Đề án tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dữ liệu không gian phát triển trạm BTS 5G

Chia sẻ: Cảnh Phương Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề án "Nghiên cứu dữ liệu không gian phát triển trạm BTS 5G" nhằm nghiên cứu và xây dựng mô hình dự báo học máy bằng cách sử dụng dữ liệu không gian và GIS kết hợp dữ liệu lưu lượng người dùng qua các trạm BTS; đánh giá các kết quả dự báo và độ chính xác của mô hình xây dựng; Sản phẩm dự kiến là mô hình dự báo phát triển trạm 5G theo không gian;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề án tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dữ liệu không gian phát triển trạm BTS 5G

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ----------------------------------- PHẠM TRIỀU DƯƠNG NGHIÊN CỨU DỮ LIỆU KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN TRẠM BTS 5G ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) TP. HỒ CHÍ MINH – NĂM 2023
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG -------------------------------------- PHẠM TRIỀU DƯƠNG NGHIÊN CỨU DỮ LIỆU KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN TRẠM BTS 5G Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 8.48.01.04 ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HUỲNH TRỌNG THƯA TP.HỒ CHÍ MINH – NĂM 2023
i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng đề án tốt nghiệp thạc sĩ: “NGHIÊN CỨU DỮ LIỆU KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN TRẠM BTS 5G” là công trình nghiên cứu của chính tôi. Tôi cam đoan các số liệu, kết quả nêu trong đề án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Không có sản phẩm/nghiên cứu nào của người khác được sử dụng trong đề án này mà không được trích dẫn theo đúng quy định. TP. Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 08 năm 2023 Học viên thực hiện đề án Phạm Triều Dương
ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đề án tốt nghiệp thạc sĩ, ngoài nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự hướng dẫn nhiệt tình quý báu của quý Thầy Cô, cùng với sự động viên và ủng hộ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy TS. Huỳnh Trọng Thưa, người thầy kính yêu đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn, động viên, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề án tốt nghiệp thạc sĩ. Ban Giám Đốc, Phòng đào tạo sau đại học và quý Thầy Cô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành đề án. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp trong cơ quan đã động viên, hỗ trợ tôi trong lúc khó khăn để tôi có thể học tập và hoàn thành đề án. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nỗ lực, nhưng do thời gian và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của quý Thầy Cô cùng bạn bè đồng nghiệp để kiến thức của tôi ngày một hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 08 năm 2023 Học viên thực hiện đề án Phạm Triều Dương
iii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1:Các mốc thời gian lộ trình phát triển 5G tại Việt Nam ............................8 Hình 1.2:Ví dụ về ảnh vector ..................................................................................9 Hình 1.3:Ví dụ về ảnh raster ...................................................................................9 Hình 1.4:Ví dụ về phân tích dữ liệu không gian và trực quan hóa chúng .............11 Hình 1.5:Ví dụ về ứng dụng học máy để tách lớp.................................................12 Hình 1.6:Ví dụ về sử dụng SVM để phân lớp ảnh raster ......................................13 Hình 1.7:Ví dụ về phân cụm theo không