Giới thiệu dự án

Trong kỷ nguyên chuyển đổi số và bùng nổ hạ tầng viễn thông, nhu cầu sử dụng dịch vụ thông tin di động băng rộng không chỉ dừng lại ở không gian ngoài trời (outdoor) mà tập trung chủ yếu trong các không gian kín (indoor). Theo các thống kê của ngành viễn thông, có tới hơn 70% - 80% lưu lượng thoại và truyền tải dữ liệu phát sinh từ bên trong các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, bệnh viện, sân bay và trường đại học. Tuy nhiên, cấu trúc xây dựng hiện đại với tường bê tông cốt thép dày, kính phản quang Low-E và khung kim loại gây ra mức suy hao truyền sóng cực lớn (từ 15 dB đến hơn 35 dB), tạo ra nhiều "vùng mù" vô tuyến (dead zones).

Thực trạng tại các công trình cao tầng cho thấy sóng từ các trạm thu phát gốc vĩ mô ngoài trời (BTS Outdoor Macro) khi xuyên qua kết cấu vỏ tòa nhà thường bị suy giảm nghiêm trọng, dẫn đến hiện tượng nghẽn mạng, suy giảm tốc độ truyền dữ liệu, rớt cuộc gọi (call drop) hoặc không thể thiết lập cuộc gọi, đặc biệt tập trung tại khu vực thang máy, tầng hầm và các tầng cao chịu ảnh hưởng của hiện tượng giao thoa đa nguồn (pilot pollution). Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống phủ sóng di động tòa nhà (IBS)" của tác giả Đỗ Văn Bắc, dưới sự hướng dẫn của ThS. Phan Thanh Minh tại Đại học Giao thông Vận tải TP. Hồ Chí Minh, tập trung giải quyết triệt để bài toán tối ưu hóa vùng phủ sóng vô tuyến indoor thông qua thiết kế giải pháp phủ sóng chuyên dụng In-Building Solution (IBS).

[Trạm BTS Outdoor / Macro Node] 
       │ 
  (Suy hao 15-35 dB qua tường/kính) 
       ▼ 
[Vùng mù sóng / Rớt cuộc gọi / Nhiễu Pilot]
       ▲
       │ (Khắc phục bằng)
[Hệ thống IBS Dedicated BTS + Phân phối Anten DAS]

Mục tiêu của dự án

  1. Khảo sát và xây dựng cơ sở lý thuyết truyền sóng indoor: Đánh giá các mô hình lan truyền sóng trong không gian hạn chế, đặc biệt là mô hình Keenan – Motley nhằm xác định chính xác hệ số suy hao qua tường, sàn và vật cản.
  2. Nghiên cứu cấu trúc phần cứng và thiết bị IBS: Khai thác chi tiết các khối chức năng của trạm gốc chuyên dụng (BTS BBU3900, DRFU, GRFU), bộ lặp sóng (Repeater) cùng hệ thống truyền dẫn cáp đồng trục cao tần (Feeder Coaxial 50 $\Omega$), cáp quang và phần tử thụ động/chủ động.
  3. Mô hình hóa và tính toán quỹ đường truyền (Link Budget): Thiết lập phương trình cân bằng công suất thu phát, xác định mức suy hao tại từng bộ chia công suất (Splitter/Coupler) và bảo đảm mức công suất bức xạ tối ưu tại đầu mỗi anten.
  4. Thiết kế phân bổ chi tiết cho tòa nhà thực tế (Khu D): Lập sơ đồ phân bố anten, đi dây feeder và tính toán mức suy hao công suất chi tiết cho mặt sàn tầng 1 - 2 và tầng 3 - 7, bảo đảm cường độ tín hiệu đồng đều đạt chuẩn viễn thông.

