Tổng quan nghiên cứu

Mạng di động 4G đã trở thành nền tảng quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ viễn thông hiện đại với tốc độ truyền dữ liệu cao và chất lượng dịch vụ được cải thiện đáng kể. Tại Hải Dương, với diện tích khoảng 1.662 km² và mật độ dân số tăng nhanh, việc triển khai và tối ưu hóa vùng phủ mạng 4G Vinaphone là một thách thức lớn. Hiện tại, mạng 4G Vinaphone tại Hải Dương có khoảng 388 trạm eNodeB, trong đó 80% sử dụng cấu hình MIMO 4x4, hoạt động chủ yếu trên băng tần 1800 MHz. Tuy nhiên, sự phát triển đô thị với nhiều tòa nhà cao tầng và mật độ dân cư cao đã gây ảnh hưởng tiêu cực đến vùng phủ sóng và chất lượng dịch vụ.

Mục tiêu nghiên cứu là đo kiểm và tối ưu hóa vùng phủ mạng di động 4G Vinaphone tại Hải Dương nhằm nâng cao chất lượng vùng phủ, cải thiện trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa hiệu suất mạng. Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích các tham số kỹ thuật như RSRP, RSRQ, SINR, tốc độ tải lên/xuống, và các chỉ số KPI quan trọng khác trong giai đoạn 2020-2021. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc hỗ trợ các nhà mạng nâng cao hiệu quả đầu tư, giảm thiểu rớt cuộc gọi và nghẽn mạng, đồng thời góp phần phát triển hạ tầng viễn thông tại khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

  • Mô hình mạng 4G-LTE: Nghiên cứu dựa trên kiến trúc mạng 4G-LTE gồm hai thành phần chính là E-UTRAN (mạng truy nhập vô tuyến) và EPC (mạng lõi gói tin). Các phần tử logic như UE, eNodeB, MME, S-GW, P-GW, PCRF và HSS được phân tích chi tiết về chức năng và vai trò trong mạng.
  • Các chỉ số KPI trong mạng LTE: Bao gồm các chỉ số về vùng phủ (RSRP, RSRQ, SINR), khả năng truy nhập (RRC CSSR), duy trì kết nối (Call Drop Rate), di động (Handover Success Rate), và hiệu suất tài nguyên (Used Resource Block).
  • Lý thuyết bức xạ anten và góc nghiêng anten: Phân tích ảnh hưởng của góc nghiêng cơ học (M-Tilt) và góc nghiêng điện (E-Tilt) đến vùng phủ sóng và chất lượng tín hiệu, từ đó đề xuất các điều chỉnh phù hợp cho từng khu vực địa hình và mật độ dân cư.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu thực tế từ 388 trạm eNodeB tại Hải Dương, sử dụng thiết bị đo kiểm TEMS Investigation và phần mềm phân tích Tems Discovery để thu thập và xử lý logfile đo kiểm.
  • Phương pháp phân tích: Áp dụng phương pháp đo kiểm Driving Test với các bài đo được thiết kế theo kịch bản cụ thể, phân tích các tham số KPI như RSRP, RSRQ, SINR, DL/UL throughput, CSFB Call Setup Time, và các chỉ số chuyển giao (handover).
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2020-2021, bao gồm các giai đoạn thiết kế kịch bản đo, thu thập dữ liệu, phân tích số liệu, audit hiện trường và đề xuất giải pháp tối ưu.
  • Lý do lựa chọn phương pháp: Phương pháp Driving Test kết hợp với phân tích logfile cho phép đánh giá chính xác chất lượng vùng phủ và dịch vụ mạng trong điều kiện thực tế, phù hợp với mục tiêu tối ưu hóa vùng phủ tại địa bàn Hải Dương.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  • Chất lượng vùng phủ: Tỷ lệ vùng phủ có RSRP ≥ -100 dBm đạt khoảng 93% tại khu vực trung tâm thành phố, trong khi vùng ngoại ô và nông thôn đạt khoảng 90%. Tỷ lệ vùng phủ có SINR ≥ 10 dB đạt trên 90% ở khu vực đô thị, thấp hơn ở vùng nông thôn.
  • Hiệu suất dịch vụ thoại và dữ liệu: Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR) đạt trên 99% trong khu vực trung tâm, giảm nhẹ xuống khoảng 98% ở vùng ngoại ô. Tốc độ tải xuống trung bình đạt 42 Mbps với băng thông 20 MHz, tốc độ tải lên đạt 30 Mbps.
  • Chuyển giao (handover): Tỷ lệ chuyển giao thành công trong cùng tần số (Intra-LTE HO) đạt trên 98%, chuyển giao khác tần số (Inter-LTE HO) đạt trên 95%. Tỷ lệ rớt cuộc gọi (Call Drop Rate) dưới 1% trong khu vực đô thị.
  • Ảnh hưởng của góc nghiêng anten: Điều chỉnh góc nghiêng cơ học và điện giúp tăng cường cường độ tín hiệu tại các khu vực bị che chắn bởi tòa nhà cao tầng, giảm nhiễu và cải thiện vùng phủ sóng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc tối ưu hóa vùng phủ mạng 4G tại Hải Dương đã đạt được những cải thiện rõ rệt về chất lượng dịch vụ, đặc biệt tại các khu vực đô thị đông dân cư. Việc sử dụng công nghệ MIMO 4x4 chiếm 80% tổng số trạm đã góp phần nâng cao hiệu suất truyền dữ liệu. So với các nghiên cứu trong ngành, tỷ lệ chuyển giao thành công và tốc độ dữ liệu đạt mức cao, phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế.

