Hình 3 .1 Tăng trưởng thuê bao băng rộng
Hình 3.2 Kết nối mạng lõi cho tổng đài MSS/TSS mạng VinaPhone
Tuy nhiên để các mạng di động tại Việt Nam phát triển lên 4G, đặc biệt là LTE-Advanced thì cần phải có một chặng đường thay đổi và phát triển rất dài. Hiện tại có hai con đường phát triển lên hệ thống di động 4G, thứ nhất đó là phát triển hệ thống thông tin di động 3G/HSPA+ hiện tại lên mạng LTE phát hành 8 và 9, với tư cách là hệ thống tiệm cận 4G nhưng cũng có những phát triển rất lớn về tốc độ dữ liệu cao. Mạng LTE đang hứa hẹn mở ra một cơ hội tăng lưu lượng thông qua các ứng dụng di động mới. Theo kỳ vọng thì LTE sẽ đạt tốc độ trung bình từ 50- 100Mb/s. Đây là một sự gia tăng đáng kể so với các hệ thống 2G/3G và xa hơn nữa là giúp tăng cường dung lượng truyền tải với giá thành thấp hơn từ đó tăng hiệu quả truyền tải. Hướng phát triển thứ hai đó là tiến thẳng lên hệ thống 4G LTE-Advanced bỏ qua quá trình phát triển lên LTE phát hành 8 và 9 với những sự thay đổi đáng kể cả về thiết bị lẫn công nghệ.
3.4. Kết luận chương
Sự phát triển mạnh mẽ, hiệu quả của mạng và dịch vụ 3G tại Việt Nam cho thấy tiềm năng phát triển dịch vụ di động băng rộng ở Việt Nam. Đây là cơ sở để tin tưởng cho việc triển khai thành công mạng di động 4G LTE trong những năm tới ở Việt Nam
CHƯƠNG 4: QUY HOẠCH DUNG LƯỢNG MẠNG 4G LTE VÀ ÁP DỤNG TRIỂN KHAI TẠI TỈNH TT-HUẾ
Quy hoạch mạng truy nhập LTE được thực hiện qua nhiều bước. Trong đó tiền quy hoạch (định cỡ mạng) ước tính được mật độ site yêu cầu, ước tính khối lượng eNode-B và các cổng truy nhập (MME/SGW) và cấu hình site cần thiết cho vùng quy hoạch… Các hoạt động quy hoạch chi tiết mạng truy nhập LTE ban đầu bao gồm phân tích quỹ đường truyền vô tuyến và vùng phủ, ước tính dung lượng ô, cấu hình phần cứng và thiết bị tại các giao diện khác nhau…
Quá trình quy hoạch chi tiết mạng LTE bắt đầu với việc ước tính kích thước cell thực tế thu được trong bước này, dẫn đến kích thước tối đa cho phép của site của các tế bào, do đó thu được một ước tính sơ bộ số eNode-B yêu cầu. Khi có kích thước cell thực tế thì bài toán tính toán quỹ đường truyền được sử dụng để xác định hệ số suy hao tối đa theo mô hình truyền sóng được sử dụng.
Tính toán thông lượng đi cùng với quá trình ước tính vùng phủ thực tế vì chúng ảnh hưởng lẫn nhau. Quy hoạch dung lượng là một trong bài toán quy hoạch mạng được sử dụng nhằm xác định thông lượng giới hạn trong vùng phủ sóng hiện có, giảm thiểu tắc nghẽn mạng. Quy hoạch dung lượng còn ảnh hưởng đến kích thước vùng phủ sóng do ảnh hưởng của mật độ dân cư trong vùng, của các loại dịch vụ mà dân cư trong vùng phủ sóng sử dụng... Vì thế quy hoạch dung lượng là bước quyết định số eNode-B cần thiết, cấu hình của eNode-B trong quy hoạch mạng vô tuyến.
Công nghệ LTE, được phát triển trên nền tảng gói IP hoàn toàn, phục vụ cho các dịch vụ VOIP, video, data streaming, internet băng rộng. Khi đó lớp truy nhập của LTE có nhiệm vụ đảm bảo và kiểm soát chất lượng dich vụ QOS, nhằm phân bổ tài nguyên hợp lý và tối ưu cho người dùng, đáp ứng khả năng truy cập dịch vụ với độ trễ thấp nhất, băng thông rộng nhất có thể…
Các bài toán quy hoạch tính toán số lượng trạm thực tế hay các vị trí trạm trong mạng LTE là bài toán khá phức tạp khi mong muốn đảm bảo hiệu năng mạng cao. Hiệu năng mang LTE phụ thuộc nhiều vào cơ chế lập lịch được sử dụng ở lớp MAC trong giao diện vô tuyến. Trong đó các kỹ thuật (giải thuật) lập lịch là thành phần cốt lõi của nó. Một khi có được cơ chế lập lịch tốt, hiệu năng mạng có thể
được ước tính thì bài toán quy hoạch nhằm tính toán số lượng trạm thực tế hay các vị trí trạm trong mạng LTE có thể quay về với bài toán kinh điển của các mạng trước đây (2G/3G) với một hệ số thích hợp hiệu năng mạng.