Phương pháp tiếp cận và phạm vi giới hạn

Giải pháp sử dụng nguồn tín hiệu trạm gốc indoor chuyên dụng (Dedicated Indoor BTS) kết hợp mạng phân phối anten thụ động (Passive DAS) sử dụng cáp đồng trục RF chống suy hao và bộ chia công suất tiêu chuẩn. Kết quả kỳ vọng là mức thu tín hiệu (RxLev) tại mọi vị trí trong công trình luôn đạt $\ge -85\text{ dBm}$, tỷ số sóng đứng điện áp $\text{VSWR} \le 1.4$, loại bỏ 100% điểm chết vô tuyến và tối ưu hóa chi phí đầu tư. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trên hệ thống mạng di động GSM/WCDMA triển khai cho tòa nhà Khu D với cấu trúc 7 tầng điển hình.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trước khi triển khai hệ thống IBS, các giải pháp phủ sóng truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế về dung lượng và chất lượng vùng phủ khi áp dụng cho các tòa nhà quy mô lớn.

Tiêu chí so sánh Phủ sóng bằng BTS Outdoor Macro Trạm lặp vô tuyến (Off-Air Repeater) Hệ thống phủ sóng trong nhà (IBS Dedicated)
Mức suy hao tín hiệu Rất cao (15 - 35 dB qua tường bê tông) Trung bình (phụ thuộc anten donor ngoài trời) Thấp nhất (phát xạ trực tiếp nội bộ từng phòng)
Dung lượng hệ thống Bị chia sẻ với thuê bao outdoor Bị giới hạn nghiêm trọng, phụ thuộc trạm mẹ Dung lượng độc lập, mở rộng linh hoạt theo TRX
Mức độ can nhiễu Gây nhiễu đa đường, ô nhiễm pilot tầng cao Nguy cơ tự kích nhiễu và tăng noise floor BTS mẹ Kiểm soát ranh giới phủ sóng, triệt tiêu can nhiễu
Chi phí đầu tư ban đầu Thấp (tận dụng trạm sẵn có) Trung bình (thiết bị Repeater + Anten) Cao (BTS chuyên dụng + hệ thống cáp/DAS)
Độ ổn định dịch vụ Thấp, chất lượng suy giảm giờ cao điểm Trung bình, phụ thuộc môi trường vô tuyến ngoài Rất cao, hoạt động độc lập và ổn định

Phân loại hệ thống phân phối tín hiệu IBS

  1. Hệ thống thụ động (Passive DAS): Sử dụng toàn bộ linh kiện thụ động gồm cáp đồng trục Feeder (1/2", 7/8", 1-5/8"), bộ chia công suất (Power Splitter), bộ ghép định hướng (Directional Coupler) và anten omni/directional. Ưu điểm nổi bật là độ tin cậy cực cao, không cần cấp nguồn trên đường dây, dễ bảo trì nhưng yêu cầu tính toán kỹ quỹ suy hao đường truyền.
  2. Hệ thống chủ động (Active DAS): Tín hiệu RF từ BTS được biến đổi quang - điện (E/O converter), truyền qua sợi cáp quang (Optical Fiber) tới các Hub mở rộng và khối Remote RF Unit (RRFU) tại từng tầng trước khi phát ra anten. Giải pháp này phù hợp cho các khu phức hợp diện tích lớn (>50.000 $\text{m}^2$) hoặc khoảng cách truyền dẫn >1 km.
  3. Hệ thống lai (Hybrid DAS): Kết hợp trục truyền dẫn chính bằng cáp quang chủ động giữa các tòa nhà và phân phối cáp đồng trục thụ động tại từng mặt sàn, tối ưu hóa giữa bài toán suy hao và chi phí đầu tư.
       [Dedicated BTS / Signal Source]
                     │
         ┌───────────┴───────────┐
         ▼                       ▼
  [Passive DAS]            [Active DAS]
  - Coaxial Feeder Cable   - Optical Fiber Link
  - Power Splitters        - Optical Master Hub
  - Directional Couplers   - Remote RF Units (RRFU)
  - Passive Antennas       - Local RF Feeder

Yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW

  • Must have (Bắt buộc): Mức thu sóng tín hiệu di động tại các tầng $\text{RxLev} \ge -85\text{ dBm}$; tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công $> 98%$; tỷ số sóng đứng $\text{VSWR} \le 1.4$; tỷ lệ rớt cuộc gọi $< 0.5%$.
  • Should have (Nên có): Tích hợp hỗ trợ đa băng tần (GSM 900/1800 MHz, WCDMA 2100 MHz); cấu trúc modular dễ nâng cấp TRX; dự phòng nguồn DC -48V qua hệ thống Accu.
  • Could have (Có thể mở rộng): Kết hợp chia sẻ hạ tầng dùng chung cho nhiều nhà mạng (Multi-Operator Core Network / Combiner POI).
  • Won't have (Tạm thời chưa triển khai): Triển khai mạng tế bào nhỏ dạng Femtocell đơn lẻ hoặc giải pháp WiFi Offloading cục bộ không quản lý tập trung.

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc phần cứng trạm gốc BTS BBU3900 và khối vô tuyến DRFU/GRFU

Hệ thống sử dụng trạm thu phát gốc module hóa gồm hai thành phần chủ chốt:

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   Khối BBU3900                         │
│  ┌───────────┐  ┌───────────┐  ┌───────────┐           │
│  │   GTMU    │  │   UELP    │  │   UPEU    │  (UBFA)   │
│  │ (Quản lý) │  │(Chống sét)│  │ (Nguồn DC)│  (Fan-Quạt│
│  └─────┬─────┘  └───────────┘  └───────────┘           │
└────────┼───────────────────────────────────────────────┘
         │ (Giao tiếp cáp quang CPRI: 1.25/2.45 Gbps)
┌────────┴───────────────────────────────────────────────┐
│              Khối RFU (DRFU / GRFU)                    │
│  - Xử lý điều chế/giải điều chế IQ                     │
│  - Bộ chuyển đổi D/A & A/D (ADC/DAC)                   │
│  - Bộ khuếch đại công suất công nghệ cao (PAU)         │
│  - Khối lọc song công kép (Dual Duplexer)              │
└────────┬───────────────────────────────────────────────┘
         │ (Cáp Feeder 7/8" - 50 Ohm)
         ▼
[Mạng phân phối thụ động DAS: Coupler / Splitter / Anten]
  • Đơn vị xử lý băng gốc (BBU3900 - Baseband Unit): Kích thước chuẩn rack 19-inch ($86\text{ mm} \times 442\text{ mm} \times 310\text{ mm}$), tiêu thụ công suất $\approx 50\text{ W}$, hoạt động với nguồn $-48\text{ V DC}$ hoặc $+24\text{ V DC}$.
    • Bản mạch GTMU: Xử lý tín hiệu điều khiển, quản trị truyền dẫn qua các luồng E1/T1 (kết nối BSC qua cổng DB26) và giao diện Ethernet FE0/FE1.
    • Bản mạch UELP: Module chống sét lan truyền đa cấp cho 4 luồng truyền dẫn E1/T1.
    • Bản mạch UPEU & Khối quạt UBFA: Chuyển đổi điện áp nội bộ sang $+12\text{ V DC}$, cảm biến nhiệt và điều tốc quạt làm mát.
  • Đơn vị lọc vô tuyến kép DRFU (Double Radio Filter Unit): Cung cấp khả năng xử lý 2 TRX/module; tích hợp mạch điều khiển tự động khuếch đại AGC/DAGC, chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự DAC, điều chế IQ và mạch giám sát sóng đứng VSWR.
  • Đơn vị vô tuyến đa sóng mang GRFU (GSM Radio Filter Unit): Hỗ trợ mật độ cao lên tới 6 TRX trên một khối vô tuyến, kết nối với BBU qua cổng quang chuẩn CPRI (Common Public Radio Interface).

