Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ viễn thông, mạng thông tin di động thế hệ thứ tư (4G LTE) đã trở thành nền tảng quan trọng cho các dịch vụ băng thông rộng di động. Tại Việt Nam, việc triển khai mạng 4G LTE không chỉ giúp nâng cao tốc độ truyền tải dữ liệu mà còn cải thiện đáng kể chất lượng dịch vụ, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. Theo báo cáo của ngành viễn thông, tốc độ tải xuống của mạng 4G LTE có thể đạt tới 100 Mbps, trong khi tốc độ tải lên đạt khoảng 50 Mbps, với độ trễ tín hiệu dưới 5 ms, tạo điều kiện thuận lợi cho các ứng dụng thời gian thực như gọi video và game trực tuyến nhiều người chơi.

Tuy nhiên, việc tối ưu hóa vùng phủ sóng mạng 4G LTE vẫn là một thách thức lớn, đặc biệt tại các khu vực có địa hình phức tạp hoặc mật độ dân cư cao như tỉnh Thái Nguyên. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá và tối ưu hóa vùng phủ cho mạng 4G LTE đã được triển khai tại Viettel Thái Nguyên, nhằm nâng cao chất lượng vùng phủ, giảm thiểu các điểm vùng phủ kém và tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng. Nghiên cứu tập trung trong giai đoạn từ năm 2019 đến 2020, với phạm vi khảo sát tại các huyện Đại Từ và các khu vực lân cận trong tỉnh Thái Nguyên.

Việc tối ưu vùng phủ không chỉ giúp cải thiện trải nghiệm người dùng mà còn góp phần giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi, tăng khả năng truy cập và duy trì kết nối, từ đó nâng cao chỉ số KPI quan trọng như RSRP, RSRQ và SINR. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực đối với các nhà khai thác mạng trong việc nâng cao chất lượng dịch vụ và cạnh tranh trên thị trường 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 công nghệ mạng 4G LTE, tập trung vào ba khái niệm chính:

  • Công nghệ LTE và kiến trúc mạng: LTE được xây dựng trên nền tảng kiến trúc phẳng, toàn IP, bao gồm mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN với các trạm gốc eNodeB, mạng lõi Evolved Packet Core (EPC) và các vùng dịch vụ. LTE sử dụng kỹ thuật truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA cho đường xuống và SC-FDMA cho đường lên, kết hợp với công nghệ MIMO để tăng hiệu suất sử dụng phổ tần.

  • Chỉ số hiệu suất chính (KPI): Các KPI như RSRP (Reference Signal Received Power), RSRQ (Reference Signal Received Quality), SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) và CQI (Channel Quality Indicator) được sử dụng để đánh giá chất lượng vùng phủ và hiệu năng mạng. KPI là cơ sở để xác định các điểm yếu trong vùng phủ và đề xuất các giải pháp tối ưu.

  • Quy trình tối ưu hóa mạng: Bao gồm các bước thu thập dữ liệu (drive test, thống kê mạng), phân tích dữ liệu, điều chỉnh tham số mạng (công suất phát, tần số, cấu hình cell) và đánh giá lại hiệu quả sau tối ưu. Quá trình này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhóm vận hành, bảo dưỡng và triển khai.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập dữ liệu thực tế và phân tích mô phỏng:

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu được thu thập từ hệ thống mạng Viettel Thái Nguyên, bao gồm số liệu thống kê mạng, báo động, khiếu nại khách hàng và kết quả drive test tại các huyện Đại Từ và khu vực lân cận. Cỡ mẫu drive test khoảng vài trăm km đường đi, đảm bảo bao phủ các khu vực có mật độ dân cư và địa hình đa dạng.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm quy hoạch mạng 4G LTE để mô phỏng vùng phủ và đánh giá các chỉ số KPI. Phân tích thống kê các tham số RSRP, RSRQ, SINR để xác định các điểm vùng phủ kém và nguyên nhân gây ra. So sánh các kết quả trước và sau khi tối ưu để đánh giá hiệu quả.

  • Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu diễn ra trong khoảng 12 tháng, từ tháng 1/2019 đến tháng 12/2019, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích, tối ưu và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng vùng phủ hiện tại còn nhiều điểm yếu: Kết quả drive test cho thấy khoảng 15% diện tích khảo sát có giá trị RSRP dưới -95 dBm, được đánh giá là vùng phủ kém, gây ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ và tăng tỷ lệ rớt cuộc gọi. Tại huyện Đại Từ, tỷ lệ vùng phủ kém chiếm khoảng 18%, cao hơn mức trung bình toàn khu vực.

  2. Chỉ số RSRQ và SINR thấp tại các khu vực đông dân cư: Các khu vực trung tâm và vùng có mật độ dân cư cao ghi nhận giá trị RSRQ trung bình khoảng -15 dB và SINR dưới 10 dB, cho thấy chất lượng tín hiệu bị suy giảm do nhiễu và tắc nghẽn tài nguyên. Điều này làm giảm hiệu suất truyền tải dữ liệu và trải nghiệm người dùng.

  3. Tối ưu hóa tham số mạng giúp cải thiện đáng kể vùng phủ: Sau khi điều chỉnh công suất phát, tái cấu trúc các cell và tối ưu tần số, tỷ lệ vùng phủ kém giảm xuống còn khoảng 7%, tương đương giảm gần 50%. Chỉ số RSRP trung bình tăng lên -80 dBm, RSRQ cải thiện lên -10 dB và SINR đạt mức trên 15 dB, nâng cao chất lượng dịch vụ.

  4. Tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng: Tỷ lệ sử dụng khối tài nguyên (RB_UR) tăng từ 65% lên 80% sau tối ưu, đồng thời giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi VoIP từ 3,5% xuống còn 1,2%, cho thấy mạng hoạt động hiệu quả hơn và đáp ứng tốt hơn nhu cầu người dùng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của vùng phủ kém và chất lượng tín hiệu thấp là do cấu hình ban đầu chưa tối ưu, mật độ trạm BTS chưa đồng đều và sự can nhiễu giữa các cell lân cận. Việc sử dụng các chỉ số KPI như RSRP, RSRQ và SINR làm cơ sở đánh giá giúp xác định chính xác các điểm yếu trong mạng. So với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này phù hợp với xu hướng chung về tối ưu hóa mạng 4G LTE tại các khu vực có địa hình phức tạp.

Việc áp dụng các kỹ thuật tối ưu như điều chỉnh công suất phát, tái cấu trúc cell và tối ưu tần số đã chứng minh hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện vùng phủ và chất lượng dịch vụ. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố RSRP trước và sau tối ưu, bảng so sánh các chỉ số KPI và biểu đồ tỷ lệ rớt cuộc gọi để minh họa sự cải thiện.

Kết quả nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa về mặt kỹ thuật mà còn góp phần nâng cao trải nghiệm người dùng, giảm thiểu khiếu nại và tăng khả năng cạnh tranh của nhà mạng Viettel tại Thái Nguyên.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường lắp đặt và điều chỉnh trạm BTS tại các điểm vùng phủ kém: Đề xuất triển khai thêm khoảng 10-15 trạm BTS mới tại các khu vực có RSRP dưới -95 dBm trong vòng 12 tháng tới, nhằm mở rộng vùng phủ và giảm điểm chết sóng. Chủ thể thực hiện là bộ phận kỹ thuật và quy hoạch mạng của Viettel Thái Nguyên.

  2. Tối ưu hóa tham số công suất phát và tần số: Thực hiện điều chỉnh công suất phát và tái cấu trúc tần số để giảm nhiễu giữa các cell, nâng cao chỉ số RSRQ và SINR. Thời gian thực hiện trong 6 tháng, phối hợp giữa nhóm tối ưu hóa mạng và vận hành.

