July 18, 2024
Khi tiếp tục khám phá đồng bộ hóa 5G trong phần thứ hai của loạt bài này, chúng tôi chuyển sự chú ý sang tầm quan trọng của việc đồng bộ hóa trong truy cập vô tuyến. Việc triển khai 5G NR trên toàn cầu, chủ yếu sử dụng công nghệ TDD, nhấn mạnh sự cần thiết của tất cả các đài trong mạng để truyền đồng bộ. Việc đồng bộ hóa này rất quan trọng không chỉ đối với hiệu quả mạng mà còn để giảm thiểu nhiễu RF, điều này rất quan trọng để duy trì dịch vụ chất lượng cao. Trong bài viết này, chúng tôi khám phá một số yêu cầu đồng bộ hóa nghiêm ngặt của lớp vô tuyến và các giải pháp đổi mới cần thiết để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn này.
Tại sao đồng bộ hóa lại quan trọng
Mặc dù 5G vẫn chưa phát huy hết tiềm năng nhưng việc triển khai đang tăng tốc và được coi là hình thức kết nối di động thống trị trong vài năm tới. Để tìm kiếm sự tối ưu hóa thực sự, việc đồng bộ hóa ngày càng trở nên cần thiết, đặc biệt là theo các tiêu chuẩn khắt khe do 3GPP đặt ra cho mạng 5G. Các tiêu chuẩn này quy định rằng sai số thời gian phải nhỏ hơn 3µ giây (±1,5µ giây) để đảm bảo mạng hoạt động tối ưu. Độ chính xác như vậy rất quan trọng vì ngay cả những sai lệch nhỏ cũng có thể dẫn đến sự gián đoạn đáng kể về chất lượng dịch vụ và độ tin cậy của mạng, ảnh hưởng đến mọi thứ từ thông lượng dữ liệu đến nhiễu RF. Trong các ứng dụng có độ trễ thấp như phẫu thuật từ xa hoặc lái xe tự động, ngay cả sai lệch thời gian dù chỉ một micro giây cũng có thể dẫn đến sai sót gây hậu quả nghiêm trọng, do đó, việc duy trì các tiêu chuẩn đồng bộ hóa nghiêm ngặt là rất quan trọng để cho phép các ứng dụng nhạy cảm với thời gian này hoạt động một cách đáng tin cậy.
Ngoài hiệu quả của mạng, việc đồng bộ hóa chính xác trong 5G là điều không thể thiếu để tạo điều kiện cho các tần số kênh vô tuyến khác nhau và các nhà cung cấp dịch vụ cùng tồn tại liền mạch tại cùng một địa điểm. Ngoài ra, khi mạng phát triển để hỗ trợ nhiều dịch vụ hơn, từ truyền phát video độ phân giải cao đến liên lạc quan trọng giữa các máy, việc đồng bộ hóa sẽ đảm bảo rằng các luồng dữ liệu đa dạng này không gây nhiễu lẫn nhau. Đồng bộ hóa hiệu quả giúp giảm thiểu rủi ro xung đột dữ liệu và chênh lệch về thời gian, những yếu tố rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn và độ tin cậy của việc truyền dữ liệu theo thời gian thực trên mạng 5G.
Nhu cầu đồng bộ hóa chính xác trong 5G đặc biệt rõ ràng khi sử dụng công nghệ Song công phân chia thời gian (TDD), trong đó cả hoạt động đường lên và đường xuống đều có chung tần số nhưng được phân tách theo thời gian. Nếu không đồng bộ hóa chính xác, sẽ có nguy cơ nhiễu RF cao, điều này có thể dẫn đến một loạt vấn đề về Chất lượng dịch vụ cho người dùng cuối, bao gồm tốc độ dữ liệu giảm và độ trễ tăng. Đây là lý do tại sao các nhà khai thác di động hiện đang tập trung cao độ vào việc triển khai các chiến lược đồng bộ hóa mạnh mẽ khi họ triển khai mạng 5G mới trên toàn cầu.
