Trong một trạm gốc truyền thống, phần vô tuyến và phần xử lý băng gốc đến từ cùng một nhà cung cấp, nối với nhau bằng giao diện nội bộ không ai bên ngoài nhìn thấy. Khi giao diện đó bị mở ra và hai đầu có thể do hai hãng khác nhau làm, một loạt phép đo trước đây không tồn tại bỗng trở thành bắt buộc. Bài này đi vào đo kiểm Open RAN ở đúng chỗ khó nhất: giao diện fronthaul mở giữa O-DU và O-RU, bốn mặt phẳng của nó, và bốn lớp kiểm định mà O-RAN ALLIANCE định nghĩa.
Mở giao diện đẻ ra phép đo mới ở đâu
Kiến trúc O-RAN tách trạm gốc thành O-CU, O-DU và O-RU. Điểm tách được quan tâm nhiều nhất là giữa O-DU và O-RU, theo phương án chia tách chức năng 7.2x: ranh giới nằm giữa khối ánh xạ phần tử tài nguyên ở phía O-DU và khối biến đổi thời gian–tần số ở phía O-RU. Nói cụ thể, ở hướng xuống, O-RU đảm nhận phép biến đổi Fourier ngược và việc chèn tiền tố vòng; ở hướng lên, O-RU gỡ tiền tố vòng và thực hiện phép biến đổi Fourier. Dữ liệu chạy qua fronthaul vì thế là mẫu miền tần số, không phải mẫu miền thời gian như CPRI cũ.
Hệ quả cho việc đo kiểm rất trực tiếp. Trước đây, muốn biết một trạm gốc có đạt yêu cầu vô tuyến hay không, ta đo ở đầu ăng-ten và coi mọi thứ bên trong là hộp đen. Bây giờ có thêm một mặt cắt ở giữa, nơi có thể — và cần — quan sát độc lập. Đồng thời xuất hiện một câu hỏi mới mà kiến trúc cũ không có: hai thiết bị của hai hãng, mỗi cái đều tuân thủ đặc tả, ghép lại có chạy được với nhau không?
Bốn mặt phẳng M/S/C/U của giao diện fronthaul
Giao diện fronthaul mở không phải một luồng dữ liệu duy nhất mà là bốn mặt phẳng chạy song song, mỗi mặt phẳng có yêu cầu và cách đo riêng.
U-plane (mặt phẳng người dùng) mang dữ liệu I/Q thời gian thực hướng lên và hướng xuống, truyền trên eCPRI. Đây là luồng chiếm gần hết băng thông fronthaul và là nơi lỗi biểu hiện thành suy giảm chất lượng tín hiệu vô tuyến.
C-plane (mặt phẳng điều khiển) cũng chạy thời gian thực trên eCPRI, mang thông tin điều khiển quy định O-RU phải xử lý lưu lượng U-plane như thế nào — phân bổ tài nguyên nào, chùm tia nào, ở khe thời gian nào. C-plane và U-plane phải khớp nhau theo từng khe; lệch một khe là mất dữ liệu.
S-plane (mặt phẳng đồng bộ) mang bản tin định thời và đồng bộ, dùng giao thức thời gian chính xác PTP theo IEEE 1588 để khoá O-RU vào tham chiếu thời gian của mạng.
M-plane (mặt phẳng quản lý) lo cấu hình, giám sát và quản lý phần mềm. Đây là giao thức “chậm”, lưu lượng gói ít hơn hẳn C/U-plane, nhưng lại là nơi phần lớn sự cố tương thích đa nhà cung cấp lộ ra đầu tiên — vì hai bên phải thống nhất mô hình dữ liệu chứ không chỉ thống nhất khuôn dạng gói.
S-plane: đồng bộ là điều kiện tiên quyết, không phải tính năng phụ
Sách trắng O-RAN Testing của O-RAN ALLIANCE đặt đồng bộ vào nhóm vấn đề nền tảng, với lý do rất thực dụng: đồng bộ là điều kiện tiên quyết để tránh nhiễu khi dùng công nghệ song công phân chia theo thời gian. Trong TDD, hai trạm lệch pha thời gian sẽ phát chồng lên khe thu của nhau — hỏng không chỉ ô của mình mà cả ô lân cận.
