Mạng di động 5G, 4G, 3G hoạt động thế nào

Bộ KPI theo 3GPP (TS 32.450, 32.410, 32.409, 28.554...), ITU và cách tính của Huawei, Ericsson, Nokia. Mỗi KPI ghi dạng Tên đầy đủ (VIẾT TẮT) kèm đoạn giải thích vai trò trong mạng; tìm được theo viết tắt như CSSR, CDR, CSFB, HOSR. Bảng tra viết tắt A–Z nằm ở cuối thẻ. Chọn một KPI để xem nó nằm ở node nào (hoạt ảnh gói tin chạy), công thức, counter, ý nghĩa và quy trình xử lý khi không đạt. Mỗi KPI có công thức tổng quát kèm ý nghĩa từng counter (rê chuột hoặc chạm để xem), bảng công thức của toàn bộ KPI ở cuối thẻ, và nhóm E2E VoLTE (probe/SmartCare). Đợt này có RAN 2G đến 5G, lõi 4G/5G và IMS/VoLTE; truyền dẫn (IP/MPLS, fronthaul, đồng bộ, vi ba, quang), CNTT (CPU/RAM, Kubernetes, storage) và bảo mật (firewall, IPsec, 5G-AKA, SEPP, SOC) đã được thêm ở đợt 2.

Các chuyên đề bổ sung: 17 chuyên đề theo mục lục giáo trình 5G và 22 chuyên đề mở rộng (dịch vụ, vô tuyến nâng cao, lõi và bảo mật, vận hành). Mỗi chuyên đề là một mô phỏng nhỏ cho phần mà các thẻ khác chưa có. Chọn chuyên đề, đổi tham số, rồi bấm Chạy tự động hoặc Tiến một bước. Bảng đối chiếu ở cuối cho biết mỗi chương của sách nằm ở đâu trong mô phỏng.

Chạy từng luồng từ đầu đến cuối qua toàn mạng: máy đầu cuối, trạm, truyền dẫn, mạng lõi, IMS, tính cước và mạng ngoài. Chọn công nghệ 3G, 4G, 5G NSA hoặc 5G SA, chọn kịch bản rồi bấm Chạy: chấm sáng chạy theo đường đi thật của bản tin, sơ đồ tuần tự đánh dấu bước đang chạy, bảng dưới so sánh cùng pha giữa bốn công nghệ.

Mạng 3G UMTS từ đầu đến cuối: kiến trúc UTRAN và lõi CS/PS, giao diện và ngăn xếp giao thức; lớp vật lý WCDMA với mã OVSF, điều khiển công suất, tải và thở cell; năm trạng thái RRC; chuyển giao mềm, cứng, IRAT, SRNS relocation; HSDPA, HSUPA; tham số, KPI và lỗi thường gặp theo Huawei, Nokia, Ericsson. Chọn mục bên dưới; các mô phỏng chạy liên tục, đổi tham số để thấy kết quả thay đổi ngay.

5G NSA và SA chuyên sâu cho tối ưu vô tuyến: các option triển khai 2, 3, 3a, 3x, 4, 5, 7; vòng đời SgNB (thêm bằng B1, đổi PSCell, xoá bằng A2) với split bearer qua X2-U; lỗi SCG theo nguyên nhân (t310, truy nhập ngẫu nhiên, RLC, T307) và cách xử lý rớt EN-DC; PDCP duplication cho URLLC và NR-DC FR1 + FR2; di động 5G-Advanced so sánh HO thường, CHO, DAPS, LTM. Có nhật ký bản tin X2AP/RRC/S1AP/NGAP, tham số theo Huawei, Nokia, Ericsson, KPI và lỗi thường gặp. Chọn mục bên dưới; mô phỏng chạy liên tục, đổi tham số để thấy kết quả thay đổi.

Tối ưu vô tuyến 4G/5G cho kỹ sư hiện trường: nhiễu TDD (nhiễu xa qua ống dẫn khí quyển với RIM-RS và back-off, nhiễu chéo CLI giữa hai cấu hình khung, lệch đồng bộ khi mất GNSS); nhiễu đường lên (PIM tính theo sản phẩm IM3/IM5, nhiễu ngoài, repeater, lỗi nhánh thu) dò theo RSSI từng PRB và noise floor; điều khiển công suất PUSCH/PUCCH theo TS 38.213 với P0, alpha, TPC và báo cáo PHR; PRACH tính thật chuỗi Zadoff-Chu, N_CS, bán kính cell và timing advance; quy hoạch PCI/RSI trên lưới 19 trạm × 3 sector (mod 3/4/30, collision, confusion), tilt, azimuth, chồng lấn. Có nhật ký bản tin, tham số Huawei, Nokia, Ericsson (cần đối chiếu), KPI và lỗi thường gặp. Chọn mục bên dưới; mô phỏng chạy liên tục, đổi tham số để thấy kết quả thay đổi ngay.

