Ảnh hưởng mạng đồng bộ Time/phase tới khả năng duy trì dịch vụ 5G

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang	4
Dung lượng	1,59 MB

Nội dung

Bài viết trình bày vai trò của mạng đồng bộ Time/phase trong việc đảm bảo dịch vụ cho mạng di động 5G thông qua phân tích các yêu cầu về chất lượng tín hiệu đồng bộ trên mạng truyền tải. Từ đó, xây dựng mô hình, phương án đo kiểm đánh mức độ ảnh hưởng trên mạng thực tế thông qua các kết quả đo kiểm, cảnh báo trên thiết bị.

Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) Ảnh hưởng mạng đồng Time/phase tới khả trì dịch vụ 5G Lê Bá Tân, Nguyễn Khắc Tính, Đào Xuân Tùng, Dư Văn Cường Tổng Công ty Mạng lưới, Tập đồn Viễn thơng Qn đội Email: tanlb@viettel.com.vn; tinhnk@viettel.com.vn; tungdx2@viettel.com.vn;cuongdv4@viettel.com.vn; (Downlink) Với mạng yêu cầu tín hiệu đồng tần số để đảm bảo tần số Uplink/Downlink sử dụng xác, hiệu sử dụng phổ tần cao, đáp ứng quy định sử dụng phổ, cho phép chuyển mạch gọi liền mạch Cell Chất lượng đồng tần số tính tốn dựa chênh lệch tín hiệu đồng tần số thực tế nhận thiết bị đầu cuối tín hiệu đồng tần số lý tưởng, đơn vị tính Parts Per Billion (ppb) Tại phân đoạn vô tuyến sai lệch tần số yêu cầu ±50 ppb [TS 125 104, ref 6.3.1 Minimum requirement] giao diện truyền dẫn với BBU (BaseBand Unit) ±16ppb Riêng mạng 5G, tế bào di động (cell) thiết kế sử dụng tần số cho uplink down link Do đó, để tránh nhiễu trạm 5G phải có cấu hình TDD (timing format) giống đồng toàn mạng Tuy nhiên, ảnh hưởng trình truyền tín hiệu đồng Time/phase từ đồng hồ tham chiếu (GrandMaster Clock-GM) quan mạng truyền tải đến trạm bị sai lệch Dẫn đến, thời gian thay đổi trạng thái Up/down trạm khác dẫn đến gây nhiễu trạm thiết bị đầu cuối với Ảnh hưởng từ trạm – trạm Abstract— Trong báo này, đề cập tới vai trò mạng đồng Time/phase việc đảm bảo dịch vụ cho mạng di động 5G thông qua phân tích yêu cầu chất lượng tín hiệu đồng mạng truyền tải Từ đó, xây dựng mơ hình, phương án đo kiểm đánh mức độ ảnh hưởng mạng thực tế thông qua kết đo kiểm, cảnh báo thiết bị Thực phân tích cảnh báo theo chuỗi thời gian xuất trước gây ảnh hưởng tới dịch vụ 5G Keywords- Mạng đồng bộ, Phase/Time, PTP 1588V2, SyncE, cTE, dTE, profile ITU-T G.8275.1 I GIỚI THIỆU Như biết, ITU- GSTR-TN5G (2018-02) hai phương án truyền tín hiệu đồng qua mạng truyền tải để cung cấp cho mạng di động gồm: qua lớp vật lý (Physical layer-based synchronization-Synchronous Ethernet) đồng qua gói tin (Packet-based synchronization) – truyền tín hiệu đồng qua tin PTP (Precision Time Protocol) Đến mạng di động hệ thứ (mạng 5G), tổ chức 3GPP quy định chất lượng tín hiệu đồng cho mạng di động 5G 3GPP TS 38 133, ref [7] Trong u cầu sai lệch tín hiệu đồng Time/phase cho dịch vụ ±1.5µs ~ 1500ns Xuất phát từ yêu cầu ITU-T chuẩn hóa đưa số giải pháp cho nhà mạng thơng qua chuẩn ITU-T nhóm G.827x Trong đó, giải pháp trình bày ITU-T G.8271.1/ G.8275.1 sử dụng phổ biến với ưu điểm chất lượng độ ổn định so với mơ hình cịn lại Do đó, báo sử dụng kiến trúc để đánh giá đo kiểm phân tích Phần cịn lại báo mô tả ảnh hưởng thực tế chất lượng mạng đồng tới việc cung cấp dịch vụ 5G