gian .......................................................14 Hình 3.1:Biểu đồ heatmap Hệ số tương quan Pearson ..........................................26 Hình 3.2:Thống kê mô tả các dữ liệu kiểu số ........................................................26 Hình 3.3:Biểu đồ phân bổ theo các biến ...............................................................28 Hình 3.4:Biểu đồ phân bổ các trạm BTS theo huyện ............................................29 Hình 3.5:Biểu đồ phân bổ các trạm BTS theo xã/phường/TP ...............................30 Hình 3.6:Biểu đồ cột các trường dữ liệu kiểu số ...................................................31 Hình 3.7:Biểu đồ phân bố thiết bị 2G ...................................................................31 Hình 3.8:Biểu đồ phân bố thiết bị 3G ...................................................................32 Hình 3.9:Biểu đồ phân bố thiết bị 4G ...................................................................32 Hình 3.10:Biểu đồ phân bố thiết bị 5G .................................................................33 Hình 4.1:Bản đồ tỉnh Tây Ninh theo hành chính Huyện/TX/TP ..........................35 Hình 4.2:Bản đồ tỉnh Tây Ninh theo hành chánh phường xã ................................36 Hình 4.3:Bảng phân bổ các trạm BTS theo tổng lưu lượng ..................................37 Hình 4.4:Bản đồ phân bổ các trạm BTS theo tổng lưu lượng với không gian phường xã ..............................................................................................................38 Hình 4.5:Bản đồ phân bổ các trạm BTS theo tổng lưu lượng theo vị trí khu vực 38 Hình 4.6:Phân bổ các trạm BTS theo số lượng thiết bị 2G ...................................39 Hình 4.7:Phân bổ các trạm BTS theo số lượng thiết bị 3G ...................................40 Hình 4.8:Phân bổ các trạm BTS theo số lượng thiết bị 4G ...................................40 Hình 4.9:Phân bổ các trạm BTS theo số lượng thiết bị 5G ...................................41
iv Hình 4. 10 Dự đoán khu vực phát triển trạm BTS 5G mới ...................................51 Hình 4.11:Trang Dashboard của ứng dụng ...........................................................53 Hình 4.12:Trang vị trí các trạm BTS .....................................................................54 Hình 4.13:Trang các trạm BTS với thông số ........................................................56 Hình 4. 14 Trang dự báo phát triển trạm theo lưu lượng trên GIS........................58
v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT BTS Base Transceiver Station Trạm trạm thu phát sóng GIS Geographic Information Hệ thống Thông tin Địa lý System 2G 2nd Generation thế hệ thứ 2 3G 3rd Generation thế hệ thứ 3 4G 4th Generation thế hệ thứ 4 5G 5th Generation thế hệ thứ 5 LTE Long Term Evolution Lỗi trung bình bình phương RMSE Root Mean Squared Erorr gốc MSE Mean Squared Erorr sai số bình phương trung bình CDR Cell Downtime Rate CQI Channel Quality Indicator
vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii DANH SÁCH HÌNH VẼ ......................................................................................... iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT ............................................v MỤC LỤC .................................................................................................................vi PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................1 2. