Tổng quan nghiên cứu

Mạng 4G LTE (Long Term Evolution) đã trở thành nền tảng quan trọng trong phát triển viễn thông toàn cầu, với tốc độ tải xuống đỉnh lý thuyết lên đến 300 Mbps và tải lên 75 Mbps, độ trễ truyền dẫn dưới 5 ms. Tại Việt Nam, mặc dù công nghệ 5G đang trong giai đoạn thử nghiệm, mạng 4G vẫn giữ vai trò chủ đạo do cơ sở hạ tầng và thiết bị đầu cuối chưa hoàn thiện. Tỉnh Hưng Yên, với dân số trung bình và nhiều khu công nghiệp, có nhu cầu sử dụng dịch vụ mạng di động rất lớn. Vinaphone là một trong bốn nhà mạng chính cung cấp dịch vụ 4G tại đây, tuy nhiên chất lượng dịch vụ còn nhiều hạn chế do các yếu tố như công suất tín hiệu thu (RSRP) thấp, tốc độ tải dữ liệu không ổn định, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SINR) cao, và các vấn đề về quy hoạch tần số.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá hiện trạng chất lượng mạng 4G tại Vinaphone Hưng Yên và đề xuất các giải pháp tối ưu vùng phủ nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ trên cơ sở hạ tầng hiện có. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mạng 4G LTE của Vinaphone tại tỉnh Hưng Yên, sử dụng các công cụ đo kiểm và phần mềm chuyên dụng để thu thập và phân tích dữ liệu thực tế. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cải thiện các chỉ số KPI như độ sẵn sàng mạng vô tuyến ≥ 95%, tỷ lệ truy cập thành công ≥ 90%, thời gian trễ truy nhập ≤ 10 giây, tỷ lệ truyền tải dữ liệu bị rơi ≤ 10%, và tốc độ tải dữ liệu trung bình đạt ≥ 0,8 lần tốc độ chuẩn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Công nghệ LTE và LTE-Advanced: LTE là chuẩn mạng di động thế hệ thứ tư, dựa trên nền tảng IP, sử dụng kỹ thuật điều chế OFDM, SC-FDMA và MIMO để tăng dung lượng và tốc độ truyền dữ liệu. LTE-Advanced mở rộng khả năng với tốc độ đỉnh lên đến 1 Gbps (đường xuống) và 500 Mbps (đường lên), hỗ trợ băng thông lên đến 100 MHz và cải thiện vùng phủ, hiệu quả phổ.

  • Chỉ số hiệu suất chính (KPI) trong mạng LTE: Bao gồm các tham số đo lường vùng phủ (RSRP, RSRQ, SINR), khả năng truy nhập, duy trì kết nối, chất lượng dịch vụ dữ liệu (tốc độ tải xuống và tải lên), và các tham số QoS ở mức bearer như QCI, ARP, GBR, MBR.

  • Mô hình quy hoạch và tối ưu mạng LTE: Quy hoạch mạng gồm ba bước chính: định cỡ mạng, quy hoạch chi tiết và vận hành tối ưu. Tối ưu vùng phủ dựa trên phân tích dữ liệu đo kiểm thực tế, điều chỉnh tham số kỹ thuật, xử lý các vấn đề về nhiễu, chuyển giao và cấu hình thiết bị.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu thực tế từ hệ thống mạng Vinaphone Hưng Yên, bao gồm dữ liệu đo kiểm Drive Test sử dụng phần mềm TEMS Investigation, dữ liệu KPI từ hệ thống quản lý mạng (OMC), và các báo cáo kỹ thuật liên quan.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích số liệu đo kiểm về các tham số RSRP, RSRQ, SINR, tốc độ tải xuống và tải lên, so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật và KPI đề ra. Sử dụng mô hình tính toán quỹ đường truyền lên và xuống, đánh giá vùng phủ và dung lượng mạng. Phân tích nguyên nhân các vấn đề mạng dựa trên dữ liệu cảnh báo, nhật ký đo kiểm và phản hồi khách hàng.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2021, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu thực địa, phân tích và đánh giá hiện trạng, đề xuất giải pháp tối ưu, triển khai thử nghiệm và đánh giá hiệu quả sau tối ưu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng vùng phủ hiện tại chưa đồng đều: Dữ liệu đo kiểm cho thấy tỷ lệ RSRP trung bình tại các khu vực đô thị đạt khoảng -95 dBm, trong khi tại các vùng ngoại ô và khu công nghiệp có giá trị thấp hơn, khoảng -110 dBm, dẫn đến vùng phủ sóng không ổn định.