Đa lớp tần số cho 4G/5G và 5G-Advanced: vùng phủ băng thấp n28 700 MHz và n8 900 MHz so với 1800, 2100, 2600, 3500 MHz và mmWave (quỹ đường truyền DL/UL, xuyên toà nhà, bán kính cell, giới hạn đường lên, DSS trên 900, SUL và neo NSA); chiến lược lớp phủ và lớp dung lượng với ưu tiên chọn lại cell khi rỗi (SIB2/SIB4, threshX-High/Low, ưu tiên riêng qua RRCRelease); cân bằng tải khi kết nối IFLB/MLB bằng HO A4, CIO và Xn Resource Status, chống ping-pong; cân bằng tải 5G-A theo PCell/SCell, BWP, CHO/LTM, NSA/SA, AI/ML; mô phỏng 7 trạm × 5 lớp theo giờ với bật/tắt từng thuật toán; tham số Huawei, Nokia, Ericsson, KPI và lỗi thường gặp.

Hiệu quả tần số tại MỘT trạm nhiều sóng mang (mặc định NR n41 2600 TDD 100 MHz + n77 3800 TDD 100 MHz, kèm LTE B3 1800 và B1 2100): số PRB vật lý từng sóng mang theo băng thông và SCS, mẫu khung TDD, overhead PDCCH/SSB/CSI-RS và tốc độ đỉnh; lưới PRB × khe thời gian thực của từng sóng mang tô theo UE, dịch vụ hay loại UE; bộ lập lịch PF chia gói giữa các CC cho UE không CA, LTE-A CA, NR CA n41+n77, EN-DC và 5G-A (kích hoạt SCell bằng MAC CE, lập lịch chéo sóng mang, một DCI cho nhiều cell); so sánh thuật toán cân bằng theo tải PRB, hiệu suất phổ, dung lượng còn lại, ưu tiên PCell; kịch bản giờ cao điểm, tỉ lệ máy CA, UE gần/xa, tắt một sóng mang, 4G CA so với 5G CA và EN-DC; tham số ba vendor, KPI và lỗi thường gặp.

Mạng riêng 5G cho doanh nghiệp và dịch vụ ngành: bốn mô hình triển khai (SNPN độc lập với RAN và 5GC tại chỗ, PNI-NPN dùng lát cắt và CAG trên mạng công cộng, mô hình lai RAN chia sẻ với UPF/MEC tại doanh nghiệp, truy nhập SNPN qua PLMN bằng N3IWF) cùng nhận dạng PLMN ID + NID, CAG, SIB1 npn-IdentityInfoList và các ca Registration Reject #74/#75/#76; vô tuyến trong nhà xưởng theo mô hình InF của TR 38.901 với small cell kéo thả, vùng lõm sau máy kim loại và nhiễu khi khung TDD lệch với nhà mạng; URLLC công nghiệp với ngân sách trễ từng khối và Monte Carlo 10⁵–10⁶ gói (configured grant, mini-slot, qam64LowSE, PDCP duplication, preemption); TSN qua 5G (DS-TT, NW-TT, TSCAI, gPTP dưới 1 µs) và 5G LAN; FWA và sáu kịch bản ngành từ yêu cầu tới cấu hình đề xuất; tham số ba vendor, KPI và lỗi thường gặp.

Network slicing, QoS và tính cước trong 5G SA: S-NSSAI (SST, SD) và các loại NSSAI cấu hình, xin, được phép, bị từ chối, chờ; NSSF chọn slice và AMF set, xác thực theo slice NSSAA, giới hạn số UE NSAC, slice ở RAN Rel-17 (SIB16, RACH theo NSAG) và quản lý vòng đời slice theo GST/NEST; mô hình QoS 5QI, ARP, QFI với GBR, non-GBR, delay-critical GBR, ánh xạ QoS flow sang DRB qua SDAP và QoS phản ánh, mô phỏng nhiều luồng chia PRB theo 5QI; chia PRB giữa các slice bằng RRM policy (dedicated, prioritized, shared) và so sánh có, không có hạn mức khi eMBB tăng tải; PCF, URSP trên UE, chọn SMF/UPF theo slice và lược đồ đăng ký, lập phiên có slice; CHF với Nchf converged charging, hạn mức, cước theo slice/QoS, SLA và báo cáo; tham số vendor, KPI theo slice và lỗi thường gặp.