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài .......................................................2 3. Mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..........................................................3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu....................................................................4 4.1 Đối tượng nghiên cứu ...............................................................................4 4.2 Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................4 5. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................4 5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ...........................................................4 5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm .....................................................5 6. Bố cục đề án .....................................................................................................5 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BTS 5G VÀ KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN.................................................................................................6 1.1. Tổng quan về trạm BTS 5G .............................................................................6 1.1.1. Tổng quan về trạm BTS 5G tại Việt Nam ..................................................6 1.1.2. Tình hình 5G tại Việt Nam [5] ...................................................................7 1.2. Tổng quan về dữ liệu không gian (Spatial Data)..............................................8 1.3. Tổng quan về học máy với dữ liệu không gian ..............................................10 CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ................................................14 2.1. Các công trình liên quan trên thế giới ............................................................14 2.2. Các công trình liên quan ở Việt Nam .............................................................21
vii CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ĐỀ XUẤT DỰ BÁO KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN TRẠM BTS THEO LƯU LƯỢNG ........................................................................23 3.1. Thiết kế mô hình .............................................................................................23 3.2. Bộ dữ liệu của bài toán ...................................................................................24 3.3. Phương pháp đánh giá ....................................................................................33 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .................................................35 4.1. Phân tích dữ liệu với GIS ...............................................................................35 4.2. Huấn luyện và kiểm thử mô hình ...................................................................42 4.3. Kết quả và thảo luận .......................................................................................49 4.4. Dự đoán vùng xây dựng BTS 5G mới ............................................................51 4.5. Ứng dụng demo ..............................................................................................53 PHẦN KẾT LUẬN ..................................................................................................59 1. Kết quả nghiên cứu của đề tài ........................................................................59 2. Hạn chế đề tài .................................................................................................60 3. Vấn đề kiến nghị và hướng đi tiếp theo của nghiên cứu:...............................61 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................62