Trong các mạng không dây băng rộng di động thế hệ sau (4G - LTE hay 5G LTE-A) sử dụng các dịch vụ BE, UGS, rtPS, nrtPS.. cơ chế truyền dẫn đa lối vào-đa lối ra (MIMO), điều chế mã hóa thích nghi (ACM) được thiết lập nhằm nâng cao hiệu năng mạng về mặt cải thiện dung lượng kênh truyền, giảm thiểu tỷ lệ lỗi bít (BER) theo tỉ số công suất tín hiệu trên công suất nhiễu (SNR). Các cơ chế này dẫn đến các giải thuật lập lịch như Best CQI (CQI). Proposonal Fair (PF)…Vì thế, chương này chọn hướng nghiên cứu về các kỹ thuật lập lịch để hiểu sâu hơn ảnh hưởng của các kỹ thuật này đến sự phân bố enodeB hay nói đúng hơn là ảnh hưởng như thế nào đến quy hoạch dung lượng một yếu tố quan trọng trong quy hoạch mạng vô tuyến.
4.1. Quy hoạch LTE tại Tỉnh Thừa Thiên Huế
Huế nằm ở dải đất hẹp của miền Trung Việt Nam và là thành phố tỉnh lỵ của Thừa Thiên - Huế. Thành phố là trung tâm về nhiều mặt của miền Trung như văn hoá, chính trị, giáo dục, du lịch...Diện tích của tỉnh là 5.053,990 km², dân số theo kết quả điều tra tính đến năm 2012 là 1.115.523 người.
Thừa Thiên-Huế giáp tỉnh Quảng Trị về phía bắc, biển Đông về phía đông, thành phố Đà Nẵng về phía đông nam, tỉnh Quảng Nam về phía nam, dãy Trường Sơn. Phần lớn núi rừng nằm ở phía tây. Những ngọn núi đáng kể là: núi Động Ngai cao 1.774m, Động Truồi cao 1.154m, Co A Nong cao 1.228m, Bol Droui cao 1.438m, Tro Linh cao 1.207m, Hói cao 1.166m (nằm giữa ranh giới tỉnh Quảng Nam), Cóc Bai cao 787m, Bạch Mã cao 1.444m, Mang cao 1.708m, Động Chúc Mao 514m, Động A Tây 919m. Sông ngòi thường ngắn nhưng lại lớn về phía hạ lưu. Những sông chính là Ô Lâu, Rào Trang, Rào Lau, Rào Mai, Tả Trạch, Hữu Trạch, An Cựu, Nước Ngọt, Lăng Cô, Bồ, Rau Bình Điền, Đá Bạc, Vân Xá, Truồi,... Hai cửa biển quan trọng là cửa Thuận An và cửa Tư Hiền.
Bảng 4.1: Phân bổ diện tích, dân cư theo địa lí hành chính tỉnh Thừa Thiên Huế Chia ra Thành phố, thị xã và các huyện Tổng số Số xã Số phường, Số thị trấn Diện tích (kha) Dân số Cả tỉnh 152 105 39 8 503.320,5 1.115.523 Thành phố Huế 27 0 27 - 7168,7 344.581 Huyện Phong Điền 16 15 - 1 95081,8 106.000 Huyện Quảng Điền 11 10 - 1 16294,4 91.514 Thị xã Hương Trà 16 9 7 - 51853,4 118.354 Huyện Phú Vang 20 18 - 2 27987,0 178.968 Thị xã Hương Thủy 12 7 5 - 45602,1 96.525 Huyện Phú Lộc 18 16 - 2 72092,0 149.418 Huyện A Lưới 21 20 - 1 122463,6 38.616
Huyện Nam Đông 11 10 - 1 64777,9 22.333
Xu hướng triển khai mạng 4G LTE tại Tỉnh Thừa Thiên Huế nhất thiết phải theo xu hướng triển khai mạng 4G LTE ở Việt Nam nói riêng và khu vực cũng như trên toàn thế giới nói chung. Trong 2 thập kỷ qua, ngành Viễn thông Việt Nam đã chứng kiến sự phát triển vượt bậc với mạng 3G đã phủ sóng 63 tỉnh, thành phố với số lượng người dùng tăng trưởng mạnh mẽ, nhưng ngưỡng cửa 4G hứa hẹn sẽ còn mở ra nhiều thời cơ mới cho các nhà mạng Việt Nam phát triển.