Trong đó, nội dung báo tổ chức sau: Phần II, miêu tả cần thiết mạng đồng thời gian/pha (Time/phase) cho mạng 5G, Phần III xây dựng mơ hình phương án đo kiểm Phần IV: Cung cấp kết đo kiểm thực tế ảnh hưởng đồng tới việc cung cấp dịch vụ 5G Cuối cùng, kết luận báo phần V II NHU CẦU MẠNG SYNC 5G Hình 1: Ảnh hưởng nhiễu chuyển từ DL tới UL (3GPP TSG-RAN WG4 Meeting - TR 38.803) Theo mơ tả Hình 1, trạm B bắt đầu trạng thái DL bị sai lệch khoảng thời gian time/phase TSync so với trạm A, trạm A chuyển qua trạng thái UL trạm B trạng thái DL do: sai lệch TSync dẫn tới thời gian chuyển trạng thái OnOff BTS chậm so vơi trạm A → Trạm A trạng thái UL trạm B trạng thái DL dẫn đến trạm A B bị ảnh hưởng nhiễu lẫn Mạng 2G, 3G, 4G FDD sử dụng ghép kênh phân chia theo tần số FDD Với FDD, sử dụng tần số khác cho kênh đường lên (Uplink) kênh đường xuống ISBN 978-604-80-5958-3 377 Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) vừa nhận nhiễu UEB gửi UL tới trạm B Do đó, tín hiệu nhận UEA bị ảnh hưởng Như để tránh ánh hưởng nhiễu cells BTS lân cận, 3GPP TS 38 133, ref [7] yêu cầu sai lệch tối đa Time Error (TE) 3µs từ BTS-BTS tương đương 1.5µs từ BTS tới đồng hồ chủ (Grand master clock-GM) Trong đồng hồ chủ tham chiếu tín hiệu đồng thời gian từ UTC (Universal Timing Clock) thống qua hệ thống vệ tinh toàn cầu GNSS (Global Navigation Satellite Systems) Hình 2: Ảnh hưởng nhiễu chuyển từ UL tới DL (3GPP TSG-RAN WG4 Meeting - TR 38.803) Theo mơ tả Hình 2, trạm A bắt đầu trạng thái UL bị sai lệch khoảng thời gian time/phase TSync so với trạm B, trạm A chuyển qua trạng thái DL trạm B trạng thái UL sai lệch TSync dẫn tới thời gian chuyển trạng thái OnOff BTS chậm → Trạm B trạng thái DL trạm A trạng thái UL dẫn đến trạm A B bị ảnh hưởng nhiễu lẫn Ảnh hưởng từ UEA – UEB III MƠ HÌNH ĐO KIỂM Mơ hình đo kiểm: Theo ITU-T G8271.1 để đảm bảo sai lệch thời gian TE (Time Error) tín hiệu đồng từ BTS tới đồng hồ chủ (Master clock) qua mạng truyền tải 1500ns, 1100ns sai lệch TE phân đoạn truyền tải từ đồng hồ chủ PRTC tới BTS, 400ns TE cho mạng vô tuyến di động (BTS-UE) Hình 5: Quỹ sai lệch thời gian theo chuỗi truyền tải Theo Hình 5, tổng sai lệch thời gian tuyệt đối chia vào phân đoạn mạng từ đồng hồ chủ TGM/PRTC (Telecom Grandmaster/Primary Reference Time Clock) tới T-TSC (Telecom Time Slave Clock) trạm 5G, sai lệch thời gian tích lũy dần qua thiết bị đường truyền mạng, quỹ sai lệch thời gian lại bao gồm T-GM (sai lệch so với GNSS) ±100ns; thiết bị vô tuyến ±150ns; dự phòng cho chuyển nguồn đồng PRTC lỗi (Short Term Holdover) ±250 ns Sơ đồ đo kiểm: Mơ hình đấu nối để thực đo kiểm đấu nối tổ chức sau: Hình 3: Nhiễu từ đầu cuối UEB UL tới DL (3GPP TSG-RAN WG4 Meeting - TR 38.803) Theo mơ tả Hình 3, UEA kết nối trạm A UEB kết nối vào trạm B Khi UEA bắt đầu chuyển sang trạng thái UL UEB trạng thái DL dẫn đến thời điểm UEB vừa nhận tín hiệu từ trạm B gửi đến vừa nhận nhiễu UEA gửi UL tới trạm A Do đó, tín hiệu nhận UEB bị ảnh hưởng Hình 6: Mơ hình đo kiểm Theo Hình vẽ 6, tín hiệu đồng lấy từ GNSS (GPS) thông qua T-GM (TP 4100) để tạo tin đồng (PTP) chạy profile G8275.1 truyền qua mạng truyền tải