Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin di động, số lượng thuê bao di động tại Việt Nam đã tăng trưởng mạnh mẽ, đặc biệt với sự chuyển đổi từ mạng 2G-GSM sang 3G-WCDMA và 4G-LTE. Theo ước tính, sự bùng nổ thuê bao di động dẫn đến lưu lượng mạng có sự biến động lớn, đặc biệt trong các dịp lễ tết hoặc sự kiện lớn khi người dùng di chuyển từ thành thị về nông thôn hoặc tập trung đông tại các điểm sự kiện. Điều này gây ra tình trạng quá tải tại các tổng đài mạng lõi, làm gián đoạn dịch vụ và ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm khách hàng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là quy hoạch mạng lõi trong hệ thống thông tin di động sử dụng kỹ thuật MSC In Pool (MiP) nhằm tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng lõi, giảm thiểu gián đoạn dịch vụ và nâng cao hiệu quả vận hành mạng. Nghiên cứu tập trung vào việc triển khai kỹ thuật MiP trên các tổng đài chuyển mạch mềm MSS Ericsson tại khu vực I của mạng Viettel trong giai đoạn 2011-2014.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện các chỉ số hiệu suất mạng (KPI) như tỉ lệ chuyển giao thành công (HOSR), tỉ lệ cập nhật vị trí thành công (LUSR), và tỉ lệ tìm gọi thành công (PSR). Việc áp dụng MiP giúp cân bằng tải giữa các MSS, giảm thiểu tình trạng quá tải cục bộ và tăng tính dự phòng nóng, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm chi phí đầu tư cho nhà mạng.

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 mạng viễn thông di động GSM/WCDMA: Mạng được phân thành các phân lớp gồm mạng truy nhập vô tuyến (BSS/RAN), mạng lõi chuyển mạch kênh (CS Core Network) và mạng lõi chuyển mạch gói (PS Core Network). Các thành phần chính như BSC, RNC, MSC, MSS, MGW, HLR, SGSN, GGSN được phân tích chi tiết để hiểu rõ chức năng và vai trò trong mạng.

  • Mô hình tổng đài chuyển mạch mềm MSS của Ericsson: MSS bao gồm MSC-Server (phần điều khiển) và Media Gateway (phần truyền tải lưu lượng). MSC-Server xử lý báo hiệu và điều khiển cuộc gọi, trong khi MGW xử lý lưu lượng thoại và dữ liệu, hỗ trợ chuyển đổi giữa các định dạng truyền tải.

  • Kỹ thuật MSC In Pool (MiP): MiP là giải pháp nhóm nhiều MSS và BSC vào một pool, cho phép phân bổ tài nguyên xử lý đồng đều giữa các MSS trong pool. Mỗi BSC được kết nối đến tất cả MSS trong pool, giúp cân bằng tải, tăng tính dự phòng và giảm thiểu gián đoạn dịch vụ khi một MSS bị lỗi.

Các khái niệm chính bao gồm: Anchor MSC (MSC neo), Network Resource Identifier (NRI), Capacity Allocation Point (CAP), và các chỉ số KPI như BHCA (Busy Hour Call Attempts), HOSR, LUSR, PSR.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích mô hình mạng lõi truyền thông di động dựa trên dữ liệu thực tế từ mạng Viettel, kết hợp với mô phỏng và đánh giá hiệu suất kỹ thuật MiP.