Timing is Everything
Trong bối cảnh truy cập vô tuyến 5G, sự khác biệt giữa các phép đo tuyệt đối và tương đối đóng vai trò then chốt trong việc đánh giá độ chính xác về thời gian và đồng bộ hóa. Các phép đo tuyệt đối liên quan đến việc đánh giá đồng thời các lỗi thời gian trên các kênh khác nhau, cung cấp cái nhìn tổng quan toàn diện về hiệu suất đồng bộ hóa trên các mạng. Ngược lại, các phép đo tương đối tập trung vào việc so sánh lỗi thời gian giữa các khu vực ăng-ten lân cận trong cùng một mạng bằng cách sử dụng các giá trị nhận dạng ô vật lý (PCI) để xác định vị trí của từng ăng-ten. Hiểu cả hai loại phép đo này là rất quan trọng để đảm bảo đồng bộ hóa tối ưu và giảm thiểu nhiễu RF có thể làm gián đoạn việc truyền tín hiệu và làm giảm chất lượng dịch vụ.
Những thách thức và chiến lược trong triển khai
Các nhà khai thác di động triển khai 5G phải đối mặt với những quyết định quan trọng về cách đồng bộ hóa hiệu quả mạng của họ với các chiến lược chung liên quan đến việc sử dụng mạng truyền tải hiện có để phân phối Giao thức thời gian chính xác (PTP) hoặc cài đặt bộ thu GNSS trong trạm di động. Mỗi phương pháp đảm bảo rằng tín hiệu đồng bộ hóa được chuyển tiếp chính xác đến và đi từ các vị trí di động 5G trong phạm vi dung sai chặt chẽ cần thiết. Tuy nhiên, những phương pháp này không phải là không có thách thức vì chúng phải tính đến các môi trường phức tạp và các đặc điểm địa lý đa dạng có thể làm gián đoạn tín hiệu đồng bộ hóa.
Những thách thức đặc biệt rõ rệt ở các khu vực biên giới nơi mạng từ các quốc gia láng giềng có thể chồng chéo - một hiện tượng phổ biến - dẫn đến nhiễu RF tiềm ẩn do sự khác biệt về đồng bộ hóa. Người vận hành phải kiểm tra và xác minh tính đồng bộ hóa một cách nghiêm ngặt để đảm bảo không có lỗi thời gian nào vượt quá giới hạn lỗi thiết kế. Điều này đòi hỏi các thiết bị và phương pháp thử nghiệm hiệu quả có thể đánh giá chính xác sự đồng bộ hóa trên các giao diện truyền tải và vô tuyến của mạng, đảm bảo cung cấp dịch vụ liền mạch và tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế.
Các nhà khai thác cũng phải xem xét vấn đề hậu cần của việc phát triển và quản lý các công nghệ đồng bộ hóa trên môi trường mở rộng lớn và thường có công thức sơ bộ về mặt địa lý. Ví dụ, ở các khu vực đô thị, các tòa nhà cao tầng và cơ sở hạ tầng tầng có thể cản trở tín hiệu GNSS, tạo việc làm dựa vào đồng bộ hóa dựa trên phòng tắm trở nên khó khăn. Điều này dẫn đến một cách tiếp cận kết hợp trong đó cả PTP được phân phối qua mạng truyền tải và các giải pháp GNSS trực tiếp tiếp theo đều được sử dụng giống nhau để đảm bảo phạm vi phủ sóng hiệu quả.
Hơn nữa, tính chất năng động của các dịch vụ 5G mới trong tương lai, bao gồm từ liên lạc có độ trễ thấp cực kỳ đáng tin cậy đến liên lạc kiểu máy quy mô lớn, sẽ đặt ra yêu cầu bổ sung về độ chính xác đồng bộ hóa. Mỗi loại dịch vụ có thể yêu cầu các tham số đồng bộ hóa khác nhau, làm tăng thêm độ phức tạp cho việc thiết kế và quản lý mạng. Các nhà khai thác phải triển khai các giải pháp đồng bộ hóa có khả năng thích ứng để có thể đáp ứng các yêu cầu đa dạng này một cách hiệu quả, đảm bảo cung cấp dịch vụ liền mạch trong mọi tình huống của người dùng.