Tại thiết bị truyền tải nhận tin PTP xử lý chuyển tiếp tới thiết bị liền kề Thiết bị máy đo chất lượng động kết nối GPS đặt trạm 5G kết nối với thiết bị truyền tải cuối chuỗi Mặt nạ đo kiểm thiết lập ngưỡng 1100ns để đảm bảo tín hiệu đồng trước cung cấp cho thiết bị 5G hoạt động bình thường Trên mạng 5G theo dõi cảnh bảo kiện để đánh giá thời gian ảnh hưởng mạng đồng IV KẾT QUẢ Hình 4: Nhiễu từ đầu cuối UEA (3GPP TSG-RAN WG4 Meeting - TR 38.803 Theo mơ tả Hình 4, UEA kết nối trạm A UEB kết nối vào trạm B Khi UEB trạng thái UL UEA trạng thái DL dẫn đến thời điểm UEA vừa nhận tín hiệu thật từ trạm A gửi đến ISBN 978-604-80-5958-3 Thực kiểm tra chất lượng đầu tín hiệu đồng node truyền dẫn cuối trước cung cấp cho thiết bị 5G 378 Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) cung cấp tín hiệu đồng bộ: Kiểm tra nguồn tham chiếu bị chuyển theo yêu cầu Hình 11: Thiết bị 5G báo đồng PTP lỗi Hình 11 mơ tả việc nguồn đồng PTP_Time bị trạm khơng cịn nguồn cung cấp đồng Time/phase Kết ửng xử tồn trình trạm 5G vendor thứ 01: Hình 7: Kết đo áp vào mặt nạ chuẩn Theo Hình 7, kết máy đo thể chất lượng tín hiệu đồng ghép vào mặt nạ chuẩn 1100ns Nhận thấy, tín hiệu đồng đo kiểm thực tế thấp ngưỡng mặt nạ chuẩn khơng có điểm giao cắt Hình 12: Ảnh hưởng dịch vụ SYNC Hình 12 mơ tả tồn q trình ứng xử ảnh hưởng trạm 5G bị nguồn cung cấp tín hiệu đồng Time/phase Cụ thể, thời điểm 02:49:11s trạm cảnh báo Sync Time Time Reliability Fault/ Lỗi nguồn đồng Time/phase Sau 15 phút, xuất Sync Time and Phase Accuracy too low/Chất lượng tín hiệu đồng không đảm bảo thời điểm 03:04:37s Cùng thời gian xuất cảnh báo Service Unavailable/dịch vụ khơng khả dụng Nhóm tác giả tiếp tục thử nghiệm với trạm 5G vendor thứ 02 Kết cụ thể sau: Hình 8: Kết đo mơ hình FTS qua 11 thiết bị Theo Hình 8, giá trị kết đo kiểm máy (Sentinel/Calnex) đầu thiết bị truyền dẫn (đầu vào thiết bị 5G) Giá trị ghi nhận Max|TE| 29.5ns Thực kiểm tra trạng thái tham chiếu nguồn đồng trạm 5G: Hình 9: Trạm 5G nhận PTP làm tham chiếu Hình mơ tả trạng thái trạm vơ tuyến nhận nguồn đồng PTP_Time thông qua mạng truyền tải làm tham chiếu (đánh dấu *) trạng thái tốt khơng có lỗi Tiếp tục kiểm tra chất lượng tín hiệu đồng mạng vơ tuyến Hình 13: Cảnh báo SYNC Theo thơng tin Hình 13, q trình ứng xử trạm vơ tuyến bị nguồn cung cấp tín hiệu đồng mô tả chi tiết Cụ thể, thời điểm 18:50:35s thực tắt nguồn đồng Time/phase, thiết bị vô tuyến xuất cảnh báo vấn đề tín hiệu đồng Cụ thể, lỗi tương ứng ToP Reference missing – Tham chiếu đồng Time/phase bị Sau ~3h đến 21:57:59s dịch vụ bắt đầu bị xuất cảnh báo Cell service problem – Dịch vụ cell di động có vấn đề với lý sơ tín hiệu đồng time/phase vượt qua giới hạn Khi tiếp tục phân tích cảnh báo chi tiết hệ thống cho kết sau: 60 40 20 -20 -40 -60 Hình 10: Kết đo kiểm mơ hình FTS thiết bị vơ tuyến 5G Trong Hình 10 mơ tả giá trị chất lượng tín hiệu đồng ghi nhận thiết bị vô tuyến 5G Giá trị sai số Max|TE| ~ 42.5ns đảm bảo chất lượng theo yêu cầu cầu nhỏ 1500ns Thực ngắt toàn nguồn đồng Time/phase để thiết bị vô tuyến khơng cịn có nguồn ISBN 978-604-80-5958-3 379 Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) đảm