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La sincronizzazione è tutto nel 5G

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La sincronizzazione è tutto nel 5G

Mentre le reti RAN si aggiornano con le tecnologie LTE Advanced e il 5G, il settore dei trasporti affronta sfide senza precedenti in una nuova realtà in cui è essenziale gestire più fonti di sincronizzazione attraverso la rete. In questo articolo esamineremo più da vicino un aspetto: la sincronizzazione per il 5G.

Per sfruttare a pieno il potenziale del 5G, è necessaria una sincronizzazione temporale altamente accurata quasi ovunque nella rete. Per garantire la protezione contro la perdita di sincronizzazione, gli operatori devono guardare oltre la loro unica attuale dipendenza dal GPS.

Driver RAN di sincronizzazione

Sebbene la rete di trasporto mobile stessa non abbia bisogno di sincronizzazione, può fornire sincronizzazione alla RAN. I requisiti specifici per il timing e la sincronizzazione RAN dipendono dalla tecnologia radio utilizzata e dallo spettro utilizzato. Nello spettro di frequenza diviso (FDD), è sufficiente una sincronizzazione di frequenza relativamente libera. Le reti 5G e LTE basate su FDD possono sopravvivere a lunghe perdite (> 1 ora) di sincronizzazione. Con lo spettro duplex a divisione di tempo (TDD) come CBRS e mmWave, tuttavia, è una storia diversa. In questo caso è necessaria una sincronizzazione di tempo e di fase molto più stretta per garantire l'interferenza tra uplink e downlink.

Oltre ai requisiti di spettro, le tecnologie e le funzionalità RAN si basano su livelli di sincronizzazione temporale di varie accuratezze. Ad esempio, l'implementazione di funzioni RAN coordinate come CoMP richiede una sincronizzazione temporale relativa <= 1 μs (sincronizzazione tra radio vicine ). La formazione del raggio con NR-TDD, d'altra parte, richiede la sincronizzazione del tempo assoluto ~ 1,5 μs (sincronizzazione su tutta la rete).

In generale, una combinazione di criteri assoluti (a livello di rete) e relativi (tra radio vicine) richiede una sincronizzazione temporale di ~ 1,5 μs o meno per supportare il nuovo spettro di una rete e le funzionalità RAN.

Mentre l'odierna rete LTE basata su FDD può continuare a funzionare per ore dopo la perdita di sincronizzazione senza alcun degrado, in futuro la perdita di tempi avrà un impatto immediato sulle prestazioni RAN. Alcune analisi hanno mostrato che la perdita di GPS di un'ora o più ha interessato oltre il 15% di tutti i siti a livello nazionale per un periodo di 12 mesi. L'affidabilità del GNSS / GPS nei canyon urbani è anche una delle maggiori preoccupazioni a causa della disponibilità limitata del segnale. Ciò diventerà una preoccupazione maggiore per l'attesa densificazione urbana e il dispiegamento di piccole celle lungo le strade della città. Con lo spettro basato su TDD che alla fine comprende fino all'80% della capacità totale della rete 5G, le interruzioni di temporizzazione sono destinate a diventare sfide significative in termini di prestazioni e disponibilità, anche per i fornitori che non sono mai stati interessati da tali eventi in passato.

ptp grandmaster

Opzioni e sfide tecnologiche

Oggi nella maggior parte del mondo, GNSS / GPS continua a soddisfare i requisiti di sincronizzazione di mercato. Tuttavia, è importante che gli operatori dispongano di un backup valido al GPS, poiché il timing è una componente fondamentale delle prestazioni della rete. Inoltre, con l'aumentare del numero di siti con la densificazione, l'aggiunta del GPS a ciascun sito diventa un costo aggiuntivo significativo che può essere mitigato attraverso una soluzione di sincronizzazione basata sulla rete.

Opzioni di distribuzione della sincronizzazione di fase e tempo

Esistono tre opzioni principali per garantire la disponibilità e l'affidabilità richieste di sincronizzazione come segue:

Opzione

Descrizione

Pro

Contro

Solo GNSS

Installare GNSS / GPS in tutti i siti RAN
- Tempi e sincronizzazione locale in tutti i siti
- Costosi a causa dell'hardware e installazione
- Mancanza di backup in caso di interruzione nell'implementazione
- Aumento del rischio di ritardi dovuti all'indisponibilità del segnale

GNSS + PTP

GNSS in alcuni siti RAN o di trasporto con supporto (PTP) dalla rete di trasporto
- Distribuzione del tempo accurata e ridondante
- Costo complessivo più basso
- Maggiori affidabilità e prestazioni
- Ogni nodo nella rete di trasporto deve avere supporto transparent clock o boundary clock
- Posizionamento accurato di GNSS e clock di riferimento necessari per coprire la rete entro il massimo errore temporale consentito


La best practice è di spostarsi verso l'opzione GNSS + PTP con la distribuzione di router che supportano pienamente requisiti di sincronizzazione offrendo al contempo il massimo livello di prestazioni.

Riepilogo

Comprendere i requisiti di sincronizzazione della rete RAN mentre si evolve è fondamentale per garantire prestazioni e stabilità RAN e la rete di trasporto ha un ruolo importante da svolgere.

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