May 12, 2025
Giới hạn mới của phủ sóng di động phổ cập và bền vững đang bước sang kỷ nguyên ngoài quỹ đạo Trái Đất: mạng phi mặt đất (NTN – Non-terrestrial Networks), hay các hệ thống liên lạc không dây được triển khai trong không gian, được kỳ vọng sẽ cung cấp vùng phủ sóng rộng hơn, độ tin cậy cao hơn và hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu kết nối liên tục như Internet vạn vật (IoT) và xe tự hành. Không chỉ hỗ trợ kết nối cho các khu vực bị thiên tai, hỗ trợ nông dân ở vùng sâu vùng xa mà có thể hoạt động nhằm đảm bảo liên lạc không gián đoạn cho các container vận tải, công nghệ NTN đang mở đường cho một tương lai kết nối nhiều hơn và thông minh hơn.
Các dịch vụ đầu tiên được tích hợp sử dụng mạng di động vệ tinh như nhắn tin khẩn cấp dự kiến sẽ trở nên phổ biến [NTM1] vào năm 2024 và 2025. Việc kiểm tra mạng NTN trước khi đưa chúng vào không gian là vô cùng quan trọng để có thể đảm bảo được tính tin cậy, độ ổn định và nhất quán tuy nhiên quá trình hoàn tất phủ song toàn diện vẫn còn vô cùng nhiều thách thức và khó khăn. Trong một hội thảo trực tuyến gần đây với RCR Wireless, chúng tôi đã cùng phân tích cho các chiến lược để giúp triển khai công nghệ di động vệ tinh một cách liền mạch.
Chuẩn hóa – Bước đệm cho sự phát triển của NTN
Với 6G, mạng mặt đất và phi mặt đất sẽ hội tụ. Tổ chức 3GPP đang dẫn đầu với các nỗ lực chuẩn hóa NTN để mở rộng ứng dụng viễn thông qua việc dụng công nghệ vệ tinh. Việc chuẩn hóa đảm bảo các giao thức và thông số kỹ thuật NR và NB-IoT được thống nhất trên toàn bộ các lớp (bao gồm lớp vật lý và các lớp cao hơn) cho cả NR NTN và IoT NTN. Ví dụ, băng thông tối thiểu cho NB-IoT NTN là 200 kHz và cho NR NTN là 5 MHz – giống như các mạng mặt đất.
Có hai kiến trúc chính cho mạng NTN được 3GPP đưa ra: kiến trúc "regenerative” và kiến trúc "transparent”. Gần đây, các kiến trúc này đang trở lên linh hoạt hơn, ví dụ như bổ sung chức năng UPF (phân hệ Core) trên vệ tinh hoặc chia DU/CU (phân hệ truy nhập) trên các vệ tinh khác nhau. Trong bối cảnh phát triển năng động này, việc chuẩn hóa là yếu tố then chốt để NTN tiếp tục phát triển và được triển khai rộng rãi. Khi các nghiên cứu và công việc xây dựng tiêu chuẩn chi tiết được triển khai, các tiêu chuẩn này sẽ tiếp tục hoàn thiện.
Một ví dụ điển hình là tiêu chuẩn hóa trong việc quản lý vị trí thiết bị người dùng (UE). 3GPP hiện yêu cầu UE hỗ trợ NTN phải có vị trí GNSS hợp lệ và thông tin vị trí trạm gốc trước khi kết nối vào mạng. UE sẽ sử dụng các vị trí này để tính toán độ trễ thời gian và tự động điều chỉnh kênh truyền trên đường uplink.
Trong Rel-17, UE có thể được yêu cầu báo cáo vị trí về mạng thông qua các bản tin có chứa dữ liệu “UE Assistance Information”. Tuy nhiên, thách thức là có thể có thiết bị UE gửi thông tin sai lệch. Do đó, Rel-18 đề xuất một chức năng là mạng viễn thông có chức năng xác minh vị trí UE một cách độc lập mà không sử dụng các thông tin báo cáo vị trí GNSS từ UE, và vẫn đáp ứng các yêu cầu pháp lý như chặn cuộc gọi hợp pháp, sử dụng cuộc gọi khẩn cấp, hoặc triển khai hệ thống cảnh báo công cộng,...
Tiếp theo đó, Rel-19 sẽ chính thức hóa kiến trúc Regenerative, tối ưu hóa thêm cho truyền tải uplink và giới thiệu kỹ thuật "Store and Forward" giúp tăng hiệu quả truyền thông trong các chòm vệ tinh thưa.
