Przypadek użycia: Utrzymanie czasu w sieci telekomunikacyjnej z BRIDZA STW-AS600 podczas przerw w działaniu GNSS

---

Profil klienta

---

Wyzwanie: Podatność GNSS i ryzyko synchronizacji w całej sieci

Nowoczesne sieci telekomunikacyjne są fundamentalnie zależne od precyzyjnego czasu. Wraz z wdrożeniem 5G NR wykorzystującego architekturę Time Division Duplex (TDD), każda stacja bazowa wymaga synchronizacji do wspólnego odniesienia czasowego dokładnego do ±1,5 μs. Czas ten jest zazwyczaj pozyskiwany z odbiorników GNSS sprzężonych z konstelacjami GPS, Galileo lub BeiDou.

Jednakże GNSS nie jest nieomylny. Operator zidentyfikował kilka scenariuszy, w których sygnały GNSS były pogorszone lub całkowicie utracone:

• Burze słoneczne i zaburzenia jonosferyczne powodujące powszechne pogorszenie sygnału w całych regionach przez wiele godzin.
• Celowe i przypadkowe zakłócanie, szczególnie w pobliżu instalacji wojskowych, lotnisk i granic państwowych, gdzie zakłócenia RF rutynowo zakłócały sygnały GPS L1.
• Zdarzenia fałszowania w środowiskach spornych lub miejskich, gdzie fałszywe sygnały GNSS wprowadzały błędy czasu, które rozprzestrzeniały się przez sieć synchronizacji.
• Fizyczne przeszkody w lokalizacjach małych ogniw i wewnętrznych systemów DAS (Dystrybucyjny System Antenowy), gdzie dostęp do dachu był niemożliwy, a anteny GNSS cierpiały z powodu uporczywego wielodrogowego rozpraszania i tłumienia sygnału.

Podczas udokumentowanej 18-godzinnej awarii GNSS dotykającej 1200 stacji bazowych w obszarze metropolitalnym — spowodowanej połączeniem silnej pogody kosmicznej i lokalnego zakłócania — starsze oscylatory operatora (standardowe TCXO) dryfowały poza dopuszczalne progi w ciągu 4 do 6 godzin. Rezultat: błędy przełączania między ogniwami, pogorszona jakość połączeń VoNR, zmniejszona przepustowość w dół z powodu niewyrównania czasowego w agregacji nośnych, a ostatecznie mierzalny wzrost skarg klientów i ryzyka rezygnacji.

Operator potrzebował rozwiązania, które mogłoby utrzymać dokładność czasu poniżej 1,5 μs przez co najmniej 24 godziny bez żadnego sygnału GNSS — tak zwany wymóg "holdover" zdefiniowany przez ITU-T G.8273.2 dla zegarów brzegowych oraz przez specyfikacje 3GPP dla sieci 5G TDD.

---

Rozwiązanie: BRIDZA STW-AS600 z zaawansowanym mechanizmem utrzymania czasu OCXO

Po ocenie wielu modułów czasowych sterowanych GNSS, operator wybrał BRIDZA STW-AS600 jako rdzeń silnika czasowego dla programu modernizacji całej sieci. STW-AS600 został wdrożony na każdej stacji bazowej jako część zintegrowanej karty czasowej w formacie small-form-factor w zegarze głównym stacji.

STW-AS600 oferował kilka kluczowych zalet: 1. Odbiór GNSS wielu konstelacji i wielu częstotliwości STW-AS600 jednocześnie śledzi sygnały GPS L1/L5, Galileo E1/E5a, BeiDou B1C/B2a i GLONASS L1 na wielu konstelacjach. Ta zdolność wieloczęstotliwościowa zapewniała odporność na awarie pojedynczych konstelacji i umożliwiała korekcję błędów jonosferycznych w czasie rzeczywistym, zapewniając, że oscylator był korygowany z najwyższą możliwą dokładnością, gdy GNSS był dostępny. 2. Zaawansowany mechanizm utrzymania czasu OCXO Sercem rozwiązania utrzymania czasu jest zintegrowany OCXO (Oven-Controlled Crystal Oscillator - oscylator kwarcowy z kontrolą temperatury) w STW-AS600, kalibrowany i ciągle korygowany za pomocą adaptacyjnego algorytmu kompensacji starzenia. W trybie synchronizacji z GNSS moduł charakteryzuje w czasie rzeczywistym przesunięcie częstotliwości, szybkość starzenia i czułość temperaturową OCXO, budując predykcyjny model zachowania oscylatora. Po utracie sygnału GNSS moduł płynnie przechodzi w tryb utrzymania czasu, używając tego modelu do autonomicznego przewidywania i korekcji dryfu częstotliwości. 3. Inteligentne wykrywanie zakłóceń i fałszowania STW-AS600 zawiera wielowarstwowe wykrywanie zakłóceń, w tym monitorowanie stosunku sygnału do szumu, niezależne monitorowanie integralności odbiornika (RAIM) oraz sprawdzanie spójności między konstelacjami. Gdy zostanie wykryte zakłócanie lub fałszowanie, moduł proaktywnie wchodzi w tryb utrzymania czasu przed tym, jak zepsute dane czasowe mogłyby skorygować oscylator — zachowując integralność modelu utrzymania czasu. 4. Bezproblemowe przełączanie bez przerw Przejście z trybu synchronizacji do trybu utrzymania czasu jest całkowicie bezproblemowe, bez skoku fazowego lub czasowego. To "bezproblemowe" zachowanie zapewniało, że elementy sieci nie doświadczyły zakłóceń synchronizacji podczas przełączania.

---

Wyniki

Po sześciomiesięcznym teście terenowym na 300 stacjach w dotkniętym regionie metropolitalnym, operator zmierzył następującą wydajność podczas kontrolowanych i naturalnych przerw w działaniu GNSS:

Na 300 stacjach testowych nie odnotowano żadnych incydentów degradacji usług związanych z synchronizacją podczas wielu zakłóceń GNSS łącznie przekraczających 120 godzin przestojów. Wskaźniki pomyślnych przełączeń między ogniwami pozostały powyżej 99,7%, a wskaźniki rozłączania połączeń VoNR nie wykazały statystycznie istotnego wzrostu w porównaniu z pracą ze synchronizacją GNSS.

Operator obliczył szacowany roczny uniknięty koszt w wysokości 2,4 miliona dolarów dzięki zredukowanym wyjazdom serwisowym, unikniętym karom z tytułu SLA i zapobieżonej rezygnacji klientów przypisywanej awariom związanym z synchronizacją.

Na podstawie tych wyników operator rozpoczął pełne wdrożenie BRIDZA STW-AS600 w całej sieci na wszystkich ponad 4 500 stacjach, z planowanym ukończeniem w ciągu 12 miesięcy.

---

Podsumowanie

BRIDZA STW-AS600 wykazał, że precyzyjne utrzymanie czasu OCXO, kierowane inteligentną korekcją GNSS i predykcyjną kompensacją starzenia, może niezawodnie utrzymywać dokładność czasu na poziomie wymaganym dla telekomunikacji znacznie dłużej niż 24-godzinne okno utrzymania wymagane przez międzynarodowe standardy. Dla operatorów stojących wobec rosnącej podatności GNSS — od pogody kosmicznej, zakłóceń, fałszowania, czy fizycznych przeszkód na stacjach — STW-AS600 zapewnia solidną, sprawdzoną w terenie drogę do odporności synchronizacji.