Trong 5 năm gần đây sự phát triển mạnh mẽ của viễn thông cùng với nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao khác đã và đang làm biến đổi sâu sắc đời sống kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội của thế giới. Cùng với xu thế phát triển kinh tế- xã hội chung của đất nước, ngành viễn thông Việt Nam đã có bước phát triển vượt bậc trong hai thập kỷ gần đây: từ lĩnh vực kinh doanh độc quyền nhà nước, Việt Nam đã có một thị trường viễn thông cạnh tranh mạnh mẽ với 13 doanh nghiệp có hạ tầng mạng, trong số có 6 doanh nghiệp di động, 5 doanh nghiệp cung cấp dịch vụ điện thoại cố định, 90 doanh nghiệp cung cấp dịch vụ, chủ yếu dịch vụ Internet.
Tính đến cuối 2014 tại Việt Nam hiện có 130 triệu thuê bao, trong đó 124 triệu thuê bao di động. Trong lĩnh vực Internet, kể từ khi chính thức được cung cấp ngày 1/12/1997 đến nay, Việt Nam có hơn 31 triệu thuê bao interenet, trong đó có 22 triệu thuê bao băng rộng, tổng doanh thu toàn ngành viễn thông năm 2014 đạt xấp xỉ 10 tỷ USD.
Từ năm 2009, Việt Nam đã đầu tư phát triển công nghệ 3G và VinaPhone/VNPT là đơn vị đầu tiên triển khai mạng 3G. Sau 5 năm triển khai, số lượng thuê bao sử dụng mạng 3G tại Việt Nam đã tăng từ 7 triệu thuê bao năm 2009 lến đến gần 29 triệu thuê bao vào tháng 1/2015, chiếm gần 1/3 tổng dân số (số liệu do Cục Viễn thông cung cấp) và đang tiếp tục gia tăng một cách mạnh mẽ. Hiện nay, công nghệ 3G đã phủ sóng 63/63 tỉnh thành và các vùng biên giới hải đảo. Chất lượng dịch vụ 3G cũng gia tăng đáng kể. Giá cước sử dụng dịch vụ 3G cũng đã có nhiều thay đổi phù hợp với người sử dụng hơn.
Ngược lại, ở một mảng thị trường khác, con số lại biến động theo chiều ngược lại, theo số liệu trong Sách Trắng, năm 2013, thuê bao di động toàn thị trường giảm 8 triệu, tương đương mức giảm 6%, chỉ còn 123,7 triệu. Thuê bao điện thoại cố định tiếp tục giảm, đạt trên 6,7 triệu thuê bao. Những con số này cũng trùng khớp với nhận định của nhiều chuyên gia viễn thông về việc nhu cầu thoại và SMS truyền thống đang giảm sút, không những thế còn bị cạnh tranh quyết liệt bởi các ứng dụng gọi điện, nhắn tin miễn phí (OTT).
Trong khi đó, thế giới đang đón nhận sự phát triển nhanh chóng của mạng 4G LTE. Theo số liệu của GSA, tính hết năm 2014, tổng thuê bao 4G LTE trên toàn cầu đạt 497 triệu, với mức tăng trưởng hàng năm đạt 140%. Riêng trong 6 tháng cuối năm 2014, số lượng thuê bao 4G LTE đã ghi nhận tốc độ tăng trưởng nhanh hơn so với thuê bao 3G/WCDMA-HSPA là 20%.
Dự kiến đến hết năm 2014, toàn thế giới sẽ có ít nhất khoảng 450 mạng LTE triển khai thương mại so với con số 364 mạng đã chính thức cung cấp dịch vụ tại thời điểm cuối 2014.