Việc các công ty vệ tinh áp dụng nhiều mô hình giá khác nhau đang cản trở khả năng phổ biến của IoT và các tiện ích. Điều này buộc các nhà sản xuất thiết bị đầu cuối phải đàm phán lại với các công ty vệ tinh do sử dụng các chiến lược giá khác nhau ở nhiều nơi. Chuẩn hóa 3GPP là một bước đi đúng hướng để giảm thiểu vấn đề này. Một nền tảng công nghệ thống nhất sẽ cho phép roaming toàn cầu thực sự với thiết bị không tới từ nhà cung cấp độc quyền, từ đó đơn giản hóa cấu trúc giá.
Kiểm Thử Để Đảm Bảo Sẵn Sàng Cho Mạng Vệ tinh trên không gian
Để NTN được sử dụng cho các ứng dụng liên lạc trọng yếu, việc đảm bảo độ ổn định và tin cậy trước khi phóng vào không gian là điều bắt buộc. Một số thách thức cần giải quyết bao gồm:
- Vấn đề vật lý: độ trễ truyền sóng, hiệu ứng Doppler, Quỹ suy hao kênh truyền, Định thời (trong đồng bộ)
- Tính di động: các vệ tinh di chuyển nhanh trong chòm vệ tinh NGSO có thể gây ra "RACH storm" do UE phải thực hiện chuyển vùng liên tục.
- Tích hợp thông suốt, liền mạch với mạng mặt đất: cần nâng cấp SMO & NIC (Bộ điều khiển NTN thông minh) để tăng cường cho kết nối trong mạng NTN.
- Tích hợp với mạng NTN không thuộc 3GPP: Sử dụng mạng lõi thống nhất hỗ trợ cả 2 tiêu chuẩn cho cả thiết bị tuân thủ 3GPP và không tuân thủ 3GPP
- Bảo mật: do vùng phủ sóng rộng vượt qua cả các biên giới của nhiều quốc gia
Việc kiểm thử đóng vai trò quan trọng để đảm bảo dịch vụ không gián đoạn và tin cậy. VIAVI mang đến các giải pháp trong công nghệ 5G RAN để xử lý các thách thức trên trong môi trường phòng Lab. Các giải pháp kiểm thử RAN hàng đầu của chúng tôi đang được cung cấp cho các nhà sản xuất vệ tinh để xác nhận khả năng truyền thông trước khi phóng vệ tinh. Những giải pháp này được thiết kế phù hợp với các cải tiến trong tiêu chuẩn 3GPP (Rel-17 trở về sau).
Trong kiểm thử RAN, thiết bị giả lập TM500 của VIAVI hỗ trợ đầy đủ giao thức 3GPP, bao gồm bù trễ và Doppler. Thiết bị TeraVM RIC hỗ trợ kiểm thử RIC/NIC, còn TeraVM Core Test mô phỏng các kịch bản RAN quy mô lớn. Khi kết hợp với thiết bị kiểm thử CMX500 của Rohde & Schwarz, TM500 cung cấp nhiều kịch bản mô phỏng phong phú, phù hợp xây dựng mô hình số "NTN-NR Digital Twin" trong phòng thí nghiệm.
.png?1747036380912)
Hợp Tác Là Yếu Tố Then Chốt
Tầm nhìn về NTN đã thúc đẩy sự hợp tác gia tăng giữa ngành công nghiệp, giới học thuật, các viện nghiên cứu ứng dụng cũng như chính phủ và các cơ quan quản lý. Khu vực tư nhân có thể hỗ trợ cơ quan quản lý theo kịp tốc độ đổi mới công nghệ bằng cách đóng góp ý kiến về giới hạn EPFD và phân bổ tần số. Do quy mô của việc lên kế hoạch, triển khai và vận hành các chòm vệ tinh vượt quá khả năng của hầu hết tổ chức riêng lẻ, sự hợp tác mở rộng là điều thiết yếu để đảm bảo thành công.
Với vai trò là đối tác chiến lược của VIAVI tại Việt Nam, COMIT cung cấp cho khách hàng những sản phẩm ứng dụng các công nghệ hiện đại nhất đến từ nhà sản xuất VIAVI. Bằng năng lực kinh nghiệm được đúc kết hơn 20 năm qua, COMIT đã cung cấp các sản phẩm đo kiểm viễn thông cho các nhà mạng hàng đầu Việt Nam như Viettel, VNPT, Mobifone… Ngoài ra chúng tôi còn cung cấp các thiết bị nghiên cứu trong phòng lab như thiết bị giả lập TM500, TeraVM của VIAVI, các thiết bị MAP để phát hiện sớm những vấn đề có thể gặp phải trước khi công nghệ mới được triển khai (như 5G, mạng truyền dẫn quang hiện đại,...). COMIT sẽ tiếp tục đồng hành cùng các nhà mạng giải quyết các thách thức mà 5G đang đặt ra, để đảm bảo cung cấp những dịch vụ chất lượng cao đến người dùng cuối.
Nguồn: https://blog.viavisolutions.com/2024/04/29/ntn-the-new-frontier-of-communications/