Thông số kỹ thuật cáp truyền dẫn và linh kiện thụ động

  • Cáp đồng trục RF 50 $\Omega$ (Feeder Cable): Dòng cáp chuyên dụng chống suy hao HHTAY-50-42 (1-5/8"), 7/8" và 1/2".
    • Công thức trở kháng đặc trưng: $$Z_0 = \frac{138}{\sqrt{\varepsilon_r}} \log_{10}\left(\frac{D}{d}\right) \approx 50\ \Omega$$ (Trong đó $D$ là đường kính trong của lớp vỏ dẫn ngoài, $d$ là đường kính dây lõi dẫn trong, $\varepsilon_r$ là hằng số điện môi lớp cách ly).
  • Bộ chia công suất (Power Splitter): Bộ chia 2 ($3\text{ dB}$ loss), chia 3 ($4.8\text{ dB}$ loss), chia 4 ($6\text{ dB}$ loss).
  • Bộ ghép định hướng (Directional Coupler): Tách công suất không đối xứng phục vụ việc bù trừ suy hao cáp kéo dài: Coupler $5\text{ dB}$, $7\text{ dB}$, $10\text{ dB}$, $15\text{ dB}$, $20\text{ dB}$.

Phương pháp triển khai và quy trình kỹ thuật

Quy trình thiết kế hệ thống IBS được thực hiện theo phương pháp cuốn chiếu có kiểm soát kỹ thuật nghiêm ngặt:

[Khảo sát hiện trường (CW Test/Site Survey)] 
       │
       ▼
[Mô hình hóa kênh truyền & Xác định hệ số suy hao]
       │
       ▼
[Thiết kế sơ đồ nguyên lý & Phân bổ anten CAD]
       │
       ▼
[Tính toán quỹ đường truyền (Link Budget)]
       │
       ▼
[Thi công lắp đặt (Kéo cáp, Bắt Anten, Đấu tủ BTS)]
       │
       ▼
[Đo kiểm thông tuyến (VSWR, PIM, Drive Test Walk)]
  • Giai đoạn 1: Khảo sát thực địa (Site Survey): Đo kiểm cường độ sóng rò từ ngoài vào tòa nhà bằng máy đo chuyên dụng (Spectrum Analyzer), khảo sát mặt bằng kiến trúc, vị trí hộp kỹ thuật (riser shaft) và trần giả.
  • Giai đoạn 2: Lập mô hình tính toán: Ứng dụng mô hình Keenan – Motley để xác định suy hao truyền dẫn qua từng loại kết cấu tường gạch, kính, bê tông và sàn.
  • Giai đoạn 3: Tính toán Link Budget: Xác định công suất phát của BTS, tính toán suy hao từng mét cáp và đầu nối (connector), bảo đảm công suất đầu ra tại mỗi cổng anten đạt giá trị thiết kế ($0\text{ dBm}$ đến $+15\text{ dBm}$).
  • Giai đoạn 4: Nghiệm thu và tối ưu hóa: Đo kiểm sóng đứng bằng thiết bị SiteMaster ($\text{VSWR} \le 1.35$), thực hiện Walk Test đánh giá chất lượng thoại (RxQual từ 0 đến 2) và tốc độ dữ liệu.

Implementation và kết quả

Quy trình tính toán mô hình truyền sóng và quỹ đường truyền

Mô hình lan truyền sóng trong tòa nhà Keenan – Motley được ứng dụng để mô phỏng sự suy giảm tín hiệu theo khoảng cách và các lớp vật cản:

$$L(d) = L_0 + 20 \log_{10}(d) + n_w \cdot W + n_f \cdot F$$

Trong đó:

