RF testing và commissioning là giai đoạn chuyển hệ thống IBS từ một tập hợp vật tư đã lắp thành một hệ thống được chứng minh bằng số liệu. Đây cũng là giai đoạn phân biệt rõ nhất giữa một nhà thầu IBS có năng lực và một đơn vị chỉ làm phần lắp đặt: một tuyến đạt kiểm tra trực quan vẫn có thể trượt VSWR, và một tuyến đạt VSWR vẫn có thể sai vị trí anten so với thiết kế.

Bài viết này trình bày chi tiết các phép đo mà nhà thầu IBS phải thực hiện, cách đọc kết quả và quy trình xử lý khi một tuyến không đạt. Phần công tác thi công trước đó — feeder, connector, splitter, antenna, POI — được trình bày trong bài Thi công hệ thống IBS: Quy trình, tiêu chuẩn và nghiệm thu.

Đo kiểm hệ thống IBS gồm những phép đo nào?

Đo kiểm hệ thống IBS gồm ba phép đo trên hạ tầng thụ động: VSWR/Return Loss, DTF (Distance-To-Fault) và Cable Loss hoặc insertion loss. Sau khi nhà mạng đấu nguồn phát, thực hiện thêm đo phổ RF và Walk Test đánh giá coverage, chất lượng và handover. Đo PIM được bổ sung khi hợp đồng hoặc nhà mạng yêu cầu.

Chuẩn bị và hiệu chuẩn thiết bị đo

Đây là bước bị bỏ qua nhiều nhất và cũng là bước làm hỏng nhiều bộ số liệu nhất.

Hiệu chuẩn hiện trường OSL

Trước mỗi phiên đo, máy phân tích cáp – anten phải được hiệu chuẩn hiện trường theo phương pháp Open/Short/Load (OSL) tại đầu cuối của dây đo (test port jumper), trên đúng dải tần sẽ quét. Hiệu chuẩn lại khi đổi dải tần, đổi dây đo, hoặc khi nhiệt độ môi trường thay đổi đáng kể.

Cần phân biệt hai khái niệm hay bị nhầm:

• Giấy chứng nhận hiệu chuẩn định kỳ của phòng thí nghiệm chứng minh máy còn chính xác và là thành phần bắt buộc của hồ sơ nghiệm thu.
• Hiệu chuẩn OSL tại hiện trường là thứ làm cho số liệu đo có ý nghĩa. Thiếu bước này, mọi kết quả VSWR và DTF đều vô nghĩa dù máy có giấy chứng nhận còn hiệu lực.

Dây đo là vật tư tiêu hao

Một dây đo mòn ren hoặc bị gập nhiều lần sẽ tạo ra hàng loạt tuyến báo không đạt trong khi hệ thống hoàn toàn bình thường. Nên dùng dây đo pha ổn định (phase-stable), kiểm tra dây định kỳ bằng tải chuẩn, và thay khi có dấu hiệu bất thường. Khi một loạt tuyến liên tiếp cùng trượt ngưỡng, việc đầu tiên cần nghi ngờ là dây đo chứ không phải hệ thống.

Dải tần quét

Đặt span bao phủ toàn bộ các băng tần mà dự án sẽ phát, kể cả băng dự phòng cho nâng cấp về sau. Một tuyến đạt ở 900 MHz hoàn toàn có thể trượt ở 2600 MHz hoặc 3,5 GHz — vì phản xạ tại một điểm bất liên tục phụ thuộc tần số.

Sweep từng nhánh hay sweep từ POI?

Đây là điểm kỹ thuật quyết định giá trị của toàn bộ bộ số liệu đo kiểm, và cũng là điểm mà phần lớn tài liệu phổ thông về IBS bỏ qua.