1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, vấn đề quản lý và phát triển trạm BTS là nội dung đặc biệt quan trọng trong hệ thống thông tin di động. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, những năm gần đây, công nghệ thông tin đã được tích cực nghiên cứu và ứng dụng trong quản lý hạ tầng bưu chính viễn thông nói chung và hạ tầng trạm BTS nói riêng thay cho việc quản lý, tổng hợp, báo cáo thủ công trên giấy theo truyền thông, đặc biệt gần đây là ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS. Dự đoán vùng không gian phù hợp cho việc phát triển các trạm thu, phát sóng thông tin di động (BTS) đóng vai trò quan trọng trong quy hoạch và quản lý chiến lược phát triển hệ thống BTS. Sử dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để số hóa quy hoạch phát triển hạ tầng viễn thông động và số hóa dữ liệu trạm thu, phát sóng thông tin di động từ tất cả các doanh nghiệp di động trên toàn quốc, có thể cung cấp hỗ trợ cho việc quản lý mạng lưới thông tin di động của nhà nước và tăng cường hiệu quả quản lý. Tăng cường khả năng truy cập Internet cùng với sự tiến bộ của các công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo, Internet of Things (IoT) và tự động hóa đã tạo đà cho sự tăng trưởng vượt bậc về lượng dữ liệu được tạo ra. Việc sản sinh dữ liệu đang tăng lên với tốc độ kinh khủng, và dự kiến trong thập kỷ tới, lượng dữ liệu này sẽ tăng thêm hàng trăm zettabyte. Hạ tầng di động hiện tại không được thiết kế để đáp ứng tải lượng thông tin lớn như vậy, do đó, yêu cầu nâng cấp là cần thiết. Đồng thời, 5G với tốc độ nhanh, khả năng chứa đựng lượng lớn dữ liệu và độ trễ thấp, có thể hỗ trợ và thúc đẩy triển khai các ứng dụng đa dạng. Với sự kết nối đám mây, 5G có thể hỗ trợ việc kiểm soát giao thông, giao hàng bằng máy bay không người lái, trò chuyện video chất lượng cao và trò chơi di động với trải nghiệm giống như trên máy chơi game, ngay cả khi di chuyển. 5G mang lại lợi ích và ứng dụng vô tận, từ các giao dịch thanh toán quốc tế, giáo dục từ xa, đến sự linh hoạt của lực
2 lượng lao động. Tiềm năng của 5G là vô cùng lớn, có thể thay đổi cách thức làm việc, nền kinh tế toàn cầu và cuộc sống hàng ngày của mọi người. Hiện tại Tập Đoàn Công Nghiệp - Viễn Thông Quân Đội (Viettel) đã tổ chức khai trương dịch vụ di động 5G tại các tỉnh: Thành Phố Hà Nội, Thành phố HCM, Bắc Ninh, Bình Phước, Bắc Giang, Thừa Thiên Huế, Bến Tre, Cần Thơ, Bình Dương, Quảng Ninh, Bà Rịa Vũng Tàu, Đà Nẵng, Lào Cai, Thái Nguyên, Sóc Trăng, Long An, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Lâm Đồng, Quảng Trị, Tiền Giang, Bình Định, Gia Lai, Kon Tum, Phú Yên, Quảng Ngãi, Quảng Nam, Bạc Liêu, Nghệ An, Thanh Hóa. Và trong đó ngày 23/6/2022, tại Trung tâm thương mại Vincom Plaza, thành phố Tây Ninh, Tập Đoàn Công Nghiệp - Viễn Thông Quân Đội (Viettel) khai trương dịch vụ di động 5G trên địa bàn tỉnh Tây Ninh. Theo đó, từ 14h ngày 23/06 đến hết ngày 25/06/2022, người dân có thể dùng thử mạng 5G viettel tại trụ sở UBND Tỉnh, Tỉnh ủy, Sở Thông Tin và Truyền thông, Trung tâm thương mại Vincom Plaza. Việc triển khai mạng 5G Viettel góp phần thúc đẩy chiến lược nâng cấp hạ tầng viễn thông, công nghệ thông tin, làm động lực chuyển đổi số của nhiều tỉnh. Tuy nhiên, hiện nay việc phủ sóng trạm BTS 5G còn rất ít và chưa rộng khắp, vì vậy việc phát triển và xây dựng chiến lược quy hoạch trạm thu phát sóng BTS 5G rất cần thiết. Đề tài như sau: Tên tiếng Việt: NGHIÊN CỨU DỮ LIỆU KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN TRẠM BTS 5G. Tên tiếng Anh: RESEARCH ON SPATIAL DATA TO DEVELOP 5G BASE TRANCIEVER STATIONS. 2. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài Các nghiên cứu hiện nay liên quan đến "NGHIÊN CỨU DỮ LIỆU KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN TRẠM BTS 5G" đang tập trung vào nhiều khía cạnh khác nhau của mạng 5G và các trạm BTS (Base Transceiver Station) trong không gian. Dữ liệu không gian trong ngữ cảnh này bao gồm thông tin về vị trí địa lý, đặc điểm môi