O-RAN đã xây nhiều đặc tả S-plane để đáp ứng yêu cầu đồng bộ đầu-cuối sao cho hệ thống đạt các yêu cầu hiệu năng của 3GPP. Việc phân tán đa nhà cung cấp và ảo hoá làm bài toán này khó hơn hẳn so với trạm gốc nguyên khối, nên phép đo đồng bộ trở thành hoạt động cốt lõi chứ không phải phép kiểm tra bổ sung.
Một yêu cầu về phương pháp cần nhớ: hiệu năng đồng bộ phải được kiểm chứng ở cả hai điều kiện — điều kiện lý tưởng, tức mạng không có nhiễu loạn, và điều kiện bình thường, bao gồm ảnh hưởng của các lần tái cấu hình mạng. Đo đạt ở phòng lab yên tĩnh rồi kết luận là chưa đủ; phần lớn sự cố đồng bộ ngoài hiện trường xuất hiện đúng lúc topology thay đổi.
Về cấu hình phân phối thời gian, hai thái cực hay gặp là: O-DU đóng vai nguồn PTP cho O-RU qua kết nối điểm–điểm, và O-RU tự lấy tham chiếu thời gian tại chỗ từ một đồng hồ chuẩn cục bộ (ví dụ máy thu GNSS gắn trực tiếp), độc lập hoàn toàn với fronthaul và với O-DU. Hai cấu hình này có hồ sơ rủi ro khác nhau nên kịch bản đo cũng khác nhau. Chi tiết phép đo S-plane nằm trong đặc tả kiểm định của WG4, trong đặc tả liên thông WG4 giữa O-RU và O-DU, và trong phần đo truyền tải Xhaul của WG9.
Bốn lớp kiểm định mà O-RAN ALLIANCE định nghĩa
Các đặc tả kiểm thử của O-RAN được chia thành bốn nhóm, và hiểu đúng ranh giới giữa chúng là điều kiện để lập kế hoạch đo không thừa không thiếu.
1. Kiểm định tuân thủ (Conformance). Xác minh rằng giao diện của một thiết bị tuân thủ đặc tả O-RAN — đánh giá một phần tử mạng đơn lẻ ở các giao diện phơi bày của nó. Tính đến cuối năm 2024, O-RAN ALLIANCE đã công bố đặc tả kiểm định tuân thủ cho các giao diện A1, R1, E2, Open Fronthaul và O-Cloud. Nhưng sách trắng nói thẳng một điều quan trọng: chỉ riêng kiểm định tuân thủ không bảo đảm hai phần tử của hai hãng khác nhau sẽ hoạt động đúng với nhau, vì không gian cấu hình của các giao diện này quá lớn.
2. Kiểm thử liên thông (IOT). Bảo đảm hai phần tử mạng làm việc trơn tru cùng nhau. Ví dụ tiêu biểu là đặc tả liên thông của WG4 giữa O-RU và O-DU trên giao diện fronthaul mở, trong đó cả hai được coi chung là hệ thống cần thử. Các phép thử IOT ở đây trải trên đủ bốn mặt phẳng M/S/C/U để xác nhận rằng tổ hợp O-RU + O-DU đáp ứng yêu cầu của O-RAN.
3. Kiểm thử đầu-cuối (E2E). Xác nhận toàn bộ hệ thống O-RAN liên thông được và thiết lập được liên kết từ thiết bị đầu cuối tới máy chủ ứng dụng. Hệ thống cần thử được nối tới máy chủ ứng dụng thông qua các phần tử tuân thủ 3GPP như mạng lõi, và các chỉ số hiệu năng được định nghĩa trên toàn chuỗi.
4. Kiểm thử an toàn (Security). Một nhóm riêng, xác nhận các chức năng và cấu hình an toàn dựa trên phân tích rủi ro, mô phỏng tấn công để đo mức bền vững của hệ thống và kiểm chứng hiệu lực của các biện pháp giảm thiểu.
Kết quả kiểm định được công nhận thông qua mạng lưới các trung tâm OTIC của O-RAN ALLIANCE, nơi cấp chứng nhận và huy hiệu, đồng thời tổ chức các kỳ PlugFest.
Thiết bị và bàn đo
Bàn đo Open RAN chia làm hai nhóm công cụ khác hẳn nhau, và đây là chỗ nhiều kế hoạch mua sắm bị nhầm.