  3. Áp dụng công nghệ MIMO và kỹ thuật điều chế thích ứng: Nâng cấp phần mềm và thiết bị để tận dụng tối đa công nghệ MIMO 2x2 hoặc 4x4, kết hợp với điều chế thích ứng dựa trên CQI nhằm tăng thông lượng và chất lượng dịch vụ. Kế hoạch triển khai trong 18 tháng, phối hợp với nhà cung cấp thiết bị.

  4. Tăng cường giám sát và phân tích KPI định kỳ: Thiết lập hệ thống giám sát KPI tự động, thực hiện drive test định kỳ hàng quý để phát hiện sớm các vấn đề vùng phủ và chất lượng dịch vụ, từ đó có biện pháp xử lý kịp thời. Chủ thể là bộ phận quản lý chất lượng mạng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các kỹ sư và chuyên gia viễn thông: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về công nghệ 4G LTE và các phương pháp tối ưu vùng phủ, hỗ trợ trong việc thiết kế, vận hành và nâng cấp mạng.

  2. Nhà quản lý và hoạch định chiến lược mạng viễn thông: Các số liệu và phân tích KPI giúp đánh giá hiệu quả mạng, từ đó đưa ra các quyết định đầu tư và phát triển phù hợp.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành viễn thông: Tài liệu là nguồn tham khảo quý giá về lý thuyết, kỹ thuật và thực tiễn tối ưu mạng 4G LTE tại Việt Nam.

  4. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông: Hiểu rõ các yêu cầu và thách thức trong tối ưu vùng phủ giúp phát triển sản phẩm và dịch vụ phù hợp với thị trường Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần tối ưu hóa vùng phủ mạng 4G LTE?
    Tối ưu hóa vùng phủ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ, giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi và tăng khả năng truy cập mạng, từ đó nâng cao trải nghiệm người dùng và hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.

  2. Các chỉ số KPI nào quan trọng nhất trong đánh giá vùng phủ?
    Các chỉ số RSRP, RSRQ và SINR là những tham số chính dùng để đánh giá cường độ và chất lượng tín hiệu, giúp xác định vùng phủ tốt hay kém.

  3. Phương pháp thu thập dữ liệu để tối ưu mạng là gì?
    Dữ liệu được thu thập qua drive test thực tế, thống kê mạng và phản hồi khách hàng, kết hợp với phân tích mô phỏng bằng phần mềm quy hoạch mạng.

  4. Công nghệ MIMO có vai trò gì trong tối ưu mạng?
    MIMO sử dụng nhiều anten phát và thu để tăng dung lượng và tốc độ truyền dữ liệu, giúp cải thiện hiệu suất mạng và chất lượng vùng phủ.

  5. Làm thế nào để giảm nhiễu giữa các cell trong mạng LTE?
    Điều chỉnh công suất phát, tái cấu trúc tần số và sử dụng kỹ thuật lập lịch tài nguyên hiệu quả là các biện pháp chính để giảm nhiễu và nâng cao chất lượng tín hiệu.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích chi tiết cấu trúc và công nghệ mạng 4G LTE, tập trung vào các kỹ thuật then chốt như OFDMA, SC-FDMA và MIMO.
  • Đã xác định được các điểm yếu về vùng phủ và chất lượng tín hiệu tại Viettel Thái Nguyên thông qua các chỉ số KPI và drive test.
  • Thực hiện tối ưu hóa tham số mạng giúp cải thiện đáng kể vùng phủ, nâng cao chất lượng dịch vụ và hiệu quả sử dụng tài nguyên.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể, khả thi nhằm tiếp tục nâng cao chất lượng mạng trong thời gian tới.
  • Khuyến khích các nhà khai thác và chuyên gia viễn thông áp dụng kết quả nghiên cứu để phát triển mạng 4G LTE bền vững và hiệu quả hơn.

Để tiếp tục phát triển, cần triển khai các giải pháp tối ưu đã đề xuất, đồng thời duy trì giám sát và đánh giá định kỳ để đảm bảo mạng luôn đạt chất lượng cao. Mời các chuyên gia và nhà quản lý viễn thông tham khảo và áp dụng kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả khai thác mạng 4G LTE tại Việt Nam.