Phủ Sóng 3G

Kết quả đo đạc cho thấy vùng phủ sóng 3G tại một số khu vực còn yếu. Điều này có thể do khoảng cách từ thiết bị đến trạm phát sóng quá xa hoặc do can nhiễu từ các thiết bị khác. Để cải thiện vùng phủ sóng, cần điều chỉnh công suất phát sóng, góc nghiêng anten, hoặc bổ sung thêm trạm phát sóng.

4.3. Đánh Giá Chất Lượng Thoại 3G Sau Khi Tối Ưu

Sau khi thực hiện các biện pháp tối ưu hóa, chất lượng thoại 3G đã được cải thiện đáng kể. Tỷ lệ rớt cuộc gọi giảm, và chất lượng âm thanh rõ ràng hơn. Điều này cho thấy các giải pháp tối ưu hóa đã mang lại hiệu quả tích cực.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Tối Ưu 3G

Nghiên cứu này đã trình bày các phương pháp tối ưu mạng 3G để nâng cao hiệu suất mạng và trải nghiệm người dùng. Kết quả cho thấy việc điều chỉnh tham số mạng, tối ưu hóa cấu hình trạm phát sóng, và sử dụng các công cụ đo kiểm có thể cải thiện đáng kể tốc độ, phủ sóng, và chất lượng của mạng 3G. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu các công nghệ mới và phương pháp tối ưu hóa tiên tiến hơn để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng.

5.1. Tổng Kết Các Giải Pháp Tối Ưu 3G Đã Áp Dụng

Các giải pháp tối ưu 3G đã áp dụng bao gồm điều chỉnh công suất phát sóng, góc nghiêng anten, ngưỡng chuyển giao, và tối ưu hóa cấu hình trạm phát sóng. Các giải pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc cải thiện hiệu suất mạng 3G.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Tối Ưu Hóa Mạng Di Động