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu tải CP (Control Plane load), số liệu KPI từ các MSS và BSC trong mạng Viettel khu vực I, các thông số cấu hình và kết quả thử nghiệm triển khai MiP.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích định lượng tải mạng, so sánh hiệu suất trước và sau khi triển khai MiP thông qua các chỉ số KPI. Sử dụng mô hình mô phỏng để đánh giá cân bằng tải và khả năng dự phòng của pool MSS.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Nghiên cứu tập trung trên các MSS Ericsson R13.50 và BSC R07B trong khu vực I của mạng Viettel, với khoảng 10 MSS và 20 BSC được khảo sát chi tiết.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2011-2014, bao gồm thu thập dữ liệu, phân tích cấu trúc mạng, triển khai thử nghiệm MiP và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chênh lệch tải giữa các MSS rất lớn: Tải CP của các MSS tại một thời điểm cho thấy sự phân bố không đồng đều, với một số MSS có tải thấp chỉ khoảng 1-3% (ví dụ MSPV15: 1%, MSPD12: 3%) trong khi một số MSS khác có tải cao tới 43% (MSPD05, MSPD25). Điều này dẫn đến lãng phí tài nguyên và nguy cơ quá tải cục bộ.

  2. Gián đoạn dịch vụ khi MSS lỗi: Khi một MSS bị lỗi, việc chuyển toàn bộ BSC sang MSS dự phòng mất nhiều thời gian (khoảng một ngày cho kỹ sư khai thác thực hiện), gây gián đoạn dịch vụ nghiêm trọng, ảnh hưởng đến khách hàng và uy tín nhà mạng.

  3. Hiệu quả của kỹ thuật MSC In Pool (MiP): Triển khai MiP giúp phân bổ tải đồng đều giữa các MSS trong pool, giảm chênh lệch tải từ 43% xuống còn khoảng 15-20%. Khi một MSS lỗi, lưu lượng tự động chuyển sang các MSS còn lại trong pool mà không gây gián đoạn dịch vụ.

  4. Cải thiện các chỉ số KPI sau triển khai MiP: Tỉ lệ chuyển giao thành công (HOSR) tăng từ khoảng 92% lên trên 98%, tỉ lệ cập nhật vị trí thành công (LUSR) và tỉ lệ tìm gọi thành công (PSR) cũng được cải thiện đáng kể, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự chênh lệch tải là do hành vi di chuyển và sử dụng dịch vụ của thuê bao không đồng đều theo vùng địa lý và thời điểm. Việc quy hoạch mạng truyền thống chỉ dựa trên dự đoán lưu lượng nên không thể đáp ứng linh hoạt với biến động thực tế.

So với các nghiên cứu trong ngành, việc áp dụng MiP tại Viettel tương tự như các nhà mạng lớn trên thế giới đã triển khai, cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cân bằng tải và tăng tính dự phòng. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tải CP của các MSS trước và sau khi áp dụng MiP, cũng như bảng so sánh các chỉ số KPI.

Ý nghĩa của kết quả là giúp nhà mạng tối ưu hóa tài nguyên hiện có, giảm chi phí đầu tư cho thiết bị mới, đồng thời nâng cao trải nghiệm khách hàng bằng cách giảm thiểu gián đoạn dịch vụ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai mở rộng kỹ thuật MiP trên toàn bộ mạng lõi: Mở rộng áp dụng MiP cho tất cả các MSS và BSC trong mạng Viettel nhằm cân bằng tải và tăng tính dự phòng, dự kiến hoàn thành trong vòng 2 năm tới.

  2. Tăng cường giám sát và phân tích dữ liệu tải mạng theo thời gian thực: Sử dụng hệ thống giám sát tự động để phát hiện sớm các điểm quá tải và điều chỉnh tài nguyên kịp thời, giúp giảm thiểu rủi ro gián đoạn dịch vụ.

  3. Đào tạo kỹ sư vận hành khai thác về kỹ thuật MiP và quản lý pool MSS: Nâng cao năng lực nhân sự để vận hành hiệu quả hệ thống MiP, giảm thời gian xử lý sự cố và tối ưu hóa khai thác tài nguyên.

  4. Nghiên cứu phát triển thêm các giải pháp cân bằng tải động dựa trên AI và Machine Learning: Áp dụng công nghệ mới để dự đoán lưu lượng và tự động điều phối tài nguyên mạng, nâng cao hiệu quả vận hành trong dài hạn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các kỹ sư và chuyên gia vận hành mạng viễn thông: Nắm bắt kiến thức chuyên sâu về cấu trúc mạng lõi, kỹ thuật MiP và cách tối ưu hóa tài nguyên mạng.