Theo nghiên cứu của Ericsson Mobility Report, tới năm 2020, thế giới sẽ có 3,5 tỉ thuê bao LTE tương đương 70% dân số toàn cầu tại thời điểm đó. Trong năm 2014, LTE tiếp tục tăng trưởng mạnh mẽ và hiện đã có 500 triệu thuê bao. Chỉ tính
riêng quý 4/2015, lần đầu tiên thế giới chứng kiến mức tăng kỷ lục trong một quý lên tới 110 triệu thuê bao LTE mới. Theo dự báo khoảng thời gian 2015 đến 2020, Châu Á Thái Bình Dương sẽ là khu vực đứng đầu về sự tăng mới thuê bao LTE, dự kiến sẽ có thêm 1,8 tỷ thuê bao, chiếm 60% sự tăng trưởn về số lượng thuê bao LTE toàn cầu.
Trên phương diện thiết bị đầu cuối, theo GSA, đến tháng 2/2015, tổng số thiết bị đầu cuối hỗ trợ 4G được đưa ra thị trường là khoảng 2600 thiết bị, với tốc độ tăng trưởng đạt 93%. Với ưu thế vượt bậc về khả năng cung cấp các dịch vụ truy cập tốc độ cao cùng với xu hướng gần phổ cập các thiết bị đầu cuối có thể khẳng định rằng mạng 4G LTE sẽ là xu thế phát triển chủ đạo của viễn thông thế giới trong thời gian tới.
Do đó, cùng với đó là sự bùng nổ về các thiết bị di động với rất nhiều các ứng dụng và dịch vụ OTT nảy nở trên đó đòi hỏi mạng di động cần có tốc độ cao hơn để đáp ứng được.
Có thể thấy 4G tạo ra nền tảng vững chắc trong tương lai mạng Viễn thông Việt Nam. Việt Nam cũng đang nằm trong xu hướng phát triển rất lớn và đôi khi mạng 3G cũng đã quá tải và và việc đảm bảo cho mạng 4G Việt Nam phát triển chính là nhờ vào việc phát triển các thiết bị cầm tay thông minh. Nếu như trước đây khi thế giới triển khai 4G, thì rất ít các thiết bị cầm tay giá rẻ hỗ trợ công nghệ này. Nhưng đến thời điểm này khi triển khai 4G thì mọi thứ hoàn toàn thay đổi. Việc lựa chọn các smartphone giá rẻ hỗ trợ kết nối 4G không còn khó.
Lợi ích của LTE là tăng chất lượng đối với các dịch vụ lướt web, dịch vụ trực tuyến nhờ vào độ trễ thấp và hầu như không bị trễ, vùng phủ sóng cho ứng dụng tốt hơn đảm bảo cho các ứng dụng đa phương tiện hoạt động tốt ở tốc độ upload hoặc download, nâng cao chất lượng thoại và giảm thời gian thiết lập cuộc gọi. LTE tương thích với cơ sở hạ tầng viễn thông hiện tại và toàn bộ hệ sinh thái.
4G LTE mang lại lợi ích không chỉ cho nhà mạng mà còn cho cả người dùng cũng như xã hội, chẳng hạn như chi phí đầu tư chỉ bằng 1/4 so với 3G, hiệu suất sử dụng phổ tần cao hơn 3.8 lần, chi phí vận hành bảo trì chỉ bằng 38% so với 3G.
Năm bắt xu hướng về nhu cầu dịch vụ và phát triển công nghệ thông tin di động, Bộ Thông tin và Truyền thông đã quy hoạch và cho phép các doanh nghiệp
thử nghiệm LTE từ năm 2010. Trên cơ sở đánh giá về nhu cầu thị trường, công nghệ, thiết bị và các điều kiện khác, dự kiến Việt Nam sẽ triển khai thông tin di động thế hệ tiếp theo 4G dựa trên công nghệ LTE/LTE-Adv từ năm 2016 với các mục tiêu sử dụng hiệu quả băng tần cao, khả năng dùng chung chia sẻ mãng lõi/truy nhập vô tuyến: để tạo được môi trường viễn thông ngày càng cạnh tranh và phát triển tạo động lực mạnh mẽ cho phát triển kinh tế của đất nước.
Vậy việc triển khai mạng 4G LTE tại Việt Nam nói chung và tỉnh Thừa Thiên Huế nói riêng đang dần trở thành hiện thực. Do đó việc nghiên cứu quy hoạch mạng LTE nhằm hiểu rõ hơn về công nghệ này, hổ trợ thêm kiến thức phục vụ cho việc triển khai trong thực tế
4.2. Tính toán truyền sóng Thừa Thiên Huế
Dựa trên những đánh giá về địa hình địa lí, phân bổ dân cư theo các huyện, thị xã tỉnh Thừa Thiên Huế như trong bảng 4.1, quy hoạch định cỡ vùng phủ sóng LTE dự định được xác định như trong hình 4.1 dưới đây.