Wireless / RAN Overview¶

Trang tổng quan về mạng truy nhập vô tuyến (RAN) của 5G và hướng tới 6G, nhìn từ phía người làm firmware và phần mềm hệ thống: trạm gốc được chia thành những khối nào, các khối nói chuyện với nhau qua giao diện nào, và phần nào đòi hỏi nhiều nhất về thời gian thực, đồng bộ và tính toán. Chi tiết từng chủ đề nằm ở các trang con, xem mục "Bản đồ tài liệu" ở cuối trang.

Phạm vi¶

Topic này tập trung vào RAN, không đi vào 5G Core và không đi sâu vào lý thuyết truyền dẫn vô tuyến.

Thuộc phạm vi	Không thuộc phạm vi
Kiến trúc RAN: CU, DU, RU và các phương án chia chức năng (split)	5G Core (AMF, SMF, UPF, ...)
Giao diện vô tuyến UE và eNB/gNB: chồng giao thức, initial access, đăng ký, mobility	Chi tiết bên trong core (chỉ nêu tên bản tin core khi cần)
O-RAN và Open Fronthaul: eCPRI, các plane C/U/S/M	Lý thuyết kênh vô tuyến, thiết kế anten
Đồng bộ tần số và thời gian: PTP, SyncE	Quy hoạch và tối ưu mạng
L1 (PHY) và tăng tốc: FEC, FPGA, GPU, accelerator	Chi tiết từng bản phát hành 3GPP
Lộ trình 6G và tác động lên kiến trúc RAN
ISAC: dùng tín hiệu mạng di động để cảm biến, tác động lên RU/DU	Thuật toán radar chi tiết, lý thuyết thông tin của ISAC
NTN: mạng di động qua vệ tinh, tác động lên RAN và firmware	Thiết kế vệ tinh, payload RF

Bức tranh chung¶

Nhìn từ bên ngoài, gNodeB là trạm gốc của 5G: một gNodeB phục vụ nhiều cell, nối với thiết bị đầu cuối (UE) qua giao diện vô tuyến NR-Uu và nối với mạng lõi 5G (5GC) qua giao diện NG. Phần bên trái của hình là RAN, đối tượng của topic này.

Vị trí của gNodeB trong mạng 5G: UE, cell, gNodeB, giao diện NG tới 5G Core và mạng dữ liệu.

Nhìn từ bên trong, một gNodeB được tách thành ba khối chức năng, đặt ở những vị trí khác nhau trong mạng:

Ba khối RU, DU, CU của một gNodeB, các giao diện nối giữa chúng và chức năng chính của mỗi khối.

RU (Radio Unit) lo phần RF và một phần PHY gần anten.
DU (Distributed Unit) xử lý phần PHY còn lại, MAC và RLC, với deadline theo từng slot.
CU (Centralized Unit) xử lý các lớp trên (PDCP, SDAP, RRC), ít nhạy với thời gian hơn.

Mỗi đường nối có yêu cầu độ trễ và băng thông khác nhau, và quyết định "cắt" ở đâu (split) ảnh hưởng trực tiếp đến phần cứng, phần mềm và cách triển khai. Xem RAN Architecture & Splits.

Những ràng buộc kỹ thuật chính¶

Thời gian thực cứng. Xử lý PHY và MAC theo chu kỳ slot (0,5 ms với subcarrier spacing 30 kHz), trễ một gói fronthaul là mất dữ liệu radio. Xem Open Fronthaul.
Đồng bộ chính xác. TDD cần đồng pha giữa các trạm cỡ ±1,5 µs, MIMO và carrier aggregation còn chặt hơn. Xem Synchronization.
Tính toán nặng. Giải mã LDPC, ước lượng kênh và MIMO chiếm phần lớn tải của DU, dẫn tới nhu cầu accelerator. Xem L1 & Acceleration.
Sensing tích hợp. ISAC thêm xử lý radar vào chuỗi PHY, đòi hỏi cách ly TX/RX ở RU và đồng bộ chặt hơn. Xem ISAC Overview.
Triển khai ảo hóa và mở. Chạy DU/CU trên server thông dụng, giao diện mở giữa nhà cung cấp khác nhau. Xem vRAN trên VM.