3 trường, thông lượng mạng và các thông số kỹ thuật khác liên quan đến trạm BTS 5G. Một số nghiên cứu tập trung vào việc phân tích và khai thác dữ liệu không gian để cải thiện hiệu suất và khả năng phục vụ của mạng 5G. Các phương pháp phân tích không gian được sử dụng để định vị và tối ưu hóa vị trí trạm BTS 5G, tăng cường độ phủ sóng, giảm nhiễu và tăng cường khả năng truyền dẫn. Nghiên cứu cũng tập trung vào việc ứng dụng dữ liệu không gian để tối ưu hóa quy hoạch mạng 5G. Bằng cách sử dụng dữ liệu không gian, các mô hình dự báo có thể được phát triển để đo đạc nhu cầu sử dụng mạng, xác định tốc độ truyền dẫn, tối ưu hóa sử dụng tài nguyên và quản lý thông lượng trong mạng 5G. Trong nghiên cứu này đã sử dụng các kỹ thuật và công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực học máy và trí tuệ nhân tạo để tiến hành phân tích và tận dụng dữ liệu không gian. Các mô hình học máy được xây dựng để dự đoán và tối ưu hóa hiệu suất. Dữ liệu không gian có thể giúp cải thiện phạm vi mạng và chất lượng bằng cách cung cấp thông tin về vị trí trạm cơ sở và môi trường xung quanh. Thông tin này có thể được sử dụng để tối ưu hóa vị trí của trạm cơ sở và đảm bảo hoạt động với hiệu suất tối đa. Dữ liệu không gian cũng có thể được sử dụng để xác định các khu vực có nhu cầu cao về dịch vụ 5G, giúp các nhà khai thác mạng ưu tiên đầu tư vào cơ sở hạ tầng mới. Ngoài ra, dữ liệu không gian cũng có thể được sử dụng để xác định các khu vực có thể có sự thiếu sót về phạm vi hoặc các vấn đề khác ảnh hưởng đến hiệu suất mạng [1]. Bằng cách phân tích dữ liệu này, các nhà khai thác mạng có thể đưa ra quyết định thông minh về việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng mới và tối ưu hóa mạng hiện có của nhà mạng [2]. 3. Mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn Mục tiêu nghiên cứu:  Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu dữ liệu không gian nhằm phát triển trạm BTS 5G.  Mục tiêu cụ thể như sau:
4 o Nghiên cứu và xây dựng mô hình dự báo học máy bằng cách sử dụng dữ liệu không gian và GIS kết hợp dữ liệu lưu lượng người dùng qua các trạm BTS. o Đánh giá các kết quả dự báo và độ chính xác của mô hình xây dựng o Sản phẩm dự kiến: Mô hình dự báo phát triển trạm 5G theo không gian. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu:  Đối tượng nghiên cứu chính là dữ liệu không gian và dữ liệu lưu lượng của các trạm BTS  Bên cạnh đó, nghiên cứu các thuật toán dự báo và máy học, học sâu ứng dụng vào dữ liệu không gian.  Ngoài ra, đề tài sẽ sử dụng công cụ Rstudio, Google Colab, MatLab để xây dựng mô hình dự báo dữ liệu không gian. Đánh giá các kết quả dự báo và độ chính xác của mô hình. 4.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu:  Tập dữ liệu không gian trạm BTS tại Viettel Tây Ninh đã được thông qua ý kiến của lãnh đạo Viettel Tây Ninh cấp duyệt.  Thu thập được trong thời gian từ 2020 đến 2022.  Nghiên cứu các thuật toán machine learning phù hợp với bộ spatial data thu thập được. 5. Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Tìm các tài liệu, sách liên quan tới dữ liệu không gian, mô hình dự đoán sử dụng dữ liệu không gian, GIS, phân bố không gian trạm BTS 5G, số lượng người dùng, các thuật toán dự báo có thể áp dụng được.