Không thể chứng minh chất lượng cả mạng bằng một phép sweep duy nhất từ POI. Trong mạng phân nhánh, phản xạ từ một connector lỗi ở nhánh xa phải đi qua splitter hai lần — một lần theo chiều tới, một lần theo chiều về — nên bị suy giảm gấp đôi split loss trước khi tới máy đo. Riêng một bộ chia 4 đã chôn tín hiệu phản xạ đó khoảng 12 dB. Một đầu nối tự nó cho VSWR 2,0 hoàn toàn có thể đọc ra 1,15 khi đo từ POI.

Quy trình đúng gồm hai lớp:

1. Sweep từng đoạn, từng nhánh ngay khi lắp xong và trước khi đóng trần — mỗi tuyến không phân nhánh được đo riêng. Đây là lớp phát hiện lỗi thật.
2. Sweep tổng hợp end-to-end sau khi hoàn thiện, để ghi nhận trạng thái bàn giao của hệ thống.

Tương tự với DTF: phép đo chỉ đọc được tin cậy trên một tuyến không phân nhánh. Sau điểm chia đầu tiên, các phản xạ từ nhiều nhánh có cùng cự ly điện chồng lên nhau và đồ thị không còn diễn giải được.

VSWR – tỷ số sóng đứng

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) đo mức độ sóng phản xạ ngược về nguồn do bất phối hợp trở kháng trên tuyến. Hệ thống lý tưởng có VSWR bằng 1,0 — không có phản xạ. Giá trị càng lớn, tỷ lệ công suất bị phản xạ càng cao.

Hậu quả thực tế của VSWR cao

Công suất phản xạ không đi tới anten, làm hụt vùng phủ. Quan trọng hơn: ở phía thiết bị nguồn, mức phản xạ vượt ngưỡng sẽ kích hoạt cảnh báo VSWR của BTS hoặc Remote Unit, làm thiết bị giảm công suất hoặc tắt sóng mang. Đó mới là điều thực sự chặn nghiệm thu — nhà mạng sẽ không cho phát sóng chính thức khi hệ thống của họ liên tục báo cảnh báo.

Nguyên nhân điển hình làm VSWR cao

• Port splitter hoặc coupler để hở, không lắp tải giả 50 Ω — phản xạ toàn phần, và là nguyên nhân phổ biến nhất của các phép đo không đạt mà hệ thống thực chất không có lỗi.
• Connector gia công sai kích thước bóc vỏ, chưa siết đủ lực hoặc siết quá lực.
• Feeder bị gập, bị móp, bị đè.
• Jumper hỏng hoặc bị bẻ quá bán kính uốn.
• Đấu sai port coupler (nhầm IN/OUT/COUPLED).
• Anten hỏng hoặc chưa được đấu vào tuyến.
• Ẩm thâm nhập vào tuyến qua đầu cáp không bịt kín.
• Và không hiếm khi: dây đo của chính máy phân tích.

Return Loss và bảng quy đổi

Return Loss là cùng một hiện tượng vật lý, biểu diễn theo thang dB: RL càng lớn thì phản xạ càng nhỏ, RF path càng tốt. Quan hệ giữa hai đại lượng là quan hệ toán học xác định, quy đổi được qua lại:

Khi hồ sơ nhà mạng yêu cầu VSWR nhỏ hơn hoặc bằng 1,5 thì tương đương với Return Loss lớn hơn hoặc bằng 14 dB — hai cách viết của cùng một ngưỡng. Ngưỡng cụ thể áp dụng cho dự án phải lấy theo yêu cầu kỹ thuật của nhà mạng và hồ sơ thiết kế được duyệt, không lấy theo con số tham khảo trên internet.

Lưu ý về quy ước dấu khi lập test report

Nhiều máy đo hiển thị Return Loss ở dạng giá trị âm, ví dụ −18 dB. Khi lập test report phải thống nhất quy ước dấu và ghi rõ trong phần chú thích, tránh tình trạng biên bản ghi “RL = −18 dB, yêu cầu ≥ 14 dB” và bị bên nghiệm thu đánh giá là không đạt do lỗi trình bày. Đây là lỗi hồ sơ, không phải lỗi kỹ thuật, nhưng vẫn đủ để phải làm lại biên bản.

