Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghệ thông tin di động phát triển nhanh chóng, mạng 4G/LTE-Advanced (LTE-A) đã trở thành nền tảng quan trọng để đáp ứng nhu cầu truy cập dữ liệu tốc độ cao và các dịch vụ đa phương tiện hiện đại. Trên thế giới, đến năm 2015 đã có 442 nhà mạng cung cấp dịch vụ LTE tại 147 quốc gia với hơn 200 triệu người dùng vào đầu năm 2014, dự kiến tăng lên khoảng 1 tỷ người dùng vào năm 2017. Tại Việt Nam, mạng 4G/LTE-A được triển khai nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và dung lượng mạng, tuy nhiên vẫn còn nhiều thách thức về vùng phủ sóng và chất lượng tín hiệu, đặc biệt tại các khu vực địa hình phức tạp như thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh.

Luận văn tập trung nghiên cứu tối ưu hóa mạng thông tin di động 4G/LTE-A của MobiFone tại thành phố Hạ Long nhằm nâng cao chất lượng vùng phủ và trải nghiệm người dùng. Mục tiêu cụ thể là thu thập và phân tích dữ liệu thực tế về vùng phủ sóng, các tham số kỹ thuật như RSRP, RSRQ, SNR, Eb/No, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa vùng phủ mạng 4G/LTE-A phù hợp với đặc điểm địa phương. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mạng 4G/LTE-A của MobiFone tại thành phố Hạ Long trong giai đoạn 2016-2019, với dữ liệu thu thập từ các trạm eNodeB và công cụ đo kiểm Drive Test.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện chất lượng dịch vụ viễn thông, tăng số lượng thuê bao sử dụng mạng, đồng thời hỗ trợ MobiFone nâng cao hiệu quả khai thác hạ tầng mạng 4G/LTE-A tại khu vực có địa hình phức tạp. Kết quả nghiên cứu cũng góp phần bổ sung kiến thức về tối ưu hóa mạng di động thế hệ mới, làm cơ sở cho các nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực viễn thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về mạng di động 4G/LTE-A, tập trung vào các khái niệm và kỹ thuật sau:

  • Kiến trúc mạng 4G/LTE-A: Bao gồm thiết bị người dùng (UE), mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN với các trạm phát eNodeB, và mạng lõi EPC với các thực thể MME, S-GW, P-GW. Kiến trúc phẳng, hoàn toàn dựa trên IP, tối ưu cho truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao và độ trễ thấp.

  • Các tham số kỹ thuật chính: RSRP (Reference Signal Received Power) đo công suất tín hiệu thu, RSRQ (Reference Signal Received Quality) đo chất lượng tín hiệu, SNR (Signal to Noise Ratio) đánh giá tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, và Eb/No (Energy per bit to noise spectral density ratio) đánh giá chất lượng tín hiệu bit.

  • Kỹ thuật truy nhập đa sóng mang: OFDMA cho đường xuống và SC-FDMA cho đường lên, giúp tối ưu hiệu suất sử dụng phổ tần và giảm công suất tiêu thụ thiết bị đầu cuối.

  • Mô hình tối ưu hóa vùng phủ: Quá trình thu thập dữ liệu, phân tích vùng phủ yếu, vùng phủ chồng lấn, cân bằng đường lên và đường xuống, điều chỉnh các tham số ăng ten như góc nghiêng điện tử (E-tilt), góc nghiêng cơ học (M-tilt), và góc phương vị (Azimuth).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn với các bước cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu từ hệ thống mạng 4G/LTE-A của MobiFone tại thành phố Hạ Long, bao gồm thông tin cấu hình trạm eNodeB, dữ liệu đo kiểm Drive Test, các chỉ số KPI mạng như RSRP, RSRQ, SNR, Eb/No.

  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các trạm eNodeB đại diện cho các khu vực địa hình khác nhau trong thành phố Hạ Long để đảm bảo tính đại diện và toàn diện của dữ liệu.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích thống kê các chỉ số KPI, phân tích vùng phủ yếu, vùng phủ chồng lấn, và các hiện tượng mất cân bằng đường lên/đường xuống. Áp dụng các kỹ thuật điều chỉnh tham số ăng ten và cấu hình phần cứng dựa trên kết quả phân tích.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2018-2019, bao gồm thu thập dữ liệu thực tế, phân tích, điều chỉnh và đánh giá kết quả tối ưu hóa mạng.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, thực tiễn và khả năng áp dụng cao trong việc nâng cao chất lượng mạng 4G/LTE-A của MobiFone tại địa phương.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Vùng phủ yếu chiếm khoảng 15% diện tích khảo sát tại thành phố Hạ Long, chủ yếu tập trung ở các khu vực thung lũng, sau sườn đồi và các khu vực có nhiều công trình cao tầng. Giá trị RSRP tại các vùng này thường dưới -95 dBm, không đảm bảo yêu cầu truy cập dịch vụ.