5 - Tìm tham khảo tài liệu từ những hội thảo, công trình, đề tài thực hiện trong và ngoài nước. - Tìm tài liệu, sách liên quan tới học sâu, dữ liệu lớn như Python NoteBook, Google Colab, Rstudio, MatLab. 5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Sau khi nghiên cứu lý thuyết, các bài toán, đề xuất mô hình; xây dựng và phát triển ứng dụng dựa trên mô hình đề xuất; cài đặt thử nghiệm chương trình, đánh giá các kết quả đạt được; công bố kết quả nghiên cứu 6. Bố cục đề án Bên cạnh phần mở đầu, phần kết luận và phần tài liệu tham khảo, phần nội dung chính của bài nghiên cứu được chia thành 4 chương chính như sau: Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Các công trình liên quan Chương 3: Thuật toán đề xuất Chương 4: Kết quả mô phỏng thực nghiệm
6 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BTS 5G VÀ KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN 1.1. Tổng quan về trạm BTS 5G 1.1.1. Tổng quan về trạm BTS 5G tại Việt Nam Trạm thu phát sóng di động (BTS – Base Transciever Station) [3] là một thiết bị thu phát vô tuyến cố định trong bất kỳ mạng di động nào. BTS kết nối các thiết bị di động với mạng. Nó gửi và nhận tín hiệu vô tuyến đến các thiết bị di động và chuyển đổi chúng thành tín hiệu kỹ thuật số mà nó truyền trên mạng để định tuyến đến các thiết bị đầu cuối khác trong mạng hoặc Internet. 5G là thế hệ tiếp theo của công nghệ di động không dây, mang đến tốc độ tải xuống và tải lên nhanh hơn, kết nối ổn định hơn và dung lượng cải thiện so với các mạng trước đây. So với mạng 4G phổ biến hiện nay, 5G cung cấp tốc độ và độ tin cậy cao hơn đáng kể, và có tiềm năng thay đổi cách chúng ta sử dụng internet để truy cập ứng dụng, mạng xã hội và thông tin. Ví dụ, các công nghệ như xe tự lái, ứng dụng trò chơi tiên tiến và phương tiện truyền phát trực tiếp sẽ được hưởng lợi rất nhiều từ kết nối 5G, đảm bảo kết nối dữ liệu tốc độ cao và đáng tin cậy. Sự tăng cường về yêu cầu truy cập internet, cùng với sự phát triển của các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo, Internet vạn vật (IoT) và tự động hóa, đã thúc đẩy sự gia tăng đáng kể về khối lượng dữ liệu được tạo ra. Việc tạo ra dữ liệu này đang phát triển theo cấp số nhân và dự kiến rằng trong thập kỷ tới, khối lượng dữ liệu này sẽ tăng thêm hàng trăm zettabyte. Tuy nhiên, cơ sở hạ tầng di động hiện tại không được thiết kế để xử lý tải lượng thông tin lớn như vậy, do đó, yêu cầu nâng cấp là cần thiết. 5G, với tốc độ cao, dung lượng lớn và độ trễ thấp, có thể hỗ trợ và tăng cường quy mô của nhiều ứng dụng. Ví dụ, 5G có thể hỗ trợ kết nối giao thông kiểm soát được liên kết với đám mây, giao hàng bằng máy bay không người lái, trò chuyện video và chơi game di động với chất lượng tương tự như máy chơi game, ngay cả khi di chuyển. Từ việc thanh toán toàn cầu, ứng phó khẩn cấp, giáo dục từ
7 xa cho đến sự linh hoạt của lực lượng lao động, 5G mang lại vô hạn lợi ích và ứng dụng. 5G có tiềm năng thay đổi cách thức làm việc. Cũng giống như các mạng di động trước đây, công nghệ 5G sử dụng các trạm sóng di động để truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến. Các trạm sóng di động kết nối với mạng bằng công nghệ không dây hoặc kết nối có dây. Công nghệ 5G hoạt động bằng cách sửa đổi cách mã hóa dữ liệu. OFDM: Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) là một phần thiết yếu của công nghệ 5G. OFDM là một định dạng điều biến mã hóa sóng không khí băng tần cao không tương thích với 4G, cung cấp độ trễ thấp hơn và cải thiện tính linh hoạt so với mạng LTE. Tháp nhỏ hơn: Công nghệ 5G