Nhóm thứ nhất là giả lập đầu bên kia của giao diện. Muốn thử một O-DU, cần một thứ đóng vai O-RU trên fronthaul; muốn thử một O-RU, cần thứ đóng vai O-DU. Keysight là thành viên sáng lập và là biên tập chính của đặc tả kiểm định và liên thông fronthaul WG4, và cung cấp bộ giả lập RuSIM đóng vai O-RU cùng thiết bị đầu cuối 4G/5G để thử O-DU qua giao diện fronthaul 7.2x. Lưu ý: các công cụ giả lập chuyên dụng này là sản phẩm phần mềm/hệ thống, hiện không nằm trong danh mục phân phối của Techmaster — bài viết nêu tên để bạn hình dung kiến trúc bàn đo, không phải để lập dự toán.
Nhóm thứ hai là đo vật lý ở mặt vô tuyến, và đây là phần Techmaster cung cấp trực tiếp. Dù giao diện có mở tới đâu, O-RU vẫn phải đạt các yêu cầu phát xạ của 3GPP: EVM, mặt nạ phổ, phát xạ ngoài băng, công suất. Những phép đo này cần máy phân tích tín hiệu dải rộng như máy phân tích tín hiệu UXA Keysight N9042B, hoặc bộ thu-phát vector dạng mô-đun như bộ thu-phát vector VXT PXIe Keysight M9410A khi cần nhiều kênh trong một khung. Ở lớp đầu-cuối, bộ mô phỏng mạng 5G UXM Keysight E7515B đóng vai mạng để kiểm tra thiết bị đầu cuối — bổ sung cho, chứ không thay thế, các phép đo phía fronthaul. Phương pháp đo EVM và OTA cho dải mmWave đã được bàn kỹ trong bài đo EVM 5G FR2 mmWave và kiểm thử OTA.
Ba cái bẫy khi lập kế hoạch đo
Bẫy thứ nhất — coi tuân thủ là xong. Như sách trắng đã cảnh báo, hai thiết bị cùng đạt conformance vẫn có thể không ghép được với nhau. Ngân sách và lịch trình phải dành phần cho giai đoạn IOT, thường dài hơn dự kiến.
Bẫy thứ hai — bỏ qua ma trận phiên bản phần mềm. Topology linh hoạt của O-RAN sinh ra rất nhiều cấu hình kiến trúc khả dĩ, và số ca thử tăng vọt khi phải tính tới nhiều phiên bản phần mềm của O-RU, O-DU, O-CU. Cần quyết định từ đầu sẽ khoá phiên bản nào, thay vì để ma trận nở ra không kiểm soát.
Bẫy thứ ba — kỳ vọng tiêu chí đạt/không đạt rõ ràng ở mọi phép thử. Với các kịch bản do RIC điều khiển như điều hướng lưu lượng, tối ưu tạo chùm massive MIMO hay tiết kiệm năng lượng, sách trắng thừa nhận thẳng rằng việc thiết kế phép thử có tiêu chí đạt/không đạt rõ ràng và áp dụng rộng rãi là không khả thi, vì không có yêu cầu hiệu năng tối thiểu và mỗi ứng dụng rApp/xApp hoạt động theo nguyên lý riêng. Với nhóm này, hãy đặt mục tiêu là so sánh có kiểm soát giữa hai cấu hình, không phải một ngưỡng tuyệt đối.
Kết luận
Đo kiểm Open RAN không phải là đo kiểm 5G cộng thêm vài phép thử. Nó là một cấu trúc bốn lớp — tuân thủ, liên thông, đầu-cuối, an toàn — chồng lên một giao diện bốn mặt phẳng, trong đó đồng bộ S-plane là điều kiện tiên quyết chứ không phải hạng mục tuỳ chọn. Đội nào bắt đầu bằng việc vẽ rõ ranh giới hệ thống cần thử cho từng lớp sẽ tiết kiệm được phần lớn thời gian tích hợp về sau.
Techmaster Electronics là đại lý uỷ quyền của Keysight tại Việt Nam, tư vấn cấu hình máy phân tích tín hiệu và bộ thu-phát vector cho các phép đo vô tuyến của O-RU, đồng thời cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn theo ISO/IEC 17025. Hotline: 0908 173 345.