  2. Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SINR) thấp tại các điểm nóng: Tại các khu vực có mật độ người dùng cao, SINR trung bình chỉ đạt khoảng 10 dB, thấp hơn mức tối ưu 15 dB, ảnh hưởng đến tốc độ tải dữ liệu và chất lượng dịch vụ.

  3. Tốc độ tải xuống và tải lên chưa đạt kỳ vọng: Tốc độ tải xuống trung bình đo được là 25 Mbps, thấp hơn 17% so với mục tiêu 30 Mbps, trong khi tốc độ tải lên trung bình là 10 Mbps, thấp hơn 20% so với mục tiêu 12 Mbps.

  4. Các vấn đề về cấu hình và nhiễu: Phân tích dữ liệu cho thấy tồn tại hiện tượng chéo cell, thiếu neighbor cell trong cấu hình, và nhiễu kênh lân cận làm giảm hiệu quả sử dụng tài nguyên phổ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các vấn đề trên là do quy hoạch tần số chưa tối ưu, cấu hình tham số kỹ thuật chưa phù hợp với đặc điểm địa hình và mật độ người dùng tại Hưng Yên. So với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này tương đồng với thực trạng các mạng 4G tại các tỉnh có mật độ dân cư phân bố không đồng đều. Việc sử dụng phần mềm đo kiểm TEMS và phân tích KPI đã giúp xác định chính xác các điểm yếu trong vùng phủ và chất lượng dịch vụ.

Việc tối ưu vùng phủ dựa trên điều chỉnh công suất phát, góc nghiêng anten (tilt), bổ sung neighbor cell và cân bằng tải giữa các cell được chứng minh là giải pháp hiệu quả. Dữ liệu sau tối ưu cho thấy RSRP tăng trung bình 5 dBm, SINR cải thiện 3 dB, tốc độ tải xuống tăng 15%, và tỷ lệ truy cập thành công dịch vụ tăng lên 92%. Các biểu đồ so sánh trước và sau tối ưu minh họa rõ sự cải thiện về vùng phủ và chất lượng dịch vụ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu cấu hình anten và công suất phát: Điều chỉnh góc nghiêng (tilt) và công suất phát của các trạm gốc để mở rộng vùng phủ và giảm nhiễu, nhằm nâng cao chỉ số RSRP và SINR. Thời gian thực hiện dự kiến 3 tháng, do đội kỹ thuật Vinaphone Hưng Yên đảm nhiệm.

  2. Cập nhật và bổ sung neighbor cell: Kiểm tra và bổ sung danh sách neighbor cell để cải thiện chuyển giao và giảm hiện tượng chéo cell, nâng cao tỷ lệ truy cập thành công dịch vụ. Thời gian thực hiện 2 tháng, phối hợp giữa bộ phận vận hành và quản lý mạng.

  3. Triển khai hệ thống mạng tự tối ưu SON: Áp dụng công nghệ Self Optimising Networks để tự động hóa quy trình tối ưu, giảm chi phí vận hành và tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng. Đề xuất triển khai trong vòng 6 tháng với sự hỗ trợ từ nhà cung cấp thiết bị.

  4. Phân bổ lại phổ tần số (refarming): Tận dụng các dải tần số thấp hơn để cải thiện vùng phủ, đặc biệt tại các khu vực nông thôn và trong nhà, đồng thời tăng dung lượng mạng. Cần phối hợp với cơ quan quản lý tần số và các nhà mạng khác, thời gian thực hiện dự kiến 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các kỹ sư và chuyên gia viễn thông: Nghiên cứu các giải pháp tối ưu vùng phủ và cải thiện chất lượng mạng 4G, áp dụng trong vận hành và