Pourquoi les tests de timing et de synchronisation sur la voie radio sont d'une importance critique pour les réseaux 5G TDD

Le duplexage temporel (TDD) est la technique de transmission de choix pour les réseaux 5G. Il maximise l'efficacité spectrale atteignable sur une bande de fréquence donnée et offre une flexibilité d'attribution et de gestion du spectre. Ces caractéristiques rendent le TDD essentiel en tant que technologie pour optimiser l'utilisation du spectre et répondre aux diverses exigences des déploiements de réseaux 5G.

Les fréquences du spectre en bande C sont considérées comme idéales pour les premiers déploiements de réseaux 5G, car la bande C offre un équilibre parfait entre la couverture et le débit. La bande C fonctionne dans les fréquences moyennes (3,7 GHz - 4,2 GHz) et s'appuie fortement sur la technologie TDD pour des transmissions efficaces en liaison montante et descendante, de sorte que la validation des transmissions TDD est une étape critique dans la mise en place de la 5G.

Pour comprendre l'importance du timing et de la synchronisation pour les transmissions TDD (et par conséquent pour les réseaux 5G) et pourquoi le test de l’erreur de timing et de synchronisation sur la voie radio est d’une importance capitale, il importe d’abord de comprendre comment fonctionne le TDD.

Comment fonctionne le TDD ?

Le TDD est une technique de transmission dans laquelle les signaux de la liaison montante et de la liaison descendante sont transmis sur la même fréquence en utilisant des intervalles de temps synchronisés. Grâce à la souplesse de sa conception, les opérateurs peuvent gérer le nombre d'intervalles de temps alloués aux transmissions sur la liaison montante et ceux alloués sur la liaison descendante, ce qui rend l'utilisation du spectre plus efficace.

Pourquoi le timing et la synchronisation sont-ils importants dans les technologies TDD et 5G ?

Étant donné le volume de traffic intense dans les sens montants et descendants qui circule constamment sur une fréquence donnée, il est important que les signaux soient transmis de manière ordonnée et précise, en respectant des périodes de garde des signaux prédéfinies. Des signaux envoyés trop tôt ou trop tard peuvent entraîner une superposition (ou un chevauchement) et une « dérive » vers d'autres signaux, ce qui finit par provoquer des interférences.

Si un site cellulaire est désynchronisé - ou si les radios ne sont pas synchronisées - dans un canal TDD, les transmissions dériveront en dehors de la période de garde et provoqueront des interférences intercellulaires sur les sites cellulaires voisins, et ce, quel que soit l'opérateur de ces sites cellulaires. Cela a un impact sur les performances des réseaux cellulaires pour l'ensemble de la zone et, en fin de compte, agit négativement sur l'expérience du client. C'est pourquoi une synchronisation correcte du trafic réseau est essentielle pour le TDD et, à terme, pour la 5G.

Pourquoi tester le timing et la synchronisation par voie radio ?

La validation du timing et de la synchronisation par voie radio (OTA) est plus facile, plus efficace et offre des avantages supplémentaires, comme nous le verrons ci-dessous.

Maximiser l'efficacité et la productivité

Lorsque les techniciens se trouvent sur des sites cellulaires 5G et qu'ils ont accès aux liaisons de transport au niveau du routeur relié au site, ils peuvent valider le timing et la synchronisation à l'aide du protocole Precision Time Protocol (PTP) en se connectant à l'interface de transport qui alimente le site en question. Cela permet de mesurer la précision de la synchronisation du réseau de l’horloge « Grandmaster » jusqu'à la station de base.

Cependant, comme les opérateurs doivent vérifier plusieurs PCIs (stations de base) dans une zone géographique donnée, il faut procéder à une vérification sur plusieurs sites cellulaires, et non sur un seul. Si les techniciens tentent d'effectuer cette vérification à l'aide d'un lien physique, ils doivent connecter une liaison par fibre optique à un routeur de site cellulaire. Cela implique que les techniciens aient un accès physique à chaque routeur de site cellulaire et qu'ils se déplacent d'un site à l'autre pour effectuer la vérification dans la zone souhaitée. Avec le déploiement d'un nombre croissant de SmallCells, de radios en bande C et en ondes millimétriques, il peut s'avérer difficile (ou trop long) d'obtenir un accès physique à un si grand nombre de liaisons de transport, ou cet accès peut être totalement indisponible.

En revanche, avec le test sur l’interface radio du timing et synchronisation OTA, si les techniciens disposent des coordonnées GPS des sites cellulaires, ils peuvent tester rapidement plusieurs sites cellulaires sans avoir à se rendre sur chacun d'entre eux. Cela accélère le processus de vérification et permet de déterminer si tous les sites d'une zone donnée sont correctement synchronisés.

Voir l'impact réel sur l'expérience de l'utilisateur

La validation de la précision du timing de la synchronisation sur l’interface radio permet d'obtenir un résultat qui reflète au mieux l'impact des transmissions désynchronisées sur l'expérience de l'utilisateur. Pourquoi ? Étant donné que l'équipement nécessaire pour effectuer la validation de la synchronisation OTA est portable et ne nécessite pas de connexion physique au réseau, les mesures peuvent être effectuées à proximité de l’utilisateur final. Cela signifie que les résultats peuvent réellement capturer l'effet de la synchronisation sur l'expérience de l'utilisateur puisqu'ils sont obtenus directement à la sortie de l'appareil sur la plateforme de test.

Diagnostiquer rapidement si un problème est lié au timing et à la synchronisation

La validation de la précision du timing et de synchronisation sur l’interface radio devrait être la première étape pour déterminer si un problème de synchronisation est la cause d'une dégradation de performance sur un réseau. En effectuant un test de synchronisation over-the-air, un technicien sur le terrain peut déterminer si un réseau entier est synchronisé. Si le test OTA ne révèle aucun problème, il est possible d'exclure rapidement les problèmes de synchronisation comme source d'un problème de réseau. Si les valeurs indiquent un problème, des tests de protocole approfondis peuvent être effectués sur le réseau de fibres optiques afin d'identifier l'origine exacte du problème.

Signaler d'autres réseaux non synchronisés dans le voisinage

Tester le timing et la synchronisation par voie radio est le seul moyen pour les opérateurs de vérifier rapidement si les autres réseaux d'opérateurs environnants sont correctement synchronisés. Pourquoi cette information est-elle importante ? Un réseau qui n'est pas synchronisé ne provoquera pas seulement des interférences au sein de ce réseau, mais ces interférences se propageront et affecteront les réseaux environnants. Il est donc dans l'intérêt de tous les opérateurs que le trafic soit correctement synchronisé (en utilisant un format de trame convenu) et que les réseaux non synchronisés soient rapidement signalés et corrigés.

Le FTB 5GPro d'EXFO permet d'effectuer des tests de synchronisation en direct. Cette solution permet de résoudre les problèmes de dégradation de la bande C rapidement, facilement et avec précision. La solution offre des résultats d'erreurs de temps absolues provenant de plusieurs PCI, disponibles en un coup d'œil.