  2. Hiện tượng chồng lấn vùng phủ giữa các cell chiếm khoảng 10% diện tích, gây ra tình trạng rớt cuộc gọi và giảm hiệu suất mạng. Các trạm eNodeB có độ cao vượt mức trung bình và góc phương vị không phù hợp là nguyên nhân chính.

  3. Tỷ lệ mất cân bằng đường lên và đường xuống khoảng 8% các cell được khảo sát, dẫn đến chất lượng cuộc gọi giảm và tăng tỷ lệ rớt cuộc gọi. Nguyên nhân chủ yếu do công suất phát của thiết bị người dùng không đủ để đáp ứng vùng phủ đường lên.

  4. Sau khi điều chỉnh các tham số ăng ten (E-tilt, M-tilt, Azimuth) và công suất phát, chất lượng vùng phủ được cải thiện rõ rệt với mức tăng trung bình 12% về giá trị RSRP và 15% về RSRQ. Tỷ lệ vùng phủ yếu giảm xuống còn dưới 5%, tỷ lệ chồng lấn vùng phủ giảm 7%, và tỷ lệ mất cân bằng đường lên/đường xuống giảm còn 3%.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa vùng phủ mạng 4G/LTE-A tại thành phố Hạ Long là cần thiết và mang lại hiệu quả rõ rệt. Việc tập trung xử lý vùng phủ yếu và vùng phủ chồng lấn giúp tăng cường khả năng truy cập và duy trì kết nối ổn định cho người dùng. So với các nghiên cứu trước đây tập trung chủ yếu vào tham số KPI tổng quát, nghiên cứu này đã đi sâu vào phân tích vùng phủ thực tế tại địa phương, từ đó đề xuất các giải pháp điều chỉnh phù hợp với đặc điểm địa hình và hạ tầng mạng.

Việc điều chỉnh góc nghiêng điện tử và cơ học của ăng ten cùng với công suất phát phù hợp đã giúp giảm thiểu nhiễu và tăng cường vùng phủ, đồng thời cải thiện chất lượng tín hiệu thu nhận (RSRP, RSRQ) và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR). Các biểu đồ so sánh trước và sau tối ưu thể hiện sự cải thiện rõ ràng về phân bố vùng phủ và chất lượng tín hiệu, minh chứng cho hiệu quả của phương pháp tối ưu.

Kết quả cũng phù hợp với các báo cáo ngành và các nghiên cứu quốc tế về tối ưu hóa mạng LTE, đồng thời cung cấp cơ sở thực tiễn cho việc triển khai và vận hành mạng 4G/LTE-A tại các khu vực có địa hình phức tạp như Hạ Long.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Thực hiện điều chỉnh định kỳ các tham số ăng ten (E-tilt, M-tilt, Azimuth) nhằm duy trì và nâng cao chất lượng vùng phủ, đặc biệt tại các khu vực có địa hình phức tạp. Thời gian thực hiện: hàng quý. Chủ thể thực hiện: đội ngũ kỹ thuật vận hành mạng MobiFone.

  2. Mở rộng và nâng cấp hạ tầng trạm phát eNodeB tại các vùng phủ yếu, sử dụng các loại ăng ten có tăng ích cao và công nghệ RRU để cải thiện vùng phủ trong nhà và khu vực ngầm. Thời gian thực hiện: 2019-2020. Chủ thể thực hiện: phòng quy hoạch và phát triển mạng.

  3. Tăng cường công tác đo kiểm và giám sát chất lượng mạng bằng công cụ Drive Test và hệ thống KPI tự động, nhằm phát hiện sớm các vùng phủ yếu, vùng chồng lấn và mất cân bằng đường lên/đường xuống. Thời gian thực hiện: liên tục hàng tháng. Chủ thể thực hiện: bộ phận quản lý chất lượng mạng.

  4. Đào tạo nâng cao năng lực kỹ thuật cho đội ngũ vận hành và tối ưu mạng, tập trung vào các kỹ thuật tối ưu hóa mạng 4G/LTE-A và xử lý các vấn đề thực tế tại địa phương. Thời gian thực hiện: hàng năm. Chủ thể thực hiện: phòng đào tạo và phát triển nguồn nhân lực.