Giải pháp kiểm tra độ chính xác của đồng bộ trong truy cập vô tuyến
Để giải quyết các nhu cầu đồng bộ hóa quan trọng của mạng 5G, VIAVI cung cấp các công cụ tiên tiến như OneAdvisor-800, được trang bị Timing Expansion Module (TEM2). Các thiết bị này được thiết kế để thực hiện các thử nghiệm toàn diện về thời gian và đồng bộ hóa qua mạng (OTA) cần thiết cho việc triển khai 5G. Khả năng vô tuyến của họ mở rộng ra ngoài khả năng truy cập vô tuyến và đánh giá tín hiệu GNSS, đánh giá hiệu suất PTP/SyncE cũng như tiến hành xác thực lỗi tần số và thời gian chi tiết trong các tình huống mạng khác nhau, đảm bảo rằng tất cả các thông số kỹ thuật đồng bộ hóa đều được đáp ứng trong giới hạn nghiêm ngặt do tiêu chuẩn ngành đặt ra. TEM2 đặc biệt hữu ích cho việc thử nghiệm trong nhà, nơi có thể không có vùng phủ sóng GPS.
Các tiêu chuẩn này được thiết kế để đáp ứng nhu cầu cao của công nghệ mạng thế hệ tiếp theo, thực thi các giới hạn nhằm đảm bảo sự phối hợp cực kỳ chính xác giữa các thiết bị và dịch vụ. Được thiết lập bởi các cơ quan như ITU-T và 3GPP, các tiêu chuẩn này chỉ định các lỗi tối đa cho phép về thời gian và tần số để ngăn chặn sự gián đoạn trong luồng truyền thông. Ví dụ: tiêu chuẩn G.8271 của ITU-T đưa ra các giới hạn mạng về đồng bộ hóa thời gian và tần số, đảm bảo rằng độ lệch không vượt quá ngưỡng có thể ảnh hưởng đến các chức năng quan trọng của mạng và việc cung cấp dịch vụ.
Những công cụ này không chỉ tạo điều kiện cho việc đồng bộ hóa chính xác. Họ cũng trao quyền cho các nhà khai thác khắc phục sự cố và giải quyết nhanh chóng các vấn đề đồng bộ hóa tại hiện trường, bao gồm cả các vấn đề trong truy cập vô tuyến. Khả năng kiểm tra qua mạng (OTA) này rất quan trọng để duy trì hiệu suất mạng và tránh tình trạng suy giảm QoS có thể xảy ra do lỗi đồng bộ hóa. Với khả năng xử lý và đo lường nhiều điều kiện mạng, các giải pháp này của VIAVI giúp đảm bảo mạng 5G hoạt động liền mạch, mang lại khả năng liên lạc tốc độ cao, độ trễ thấp như hứa hẹn của thế hệ công nghệ không dây tiếp theo này.
Phần thứ ba sắp tới trong loạt bài của chúng tôi sẽ khám phá lớp phục hồi của đồng bộ hóa 5G, nêu bật các chiến lược nhằm nâng cao độ bền và độ tin cậy của mạng trên các môi trường hoạt động đa dạng.
Nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ khi các nhà mạng Việt Nam chính thức triển khai mạng 5G, các chuyên gia kỹ thuật từ COMIT Corporation và VIAVI Solutions đã giới thiệu các giải pháp đo kiểm chất lượng mạng vô tuyến, chất lượng mạng truyền dẫn, chất lượng đồng bộ theo tiêu chuẩn PTP 1588v2, SyncE… ứng dụng công nghệ viễn thông hàng đầu trên thế giới trong các buổi hội thảo và tư vấn. Chúng tôi hy vọng sẽ được đồng hành cùng các nhà mạng hàng đầu Việt Nam như Viettel, VNPT, Mobifone,… để đem đến trải nghiệm tốt nhất cho người sử dụng.
Tham khảo bài viết trước trong loạt series Đồng bộ 5G tại: https://comitcorp.com/news/communications-5g-synchronization-mastering-transport-layer-dynamics/83/
Nguồn: https://blog.viavisolutions.com/2024/05/28/5g-synchronization-ensuring-radio-precision/