Comenzaremos el artículo con una perogrullada/tesis: La precisión y fiabilidad de la sincronización horaria es fundamental para el buen funcionamiento de las redes 5G. Pero, ¿por qué es así?

¿Por qué es tan importante la sincronización en el 5G?

Todo está contenido en la tecnología. La consecución de los objetivos de rendimiento y usabilidad de la 5G está directamente relacionada con la especificación de las soluciones utilizadas. Cada una de las tecnologías utilizadas en la 5G es sensible al tiempo y necesita una sincronización extremadamente exacta y precisa para funcionar correctamente. Además, la tecnología 5G ha sido diseñada para las aplicaciones de la Industria 4.0, donde a menudo es necesario proporcionar servicios de transmisión de datos y sincronización de tiempo para los procesos industriales. Los procesos de apoyo al control de vehículos autónomos y la virtualización de la realidad son otras aplicaciones que pueden realizarse en una red 5G, pero sólo con la participación activa de una sincronización horaria precisa suministrada como servicio correlativo.

Vulnerabilidades de las redes 5G: tecnologías sensibles al tiempo seleccionadas

En la RAN 5G, el método más común de uso del espectro radioeléctrico es el TDD (Time Division Duplex). TDD utiliza una única banda de frecuencias para el enlace descendente y el ascendente, y cada dirección transmite información en franjas horarias específicas. Las tramas de radio TDD requieren intrínsecamente una sincronización; no sólo de tiempo, sino también de fase, frecuencia, tramas y ranuras. La sincronización de estos parámetros entre las estaciones base y los equipos de usuario garantiza que las dos señales no se interfieran entre sí y, por tanto, no afecten negativamente al rendimiento de la red.

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) es otra tecnología en la que se basa la 5G. La tarea de OFDM es reducir las interferencias que afectan a la operatividad de la red, cuya ejecución requiere la sincronización de tiempo y frecuencia. Cualquier desfase puede ser crítico para el rendimiento de la red: un desfase de tiempo puede dar lugar a una selección errónea de la hora de inicio de una trama OFDM recibida y convertida hacia abajo, y un desfase de frecuencia puede dar lugar a una pérdida de ortogonalidad del subcanal y a la aparición de ICI (interferencia entre portadoras).

El uso de CA (Carrier Aggregation) en las redes 5G, además de las ventajas de un mejor rendimiento y un espectro de portadoras más amplio, también se asocia con la vulnerabilidad de la red a los errores de sincronización. Para ofrecer velocidades más rápidas y una mayor capacidad de red, la CA necesita una buena sincronización temporal entre el transmisor y el receptor. Esto se debe a la forma en que funciona la agregación de portadoras: exactamente al mismo tiempo el dispositivo transmisor necesita enviar datos y el dispositivo receptor necesita recibirlos.

La red móvil de quinta generación también utiliza CoMP (Coordinated Multipoint). Aunque mejora las capacidades de servicio en las celdas de borde, CoMP introduce requisitos de alta precisión de sincronización debido a la necesidad de una estrecha sincronización entre las radios dentro de un clúster. Permite que las células en un entorno de microcélulas (células pequeñas) alcancen casi las mismas capacidades que en un entorno de macrocélulas. Se trata de una tecnología cuya importancia crece con el desarrollo del 5G.

Además, la precisión de la sincronización es esencial para admitir tecnologías como la dúplex por división de tiempo (TDD), en la que tanto el enlace ascendente como el descendente están en la misma frecuencia, y la formación de haces, que permite enrutar los haces a múltiples usuarios y dispositivos IoT. También hay otras tecnologías avanzadas asociadas a la 5G, como la compartición dinámica del espectro (DSS), la agregación de portadoras y la MIMO masiva, todas las cuales requieren una sincronización temporal precisa para funcionar correctamente.

¿Cómo comprobar la calidad de la sincronización?

La comprobación de la calidad de la sincronización horaria debe ser realizada por dispositivos independientes de las fuentes de tiempo ePRTC instaladas en la red de acceso. Para poder controlar la calidad de la sincronización, se necesita una sonda de control fiable, es decir, que tenga su propia fuente de tiempo de referencia y que, por referencia a ella, muestre el estado real de la sincronización de tiempo (PTP) y de frecuencia (SyncE) de la red.
El seguimiento puede realizarse de forma permanente (sondas instaladas de forma fija en lugares seleccionados) o mediante sondas portátiles. El primer enfoque ahorra costes de funcionamiento, pero requiere invertir en múltiples dispositivos de control. Los comprobadores de telecomunicaciones con opciones de monitorización PTP y Synce son soluciones caras y a menudo no disponen de un software maestro para seguir el comportamiento de la red y alertar al operador. Por lo tanto, son ineficientes y caros para estas aplicaciones. Las soluciones de sondas especializadas son definitivamente más adecuadas.
En nuestra oferta encontrará una sonda de monitorización que no sólo cumple los supuestos mencionados, sino que ofrece muchas más posibilidades y facilidades: QUAZAR-700.
El analizador de calidad de sincronización de red gestionable QUAZAR-700 permite controlar toda una serie de parámetros clave: PTP 2WAY TE, PTP datasets, SyncE TIE, SyncE MTIE, SyncE TDEV, así como SSM (registro de cambios). Para comodidad del usuario, se ha ampliado la monitorización del TE (Error de Tiempo) y del MTIE (Error de Intervalo de Tiempo) con la posibilidad de presentar gráficamente sus gráficos en tiempo real con una amplia gama de parámetros de muestreo.
Además, el Q-700 también permite la sincronización en red mediante señales como Ethernet, PPS, 10MHz, E1 G703/G.704, ToD y, además, IEEE 1588-2008 v2 PTP con los modos Master Clock o Boundary Clock.
En la QUAZAR-700, nos hemos asegurado de que la configuración sea intuitiva y fácil. Gracias al servidor HTTPS incorporado, SSH, la consola local RS232 y el agente SNMPv.3, la configuración de los parámetros del dispositivo puede realizarse de forma segura a través de un navegador web o utilizando la línea de comandos CLI. Los modos de sonda predefinidos del dispositivo permiten incluso a los usuarios principiantes del mismo configurar y preparar correctamente las mediciones de calidad de sincronización para las aplicaciones de medición típicas. Las aplicaciones disponibles son:
● Medición local – donde el acceso al dispositivo y el análisis de la sincronización se realiza a través del puerto ETH local;
● Medición continua: es un modo diseñado para la supervisión de la red. La sonda envía los datos medidos a una base de datos, y el acceso a los datos recogidos se realiza a través del sistema de gestión dedicado QuazarNet;
● Medición continua en una aplicación maestro/esclavo – Cuando hay un problema con la instalación de una antena GNSS o una señal GPS insuficiente, la QUAZAR 700 también puede funcionar como sonda de medición (entonces la fuente del reloj de referencia debe ser otra sonda QUAZAR-700).