  • $L_0$: Suy hao không gian tự do tại khoảng cách quy chiếu $1\text{ m}$ ($L_0 = 32.44 + 20\log_{10}(f\text{ [MHz]}) - 20\log_{10}(1000) \approx 31.5\text{ dB}$ tại $900\text{ MHz}$).
  • $d$: Khoảng cách từ anten phát tới điểm thu ($\text{m}$).
  • $W$: Hệ số suy hao của một bức tường ngăn (tường thạch cao $\approx 2 - 3\text{ dB}$, tường gạch $10\text{ cm} \approx 4 - 6\text{ dB}$, tường bê tông chịu lực $\approx 10 - 15\text{ dB}$).
  • $n_w$: Số lượng bức tường trên đường truyền trực tiếp (LOS/NLOS).
  • $F$: Hệ số suy hao qua một sàn tầng ($\approx 10 - 18\text{ dB}$).
  • $n_f$: Số lượng tầng mà sóng xuyên qua.
================================================================================
THUẬT TOÁN TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT ĐẦU VÀO ANTEN (LINK BUDGET SCRIPT MÔ PHỎNG)
================================================================================
Input Parameters:
  P_tx_BTS       = +43 dBm (20W tại ngõ ra DRFU/GRFU)
  L_combiner     = 3.5 dB (Suy hao bộ ghép/lọc song công)
  L_feeder_7_8   = 0.045 dB/m (Cáp Feeder 7/8 inch tại 900 MHz)
  L_jumper_1_2   = 0.11 dB/m (Cáp nhảy 1/2 inch)
  L_connector    = 0.1 dB / đầu nối DIN-Type

Mô phỏng nhánh phân phối tầng 1:
  L_cable_total  = (45m * 0.045) + (4m * 0.11) + (6 * 0.1) = 2.025 + 0.44 + 0.6 = 3.065 dB
  L_coupler_tap  = 10.0 dB (Cổng trích tín hiệu tầng 1)
  L_splitter_2w  = 3.2 dB (Chia đôi công suất ra 2 anten Omni)
  
  P_ant_port     = P_tx_BTS - L_combiner - L_cable_total - L_coupler_tap - L_splitter_2w
                 = 43 - 3.5 - 3.065 - 10.0 - 3.2 = +23.235 dBm (Phù hợp tiêu chuẩn)
================================================================================

Triển khai thiết kế cho tòa nhà Khu D

Công trình tòa nhà Khu D gồm 7 tầng với diện tích sàn và công năng chia làm hai phân khu kiến trúc:

  1. Phân khu 1 (Tầng 1 và Tầng 2): Diện tích sàn lớn, sảnh đón tiếp và văn phòng mở, sử dụng hệ thống cáp trục chính 7/8" kết hợp bộ chia $3\text{ dB}$ và anten đa hướng (Omni-directional Ceiling Antenna $3\text{ dBi}$) gắn trần. Mỗi tầng bố trí 6 - 8 anten bảo đảm phủ kín góc khuất.
  2. Phân khu 2 (Tầng 3 đến Tầng 7): Bố trí các phòng học và phòng làm việc dạng hành lang kéo dài. Sử dụng bộ ghép định hướng không đối xứng (Directional Couplers $7\text{ dB}, 10\text{ dB}, 15\text{ dB}$) để bù trừ suy hao của trục feeder chạy dọc qua các hộp kỹ thuật đứng (riser).
Tầng 7: [Anten 7.1]───(Splitter)───[Anten 7.2] ◄─── (Coupler 5dB)
                              │
Tầng 6: [Anten 6.1]───(Splitter)───[Anten 6.2] ◄─── (Coupler 7dB)
                              │
Tầng 5: [Anten 5.1]───(Splitter)───[Anten 5.2] ◄─── (Coupler 10dB)
                              │
Tầng 4: [Anten 4.1]───(Splitter)───[Anten 4.2] ◄─── (Coupler 13dB)
                              │  (Trục Feeder 7/8")
Tầng 3: [Anten 3.1]───(Splitter)───[Anten 3.2] ◄─── (Coupler 15dB)
                              │
Tầng 2: [Anten 2.1]───────(Splitter 3-Way)─────[Anten 2.2 / 2.3] ◄─── (Coupler 10dB)
                              │
Tầng 1: [Anten 1.1]───────(Splitter 3-Way)─────[Anten 1.2 / 1.3] ◄─── (Tủ BTS Master)

Đo kiểm và kết quả đạt được

Hệ thống sau khi hoàn thành lắp đặt được đưa vào đo kiểm nghiệm thu bằng thiết bị phân tích mạng vô tuyến cầm tay và phần mềm đo kiểm Nemo Handy / TEMS Investigation.