cũng sử dụng các máy phát nhỏ hơn được đặt trên các tòa nhà và cơ sở hạ tầng khác. 4G và công nghệ di động trước đây dựa trên các tháp sóng di động độc lập. Khả năng vận hành mạng từ các tháp sóng nhỏ sẽ hỗ trợ nhiều thiết bị với tốc độ vượt trội. Phân chia mạng: Các nhà mạng di động sử dụng công nghệ 5G để triển khai nhiều mạng ảo độc lập trên cùng một cơ sở hạ tầng. Bạn có thể tùy chỉnh mỗi phần trong mạng cho các dịch vụ và trường hợp kinh doanh khác nhau, ví dụ như các dịch vụ truyền phát hoặc các tác vụ của doanh nghiệp. Bằng cách hình thành một bộ các chức năng mạng 5G cho từng trường hợp sử dụng hoặc mô hình kinh doanh cụ thể, bạn có thể hỗ trợ các yêu cầu khác nhau từ tất cả các ngành dọc. Sự tách biệt về dịch vụ có nghĩa là người dùng được hưởng lợi từ trải nghiệm đáng tin cậy hơn và hiệu quả cao hơn trên thiết bị của họ. 1.1.2. Tình hình 5G tại Việt Nam [5] Vào năm 2020, Việt Nam đã đạt thành công khi trở thành quốc gia thứ 5 trên thế giới sở hữu công nghệ 5G. Mặc dù xuất phát từ một điểm khởi đầu thấp, nhiều người trong và ngoài nước đã không tin rằng Việt Nam có thể đạt được điều này. Tuy nhiên, hiện nay, hai tập đoàn lớn trong nước là Viettel và Vingroup đã thống nhất hợp tác phát triển công nghệ 5G theo chuẩn mở Open RAN dưới sự chỉ đạo của Bộ Thông tin và Truyền thông. Trong đó, Vingroup tập trung vào phần
8 cứng không dây, trong khi Viettel chú trọng vào xử lý tín hiệu và tích hợp phần mềm để tạo thành các sản phẩm thương mại. Hình 1.1:Các mốc thời gian lộ trình phát triển 5G tại Việt Nam 1.2. Tổng quan về dữ liệu không gian (Spatial Data) Dữ liệu không gian [6] là bất kỳ loại dữ liệu nào tham chiếu trực tiếp hoặc gián tiếp đến một khu vực hoặc vị trí địa lý cụ thể. Có thể gọi dữ liệu không gian theo tên khác như dữ liệu không gian địa lý hoặc thông tin địa lý. Nó cũng có thể được biểu diễn dưới dạng số liệu cho một đối tượng vật lý trong hệ tọa độ địa lý. Tuy nhiên, dữ liệu không gian không chỉ là một thành phần không gian của bản đồ. Người dùng có thể lưu dữ liệu không gian ở nhiều định dạng khác nhau, vì nó cũng có thể chứa nhiều hơn dữ liệu về vị trí cụ thể. Phân tích dữ liệu này giúp hiểu rõ hơn về cách mỗi biến số tác động đến các cá nhân, cộng đồng, quần thể, v.v. Có một số loại dữ liệu không gian, nhưng hai loại dữ liệu không gian chính là dữ liệu hình học và dữ liệu địa lý. Dữ liệu không gian [7] có thể tồn tại ở nhiều định dạng khác nhau và không chỉ chứa thông tin cụ thể về vị trí. Để hiểu đúng và tìm hiểu thêm về dữ liệu không gian, có một vài thuật ngữ chính: Vector: Dữ liệu vectơ được mô tả tốt nhất dưới dạng biểu diễn đồ họa của thế giới thực. Có ba loại dữ liệu vectơ chính: điểm, đường và đa giác. Kết nối các
9 điểm tạo ra các đường và kết nối các đường tạo ra một vùng kín sẽ tạo ra các đa giác. Các vectơ được sử dụng tốt nhất để trình bày các khái quát của các đối tượng hoặc tính năng trên bề mặt Trái đất. Dữ liệu vectơ và định dạng tệp được gọi là shapefiles (.shp) đôi khi được sử dụng thay thế cho nhau vì dữ liệu vectơ thường được lưu trữ trong tệp .shp. Hình 1.2:Ví dụ về ảnh vector Raster: Ví dụ về raster Dữ liệu raster là dữ liệu được trình bày trong một lưới các pixel. Mỗi pixel trong một raster có một giá trị, cho dù đó là màu sắc hay đơn vị đo lường, để truyền đạt thông tin về phần tử được đề cập. Raster thường đề cập đến hình ảnh. Tuy nhiên, trong thế giới không gian, điều này có thể đề cập cụ thể đến hình ảnh trực giao là những bức ảnh được chụp từ vệ tinh hoặc các thiết bị trên không khác. Chất lượng dữ liệu raster khác nhau tùy thuộc vào độ phân giải và nhiệm vụ cần giải quyết. Hình 1.3:Ví dụ về ảnh raster