Liên quan đến các topic khác¶

Chủ đề	Nằm ở đâu
Đồng bộ PTP trên Linux (`ptp4l`, `phc2sys`)	Linux PTP
Packet I/O tốc độ cao cho fronthaul	DPDK
Chạy O-DU trong VM: SR-IOV, pin vCPU, huge page	Real-time KVM tuning, vRAN trên VM
Bảo mật firmware, secure boot cho RU/DU	Embedded Security
FPGA, SoC cho accelerator	Chip & SoC

Bản đồ tài liệu¶

ITU: cơ quan LHQ phân bổ phổ tần và định nghĩa các thế hệ IMT, cơ cấu ITU-R/ITU-T/ITU-D, WRC-27 và IMT-2030.
3GPP: bối cảnh ra đời, lịch sử các release, cơ cấu TSG/WG, đối tác, thành viên lớn và hiện trạng triển khai 5G.
IEEE: Ethernet, TSN cho fronthaul, PTP (1588) và Wi-Fi, phần chuẩn IEEE nằm bên dưới và bên cạnh RAN.
O-RAN Alliance: bối cảnh ra đời, lịch sử, cơ cấu tổ chức, thành viên lớn và hiện trạng triển khai Open RAN.
Frequency Bands: phân loại low/mid/high band, bảng band LTE và NR, đặc tính truyền sóng, quy đổi ARFCN, CA/EN-DC/DSS.
RAN Architecture & Splits: CU/DU/RU, các giao diện, các option split của 3GPP và vì sao O-RAN chọn 7.2x.
Protocol Stack & States: chồng giao thức LTE và NR giữa UE và trạm gốc, kênh, bearer, định danh, trạng thái RRC và NAS.
Initial Access: dò cell (PSS/SSS, SSB), MIB/SIB, chọn cell, random access 4 bước và 2 bước, RRC setup, phân công giữa DU và CU.
Attach / Registration & Session: LTE Attach, NR Registration và PDU session, xác thực AKA, bảo mật NAS/AS, phân cấp khóa.
Connected Mode & Mobility: lập lịch và HARQ, đo đạc, handover X2/Xn, EN-DC, release, RRC_INACTIVE, RLF, reselection, paging.
Open Fronthaul: eCPRI, C-plane, U-plane, nén IQ, M-plane, cửa sổ thời gian.
Synchronization: yêu cầu tần số và pha, SyncE, PTP profile cho viễn thông, các cấu hình đồng bộ fronthaul.
L1 & Acceleration: chuỗi xử lý PHY, lookaside và inline accelerator, FPGA, GPU, DPDK BBDev.
NTN Overview: các loại nền tảng LEO/GEO/HAPS, transparent và regenerative payload, vấn đề trễ và Doppler, lộ trình Rel-17 tới 6G.
ISAC Overview: sensing tích hợp truyền thông, nguyên lý, các chế độ monostatic/bistatic, chuẩn hóa Rel-19/20 và tác động lên RU, DU, đồng bộ.
6G Roadmap: mốc chuẩn hóa, các hướng kỹ thuật và tác động lên kiến trúc RAN.

Bài viết liên quan¶

Các bài mang tính cập nhật theo thời điểm nằm ở mục Articles (category Networking):

Đọc thêm¶

3GPP: đặc tả NR (dãy TS 38.xxx), kiến trúc NG-RAN (TS 38.401), phân tích các option split (TR 38.801).
O-RAN Alliance specifications: O-RAN WG4 (Open Fronthaul), WG7 (white-box hardware).
Small Cell Forum: 5G FAPI giữa MAC và PHY.