Việc điều chỉnh góc nghiêng anten theo mô hình bức xạ anten 2D và 3D đã giúp giảm thiểu hiện tượng nhiễu và tăng cường vùng phủ tại các khu vực có địa hình phức tạp. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố RSRP và SINR trước và sau tối ưu, cũng như bảng so sánh các chỉ số KPI chính để minh họa hiệu quả của các biện pháp tối ưu.

Đề xuất và khuyến nghị

  • Tăng cường đo kiểm định kỳ: Thực hiện các đợt đo kiểm Driving Test định kỳ hàng quý để giám sát chất lượng vùng phủ và dịch vụ, đảm bảo các chỉ số KPI luôn đạt hoặc vượt mức yêu cầu.
  • Điều chỉnh góc nghiêng anten linh hoạt: Áp dụng điều chỉnh góc nghiêng cơ học và điện dựa trên đặc điểm địa hình và mật độ dân cư từng khu vực nhằm tối ưu vùng phủ và giảm nhiễu.
  • Mở rộng hạ tầng trạm gốc: Đề xuất bổ sung thêm trạm eNodeB tại các khu vực nông thôn và ngoại ô để nâng cao vùng phủ sóng, đặc biệt tại các xã có mật độ dân cư cao nhưng vùng phủ hiện tại chưa đáp ứng.
  • Nâng cấp công nghệ và thiết bị: Khuyến khích sử dụng thiết bị eNodeB hỗ trợ MIMO 4x4 và các công nghệ LTE-Advanced để tăng dung lượng và tốc độ truyền dữ liệu.
  • Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho đội ngũ kỹ thuật viên về công nghệ 4G và các công cụ đo kiểm như TEMS, Tems Discovery để nâng cao hiệu quả tối ưu mạng.

Các giải pháp trên cần được thực hiện trong vòng 12-18 tháng tới, phối hợp giữa nhà mạng Vinaphone, các đơn vị kỹ thuật và cơ quan quản lý viễn thông địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Nhà mạng viễn thông: Giúp các nhà mạng như Vinaphone, Viettel, MobiFone hiểu rõ hơn về kỹ thuật đo kiểm và tối ưu vùng phủ, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ và hiệu quả đầu tư.
  • Chuyên gia kỹ thuật viễn thông: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về các tham số kỹ thuật, công cụ đo kiểm và phương pháp tối ưu vùng phủ mạng 4G.
  • Cơ quan quản lý nhà nước: Hỗ trợ trong việc xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và giám sát chất lượng mạng viễn thông trên địa bàn tỉnh Hải Dương và các khu vực tương tự.
  • Học viên, sinh viên ngành viễn thông: Là tài liệu tham khảo quý giá cho việc nghiên cứu, học tập về công nghệ mạng 4G, đo kiểm và tối ưu hóa mạng di động.

Mỗi nhóm đối tượng có thể áp dụng các kiến thức và kết quả nghiên cứu vào thực tiễn công việc, từ việc thiết kế mạng, giám sát chất lượng đến hoạch định chính sách phát triển viễn thông.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần tối ưu hóa vùng phủ mạng 4G?
    Tối ưu vùng phủ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ, giảm rớt cuộc gọi, tăng tốc độ dữ liệu và tối ưu hiệu quả sử dụng hạ tầng mạng, từ đó cải thiện trải nghiệm người dùng.

  2. Các chỉ số KPI quan trọng trong đo kiểm mạng 4G là gì?
    Các chỉ số chính gồm RSRP (cường độ tín hiệu), RSRQ (chất lượng tín hiệu), SINR (tỷ số tín hiệu trên nhiễu), CSSR (tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công), và Call Drop Rate (tỷ lệ rớt cuộc gọi).

  3. Phương pháp đo kiểm Driving Test có ưu điểm gì?
    Driving Test cho phép thu thập dữ liệu thực tế trong điều kiện di chuyển, phản ánh chính xác chất lượng vùng phủ và dịch vụ mạng tại các vị trí khác nhau, hỗ trợ phân tích và tối ưu mạng hiệu quả.

  4. Ảnh hưởng của góc nghiêng anten đến vùng phủ như thế nào?
    Góc nghiêng cơ học và điện ảnh hưởng đến hướng và cường độ phát sóng của anten, điều chỉnh phù hợp giúp tăng cường vùng phủ tại khu vực cần thiết và giảm nhiễu từ các ô lân cận.

  5. Làm thế nào để nâng cao hiệu quả tối ưu vùng phủ mạng 4G?
    Kết hợp đo kiểm định kỳ, điều chỉnh tham số anten, mở rộng hạ tầng trạm gốc, nâng cấp thiết bị và đào tạo nhân lực kỹ thuật là các giải pháp hiệu quả để nâng cao chất lượng vùng phủ.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã đánh giá chi tiết và tối ưu hóa vùng phủ mạng 4G Vinaphone tại Hải Dương, nâng cao chất lượng dịch vụ và trải nghiệm người dùng.
  • Các chỉ số KPI như RSRP, SINR, CSSR và tốc độ dữ liệu đều đạt hoặc vượt mức tiêu chuẩn đề ra.
  • Việc điều chỉnh góc nghiêng anten đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện vùng phủ và giảm nhiễu.
  • Đề xuất các giải pháp thực tiễn bao gồm đo kiểm định kỳ, điều chỉnh anten, mở rộng hạ tầng và nâng cấp công nghệ.
  • Khuyến nghị triển khai các bước tiếp theo trong vòng 12-18 tháng để duy trì và nâng cao chất lượng mạng 4G tại Hải Dương.

Hành động tiếp theo là phối hợp giữa nhà mạng, đơn vị kỹ thuật và cơ quan quản lý để triển khai các giải pháp tối ưu, đảm bảo mạng 4G phát triển bền vững và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.