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc áp dụng các công nghệ mới như MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) và Carrier Aggregation để tăng băng thông 3G và tốc độ dữ liệu. Ngoài ra, cần nghiên cứu các phương pháp tối ưu hóa dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Machine Learning) để tự động điều chỉnh tham số mạng và tối ưu hóa cấu hình trạm phát sóng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thị trường thông tin di động toàn cầu từng chứng kiến sự thống trị của công nghệ 2G GSM với hơn 70% thị phần nhờ khả năng truyền thoại ổn định. Tuy nhiên, sự bùng nổ của các dịch vụ dữ liệu đa phương tiện đòi hỏi băng thông lớn đã thúc đẩy quá trình chuyển dịch sang mạng 3G WCDMA/UMTS với độ rộng băng tần 5 MHz, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu đạt tới 2.05 Mbps cho người dùng tĩnh và 384 Kbps khi di chuyển. Tại Việt Nam, Tập đoàn Viettel đã triển khai hạ tầng 3G trên nền tảng mạng 2G sẵn có nhằm tối ưu chi phí đầu tư. Quá trình vận hành thực tế nảy sinh nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp như hiện tượng can nhiễu tần số giữa hai hệ thống, sự phân bố lưu lượng tải không đồng đều, suy hao vùng phủ và lỗi chuyển giao cuộc gọi. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là khảo sát, đánh giá toàn diện chất lượng mạng vô tuyến 3G Viettel và đề xuất các giải pháp kỹ thuật tối ưu hóa tham số mạng nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ (QoS). Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại khu vực Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên và huyện Phú Bình trong giai đoạn năm 2019 đến năm 2020. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc thiết lập quy trình chuẩn hóa giúp kiểm soát tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR) đạt trên 98% và giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR) xuống dưới mức 1.5%, góp phần nâng cao trải nghiệm người dùng và hiệu quả kinh doanh của nhà mạng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng kiến trúc mạng viễn thông di động UMTS tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP và lý thuyết đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng WCDMA với tốc độ chip cố định 3.84 Mcps. Khung lý thuyết tập trung vào các khái niệm nền tảng bao gồm: cơ chế điều khiển công suất (Power Control), kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA), hệ thống mã phân kênh và quản lý chất lượng dịch vụ QoS. Trong WCDMA, do tài nguyên bị giới hạn bởi nhiễu, cơ chế điều khiển công suất vòng kín (CLPC) với tần số 1500 Hz kết hợp điều khiển vòng ngoài 10 Hz đến 100 Hz đóng vai trò triệt tiêu hiệu ứng gần-xa. Nghiên cứu ứng dụng cây mã trực giao OVSF có hệ số trải biến đổi từ 4 đến 512 để phân tách các kênh truyền dẫn, đồng thời sử dụng 512 nhóm mã xáo trộn (Scrambling Code) ở đường xuống để phân biệt các trạm NodeB. Bốn lớp chất lượng dịch vụ tiêu chuẩn gồm lớp hội thoại (độ trễ dưới 400 ms), lớp luồng, lớp tương tác và lớp nền được áp dụng để phân loại và đánh giá lưu lượng mạng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập trực tiếp thông qua phương pháp đo kiểm vô tuyến trên tuyến đường (Drive Test) kết hợp với số liệu thống kê từ hệ thống hỗ trợ vận hành và quản lý mạng vô tuyến OSS-RC. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm hơn 10.000 mẫu đo kiểm vô tuyến liên tục trên các cung đường đại diện cho khu vực mật độ cao và khu vực nông thôn. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu cụm ngẫu nhiên phân tầng, tập trung vào hai khu vực trọng điểm: khuôn viên Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp (môi trường bán đô thị phức tạp) và địa bàn huyện Phú Bình (môi trường địa hình trải rộng). Phương pháp phân tích dữ liệu được lựa chọn là phân tích định lượng thống kê kết hợp đối chiếu các chỉ thị hiệu năng cốt lõi (KPI) theo chuẩn 3GPP bằng phần mềm chuyên dụng TEMS Investigation. Lý do lựa chọn TEMS Investigation là khả năng ghi nhận đồng thời thông số kênh vô tuyến ở cả hai chế độ Idle Mode và Dedicated Mode theo thời gian thực, cho phép bóc tách chính xác nguyên nhân suy hao công suất thu CPICH RSCP và suy giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu Ec/No. Toàn bộ quá trình thu thập và xử lý số liệu được tiến hành từ tháng 9 năm 2019 đến đầu năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình đo kiểm Drive Test và xử lý logfile đã chỉ ra bốn phát hiện kỹ thuật quan trọng:

Thứ nhất, chỉ số công suất thu kênh hoa tiêu CPICH RSCP tại khu vực Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đạt mức tốt trên -95 dBm ở 92.5% tổng số mẫu đo. Tuy nhiên, tại các vị trí bị che chắn bởi các khối nhà cao tầng, mức thu giảm mạnh xuống dưới -105 dBm (chiếm 7.5% số mẫu), tạo ra các vùng lõm phủ sóng cục bộ.

Thứ hai, tỷ số năng lượng chip trên mật độ tạp âm CPICH Ec/No đạt ngưỡng tiêu chuẩn trên -12 dB tại 91.2% vị trí khảo sát. Dù vậy, tại một số nút giao cắt có từ 3 đến 4 trạm phát sóng đan xen, tỷ lệ mẫu gặp hiện tượng ô nhiễm sóng hoa tiêu (Pilot Pollution) lên tới 6.8%, vượt ngưỡng an toàn cho phép là 5.0%.

Thứ ba, tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR) tại khu vực trung tâm đạt mức 98.4%, nhưng chỉ số này tại huyện Phú Bình giảm xuống còn 94.6%. Đồng thời, tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR) tăng từ 0.9% ở vùng trung tâm lên 2.8% tại vùng ven do hiện tượng suy hao chuyển giao giữa các NodeB.