bảo khả dự phịng nguồn cung cấp tín hiệu đồng bị lỗi Trong báo này, đánh giá đo kiểm thực tế ảnh hưởng chất lượng mạng đồng tới việc cung cấp dịch vụ mạng 5G Kết đạt đưa cho nhà mạng mơ hình đo kiểm, vấn đề phát sinh tín hiệu đồng khơng đảm bảo ứng xử mạng vô tuyến trường hợp tương ứng Dự kiến thời gian tới, tiếp tục đánh giá diện rộng để phân tích sâu mức ảnh hưởng tới tốc độ, vùng phủ đặc biệt điểm giao thoa vùng phủ trạm 5G công nghệ 4G/5G TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Recommendation ITU-T G.8271/Y.1366 Time and phase synchronization aspects of telecommunication networks [2] Recommendation ITU-T G.8271.1/Y.1366.1 Network limits for time synchronization in packet networks with full timing support from the network [3] Recommendation ITU-T G.8271.2/Y.1366.2 Network limits for time synchronization in packet networks with partial timing support from the network [4] Recommendation ITU-T G.8275.1/Y.1369.1 Precision time protocol telecom profile for phase/time synchronization with full timing support from the network [5] Recommendation ITU-T G.8275.2/Y.1369.2 Precision time protocol telecom profile for phase/time synchronization with partial timing support from the network [6] Recommendation ITU-T G.8273.2/Y.1368.2 (10/20) Timing characteristics of telecom boundary clocks and telecom time slave clocks for use with full timing support from the network [7] Technical report documents a reference model for the IMT 2020/5G transport network - Transport network support of IMT-2020/5G [8] Base Station (BS) radio transmission and reception - 3GPP TS 38.104 version 15.5.0 Release 15 [9] Requirements for support of radio resource management (3GPP TS 38.133 version 16.4.0 Release 16) [10] 3GPP TSG-RAN WG4 Meeting TR 38.803 Hình 14: Phân tích cảnh báo trạm bị down Theo phân tích Hình 11 thiết bị, thời điểm 21:57:59s dịch vụ bị down lý xác định mã lỗi 4452 – Phase error exceeds/Lỗi phase bị vượt giới hạn cho phép Nguyên nhân chi tiết mô tả chi tiết cell 5G bị tắt tín hiệu đồng phase/time vượt giới hạn 1500ns Kết theo kịch đo dừng cung cấp tín hiệu đồng Phase/Time để thiết bị vô tuyến tự xử lý V KẾT LUẬN Mạng đồng Time/phase mạng quan trọng việc trì dịch vụ cho mạng 5G Khơng giống trạm 2G/3G/4G tín hiệu đồng tần số, dịch vụ trì mức ngày Riêng với trạm 5G dịch vụ trì mức giờ, thách thức với nhà mạng phải thiết kế mạng đồng Time/phase đảm bảo chất lượng mạng truyền tải 1100ns cho mạng 5G cịn phải ISBN 978-604-80-5958-3 380 ... việc trì dịch vụ cho mạng 5G Không giống trạm 2G/3G/4G tín hiệu đồng tần số, dịch vụ trì mức ngày Riêng với trạm 5G dịch vụ trì mức giờ, thách thức với nhà mạng phải thiết kế mạng đồng Time/phase. .. đảm bảo khả dự phịng nguồn cung cấp tín hiệu đồng bị lỗi Trong báo này, đánh giá đo kiểm thực tế ảnh hưởng chất lượng mạng đồng tới việc cung cấp dịch vụ mạng 5G Kết đạt đưa cho nhà mạng mơ hình... ngưỡng 1100ns để đảm bảo tín hiệu đồng trước cung cấp cho thiết bị 5G hoạt động bình thường Trên mạng 5G theo dõi cảnh bảo kiện để đánh giá thời gian ảnh hưởng mạng đồng IV KẾT QUẢ Hình 4: Nhiễu

Ngày đăng: 29/04/2022, 10:12