Chỉ số kỹ thuật (KPI) Mục tiêu thiết kế ban đầu Kết quả đo kiểm thực tế Đánh giá đạt chuẩn
Cường độ tín hiệu (RxLev) $\ge -85\text{ dBm}$ (95% diện tích) $\ge -78\text{ dBm}$ (99.2% diện tích) Vượt 7 dBm (Tối ưu)
Chất lượng kênh thoại (RxQual) Mức $0 - 2$ ($> 95%$ thời gian) Mức $0 - 1$ ($98.7%$ thời gian) Đạt chuẩn xuất sắc
Tỷ số sóng đứng (VSWR) $\le 1.40$ toàn tuyến $\le 1.22 - 1.28$ Không có phản xạ ngược nguy hiểm
Tỷ lệ rớt cuộc gọi (DCR) $< 1.0%$ $0.15%$ Cải thiện 95% so với trước khi lắp
Chuyển giao thành công (Handover) $> 98%$ giữa Indoor - Outdoor $99.4%$ tại ngưỡng cửa/sảnh Liền mạch, không gián đoạn

Đổi mới và đóng góp

  1. Hiệu chỉnh chính xác tham số mô hình Keenan – Motley: Đồ án không áp dụng máy móc lý thuyết suy hao không gian tự do mà đã tiến hành thực nghiệm đo đạc và hiệu chỉnh hệ số xuyên tường ($W$) và suy hao sàn tầng ($F$) phù hợp với đặc thù vật liệu xây dựng tại Việt Nam (bê tông cát mác cao và gạch ống rỗng 2 lỗ).
  2. Thiết kế phân bổ công suất cân bằng động (Power Balance Topology): Sử dụng hệ thống Coupler có tỷ số ghép giảm dần theo chiều cao của trục đứng (từ tầng 3 đến tầng 7) giúp triệt tiêu hoàn toàn sự chênh lệch công suất phát giữa các tầng, bảo đảm mức công suất bức xạ tại mỗi đầu anten luôn ổn định trong biên độ $\pm 0.8\text{ dB}$.
  3. Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật vượt trội: So với phương án dùng Active DAS tốn kém hoặc phương án khuếch đại bằng Repeater kém ổn định, giải pháp Passive DAS thiết kế trong đồ án giảm $42%$ chi phí phần cứng trong khi bảo đảm tuổi thọ hoạt động trên 10 năm mà không phát sinh chi phí điện năng tiêu thụ trên đường truyền.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Tình huống ứng dụng thực tế

Mô hình thiết kế của đồ án có thể nhân rộng trực tiếp cho các công trình công cộng và thương mại có quy mô tương tự:

  • Tòa nhà văn phòng và trường đại học: Nơi có mật độ người dùng tập trung đông vào các khung giờ cố định, đòi hỏi chất lượng cuộc gọi thoại và kết nối dữ liệu liên tục.
  • Tầng hầm đỗ xe và trung tâm thương mại: Nơi cấu trúc bê tông ngầm triệt tiêu hoàn toàn sóng di động ngoài trời, giải quyết triệt để vấn đề mất liên lạc cứu hộ, an ninh và thanh toán điện tử.
       [Khu Đô Thị / Cao Ốc / Trường Đại Học]
                         │
        ┌────────────────┴────────────────┐
        ▼                                 ▼
 [Tầng Hầm / Bãi Xe]             [Khối Văn Phòng / Giảng Đường]
 - Phủ sóng bằng Anten rẽ nhánh   - Anten Omni áp trần
 - Feeder chịu ẩm, chịu lực      - Phân bổ công suất đồng đều
 - Liên lạc cứu hỏa & an ninh     - Dung lượng cao, không nghẽn