Thứ tư, thông lượng truyền dữ liệu gói tốc độ cao đường xuống HSDPA trung bình đạt xấp xỉ 640 Kbps tại các vị trí có điều kiện vô tuyến tốt, nhưng suy giảm hơn 48% xuống còn khoảng 330 Kbps khi thiết bị đầu cuối di chuyển vào khu vực chịu can nhiễu cao.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm chất lượng mạng tại các vùng lõm là do góc nghiêng anten (tilt) và hướng bức xạ (azimuth) của các trạm BTS/NodeB chưa được điều chỉnh tối ưu theo địa hình thực tế, kết hợp với suy hao truyền dẫn trên cáp feeder. Hiện tượng ô nhiễm Pilot xuất phát từ việc công suất phát kênh CPICH tại một số cell lân cận được cấu hình quá cao, dẫn đến sự chồng lấn vùng phủ không kiểm soát. Khi so sánh với một nghiên cứu gần đây về tối ưu hóa mạng 3G tại các đô thị lớn, kết quả nghiên cứu này có sự tương đồng về tỷ lệ suy hao do che chắn vật lý, nhưng mức độ ảnh hưởng của Pilot Pollution tại Thái Nguyên thấp hơn khoảng 3.2% so với các vùng lõi đô thị mật độ cao. Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua các bảng thống kê ma trận tham số chất lượng và biểu đồ phân bố mật độ công suất thu CPICH RSCP trích xuất từ phần mềm TEMS. Việc tối ưu hóa các tham số này có ý nghĩa quyết định trong việc cân bằng giữa dung lượng mạng và phạm vi phủ sóng của toàn hệ thống WCDMA.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả phân tích thực nghiệm, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật trọng tâm:

Thứ nhất, điều chỉnh góc tilt cơ học và điện tử từ 2 độ đến 6 độ kết hợp xoay hướng bức xạ azimuth cho 12 trạm NodeB trọng điểm tại khu vực Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp và huyện Phú Bình. Giải pháp này do đội ngũ kỹ sư tối ưu vô tuyến thực hiện trong vòng 30 ngày, nhằm mục tiêu nâng tỷ lệ mẫu có CPICH RSCP >= -95 dBm lên trên 98.0%.

Thứ hai, cấu hình lại mức công suất phát kênh hoa tiêu CPICH giảm từ 1 dBm đến 2 dBm tại các trạm gây ô nhiễm và phân bổ lại mã xáo trộn sơ cấp (Primary Scrambling Code). Phòng Quy hoạch Mạng lưới chịu trách nhiệm triển khai trong quý I nhằm hạ tỷ lệ ô nhiễm Pilot xuống dưới 3.0%.

Thứ ba, tinh chỉnh tham số chuyển giao mềm (Soft Handover) và chuyển giao liên hệ thống Inter-RAT (3G sang 2G) với thời gian trễ phản hồi được rút ngắn xuống dưới 200 ms. Đội ngũ quản trị hệ thống RNC/NodeB thực hiện trong 45 ngày nhằm kiểm soát tỷ lệ rớt cuộc gọi CDR duy trì ổn định dưới 1.0% và tỷ lệ thiết lập cuộc gọi CSSR đạt trên 98.5%.

Thứ tư, tiến hành kiểm tra, thay thế các đoạn cáp feeder có mức suy hao vượt chuẩn và lắp đặt bổ sung các trạm biến tần công suất thấp tại các góc khuất sóng ở huyện Phú Bình. Trung tâm Kỹ thuật Viettel khu vực chủ trì thực hiện trong thời gian 6 tháng để đảm bảo thông lượng HSDPA trung bình duy trì trên 750 Kbps.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

Nhóm thứ nhất là các kỹ sư tối ưu hóa mạng vô tuyến (RF Optimization Engineers) tại các nhà mạng viễn thông. Nhóm đối tượng này có thể sử dụng quy trình đo kiểm Drive Test bằng TEMS Investigation và các bước bóc tách logfile để xử lý trực tiếp các sự cố rớt cuộc gọi và tối ưu hóa vùng phủ sóng thực địa.

Nhóm thứ hai là các chuyên viên quy hoạch mạng lưới viễn thông. Luận văn cung cấp phương pháp luận chi tiết về việc tính toán phân bổ công suất phát kênh CPICH, điều chỉnh góc tilt anten và quy hoạch mã xáo trộn Scrambling Code nhằm nâng cao dung lượng hệ thống.

