5G особые требования: общие аспекты. Часть 3.
6. Методология
6.1 Анализ надежности
Как мы определили в Главе 4, E2E надежность – это вероятность корректного декодирования пакета уровня приложения внутри пределов пакетной задержки. Пакеты, которые приходят после задержки пакета, и пакеты, которые теряются или приходят с ошибкой, считаются за ошибку.
Е2Е надежность зависит от надежности UE, RAN, CN и AS. Это можно представить в виде следующей формулы (1):
Элементы, которые влияют на Е2Е надежность показаны на Рис.6. RRAN также называется надежностью канала доступа (AL), RAL.
Рис. 6: Е2Е надежность
Надежность UE, RUE и надежность AS, RAS включают как аппаратные, так и программные сбои. В данном анализе оба показателя RUE и RAS предполагаются равными одному, что соответствует 100% надежности.
Надежность RAN зависит от вероятности корректного декодирования пакета в пределах пакетной задержки, что зависит от вероятности сбоя AL, обозначенного PfAL. Это значение – частота повторения ошибок, которая определена в Фазе 2.1 [2]. Надежность RAN, соответственно, выражается следующей формулой (2).
Надежность CN, RCN зависит от надежности каждого канала и узла в базовой сети. Она выражается формулой (3).
Pf,node – вероятность сбоя узла
Nnodes – количество узлов в CN
Plinks - количество каналов в CN
Формула (3)
Количество узлов включает АР, граничный узел, обсуживающийся AS и CN узлы между АР и граничным узлом, такие как переключатели, роутеры, точки концентрации и UPF. CN узлы между АР и граничным узлом называются узлами пересылки.
Общее количество каналов и общее количество узлов в Е2Е сети может быть выражено как функция общего числа узлов пересылки, размещенных между АР и граничным сервером, Nt , что можно описать следующей формулой (4).
Количество узлов пересылки равно количеству транзистных отрезков на пути от АР до граничного узла. Это иллюстрируется на Рис.7.
Вероятность нарушения канала, Pfdlnk зависит от транспортного средства (например, волокно, медь, микроволны). Типичные значения для обоих показателей Pfilink и Pf>node варьируется от 10"6 до 10"4 [16] [17]. Для простоты принимается, что все узлы и каналы в CN имеют одинаковую вероятность нарушения. При этом анализ может быть легко преобразован для того случая, когда эти вероятности имеют разные значения для каждого узла или канала.
Можно использовать избыточность, чтобы улучшить надежность в RAN и CN. Добавление избыточности приводит к добавлению независимых и параллельных каналов к существующим, так чтобы сигнал мог быть реплицирован по нескольким независимым путям.
Надежность CN после принятия во внимания избыточности можно выразить следующей формулой (5).
Показатель RCN(i) обозначает надежность пути i в CN. Каждый путь в CN может включать несколько каналов через несколько узлов пересылки. Это показано на Рис.8.
Где Npaths обозначает количество независимых параллельных путей.
На этом рисунке каждый путь между АР и граничным узлом содержит независимые узлы и каналы. В этом случае если есть повреждение узла или канала на одном из путей, то это не повлияет на другой путь.
Сходным образом может быть улучшена надёжность RAN, используя дублирование пакетов, где одинаковый пакет отправляется по двум отдельным каналам доступа. Например, UE может передать/получить один и тот же пакет на/от двух различных точек доступа. Это можно выразить равенством (6).
Данное равенство подразумевает, что каналы доступа независимы. Однако, обычно это не так, потому что существует определенная зависимость от общей панели управления. Для простоты результаты данной статьи подразумевают, что каналы независимы.
Где RAL(1) и RAL(2) – надежность первого канала доступа и второго канала доступа соответственно.
