Trường hợp sử dụng: Duy trì mạng viễn thông với BRIDZA STW-AS600 trong thời gian GNSS bị gián đoạn

---

Hồ sơ khách hàng

---

Thách thức: Tính dễ bị tổn thương của GNSS và nguy cơ đồng bộ hóa toàn mạng

Mạng viễn thông hiện đại về cơ bản phụ thuộc vào thời gian chính xác. Với việc triển khai 5G NR sử dụng kiến trúc Time Division Duplex (TDD), mỗi trạm phát sóng yêu cầu đồng bộ hóa với tham chiếu thời gian chung chính xác trong phạm vi ±1,5 μs. Thời gian này thường được lấy từ các bộ thu GNSS khóa với các chòm sao GPS, Galileo hoặc BeiDou.

Tuy nhiên, GNSS không phải là không thể sai sót. Nhà khai thác đã xác định nhiều kịch bản mà tín hiệu GNSS bị suy giảm hoặc mất hoàn toàn:

• Bão mặt trời và nhiễu loạn tầng điện ly gây ra sự suy giảm tín hiệu diện rộng trên toàn bộ khu vực trong nhiều giờ.
• Gây nhiễu cố ý và vô ý, đặc biệt gần các cơ sở quân sự, sân bay và biên giới quốc gia, nơi nhiễu RF thường xuyên gây gián đoạn tín hiệu GPS L1.
• Sự kiện giả mạo trong môi trường tranh chấp hoặc đô thị, nơi tín hiệu GNSS sai dẫn đến lỗi thời gian lan truyền qua mạng đồng bộ hóa.
• Vật cản vật lý tại các trạm small cell và DAS (Hệ thống Ăng-ten Phân tán) trong nhà, nơi không có quyền truy cập mái nhà và ăng-ten GNSS bị ảnh hưởng bởi đa đường và suy giảm tín hiệu liên tục.

Trong một đợt gián đoạn GNSS kéo dài 18 giờ đã được ghi nhận, ảnh hưởng đến 1.200 trạm phát sóng trong một khu vực đô thị — do sự kết hợp của thời tiết không gian nghiêm trọng và gây nhiễu cục bộ — các bộ dao động dự trữ kế thừa (TCXO tiêu chuẩn) của nhà khai thác đã trượt quá ngưỡng chấp nhận được trong vòng 4 đến 6 giờ. Kết quả: lỗi chuyển giao giữa các tế bào, chất lượng cuộc gọi VoNR bị giảm, thông lượng downlink giảm do sai lệch thời gian trong tổng hợp sóng mang, và cuối cùng là sự gia tăng có thể đo lường được trong khiếu nại của khách hàng và nguy cơLoss.

Nhà khai thác cần một giải pháp có thể duy trì độ chính xác thời gian dưới 1,5 μs trong ít nhất 24 giờ mà không có bất kỳ đầu vào GNSS nào — yêu cầu "duy trì" (holdover) được gọi là do ITU-T G.8273.2 định nghĩa cho các đồng hồ ranh giới và theo thông số kỹ thuật 3GPP cho mạng 5G TDD.

---

Giải pháp: BRIDZA STW-AS600 với khả năng duy trì OCXO hiệu suất cao

Sau khi đánh giá nhiều module thời gian được kỷ luật bởi GNSS, nhà khai thác đã chọn BRIDZA STW-AS600 làm động cơ thời gian cốt lõi cho chương trình nâng cấp toàn mạng. STW-AS600 được triển khai tại mỗi trạm phát sóng như một phần của thẻ thời gian form-factor nhỏ tích hợp trong đồng hồ grandmaster của trạm.