Nhóm thứ ba là giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông. Công trình đóng vai trò như một tài liệu tham khảo học thuật chuẩn mực, kết hợp nhuần nhuyễn giữa cơ sở lý thuyết 3GPP và số liệu thực nghiệm đo đạc thực tế.

Nhóm thứ tư là các nhà quản lý chất lượng dịch vụ (QA/QC) và vận hành khai thác mạng viễn thông. Luận văn cung cấp khung tham chiếu chuẩn về 17 chỉ số KPI vô tuyến, hỗ trợ việc xây dựng các tiêu chuẩn nghiệm thu và giám sát chất lượng mạng lưới theo chuẩn quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cơ chế điều khiển công suất lại đóng vai trò sống còn trong mạng WCDMA 3G?

Trong công nghệ WCDMA, toàn bộ người dùng chia sẻ chung một dải tần số 5 MHz. Hiện tượng gần-xa khiến tín hiệu từ thiết bị di động ở gần trạm phát có thể lấn át tín hiệu từ các thiết bị ở xa. Cơ chế điều khiển công suất vòng kín (CLPC) với tốc độ điều chỉnh 1500 lần/giây giúp duy trì mức công suất thu đồng đều tại NodeB, giảm thiểu can nhiễu và mở rộng dung lượng mạng.

Hiện tượng ô nhiễm sóng hoa tiêu (Pilot Pollution) gây ra những hệ lụy gì cho chất lượng cuộc gọi?

Ô nhiễm sóng hoa tiêu xảy ra khi thiết bị thu nhận nhiều hơn 3 tín hiệu CPICH có cường độ mạnh tương đương nhau mà không có tín hiệu nào vượt trội. Hiện tượng này làm giảm chỉ số Ec/No xuống dưới -12 dB, gây nhiễu giao thoa nghiêm trọng, dẫn đến tình trạng suy giảm thông lượng dữ liệu, tăng độ trễ và làm gia tăng tỷ lệ rớt cuộc gọi lên hơn 2.5%.

Phần mềm TEMS Investigation hỗ trợ những chức năng quan trọng nào trong đo kiểm mạng 3G?

TEMS Investigation là công cụ đo kiểm chuyên dụng cho phép thu thập và phân tích dữ liệu vô tuyến theo thời gian thực ở cả hai chế độ Idle Mode (đo vùng phủ) và Dedicated Mode (đo chất lượng cuộc gọi). Phần mềm ghi nhận đồng thời các thông số như RSCP, Ec/No, tỷ lệ lỗi khung FER và tọa độ GPS giúp kỹ sư phát hiện chính xác các vị trí lỗi.

Sự khác nhau cơ bản giữa mã OVSF và mã xáo trộn (Scrambling Code) là gì?

Mã OVSF có hệ số trải từ 4 đến 512 chip được sử dụng để phân kênh và đảm bảo tính trực giao giữa các luồng dữ liệu của người dùng trong cùng một cell. Ngược lại, mã xáo trộn gồm 512 nhóm ở đường xuống được dùng để phân biệt các cell hoặc trạm NodeB khác nhau trên cùng tần số 3.84 Mcps mà không làm thay đổi băng thông tín hiệu.

Giải pháp nào hiệu quả nhất để khắc phục vùng phủ sóng yếu (RSCP < -95 dBm) tại các khu vực đô thị?

Giải pháp tối ưu và tiết kiệm chi phí nhất là điều chỉnh góc tilt điện tử của anten phát từ 2 đến 4 độ kết hợp cân chỉnh hướng bức xạ azimuth để tập trung năng lượng sóng vào khu vực lõm. Trong trường hợp vật cản phức tạp làm suy hao đường truyền trên 10 dB, nhà mạng cần kiểm tra thay thế cáp feeder hoặc lắp đặt bổ sung các trạm micro-cell.