DTF – Distance-To-Fault

VSWR cho biết tuyến có lỗi. DTF cho biết lỗi ở đâu.

Nguyên lý

Máy phân tích quét tần số trên tuyến (Frequency Domain Reflectometry), thu tín hiệu phản xạ và thực hiện biến đổi Fourier ngược (IFFT) để chuyển dữ liệu từ miền tần số sang miền khoảng cách. Kết quả là một đồ thị biên độ phản xạ theo mét cáp — mỗi đỉnh là một điểm bất liên tục trở kháng.

Hai tham số bắt buộc khai đúng

• Vận tốc truyền tương đối (Vp, velocity factor) của đúng chủng loại cáp đang đo. Khai sai Vp thì khoảng cách đọc ra sai theo tỷ lệ, và kỹ thuật viên sẽ đi tìm lỗi ở nhầm tầng.
• Suy hao trên đơn vị chiều dài của cáp, để máy bù trừ suy hao theo khoảng cách và cho biên độ phản xạ đúng ở các điểm xa.

Điểm cần hiểu đúng khi dùng kết quả DTF

DTF trả về chiều dài cáp tính từ cổng đo, không phải một vị trí trong tòa nhà. Chỉ khi đối chiếu với cable schedule và as-built — chiều dài từng đoạn, vị trí từng connector, vị trí từng thiết bị thụ động — thì con số đó mới quy chiếu được ra một câu trả lời sử dụng được như \”đầu nối tại coupler tầng 7\”.

Đây chính là lý do labeling và as-built không phải là công tác hồ sơ hình thức. Thiếu chúng, DTF mất phần lớn giá trị thực tế và đội sửa chữa vẫn phải mở trần dò từng đoạn.

Cable Loss và insertion loss

Đo suy hao thực tế của tuyến và đối chiếu với suy hao tính toán trong link budget theo chiều dài và chủng loại cáp.

Chọn phương pháp theo giai đoạn

• Phép đo một cổng với đầu cuối hở hoặc ngắn mạch cho kết quả bằng một nửa suy hao khứ hồi và đòi hỏi tiếp cận được đầu xa — nghĩa là phải thực hiện trước khi lắp anten. Phương pháp này cũng không dùng được qua điểm chia.
• Đo xuyên qua (insertion loss) hai cổng khi còn tiếp cận được cả hai đầu tuyến.
• Phát tín hiệu chuẩn tại POI và đo mức thu tại từng cổng anten bằng máy phân tích phổ, rồi so với link budget. Đây là cách khả thi sau khi hệ thống đã hoàn thiện và cũng là cách nhiều nhà mạng yêu cầu để xác nhận mức công suất tới từng anten.

Đọc kết quả

Sai lệch lớn giữa suy hao đo được và suy hao tính toán là chỉ dấu của: chiều dài cáp thực tế khác bản vẽ (tuyến đi vòng tránh MEP mà không cập nhật hồ sơ), cáp bị ẩm, connector tiếp xúc kém, hoặc dùng sai chủng loại cáp so với thiết kế.

Spectrum và RF measurement

Kiểm tra phổ tín hiệu tại các điểm đo: mức công suất theo băng tần, sự hiện diện đầy đủ của các sóng mang đã thống nhất với nhà mạng, và phát hiện tín hiệu nhiễu ngoại lai trong dải quan tâm — bao gồm cả nhiễu rơi vào băng uplink. Với hệ thống dùng chung nhiều nhà mạng, đây cũng là bước phát hiện sớm các sản phẩm xuyên điều chế trước khi chúng gây ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ.