STW-AS600 mang lại một số ưu điểm quan trọng: 1. Thu đa chòm sao, đa tần số GNSS STW-AS600 theo dõi đồng thời các tín hiệu GPS L1/L5, Galileo E1/E5a, BeiDou B1C/B2a và GLONASS L1 trên nhiều chòm sao. Khả năng đa tần số này cung cấp khả năng phục hồi nội tại chống lại sự cố mất chòm sao đơn lẻ và cho phép hiệu chỉnh lỗi ionosphere theo thời gian thực, đảm bảo bộ dao động được kỷ luật ở độ chính xác cao nhất có thể khi GNSS khả dụng. 2. Công cụ duy trì OCXO nâng cao Trái tim của giải pháp duy trì là bộ dao động OCXO (Bộ dao động tinh thể kiểm soát bằng lò sưởi) tích hợp của STW-AS600, được hiệu chuẩn và liên tục kỷ luật bằng thuật toán bù lão hóa thích ứng. Khi khóa với GNSS, module đặc trưng hóa độ lệch tần số OCXO, tốc độ lão hóa và độ nhạy nhiệt độ theo thời gian thực, xây dựng một mô hình dự đoán hành vi của bộ dao động. Khi mất tín hiệu GNSS, module chuyển đổi liền mạch sang chế độ duy trì, sử dụng mô hình này để dự đoán và hiệu chỉnh độ trôi tần số một cách tự động. 3. Phát hiện gây nhiễu và giả mạo thông minh STW-AS600 tích hợp phát hiện nhiễu đa lớp, bao gồm giám sát tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR), giám sát tính toàn vẹn tự động của bộ thu (RAIM) và kiểm tra tính nhất quán trên các chòm sao. Khi phát hiện gây nhiễu hoặc giả mạo, module chủ động chuyển sang chế độ duy trì trước khi dữ liệu thời gian bị hỏng có thể kỷ luật bộ dao động — bảo toàn tính toàn vẹn của mô hình duy trì. 4. Chuyển đổi liền mạch không gián đoạn Việc chuyển đổi từ chế độ khóa sang duy trì hoàn toàn liền mạch, không có độ gián đoạn pha hay bước thời gian. Hành vi "không gián đoạn" này đảm bảo rằng các phần tử mạng ở tầng dưới không gặp phải sự cố đồng bộ hóa trong quá trình chuyển đổi.

---

Kết quả

Sau sáu tháng thử nghiệm thực địa trên 300 trạm trong khu vực đô thị bị ảnh hưởng, nhà khai thác đã đo lường hiệu suất sau đây trong các đợt gián đoạn GNSS có kiểm soát và tự nhiên:

Trên toàn bộ thử nghiệm 300 trạm, không ghi nhận sự cố suy giảm dịch vụ liên quan đến đồng bộ hóa nào trong nhiều lần gián đoạn GNSS với tổng thời gian gián đoạn tích lũy hơn 120 giờ. Tỷ lệ chuyển giao thành công giữa các tế bào vẫn duy trì trên 99,7%, và tỷ lệ cuộc gọi VoNR bị rớt không có sự gia tăng có ý nghĩa thống kê so với hoạt động có khóa GNSS.

Nhà khai thác đã tính toán được chi phí tránh được hàng năm ước tính là 2,4 triệu đô la nhờ giảm chuyến xe kỹ thuật, tránh hình phạt SLA và ngăn ngừaLoss khách hàng do sự cố liên quan đến đồng bộ hóa.

Dựa trên những kết quả này, nhà khai thác đã bắt đầu triển khai toàn mạng BRIDZA STW-AS600 trên tất cả hơn 4.500 trạm, với mục tiêu hoàn thành trong vòng 12 tháng.

---

Kết luận

BRIDZA STW-AS600 đã chứng minh rằng khả năng duy trì OCXO chính xác, được hướng dẫn bởi kỷ luật GNSS thông minh và bù lão hóa dự đoán, có thể duy trì độ chính xác thời gian cấp viễn thông đáng tin cậy vượt xa khung thời gian duy trì 24 giờ theo yêu cầu của tiêu chuẩn quốc tế. Đối với các nhà khai thác phải đối mặt với tính dễ bị tổn thương ngày càng tăng của GNSS — do thời tiết không gian, gây nhiễu, giả mạo hoặc cản trở ở cấp trạm — STW-AS600 cung cấp một con đường mạnh mẽ, đã được chứng minh trên thực địa để đạt được khả năng phục hồi đồng bộ hóa.