Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin di động, nhu cầu về truyền tải dữ liệu tốc độ cao và đa dạng dịch vụ ngày càng tăng cao. Tại Việt Nam, hệ thống mạng 3G trên nền tảng công nghệ WCDMA đã được triển khai từ năm 2011 với bốn nhà khai thác chính gồm Viettel, Mobifone, Vinaphone và liên danh EVNTelecom – Vietnamobile. Công nghệ WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) được xem là bước tiến vượt bậc so với các thế hệ mạng trước đó như GSM, GPRS và EDGE, nhờ khả năng truyền tải dữ liệu nhanh hơn và hỗ trợ đa dạng dịch vụ như thoại, video, truy cập Internet và các ứng dụng đa phương tiện.

Tuy nhiên, trong quá trình vận hành mạng 3G WCDMA, việc tối ưu hóa mạng vô tuyến đóng vai trò then chốt nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng dung lượng mạng và giảm thiểu các sự cố như rớt cuộc gọi, nghẽn mạng. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích các chỉ số hiệu suất chính (KPI) như tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR) và tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR), từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu mạng phù hợp với thực tế vận hành tại Việt Nam, đặc biệt là mạng Viettel.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống mạng 3G WCDMA triển khai tại Việt Nam trong giai đoạn từ 2011 đến 2013, sử dụng dữ liệu thực tế từ các công cụ đo lường như TEMS và MapInfo. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cải thiện các chỉ số KPI, góp phần nâng cao trải nghiệm người dùng và hiệu quả khai thác mạng của các nhà mạng di động.

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 di động thế hệ 3 (3G) WCDMA, bao gồm:

  • Mô hình kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS: Bao gồm các thành phần chính như thiết bị người dùng (UE), mạng truy nhập vô tuyến mặt đất (UTRAN) với các nodeB và bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC), cùng mạng lõi (CN) với các phần tử như MSC, SGSN, GGSN, HLR, AuC và EIR. Mô hình này giúp hiểu rõ cấu trúc và chức năng của từng phần tử trong mạng 3G.

  • Lý thuyết kỹ thuật trải phổ (Spread Spectrum): Đây là kỹ thuật cơ bản trong WCDMA, sử dụng mã OVSF để phân biệt các kênh người dùng, đảm bảo tín hiệu truyền đi có độ tương quan thấp, giảm nhiễu và tăng hiệu quả sử dụng phổ tần.

  • Chỉ số hiệu suất chính (KPI) trong mạng 3G: Tập trung vào các KPI như Call Drop Rate (CDR) và Call Success Setup Rate (CSSR), là các chỉ số quan trọng phản ánh chất lượng dịch vụ và hiệu quả vận hành mạng.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: chuyển giao mềm (soft handover), điều khiển công suất vòng kín (closed loop power control), các loại kênh truyền tải (truyền tải riêng, chung), và các giao thức báo hiệu trong mạng WCDMA.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ mạng Viettel trong giai đoạn 2011-2013, sử dụng các công cụ đo lường chuyên dụng như TEMS và MapInfo để thu thập số liệu KPI và phân tích hiện trạng mạng. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm hàng nghìn điểm đo KPI trên nhiều khu vực địa lý khác nhau, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Phân tích thống kê mô tả: Đánh giá các chỉ số KPI trung bình, tỷ lệ phần trăm rớt cuộc gọi và thiết lập thành công.

  • Phân tích nguyên nhân: Sử dụng kỹ thuật phân tích đa biến để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến CDR và CSSR như lỗi thiết bị, chuyển giao, vùng phủ sóng, nhiễu và xung đột mã.

  • So sánh trước và sau tối ưu: Đánh giá hiệu quả các biện pháp tối ưu bằng cách so sánh số liệu KPI trước và sau khi thực hiện các giải pháp.

Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 18 tháng, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích, đề xuất giải pháp và đánh giá hiệu quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tỷ lệ rớt cuộc gọi (CDR) trung bình đạt khoảng 3.5% trên toàn mạng Viettel, trong đó nguyên nhân chủ yếu là do chuyển giao (chiếm khoảng 40% các trường hợp rớt cuộc gọi), tiếp theo là lỗi thiết bị (25%) và vùng phủ sóng yếu (20%).

  2. Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR) đạt khoảng 95%, tuy nhiên tại một số khu vực đô thị đông dân cư, CSSR giảm xuống còn khoảng 90% do hiện tượng nghẽn mạng và xung đột mã xáo trộn.

  3. Phân tích chi tiết cho thấy các khu vực có bán kính cell quá lớn và ô nhiễm kênh hoa tiêu là nguyên nhân làm tăng CDR lên đến 5-6%, trong khi các khu vực được tối ưu tham số D hợp lý có CDR giảm xuống dưới 2%.

  4. Sau khi thực hiện các biện pháp tối ưu như điều chỉnh tham số công suất, sửa lỗi feeder và cấu hình lại cell hàng xóm, CDR giảm trung bình 1.2% và CSSR tăng 2%, thể hiện hiệu quả rõ rệt của công tác tối ưu mạng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tỷ lệ rớt cuộc gọi cao là do chuyển giao không hiệu quả, đặc biệt là chuyển giao cứng (HHO) giữa các nodeB khác RNC, gây mất kết nối tạm thời. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trong ngành cho thấy chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn (soft/softer handover) giúp giảm thiểu rớt cuộc gọi đáng kể.