10 Attributes: Dữ liệu không gian chứa nhiều thông tin hơn là chỉ một vị trí trên bề mặt Trái đất. Mọi thông tin bổ sung hoặc dữ liệu phi không gian mô tả một tính năng được gọi là một thuộc tính. Dữ liệu không gian có thể có bất kỳ số lượng thuộc tính bổ sung nào kèm theo thông tin về vị trí. Ví dụ: bạn có thể có bản đồ hiển thị các tòa nhà trong khu vực trung tâm thành phố. Mỗi tòa nhà, ngoài vị trí của chúng, có thể có các thuộc tính bổ sung như loại hình sử dụng (nhà ở, doanh nghiệp, chính phủ, v.v.), năm xây dựng và số tầng của tòa nhà. Hệ tọa độ địa lý (Geographic Coordinate System): được sử dụng để xác định các vị trí chính xác trên bề mặt của Trái đất. Thông thường, trục x và y được sử dụng trong các hệ thống toán học, nhưng trong địa lý, các trục này được gọi là các đường vĩ độ (các đường nằm ngang chạy theo hướng đông-tây) và kinh độ (các đường thẳng đứng chạy theo hướng bắc-nam). Mỗi trục biểu thị góc mà đường đó được định hướng đối với tâm Trái đất và do đó, các đơn vị được đo bằng độ. 1.3. Tổng quan về học máy với dữ liệu không gian Học máy, hay gọi là Machine Learning [8] được sử dụng để xây dựng một mô hình hoặc một cỗ máy bằng cách yêu cầu nó học hỏi từ một tập dữ liệu lớn. Dữ liệu lớn có thể là dữ liệu dạng bảng và sau đó là dữ liệu không gian, không bao gồm hình ảnh và văn bản. Có 3 loại học máy cơ bản học có giám sát, học không giám sát và học sâu. Trong học có giám sát, chúng ta nên có tập dữ liệu huấn luyện và tập dữ liệu kiểm tra. Tập dữ liệu huấn luyện và kiểm tra ở dạng bảng với các cột là biến và các hàng là quan sát. Điều làm cho chúng khác biệt là tập dữ liệu huấn luyện có một biến phụ thuộc/mục tiêu, cũng thường được đặt tên là nhãn và các biến còn lại là biến độc lập. Tập dữ liệu thử nghiệm, không giống như tập dữ liệu huấn luyện, chỉ chứa các biến độc lập mà không có biến mục tiêu. Chúng ta sử dụng mô hình Machine Learning đã được đào tạo với tập dữ liệu huấn luyện để dự đoán biến mục tiêu còn thiếu của tập dữ liệu thử nghiệm. Phân tích dữ liệu không gian: GIS bao gồm thu thập, quản lý, thao tác, phân tích và trực quan hóa dữ liệu không gian dưới dạng một hệ thống. Dữ liệu không gian, không giống như dữ liệu dạng bảng, có các thuộc tính không gian cho
11 mỗi lần quan sát. Có hai loại dữ liệu không gian: vector và raster. Dữ liệu vectơ có thể có dạng điểm, đường hoặc đa giác. dữ liệu raster bao gồm các pixel dưới dạng hình ảnh. Dữ liệu không gian có thể biểu diễn dưới dạng dữ liệu dạng bảng, nhưng sự quan sát của nó có các thuộc tính không gian. Nói cách khác, mỗi quan sát đại diện cho một vị trí trong thế giới thực. Kết quả là, các quan sát trong dữ liệu không gian có vĩ độ, kinh độ, diện tích (đa giác), chu vi (đa giác), trọng tâm (đa giác) và độ dài (đường thẳng). Một nhóm các thuộc tính không gian khác có thể có là mật độ, khoảng cách và centography (điểm). Ví dụ về dữ liệu hình dạng đa giác là các thành phố, khu dân cư, khu vực sử dụng đất và các khu vực khác. Mạng lưới đường bộ, đường ống, sông và tuyến đường được thể hiện bằng các hình dạng nội tuyến. Dữ liệu điểm thường chứa thông tin về điểm độ cao, điểm độ sâu mực nước ngầm và các điểm quan tâm khác. Dữ liệu đa giác, đường và điểm có thể được chuyển đổi sang dữ liệu khác tùy thuộc vào những gì chúng ta cần. Hình 1.4:Ví dụ về phân tích dữ liệu không gian và trực quan hóa chúng Trong dữ liệu dạng bảng, một quan sát không có bất kỳ mối quan hệ không gian nào với các quan sát khác. Trong dữ liệu không gian, mỗi quan sát có một khoảng cách với các quan sát khác. Do thuộc tính không gian, chúng ta có thể thực