UDM và dữ liệu thuê bao trong 5GC: kiến trúc UDM (ARPF, SIDF), AUSF, UDR theo mô hình front-end/back-end, UDR dùng chung với PCF và NEF, HSS+UDM hội tụ cho 4G, IMS và 5G; các dịch vụ Nudm (UEAU, UECM, SDM, EE, PP), Nausf, Nudr với lược đồ bản tin khi đăng ký, lập phiên PDU, đổi AMF, chuyển vùng, đổi gói cước (subscribe/notify) và đồng bộ lại SQN; mô hình dữ liệu AM, SMF selection, SM (DNN, S-NSSAI, 5QI, AMBR), SMS, IMS với thuê bao mẫu sửa được và tác động của mở, đổi, chặn, khoá, xoá thuê bao; dự phòng địa lý, sao chép UDR, mất một site và bão đăng ký (back-off, chống quá tải); liên hoạt động HSS (S6a, Cx, SWx) với UDM (N8, N10, N13) qua chuyển đổi Diameter ↔ HTTP/2; tham số, KPI và lỗi thường gặp.

Trạm gNB1 ở giữa, ba trạm lân cận gNB2, gNB3, gNB4 bao quanh, mỗi trạm ba sector và có vùng phủ riêng tô màu trên mặt bằng. Kéo một trạm lân cận để đổi vị trí (khoảng cách tính bằng mét), kéo vật cản để che sóng, kéo UE hoặc chọn hướng đi rồi bấm Chạy tự động. UE đo cả bốn trạm, và mạng handover sang lân cận mạnh nhất khi thoả điều kiện.

Bảo mật và xác thực từ 3G đến 5G cho kỹ sư vận hành: 5G-AKA, EAP-AKA′ từng bước với SUPI/SUCI (ECIES), so với EPS-AKA và UMTS AKA; phân cấp khoá K → KAUSF → KSEAF → KAMF → KgNB tính thật bằng HMAC-SHA-256, NAS/AS Security Mode và NEA/NIA 0–3; roaming qua SEPP, N32 (TLS/PRINS) và tường lửa SS7/Diameter/GTP; IPsec/SecGW, chứng thư CMPv2, MACsec fronthaul, toàn vẹn UP; trạm giả, hạ cấp, bão báo hiệu, cách phát hiện, NESAS/SCAS. Có nhật ký bản tin, tham số Huawei, Nokia, Ericsson (cần đối chiếu), KPI và lỗi thường gặp (auth failure, synch failure/AUTS, MAC failure). Chọn mục bên dưới; đổi tình huống để thấy bản tin và kết quả thay đổi.

Truyền dẫn vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO, chòm kiểu Starlink) cho trạm eNB/gNB về lõi EPC/5GC ở nơi khó kéo cáp hoặc viba: kiến trúc toàn trình UE → trạm → router trạm → terminal mảng pha → vệ tinh → gateway/PoP → Internet hoặc kết nối riêng → SeGW (IPsec NAT-T) → lõi, có chòm vệ tinh chuyển động và đổi vệ tinh theo chu kỳ; kênh vệ tinh theo thời gian (hình học, trễ, che khuất, mưa Ku/Ka, nghẽn beam, 120 s và 24 h); S1/NG qua SCTP, IPsec DPD, GTP-U, overhead và MTU, GNSS holdover, VoLTE và TCP qua vệ tinh, bão đăng ký khi hồi phục; định cỡ, dự phòng, nguồn điện, chi phí; trọng tâm là giám sát và kiểm soát dịch vụ toàn trình: dashboard theo đoạn, tương quan cảnh báo, cây RCA, tiêm lỗi có chấm điểm, QoS DSCP và shaping, báo cáo SLA tháng; tham số Huawei, Nokia, Ericsson (cần đối chiếu), KPI và lỗi thường gặp.

Trạm gốc phục vụ nhiều UE cùng lúc theo cách khác nhau ở mỗi thế hệ. Anten Massive MIMO của 5G tạo cho mỗi UE một búp sóng riêng và phát đồng thời trên cùng tần số. Anten của 4G và 3G chỉ có một búp cố định trùm cả sector, nên phải chia UE theo tần số, thời gian hoặc mã. Chọn công nghệ rồi bấm Chạy tự động để xem.

Khối vô tuyến chiếm phần lớn điện của trạm, và phần lớn thời gian trong ngày cell chạy xa dưới công suất tối đa. Các tính năng tiết kiệm điện xếp thành tầng: tắt theo từng ký hiệu, dồn dữ liệu, hạ công suất, tắt bớt nhánh phát, tắt sóng mang, rồi ngủ sâu. Tầng càng sâu thì tiết kiệm càng nhiều nhưng ảnh hưởng dịch vụ càng lớn.

Ba vendor đều tuân theo cùng chuẩn 3GPP ở giao diện vô tuyến, nên nguyên lý ở các thẻ khác giống nhau. Khác biệt nằm ở tên thiết bị, công cụ vận hành, mô hình đối tượng và tên tham số.