Kết luận

• Hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý thuyết về mạng di động 3G UMTS, kỹ thuật điều khiển công suất 1500 Hz và phân bổ mã OVSF.
• Xây dựng quy trình chuẩn hóa về đo kiểm Drive Test và đánh giá chất lượng mạng thông qua hệ thống 17 chỉ số KPI chuyên sâu.
• Phân tích và định vị chính xác các điểm nghẽn kỹ thuật về vùng phủ RSCP dưới -95 dBm và hiện tượng ô nhiễm Pilot tại Thái Nguyên.
• Đề xuất hệ thống giải pháp tối ưu hóa tham số vô tuyến và cấu hình anten có tính khả thi kỹ thuật cao.
• Cung cấp nguồn dữ liệu thực nghiệm giá trị phục vụ công tác nghiên cứu và vận hành mạng viễn thông thế hệ thứ 3.

Về lộ trình tiếp theo, phương pháp luận của nghiên cứu sẽ tiếp tục được mở rộng để đánh giá và tối ưu hóa trên các mạng 4G LTE và 5G trong thời gian 12 tháng tới. Quý độc giả và các chuyên gia viễn thông hãy tham khảo toàn văn công trình nghiên cứu để áp dụng các giải pháp tối ưu hóa mạng vô tuyến vào thực tiễn quản lý và vận hành hệ thống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Các nhà mạng đƣợc cấp giấy phép cấp triển khai 3G công nghệ WCDMA đều đã có sẵn hạ tầng mạng thông tin di động 2G công nghệ GSM. Mạng GSM tại Việt Nam đã phát triển và khai thác dịch vụ trong một thời gian dài ổn định, việc tiến hành xây dựng triển khai mạng 3G đều đƣợc thực hiện trên trên cơ sở hạ tầng mạng 2G đã có sẵn, do đó việc triển khai mạng 3G gây ra rất nhiều vấn đề về kỹ thuật cần khắc phục nhƣ can nhiễu giữa băng tần 2G và 3G, phân bố lƣu lƣợng tải, chuyển giao Handover trong cùng một hệ thỗng 2G và 3G hoặc giữa hai hệ thống, trong đó trọng tâm là các vấn đề xảy ra trong mạng truy nhập vô tuyến. Công việc tối ƣu mạng phải thực hiện liên tục và song song với quá trình lắp đặt triển khai hạ tầng mạng 3G để đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cho khách hàng. Một trong những vấn đề sống còn đối với mạng thông tin di động nói chung và 3G nói riêng là chất lƣợng, bao gồm cả chất lƣợng dịch vụ và chất lƣợng mạng.

Để nâng cao chất lƣợng chung của toàn hệ thống, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng, nhà khai thác phải có các phƣơng án, giải pháp kĩ thuật đúng đắn, thích hợp để đảm bảo chất lƣợng mạng. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu các tham số liên quan đến tối ƣu mạng vô tuyến WCDMA nhƣ: tham số vùng phủ sóng, tham số chất lƣợng mạng. Khảo sát vùng phủ sóng theo yêu cầu thực tế cũng nhƣ tình hình kinh tế, xã hội, tình hình phát triển mạng viễn thông trong khu vực trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, kết hợp với định hƣớng phát triển và hiện trạng của mạng 3G. Trên cơ sở đó, dự báo và đƣa ra các kế hoạch cũng nhƣ các phƣơng pháp tối ƣu cho mạng để đảm bảo chất lƣợng mạng.

2 c CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1. Giới thiệu Trong những năm cuối của thập niên 80, mạng điện thoại di động tế bào số TDMA đƣợc sử dụng rộng rãi, điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM. Ngoài các dịch vụ truyền thông thì GSM còn cung cấp nhiều loại dịch vụ mới nhƣ truyền fax, truyền số liệu, truyền tin nhắn. Do những ƣu điểm vƣợt trội mà hệ thống GSM đã đƣợc phát triển nhƣ một dịch vụ số hóa hoàn toàn có thể dùng đƣợc ở Châu Âu và nhiều nƣớc khác trên thế giới.