PIM – nhiễu xuyên điều chế thụ động

Vì sao PIM quan trọng

PIM là sản phẩm xuyên điều chế sinh ra bởi các phần tử thụ động có đặc tính phi tuyến. Lý do phải quan tâm: các sản phẩm bậc ba (IM3) thường rơi đúng vào băng uplink, làm dâng nền nhiễu máy thu và bóp vùng phủ hướng lên. Biểu hiện ra ngoài là thuê bao “đầy vạch nhưng không gọi được”, tốc độ upload thấp, rớt kết nối ở rìa vùng phủ. Đây là lỗi mà phép đo VSWR không phát hiện được — một tuyến có VSWR rất đẹp vẫn có thể sinh PIM nghiêm trọng.

Nguồn PIM trên hiện trường

• Mối nối bẩn, còn mạt kim loại, hoặc chưa siết đủ lực.
• Bề mặt tiếp xúc bị oxy hóa hoặc ẩm.
• Vật liệu và lớp mạ có từ tính — bulông thép, giá đỡ mạ kẽm hoặc niken tiếp xúc với đường truyền. Đây là hiệu ứng thường được gọi là “rusty bolt” và là nguồn PIM bị bỏ sót nhiều nhất.

Đo và định vị PIM

Định vị PIM cần phép đo Distance-to-PIM chuyên dụng — không dùng được máy phân tích cáp thông thường. Phép đo cũng yêu cầu tắt sóng khu vực liên quan trong thời gian đo.

Về điều kiện đo, thông lệ theo IEC 62037-1 là hai sóng mang 2 × 20 W (43 dBm), đại lượng quan tâm là IM3 tính theo dBc so với công suất sóng mang. Cần lưu ý mức công suất này phản ánh điều kiện trạm macro, cao hơn nhiều so với công suất mà một nhánh DAS thụ động trong tòa nhà thực tế mang — vì vậy nhiều hợp đồng IBS chỉ yêu cầu đo PIM ở phía POI và tuyến trục, hoặc miễn đo hoàn toàn.

Ngưỡng chấp nhận cụ thể phải lấy từ yêu cầu của nhà mạng. Khi ghi vào biên bản, nên ghi kèm mức tham chiếu (ví dụ: dBc tại 2 × 43 dBm) thay vì chỉ ghi con số dBc trần, vì con số dBc không có ý nghĩa nếu không biết công suất thử.

Walk Test trong tòa nhà

Sau khi nhà mạng đấu nguồn phát, kỹ sư đi bộ theo tuyến đã thống nhất trên từng mặt bằng — bao gồm hầm xe, thang máy, cầu thang thoát hiểm, khu kỹ thuật — với thiết bị đo ghi log liên tục.

Nội dung một phiên Walk Test đầy đủ

Walk Test không chỉ là đo mức sóng. Một phiên đo đủ để phục vụ nghiệm thu gồm:

• Đo ở chế độ idle để đánh giá vùng phủ và chất lượng tín hiệu (RSRP hoặc SS-RSRP, SINR).
• Đo ở chế độ kết nối (dedicated): cuộc gọi dài để kiểm tra tỷ lệ rớt cuộc gọi, chuỗi cuộc gọi ngắn để kiểm tra tỷ lệ thiết lập thành công, và bài đo throughput hướng lên, hướng xuống.
• Kiểm tra handover tại các vùng chuyển tiếp indoor – outdoor (sảnh chính, cửa hầm xe) nếu phạm vi nghiệm thu yêu cầu.
• Thực hiện riêng cho từng nhà mạng với SIM thử nghiệm tương ứng. Scanner đo được nhiều nhà mạng cùng lúc nhưng không thay thế được bài đo dịch vụ bằng thiết bị đầu cuối.
• Hiệu chỉnh mặt bằng trong phần mềm đo trước khi đi, và bảo đảm mật độ điểm mẫu đủ dày để bản đồ vùng phủ có ý nghĩa thống kê.
• Hậu xử lý log và xuất báo cáo theo từng mặt bằng, kèm bản đồ màu và bảng thống kê tỷ lệ diện tích đạt ngưỡng.

