I. Giới thiệu
Luận văn tập trung vào thiết kế hệ thống cân bằng dung lượng vô tuyến trong mạng tế bào, đặc biệt là mạng 4G LTE. Hệ thống này nhằm tự động điều chỉnh góc ngẩng anten để cân bằng tải giữa các sector, giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng. Mục tiêu chính là giảm thiểu tình trạng nghẽn mạng và cải thiện chất lượng dịch vụ. Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc sử dụng mô hình truyền sóng kết hợp và các giải thuật tự động.
1.1. Lý do chọn đề tài
Sự phát triển nhanh chóng của mạng di động đặt ra yêu cầu cao về dung lượng và chất lượng dịch vụ. Hệ thống SON (Self Optimizing Network) được nghiên cứu để tự động hóa quá trình tối ưu mạng, giảm thiểu sự can thiệp thủ công. Luận văn này nhằm giải quyết vấn đề cân bằng tải trong mạng 4G LTE thông qua việc điều chỉnh góc ngẩng anten.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính là thiết kế và xây dựng một hệ thống tự động cân bằng tải trong mạng 4G LTE. Hệ thống này sẽ sử dụng mô hình truyền sóng kết hợp để ước tính chất lượng vùng phủ sóng và điều chỉnh góc ngẩng anten một cách tối ưu. Kết quả mong đợi là cải thiện hiệu suất mạng và giảm thiểu tình trạng nghẽn.
II. Cơ sở lý thuyết
Phần này trình bày các khái niệm cơ bản về mạng di động tế bào, vùng phủ sóng, và mô hình truyền sóng. Góc ngẩng anten và mô hình truyền sóng kết hợp được xem xét kỹ lưỡng để làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vùng phủ sóng cũng được phân tích.
2.1. Vùng phủ sóng và mô hình truyền sóng
Vùng phủ sóng là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng dịch vụ mạng. Mô hình truyền sóng như Hata-Okumura và COST-231 Hata được sử dụng để ước tính chất lượng vùng phủ. Góc ngẩng anten ảnh hưởng trực tiếp đến vùng phủ sóng và cần được điều chỉnh phù hợp.
2.2. Cấu trúc mạng 4G LTE
Mạng 4G LTE có cấu trúc phức tạp với các thành phần như E-UTRAN, EPC, và các giao diện kết nối. Kỹ thuật OFDMA được sử dụng để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên vô tuyến. Các KPI như RSRP và RSRQ được sử dụng để đánh giá chất lượng mạng.
III. Thiết kế hệ thống
Phần này mô tả chi tiết quá trình thiết kế hệ thống cân bằng dung lượng vô tuyến. Hệ thống được xây dựng dựa trên việc điều chỉnh góc ngẩng anten và sử dụng mô hình truyền sóng kết hợp. Giải thuật tự động được phát triển để xác định các sector nghẽn và điều chỉnh tải một cách tối ưu.
3.1. Xác định sector nghẽn
Sector nghẽn được xác định thông qua các KPI như TU PRB và RSRP. Dữ liệu từ hệ thống được thu thập và phân tích để xác định các sector cần điều chỉnh. Cluster được chọn để thử nghiệm cân bằng tải.
3.2. Giải thuật cân bằng tải
Giải thuật được thiết kế để tự động điều chỉnh góc ngẩng anten của các sector nghẽn và lân cận. Mô hình truyền sóng được sử dụng để ước tính SIR trước và sau khi điều chỉnh. Phần mềm được phát triển bằng C# để tự động hóa quá trình này.
IV. Thử nghiệm và đánh giá
Hệ thống được thử nghiệm trên một cluster với quy mô 150 trạm BTS. Kết quả cho thấy hiệu quả của việc cân bằng tải thông qua việc cải thiện các KPI như RSRP, RSRQ, và tốc độ tải dữ liệu. So sánh với phương pháp thủ công cho thấy sự vượt trội của hệ thống tự động.
4.1. Kết quả thử nghiệm
Kết quả thử nghiệm cho thấy sự cải thiện đáng kể trong việc cân bằng tải. Các sector nghẽn được giảm tải, trong khi các sector lân cận chia sẻ tải một cách hiệu quả. KPI như RSRP và RSRQ được cải thiện rõ rệt.
4.2. Đánh giá hiệu quả
Hệ thống được đánh giá dựa trên hiệu quả cân bằng tải và cải thiện chất lượng dịch vụ. So sánh với phương pháp thủ công cho thấy hệ thống tự động tiết kiệm thời gian và nguồn lực. Kết quả này khẳng định tính khả thi của giải pháp.
V. Kết luận và hướng phát triển
Luận văn đã thành công trong việc thiết kế và xây dựng hệ thống cân bằng dung lượng vô tuyến trong mạng 4G LTE. Hệ thống này mang lại hiệu quả cao trong việc tối ưu hóa mạng và cải thiện chất lượng dịch vụ. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm mở rộng quy mô áp dụng và tích hợp thêm các tính năng tự động hóa.
5.1. Những đóng góp chính
Luận văn đã đóng góp vào việc phát triển một hệ thống tự động cân bằng tải trong mạng 4G LTE. Giải pháp này giúp giảm thiểu sự can thiệp thủ công và cải thiện hiệu suất mạng. Phần mềm được phát triển có thể áp dụng rộng rãi trong thực tế.
5.2. Hướng phát triển
Hướng phát triển trong tương lai bao gồm việc mở rộng quy mô áp dụng hệ thống trên toàn mạng. Tích hợp thêm các tính năng tự động hóa và cải tiến giải thuật để tối ưu hóa hiệu suất mạng. Nghiên cứu thêm về các mô hình truyền sóng mới cũng là một hướng phát triển tiềm năng.