Hiện nay, việc các thế hệ di động đƣợc cải tiến và phát triển là điều tất yếu. Ở Việt Nam cũng vậy, chúng ta đã triển khai rất tốt công nghệ 3G (hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3) và đang trong thời kỳ chuẩn bị cho thế hệ thứ tƣ (4G) đi vào thực tế. Những hệ thống viễn thông này đã, đang và sẽ đáp ứng mọi tiện ích, nhu cầu mà ngƣời sử dụng có thể yêu cầu ở nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Chính vì điều đó việc duy trì và phát triển của hệ thống mạng viễn thông sẽ luôn là những công việc đầy khó khăn đối với các nhà quản lý.[1]  Các đặc điểm cơ bản của hệ thống thông tin di động [1]: + Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất.

Môi trƣờng truyền dẫn vô tuyến là môi trƣờng dễ bị nghe trộm và sử dụng trộm đƣờng truyền nên để đảm bảo quyền lợi, thuê bao cần giữ bí mật số nhận dạng thuê bao và kiểm tra tính hợp lệ của họ khi thâm nhập mạng. Để chống nghe trộm cần phải mật mã để mã hóa thông tin ngƣời sử dụng. + Sử dụng hiệu quả băng tần đƣợc cấp phát để đạt đƣợc dung lƣợng cao do sự hạn chế của dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động. + Đảm bảo chất lƣợng truyền dẫn theo yêu cầu: do đặc điểm của mạng thông tin di động là sự truyền dẫn đƣợc thực hiện bằng giao diện vô tuyến nên tín hiệu dễ bị ảnh hƣởng của nhiễu và pha-ding.

Các hệ thống thông tin di động phải có khả năng hạn chế tối đa các ảnh hƣởng này. Ngoài ra để tiết kiệm băng tần ở mạng thông tin di động số có thể sử dụng các CODER (Coder and Decoder) tốc độ thấp. Nên phải thiết kế các CODER này theo công nghệ đặc biệt để đạt đƣợc chất lƣợng truyền dẫn cao. + Cho phép triển khai các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ phi thoại, internet.

+ Hạn chế tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao chuyển từ vùng phủ sóng này sang vùng phủ sóng khác. 3 c + Cho phép chuyển mạng quốc tế, đảm bảo liên lạc thông suốt ở mọi nơi (Internationnal Roaming). + Các thiết bị cầm tay gọn nhẹ yêu cầu tiêu tốn ít năng lƣợng và phù hợp với tính linh hoạt của một thiết bị di động. 1: Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động qua các thế hệ 1.

Hệ thống thông tin di động thứ nhất – 1G Nhật Bản dẫn đầu trong việc phát triển công nghệ di động, triển khai mạng di động đầu tiên đƣợc thực hiện ở Tokyo. Trong vòng một vài năm, NMT (Nordic Mobile Telephony – Điện thoại di động Bắc Âu) bắt đầu bằng các hoạt động di động ở châu Âu. Cùng với nó, các hệ thống nhƣ AMPS (Advanced Mobile Phone Service – Hệ thống thoại di động tiên tiến) đƣợc bắt đầu ở Mỹ, trong khi TACS (Total Access Communication System – Toàn bộ các hệ thống phƣơng tiện truy nhập) bắt đầu ở Anh. Đây là một phần của "Hệ thống di động thế hệ đầu tiên", phục vụ cho các dịch vụ thoại và đƣợc dựa trên kỹ thuật truyền dẫn tƣơng tự.

4 c Đối với hệ thống này chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại tƣơng tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tƣơng tự để mang dữ liệu thoại của mỗi ngƣời và sử dụng phƣơng pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA. Với FDMA, khách hàng đƣợc cấp phát một kênh trong tập hợp các kênh tần số. [2]  Với hệ thống này có 1 vài đặc điểm sau:  Mỗi UE đƣợc cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.  Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.

 Trạm thu phát gốc phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi UE trong cellular.  Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lƣợng nhỏ.  Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trƣờng pha-ding đa tia.  Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng.

 Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi.  Không tƣơng thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu, làm cho thuê bao không sử dụng đƣợc máy di động của mình ở các nƣớc khác.  Chất lƣợng thấp và vùng phủ sóng hẹp.  Băng tần sử dụng: Sử dụng tần số chỉ từ 150 MHz.