Yêu cầu triển khai và kế hoạch mở rộng

  • Yêu cầu hạ tầng: Nguồn điện lưới $220\text{ V AC} \pm 10%$, hệ thống chuyển mạch tự động ATS kết hợp máy phát điện dự phòng; phòng máy trạm BTS đạt diện tích tối thiểu $12\text{ m}^2$ có trang bị điều hòa nhiệt độ duy trì dưới $25^\circ\text{C}$ và hệ thống tiếp địa chống sét có điện trở $R_{td} \le 4\ \Omega$.
  • Khả năng mở rộng: Trục cáp đồng trục 7/8" được thiết kế dự phòng dải thông rộng ($800\text{ MHz} - 2700\text{ MHz}$), sẵn sàng đấu nối thêm các bộ gộp kênh (Combiner/POI) để tích hợp công nghệ LTE 4G/5G hoặc tích hợp thêm nhiều nhà mạng (Viettel, VNPT, MobiFone) dùng chung hạ tầng cáp.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Hệ thống cáp cứng và bán kính uốn cong: Cáp Feeder $7/8"$ và $1-5/8"$ có độ cứng cơ học cao, yêu cầu bán kính uốn cong tối thiểu từ $120\text{ mm}$ đến $500\text{ mm}$, gây khó khăn khi thi công trong các tòa nhà đã hoàn thiện trần thạch cao hoặc hộp gen kỹ thuật chật hẹp.
  • Hiện tượng xuyên điều chế thụ động (PIM - Passive Intermodulation): Khi đấu nối nhiều đầu connector và bộ chia công suất trên đường truyền, nếu lực siết giắc không chuẩn (thiếu cờ-lê lực) sẽ sinh ra các thành phần xuyên điều chế gây tăng nhiễu nền ở đường lên (uplink noise).

Hướng phát triển trong tương lai

  1. Nâng cấp sang kiến trúc số hóa Digital DAS (vd: Huawei LampSite): Thay thế toàn bộ trục cáp đồng trục Feeder to nặng bằng cáp mạng xoắn đôi Cat6e (công nghệ PoE) hoặc cáp quang lai (Hybrid Drop Cable), chuyển đổi tín hiệu RF thành dữ liệu số CPRI/eCPRI đưa trực tiếp tới từng pRRU (Pico Remote Radio Unit).
  2. Hỗ trợ công nghệ MIMO 2x2 / 4x4: Thiết kế mạng phân phối kép (Dual Feed) cho phép phát xạ đa phân cực, tăng gấp đôi hoặc gấp 4 lần tốc độ truyền dữ liệu đáp ứng nhu cầu phát triển của mạng 4G LTE và 5G NR trong kỷ nguyên IoT.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Viễn thông: Tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận tính toán Link Budget, quy trình mô phỏng kênh truyền vô tuyến indoor và thiết kế hệ thống IBS thực tế.
  • Kỹ sư tối ưu hóa mạng (RF Planning & Optimization Engineers): Cung cấp các công thức tính toán suy hao thực tế, bảng thông số kỹ thuật chi tiết của thiết bị BBU/DRFU/GRFU và các lưu ý xử lý sóng đứng VSWR khi triển khai thi công.
  • Doanh nghiệp viễn thông và chủ đầu tư bất động sản: Nắm bắt mô hình giải pháp kỹ thuật tối ưu chi phí, nâng cao giá trị tiện ích của công trình xây dựng và bảo đảm trải nghiệm dịch vụ viễn thông hoàn hảo cho khách hàng.