Tham số đo và ngưỡng nghiệm thu

Các tham số đo lường vô tuyến — RSRP, RSRQ cho LTE; SS-RSRP, SS-SINR cho 5G NR — được định nghĩa trong 3GPP TS 36.214 và TS 38.215. Đây là định nghĩa đại lượng, không phải ngưỡng nghiệm thu. Ngưỡng do nhà mạng và Chủ đầu tư quy định, và khác nhau giữa Viettel, VNPT/VinaPhone, MobiFone cũng như giữa các loại hình công trình.

Thiết bị đo chuyên dụng

Thiết bị phải còn hiệu lực hiệu chuẩn, và giấy chứng nhận hiệu chuẩn là thành phần bắt buộc của hồ sơ nghiệm thu hệ thống IBS.

Quy trình xử lý một tuyến không đạt

Khi một tuyến trượt ngưỡng VSWR, trình tự xử lý hiệu quả nhất là loại trừ từ rẻ đến đắt, không phải tháo cả tuyến ra kiểm tra:

1. Xác nhận lại hiệu chuẩn và dây đo. Đo thử một tải chuẩn 50 Ω. Nếu tải chuẩn cũng cho kết quả xấu thì lỗi nằm ở thiết bị đo.
2. Kiểm tra các port hở. Rà lại toàn bộ splitter, coupler trên nhánh xem đã lắp đủ tải giả 50 Ω chưa.
3. Đo DTF để khoanh vùng cự ly. Ghi lại vị trí và biên độ của các đỉnh phản xạ bất thường.
4. Đối chiếu cable schedule. Chuyển cự ly cáp thành vị trí vật lý trong tòa nhà.
5. Kiểm tra tuần tự tại đúng vị trí đó: connector trước, jumper, rồi mới tới thân feeder và splitter/coupler.
6. Đo lại sau khi xử lý và lưu cả file đo trước và sau vào hồ sơ.

Vì sao không nghiệm thu IBS bằng điện thoại

Không nghiệm thu hệ thống IBS bằng cách cầm điện thoại đi kiểm tra có sóng hay không. Vạch sóng trên máy điện thoại không phản ánh VSWR của tuyến, không phát hiện được suy hao bất thường hay PIM, không đo được SINR, không chứng minh được vùng phủ đạt bao nhiêu phần trăm diện tích sử dụng, và không tạo ra bất kỳ dữ liệu nào có thể đưa vào hồ sơ nghiệm thu.

Trường hợp điển hình: một khu vực có vạch sóng đầy nhưng không gọi được và tốc độ upload rất thấp — nguyên nhân là PIM làm dâng nền nhiễu hướng lên. Điện thoại hiển thị mức thu hướng xuống nên vẫn đầy vạch, trong khi vấn đề nằm hoàn toàn ở hướng lên.

Hệ thống phải được đánh giá bằng thiết bị RF chuyên dụng, theo bộ KPI đã được nhà mạng và Chủ đầu tư phê duyệt, với kết quả xuất ra thành test report truy vết được tới từng mã tuyến.

Câu hỏi thường gặp

Nhà thầu IBS cần thực hiện những phép đo nào?

Trên hạ tầng thụ động: VSWR và Return Loss (hai cách biểu diễn của cùng một phép đo phản xạ), DTF, và Cable Loss hoặc insertion loss — thực hiện cho từng nhánh trước khi đóng trần, rồi đo tổng end-to-end. Sau khi phát sóng: đo phổ RF và Walk Test. Đo PIM khi hợp đồng hoặc nhà mạng yêu cầu. Mọi phiên đo đều phải hiệu chuẩn OSL tại đầu dây đo trước khi bắt đầu.

VSWR trong hệ thống IBS là gì?

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) là tỷ số sóng đứng, phản ánh mức sóng bị phản xạ ngược về nguồn do bất phối hợp trở kháng trên RF path. VSWR càng gần 1,0 thì tuyến càng tốt. Khi vượt ngưỡng, thiết bị nguồn của nhà mạng sẽ phát cảnh báo VSWR và giảm công suất hoặc tắt sóng mang — đó là lý do trực tiếp khiến hệ thống không được cho phát sóng.