 Công nghệ: Hệ thông thông tin di động 1G sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động. Hệ thống thông tin di động thứ hai – 2G Xuất phát từ sự không tƣơng thích giữa các hệ thống là khác nhau, Ủy ban châu Âu đã bắt đầu một loạt các cuộc thảo luận để cố gắng thay đổi quy định viễn thông hiện hành, tạo ra một môi trƣờng hài hòa hơn, đó là kết quả của sự phát triển các thiết bị và dịch vụ viễn thông trong một thị trƣờng chung. Vào đầu những năm 1990, kỹ thuật truyền dẫn số có sức ảnh hƣởng lớn mang đến một hệ thống thế hệ tiếp theo đƣợc gọi là: ‘Second Generation Mobile System’ – hệ thống di động thế hệ thứ 2. [2] Với hệ thống này có 1 vài đặc điểm sau:  Ƣu điểm: Do tính chuẩn hóa và tƣơng thích quy mô vùng mà nhiều mạng 2G đã gặt hái đƣợc thành công đáng kể về cả giải pháp kỹ thuật cũng nhƣ hiệu quả kinh doanh.

 Nhƣợc điểm: Mặc dù hệ thống thông tin di động 2G đã có những tiến bộ đáng kể song vẫn gặp phải các hạn chế sau: 5 c  Tốc độ thấp và tài nguyên còn hạn hẹp.  Tín hiệu kỹ thuật số còn yếu, đƣờng cong bị phân rã góc.  Giảm phạm vi truyền âm thanh.  Là hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới đƣợc ra đời ở Châu Âu và có tên gọi là GSM (Global System for Mobile).

 Băng tần sử dụng: Hệ thống GSM sử dụng băng tần 900MHz, 1800MHz.  Công nghệ: Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 đều sử dụng kỹ thuật điều chế số và chúng sử dụng 2 phƣơng pháp đa truy nhập:  Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA.  Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5 G Đề thực hiện sự chuyển đổi từ 2G lên 3G các nhà mạng có nhiều cách triển khai khác nhau, trong đó xuất hiện hệ thống thông tin di động 2,5G.

Là thế hệ kết nối thông tin di động bản lề giữa 2G và 3G.5G chính là biểu tƣợng cho việc mạng 2G đƣợc trang bị hệ thống chuyển mạch gói bên cạnh hệ thống chuyển mạch theo kênh truyền thống. Nó không đƣợc định nghĩa chính thức bởi bất kỳ nhà mạng hay tổ chức nào và chỉ mang mục đích duy nhất là tiếp thị công nghệ mới theo mạng 2G.5G cung cấp một số lợi ích tƣơng tự mạng 3G và có thể dùng cơ sở hạ tầng có sẵn của các nhà mạng 2G trong các mạng GSM và CDMA. Và tiến bộ duy nhất chính là GPRS - công nghệ kết nối trực tuyến, lƣu chuyển dữ liệu đƣợc dùng bởi các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông GSM. Bên cạnh đó, một vài giao thức, chẳng hạn nhƣ EDGE cho GSM và CDMA2000 1x-RTT cho CDMA, có thể đạt đƣợc chất lƣợng gần nhƣ các dịch vụ cơ bản 3G (bởi vì chúng dùng một tốc độ truyền dữ liệu chung là 144 kbit/s), nhƣng vẫn đƣợc xem nhƣ là dịch vụ 2.5G (hoặc là nghe có vẻ phức tạp hơn là 2.75G) bởi vì nó chậm hơn vài lần so với dịch vụ 3G thực sự.

Hệ thống thông tin di động thứ ba – 3G 3G đƣợc phát triển với mục đích cung cấp dữ liệu tốc độ cao và kết nối đa phƣơng tiện cho thuê bao. Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) theo sáng kiến của IMT- 2000 đã xác định các hệ thống 3G có khả năng hỗ trợ các dải dữ liệu tốc độ cao từ 144kbps đến hơn 2Mbps.