Câu hỏi thường gặp

1. Sự khác biệt cốt lõi giữa hệ thống Passive DAS và Active DAS là gì?

Passive DAS truyền tải trực tiếp tín hiệu cao tần RF thông qua cáp đồng trục và các linh kiện thụ động không cần cấp nguồn. Active DAS thực hiện biến đổi tín hiệu RF sang tín hiệu quang để truyền đi xa bằng cáp quang, sau đó biến đổi ngược lại thành sóng RF và khuếch đại công suất tại các bộ RRFU ở từng tầng.

2. Tại sao không nên dùng trạm lặp Repeater cho các tòa nhà có lưu lượng cuộc gọi cao?

Trạm lặp Repeater chỉ có chức năng thu sóng từ trạm macro ngoài trời rồi khuếch đại lại, không tạo ra dung lượng mới. Khi số lượng người dùng trong tòa nhà tăng cao, trạm mẹ ngoài trời sẽ bị nghẽn mạng nghiêm trọng. Ngoài ra, Repeater rất dễ gây hiện tượng tự kích nhiễu và làm tăng nhiễu nền của mạng di động diện rộng.

3. Tỷ số sóng đứng điện áp VSWR trong hệ thống IBS có ý nghĩa gì?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) phản ánh mức độ phối hợp trở kháng giữa nguồn phát (BTS), đường truyền cáp và anten (chuẩn $50\ \Omega$). Chỉ số VSWR càng gần $1.0$ càng tốt. Nếu $\text{VSWR} > 1.5$, sóng phản xạ ngược về máy phát lớn, làm suy giảm nghiêm trọng công suất phát và có nguy cơ gây cháy hỏng khối khuếch đại công suất PAU của trạm gốc.

4. Hệ thống IBS thụ động này có thể tái sử dụng khi nâng cấp lên mạng 4G/5G không?

Có. Các hệ thống cáp đồng trục RF Feeder (7/8", 1/2") và phần lớn các bộ chia công suất chất lượng cao đều có dải tần hoạt động rộng từ $698\text{ MHz} - 2700\text{ MHz}$ (thậm chí lên tới $3800\text{ MHz}$). Khi nâng cấp, chỉ cần lắp thêm bộ lọc phối hợp băng tần (POI/Combiner) tại phòng máy trạm gốc mà không cần thay đổi hệ thống cáp ngầm trong tòa nhà.

5. Làm thế nào để giải quyết vấn đề rớt cuộc gọi khi người dùng di chuyển từ ngoài sảnh vào trong tòa nhà?

Vấn đề này được giải quyết thông qua kỹ thuật cấu hình vùng chuyển giao (Handover Zone) giữa trạm BTS Outdoor Macro và trạm Dedicated BTS Indoor. Bằng cách điều chỉnh công suất anten ở sảnh ra vào và cấu hình tham số lân cận (Neighbor Cell List) trên bộ điều khiển BSC, thiết bị di động sẽ tự động chuyển đổi kênh liên lạc mượt mà mà không làm gián đoạn cuộc gọi.

Kết luận

Đề tài tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống phủ sóng di động tòa nhà (IBS)" của tác giả Đỗ Văn Bắc đã giải quyết thành công bài toán phức tạp về vùng phủ sóng và chất lượng dịch vụ vô tuyến trong môi trường kiến trúc cao tầng hiện đại. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết lan truyền sóng (mô hình Keenan – Motley), tính toán quỹ đường truyền chính xác và cấu hình phần cứng trạm gốc công nghệ cao (Huawei BBU3900, DRFU/GRFU), đồ án đã cung cấp một bản thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh, khả thi và đạt hiệu quả kinh tế cao cho tòa nhà Khu D.

Công trình không chỉ mang giá trị học thuật xuất sắc cho sinh viên khối ngành Điện tử - Viễn thông mà còn là tài liệu tham khảo thực chiến giá trị cho các kỹ sư triển khai hạ tầng mạng di động, góp phần thúc đẩy sự phát triển của hệ thống thông tin di động hiện đại và bền vững.