  2. Nhà quản lý và hoạch định chiến lược mạng viễn thông: Hiểu rõ các vấn đề vận hành thực tế và giải pháp công nghệ để đưa ra quyết định đầu tư hợp lý.

  3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật truyền thông: Là tài liệu tham khảo quý giá về kiến thức mạng di động, tổng đài Ericsson và kỹ thuật chuyển mạch mềm.

  4. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông: Tham khảo kinh nghiệm triển khai thực tế và đánh giá hiệu quả công nghệ MSC In Pool trong môi trường mạng Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

  1. Kỹ thuật MSC In Pool (MiP) là gì?
    MiP là giải pháp nhóm nhiều tổng đài chuyển mạch mềm MSS và bộ điều khiển trạm gốc BSC vào một pool, cho phép phân bổ tài nguyên xử lý đồng đều và cân bằng tải giữa các MSS, giúp tăng tính dự phòng và giảm gián đoạn dịch vụ.

  2. Tại sao cần áp dụng MiP trong mạng lõi di động?
    Do lưu lượng thuê bao di động biến động lớn theo vùng và thời điểm, việc quy hoạch truyền thống không đáp ứng linh hoạt, dẫn đến quá tải cục bộ và gián đoạn dịch vụ. MiP giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên và nâng cao chất lượng mạng.

  3. MiP ảnh hưởng như thế nào đến các chỉ số KPI của mạng?
    Sau khi triển khai MiP, các chỉ số như tỉ lệ chuyển giao thành công (HOSR), tỉ lệ cập nhật vị trí thành công (LUSR), và tỉ lệ tìm gọi thành công (PSR) đều được cải thiện rõ rệt, nâng cao trải nghiệm người dùng.

  4. Quá trình chuyển đổi từ mô hình truyền thống sang MiP có phức tạp không?
    Việc chuyển đổi đòi hỏi kế hoạch chi tiết, bao gồm cấu hình lại kết nối BSC đến nhiều MSS trong pool và đào tạo nhân sự vận hành. Tuy nhiên, sau khi hoàn thành, hệ thống vận hành ổn định và linh hoạt hơn nhiều.

  5. Có thể áp dụng MiP cho các mạng di động thế hệ mới như 4G, 5G không?
    Mặc dù nghiên cứu tập trung vào mạng 2G/3G, kiến trúc MiP dựa trên chuẩn 3GPP có thể mở rộng và tích hợp với các mạng thế hệ mới, giúp tối ưu hóa tài nguyên mạng lõi trong các hệ thống đa công nghệ.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích chi tiết cấu trúc mạng lõi di động và các vấn đề vận hành tại mạng Viettel, đặc biệt là sự chênh lệch tải và gián đoạn dịch vụ do mô hình truyền thống.
  • Kỹ thuật MSC In Pool (MiP) được triển khai thành công trên tổng đài MSS Ericsson, giúp cân bằng tải, tăng tính dự phòng và cải thiện các chỉ số KPI mạng.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho việc quy hoạch mạng lõi hiệu quả, giảm chi phí đầu tư và nâng cao chất lượng dịch vụ.
  • Đề xuất mở rộng áp dụng MiP trên toàn mạng và phát triển các giải pháp cân bằng tải động trong tương lai.
  • Khuyến khích các nhà mạng, kỹ sư vận hành và nghiên cứu sinh ngành truyền thông tham khảo để nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành mạng di động.

Hành động tiếp theo là triển khai mở rộng kỹ thuật MiP, đồng thời phát triển hệ thống giám sát và phân tích dữ liệu mạng theo thời gian thực nhằm tối ưu hóa vận hành mạng lõi trong bối cảnh phát triển đa dịch vụ và đa công nghệ.