5G особые требования: общие аспекты. Часть 4.
Где каждый показатель представляет собой задержки на UE, RAN, CN и AS, соответственно.
Показатель tUE включает задержку обработки на UE сверх стека протокола доступа. включает в себя обработку на прикладном, презентационном, сеансовом, транспортном и сетевом слоях. Таким же образом понятие tAS включает задержку обработки для прикладного, презентационного, сеансового, транспортного и сетевого слоев на AS.
Задержка в RAN, tRAN включает в себя задержки в обработке и передаче сверх канала доступа (то есть от интерфейса слоя 2/3 на UE до интерфейса слоя 2/3 на AP) и зависит от конфигурации радио доступа, принятого в Фазе 2.1 [2].
В CN может быть несколько узлов пересылки, включающие роутеры, переключатели, точки концентрации и UPF. Каждый CN узел делает свой вклад задержку Е2Е. задержка в CN выражается следующей формулой (8).
Задержка распространения зависит от транспортной среды, используемой для каналов CN (например, волокно, медь или микроволны). Показатель tprop может быть выражен следующей формулой (9).
Задержка передачи tTX зависит от размера пакета и скорости передачи канала и выражается формулой (10).
Рис. 9 показывает задержки обработки на каждом узле.
tTX представляет собой задержку передачи для каждого канала,
Ni – количество узлов пересылки (например, переключатели, роутеры и точки концентрации) в CN,
Tprocess – задержка обработки на каждом узле (которая считается одинаковой для всех узлов)
tTP – задержка, связанная с протоколом туннелирования между АР и UPF.
v – скорость передачи в выбранной среде (для простоты мы здесь считаем, что v = c = 3 x 108 m/s). Для волоконных каналов используется v = c = 2x 108.
α – доля пропускной способности канала Сlink, выделенного для целевого варианта использования.
6.3 Анализ надежности соединений и задержки
Данный анализ основывается на цели максимизации служебной дистанции, как определено в Главе 4, то есть расстояния между UE и AS. Главная задача – снижение затрат на развертывание граничного узла или гибкость развертывания граничного узла. Максимальная служебная дистанция в действительности характеризуется специфическими границами, внутри которых должны выполняться Е2Е требования, что обозначает зону, внутри которой оператор может гибко развертывать сервис.
Так как сигнал, передаваемый либо узлом RAN, либо граничным узлом, ухудшается на более длинных дистанциях, узлы пересылки между узлом RAN и граничным узлом, такие как роутеры, переключатели и точки концентрации, могут использоваться для увеличения служебной дистанции. Эти узлы пересылки выполняют функцию ретрансляции за счет передачи полученного сигнала на следующий узел до того, как произойдет ухудшение сигнала.
Однако эта функция ретрансляции создают дополнительную задержку обработки на каждом узле пересылки. Следовательно, существует максимальное количество узлов пересылки и максимальная служебная дистанция, которые могут обеспечить требования по Е2Е надежности и задержке.
Так как ограничения по надежности и задержке зависят от количества каналов и узлов между узлами RAN и AS, возникает взаимосвязь между служебной дистанцией и ограничениями по Е2Е надежности и задержке. При увеличении количества каналов и узлов в одном пути, надежность снижется, так как есть дополнительные точки повреждений. Аналогично при увеличении количества узлов между узлами RAN и AS, задержка также увеличивается, так как есть дополнительная процессуальная задержка на каждом узле.
Количество узлов пересылки влияет как на Е2Е надежность, так и на Е2Е задержку. Чтобы обеспечить требования как по надежности, так и по задержке, должно быть определено максимальное количество узлов пересылки при максимальной сервисной дистанции, и минимальной плотности, что определено в Главе 3, и в то же время должны быть удовлетворены следующие ограничения:
- Ограничения по надежности
- Ограничения по задержке
- Ограничения по длине кабеля (что зависит от технологии прокладки кабеля).
Ограничения по задержке и надежности приведены в Таблице 2. Ограничения по длине кабеля основываются на ухудшении сигнала на пути между двумя CN узлами. Для волоконных соединений максимальная дистанция между двумя CN узлами до того, как ухудшится сигнал, зависит от серии факторов, включая свойства кабелей и того факта, используется ли одномодовый или многомодовый режим работы [18]. В рамках данного анализа рассматривается многомодовая трансмиссия, которая дает максимальную дистанцию примерно 2 км. Для одномодового режима работы, максимальная дистанция может быть намного больше (например, от 40 до 100 км в зависимости от емкости канала и других факторов) [19]. Однако, одномодовый режим обычно более дорогой, чем многомодовый режим. Очевидно, что данный анализ остается адекватным и при одномодовом режиме работы, при условии, что выбраны правильные параметры.
При увеличении максимальной меж узловой дистанции требуется больше узлов пересылки для достижения такой же сервисной дистанции. Однако, увеличение количества узлов пересылки увеличивает задержку из-за дополнительной задержки на каждом узле пересылки.
Чтобы увеличить сервисную дистанцию и снизить сервисную плотность нужно определить оптимальное количество узлов пересылки, где оптимальное количество узлов пересылки – это максимальное Ni, удовлетворяющее вышеприведенные ограничения.
Сервисная дистанция выражается формулой (11).
Это проиллюстрировано на Рис. 10. Если развертывание RAN состоит из распределенной антенной системы, то сервисная дистанция также включает задержку по переднему маршруту. Например, если используется CPRI по переднему маршруту, а максимальная дистанция между антенной и АР 20 км, то максимальная задержка в 100
dCN – дистанция от узла RAN до AS.