Các giải pháp trên nhằm mục tiêu nâng cao các chỉ số KPI vùng phủ và chất lượng dịch vụ, giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi và tăng sự hài lòng của khách hàng trong vòng 1-2 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các kỹ sư và chuyên gia vận hành mạng viễn thông: Nghiên cứu cung cấp các phương pháp và quy trình tối ưu hóa vùng phủ mạng 4G/LTE-A thực tiễn, giúp cải thiện hiệu quả vận hành và chất lượng dịch vụ.

  2. Các nhà quản lý và hoạch định chiến lược mạng di động: Thông tin về phân tích vùng phủ và các tham số kỹ thuật hỗ trợ ra quyết định đầu tư, nâng cấp hạ tầng phù hợp với đặc điểm địa phương.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành viễn thông: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về kiến thức lý thuyết và ứng dụng thực tế trong tối ưu hóa mạng 4G/LTE-A, đặc biệt trong môi trường địa hình phức tạp.

  4. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông: Hiểu rõ các yêu cầu và thách thức trong tối ưu hóa vùng phủ giúp phát triển sản phẩm và dịch vụ phù hợp với nhu cầu thực tế của nhà mạng.

Những đối tượng này có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả vận hành, phát triển mạng lưới và cải thiện trải nghiệm người dùng trong lĩnh vực viễn thông.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần tối ưu hóa vùng phủ mạng 4G/LTE-A?
    Tối ưu hóa vùng phủ giúp cải thiện chất lượng tín hiệu, giảm vùng phủ yếu và chồng lấn, từ đó nâng cao trải nghiệm người dùng và tăng dung lượng mạng. Ví dụ, tại Hạ Long, vùng phủ yếu chiếm khoảng 15% diện tích, ảnh hưởng đến khả năng truy cập dịch vụ.

  2. Các tham số kỹ thuật nào quan trọng trong đánh giá vùng phủ?
    Các tham số chính gồm RSRP (cường độ tín hiệu), RSRQ (chất lượng tín hiệu), SNR (tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu) và Eb/No (chất lượng tín hiệu bit). Chúng phản ánh trực tiếp chất lượng vùng phủ và khả năng truy cập mạng.

  3. Phương pháp thu thập dữ liệu để tối ưu vùng phủ là gì?
    Phương pháp chính là Drive Test, sử dụng thiết bị đo kiểm di động để thu thập dữ liệu thực tế về tín hiệu và chất lượng mạng tại các vị trí khác nhau, kết hợp với dữ liệu KPI từ hệ thống mạng.

  4. Điều chỉnh các tham số ăng ten như thế nào để cải thiện vùng phủ?
    Điều chỉnh góc nghiêng điện tử (E-tilt), góc nghiêng cơ học (M-tilt) và góc phương vị (Azimuth) giúp tập trung hoặc mở rộng vùng phủ, giảm nhiễu và tăng cường chất lượng tín hiệu. Ví dụ, sau điều chỉnh, RSRP tăng trung bình 12%.

  5. Làm thế nào để duy trì chất lượng mạng sau khi tối ưu?
    Cần thực hiện giám sát liên tục bằng hệ thống KPI và Drive Test định kỳ, đồng thời đào tạo nhân sự vận hành để kịp thời phát hiện và xử lý các vấn đề phát sinh, đảm bảo mạng luôn hoạt động ổn định.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã phân tích và đánh giá thực trạng vùng phủ mạng 4G/LTE-A của MobiFone tại thành phố Hạ Long, xác định các vùng phủ yếu, vùng chồng lấn và mất cân bằng đường lên/đường xuống.

  • Áp dụng các kỹ thuật điều chỉnh tham số ăng ten và công suất phát đã cải thiện đáng kể chất lượng vùng phủ, nâng cao các chỉ số KPI như RSRP, RSRQ và SNR.

  • Quy trình tối ưu hóa mạng được xây dựng bài bản, bao gồm thu thập dữ liệu, phân tích, điều chỉnh và đánh giá, phù hợp với đặc điểm địa phương và yêu cầu vận hành thực tế.

  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm duy trì và nâng cao chất lượng mạng trong giai đoạn 2019-2020, góp phần tăng số lượng thuê bao và cải thiện trải nghiệm người dùng.

  • Khuyến nghị các nhà mạng và chuyên gia viễn thông áp dụng phương pháp nghiên cứu này để tối ưu hóa mạng 4G/LTE-A tại các khu vực có địa hình phức tạp, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng cho mạng 5G trong tương lai.

Hành động tiếp theo là triển khai các giải pháp tối ưu đã đề xuất, đồng thời thiết lập hệ thống giám sát chất lượng mạng liên tục để đảm bảo hiệu quả lâu dài. Các chuyên gia và nhà quản lý mạng được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả vận hành và phát triển mạng di động tại Việt Nam.