Ngoài ra, vùng phủ sóng không đồng đều và nhiễu kênh cũng làm giảm chất lượng dịch vụ, đặc biệt trong các khu vực đô thị với mật độ người dùng cao. Việc bán kính cell quá lớn dẫn đến hiện tượng gần xa (near-far problem), làm giảm hiệu quả điều khiển công suất và tăng tỷ lệ lỗi.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tại Việt Nam tương đồng về các nguyên nhân ảnh hưởng đến KPI, tuy nhiên mức độ ảnh hưởng của các yếu tố như lỗi thiết bị và cấu hình mạng có phần cao hơn do điều kiện hạ tầng và môi trường khác biệt.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ cột thể hiện tỷ lệ CDR và CSSR theo khu vực, bảng phân tích nguyên nhân rớt cuộc gọi và biểu đồ so sánh KPI trước và sau tối ưu để minh họa hiệu quả các giải pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường áp dụng chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn nhằm giảm thiểu rớt cuộc gọi do chuyển giao cứng, đặc biệt trong các khu vực có mật độ người dùng cao. Thời gian thực hiện: 6 tháng, chủ thể: đội ngũ kỹ sư tối ưu mạng.

  2. Điều chỉnh tham số công suất và bán kính cell hợp lý để giảm hiện tượng gần xa và ô nhiễm kênh hoa tiêu, nâng cao chất lượng tín hiệu. Thời gian thực hiện: 3 tháng, chủ thể: bộ phận vận hành mạng.

  3. Sửa chữa và bảo trì hệ thống feeder, thiết bị trạm gốc nhằm giảm lỗi thiết bị gây rớt cuộc gọi. Thời gian thực hiện: liên tục, chủ thể: đội ngũ kỹ thuật bảo trì.

  4. Cấu hình lại các cell hàng xóm và tối ưu hóa vùng phủ sóng dựa trên phân tích dữ liệu thực tế, đảm bảo vùng phủ đồng đều và giảm xung đột mã. Thời gian thực hiện: 4 tháng, chủ thể: phòng kỹ thuật mạng.

  5. Đào tạo nâng cao năng lực cho kỹ sư tối ưu mạng về kiến thức lý thuyết và thực hành công nghệ WCDMA, giúp nâng cao hiệu quả công tác tối ưu. Thời gian thực hiện: định kỳ hàng năm, chủ thể: ban quản lý kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Kỹ sư tối ưu mạng di động: Nắm bắt kiến thức chuyên sâu về công nghệ WCDMA, các kỹ thuật và giao thức, cũng như các phương pháp phân tích KPI để nâng cao chất lượng mạng.

  2. Nhà quản lý mạng viễn thông: Hiểu rõ các chỉ số hiệu suất mạng và các yếu tố ảnh hưởng, từ đó đưa ra các quyết định chiến lược về đầu tư và vận hành mạng.

  3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật truyền thông: Là tài liệu tham khảo toàn diện về kiến trúc mạng 3G, kỹ thuật trải phổ, giao thức báo hiệu và bài toán tối ưu mạng vô tuyến.

  4. Các nhà cung cấp thiết bị và phần mềm viễn thông: Cung cấp thông tin thực tế về các vấn đề vận hành mạng và yêu cầu tối ưu, hỗ trợ phát triển sản phẩm phù hợp với thị trường Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tối ưu mạng 3G WCDMA lại quan trọng?
Tối ưu mạng giúp nâng cao chất lượng dịch vụ, giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi và tăng tỷ lệ thiết lập thành công, từ đó cải thiện trải nghiệm người dùng và hiệu quả khai thác mạng.

2. Các chỉ số KPI nào được ưu tiên trong nghiên cứu này?
Luận văn tập trung vào Call Drop Rate (CDR) và Call Success Setup Rate (CSSR) vì đây là các chỉ số phản ánh trực tiếp chất lượng cuộc gọi và khả năng kết nối của mạng.

3. Nguyên nhân chính gây rớt cuộc gọi trong mạng WCDMA là gì?
Chuyển giao không hiệu quả, đặc biệt là chuyển giao cứng giữa các nodeB khác RNC, cùng với vùng phủ sóng yếu và lỗi thiết bị là những nguyên nhân chính.

4. Các công cụ nào được sử dụng để thu thập dữ liệu KPI?
Các công cụ đo lường chuyên dụng như TEMS và MapInfo được sử dụng để thu thập và phân tích dữ liệu thực tế từ mạng Viettel.

5. Giải pháp tối ưu mạng có thể áp dụng trong bao lâu để thấy hiệu quả?
Một số giải pháp như điều chỉnh tham số công suất và cấu hình cell có thể thấy hiệu quả trong vòng 3-6 tháng, trong khi đào tạo kỹ sư là quá trình liên tục.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích chi tiết kiến trúc và kỹ thuật của mạng 3G WCDMA, đồng thời đánh giá các chỉ số KPI quan trọng như CDR và CSSR dựa trên dữ liệu thực tế tại Việt Nam.
  • Phân tích nguyên nhân rớt cuộc gọi và lỗi thiết lập cuộc gọi giúp xác định các điểm nghẽn trong vận hành mạng.
  • Các giải pháp tối ưu mạng được đề xuất bao gồm chuyển giao mềm, điều chỉnh công suất, bảo trì thiết bị và cấu hình vùng phủ, đã chứng minh hiệu quả qua số liệu KPI cải thiện.
  • Nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ mạng 3G, hỗ trợ các nhà mạng trong việc vận hành và phát triển mạng di động tại Việt Nam.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai rộng rãi các giải pháp tối ưu, đào tạo kỹ sư và cập nhật công nghệ mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

Để nâng cao hiệu quả vận hành mạng 3G WCDMA, các nhà quản lý và kỹ sư mạng nên áp dụng các kiến thức và giải pháp được trình bày trong luận văn, đồng thời tiếp tục nghiên cứu và cập nhật công nghệ mới nhằm duy trì chất lượng dịch vụ tối ưu.