Tại sao cần đo DTF?

Vì VSWR chỉ cho biết tuyến có lỗi, không cho biết lỗi ở đâu. DTF dùng biến đổi Fourier ngược trên dữ liệu quét tần số để chuyển tín hiệu phản xạ sang miền khoảng cách, chỉ ra điểm bất liên tục theo mét cáp tính từ cổng đo. Muốn quy chiếu ra vị trí trong tòa nhà thì phải đối chiếu cable schedule và as-built. DTF chỉ đọc được tin cậy trên tuyến không phân nhánh và phải khai đúng Vp cùng suy hao của chủng loại cáp.

Vì sao đo VSWR từ POI đạt mà Walk Test vẫn có vùng sóng yếu?

Vì hai phép đo kiểm tra hai thứ khác nhau. Một phép sweep từ POI bị che bởi split loss: phản xạ từ nhánh xa đi qua splitter hai lần nên bị chôn đi, một lỗi thật vẫn cho số liệu đẹp. Ngoài ra VSWR không phát hiện được anten đặt sai hướng, anten bị úp trên trần, đấu nhầm coupling ratio hay PIM — tất cả đều chỉ lộ ra ở Walk Test. Đó là lý do phải sweep từng nhánh trước khi đóng trần.

Khi nào cần Walk Test?

Sau khi nhà mạng đã đấu nguồn phát và hệ thống phát sóng thử — tức ở giai đoạn commissioning và nghiệm thu, không phải giai đoạn thi công. Walk Test được lặp lại sau mỗi lần tối ưu để xác nhận điểm chưa đạt đã xử lý, thực hiện riêng cho từng nhà mạng bằng SIM tương ứng, và có thể được yêu cầu định kỳ trong giai đoạn vận hành.

Có bắt buộc đo PIM cho hệ thống IBS không?

Không phải dự án nào cũng bắt buộc. Điều kiện đo tiêu chuẩn 2 × 20 W phản ánh trạm macro, cao hơn nhiều so với công suất thực tế trên một nhánh DAS trong tòa nhà. Nhiều hợp đồng IBS chỉ yêu cầu đo PIM ở phía POI và tuyến trục, hoặc miễn đo. Tuy nhiên khi hệ thống có biểu hiện đầy vạch nhưng không gọi được hoặc upload chậm, PIM là nguyên nhân cần kiểm tra vì VSWR không phát hiện được lỗi này.

Tài liệu tham khảo

• Anritsu, Understanding Cable & Antenna Analysis — công thức chuyển đổi VSWR và Return Loss, nguyên lý FDR và IFFT trong đo DTF.
• Anritsu, Distance-To-Fault application note — yêu cầu khai vận tốc truyền tương đối và suy hao cáp.
• IEC 62037 series – Passive RF and microwave devices, intermodulation level measurement; đặc biệt Part 1 (điều kiện đo 2 × 20 W) và Part 7 (đo PIM tại hiện trường).
• 3GPP TS 36.214 – E-UTRA; Physical layer; Measurements; 3GPP TS 38.215 – NR; Physical layer measurements.
• IEC 61169 series – Radio-frequency connectors (Part 4: type 7-16; Part 16: type N).

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ IHN —Thi công hệ thống điện nhẹ ICT, ELV, BMS & RCU

• Trụ sở chính: Tầng 4, Tòa nhà HH02 FLC Garden City, Phường Đại Mỗ, Thành phố Hà Nội.
• VP Đà Nẵng: 77 Hòa Phú 1, Phường Hòa Khánh, Thành phố Đà Nẵng.
• VP Hồ Chí Minh: Tầng 4, Số 1 đường Tô Ký, Phường Trung Mỹ Tây, Thành phố Hồ Chí Minh.
• Hotline: 096 217 4486 — Email: info@ihn.vn