5G особые требования: общие аспекты. Часть 8.
Чтобы улучшить эффективность источника в RAN, в нем должен поддерживаться динамический контроль дублирования пакетов. Если дублирование пакетов активировано, то два N3 туннеля конфигурируются из UPF на два отдельных узла (MN и SN). В противном случае, если дублирование пакетов не активировано в RAN, но все еще требуется в CN, то один из N3 туннелей может быть реконфигурирован так, что получится два N3 туннеля на одном и том же узле (то есть узел с лучшим соединением), как на Рис. 21. Кроме того, если дублирование пакетов требуется в RAN, но не требуется в CN, то можно использовать решение на Рис.20.
Другим вариантом может быть дублирование пакетов и функции удаления вне домена 3GPP. Например, это может быть обеспечено транспортным протоколом. В случае с Ethernet трафиком, TSN определяет такую функцию репликации и исключения фреймов для надежности (FRER) в 802.1CB. В случае Ethernet, дублирование может происходить на AS вне 3GPP домена, а соответствующая FRER функция может быть на UE (но вне 3GPP домена). Такие же схемы дублирования могут быть выполнены на основе IP протоколов. Рабочая группа IETF по созданию детерминированных сетей ставит перед собой цель разработать такой IP протокол .
Эта опция окажет незначительное влияние на 3GPP. Так как две отдельные PDU сессии установлены для UE на одном и том же UPF, процедура установки PDU сессии должна быть модифицирована таким образом, чтобы один и то же UPF был выбран для обеих PDU сессий. Две PDU сессии должны быть установлены независимо друг от друга через Мастер носитель групп ячеек и вторичный носитель групп ячеек, чтобы обеспечить, что первый соединяется через MN, а второй через SN в настройке с двойным подключением. И нет необходимости в спецификации в 3GPP какого-либо туннельного протокола пользовательской панели между UPF и UE.
Однако, в этом случае, если дублирование пакета деактивировано в RAN, то оно также деактивируется в CN. Это решение не так эффективно в плане использование ресурсов, как предыдущее решение, так как резервирование в CN может быть достигнуто только, если пакеты также дублируются в RAN. Если UE не конфигурировано с DC, то надежность E2E может не быть удовлетворена, если резервирование требуется в CN.
В случае, когда UPF находится в одном месте с AS и MN и SN, оба имеют соединение с одни и мем же UPF – это проиллюстрировано на Рис. 22. Если UPF находится не в одном месте с AS, то может быть желательными иметь отдельные UPF для каждой дорожки. Две опции архитектуры для такого случая показаны на Рис. 23.
Архитектура слева – случай, когда два соединения с CN от одного узла (например, MN) к двум различным UPF. Дублирование пакетов и функция удаления выполняется PDCP в UE и RAN узле на PDCP. Если резервирование также требуется в CN то MN и AS (или UPF расположенное вместе с AS) должны выполнять дублирование пакета и функцию удаления.
Архитектура справа – случай, когда оба MN и SN соединяются с CN через различные UPF. В этом случае пакеты, продублированные в RAN не удаляются в RAN. Дублированные пакеты могут быть удалены в приложении в AS (или UPF расположенном вместе с UPF) и UE.
Чтобы улучшить эффективность ресурса и энергии, в NR включен динамический контроль дублирования пакетов в RAN. Дублирование пактов может быть активировано только, когда это требуется (то есть, состояние канала для лучшей линии связи ниже порогового значения). Хотя резервирование в CN может контролироваться полу-статически, а не динамически, динамический контроль дублирования пакетов в RAN может оказать влияние на резервирование в CN в некоторых вариантах сценария.
Так как требования к резервированию в RAN и CN зависят от соответствующих целевых надежностей, решение по резервированию должно выполняться независимо RAN и CN. Однако, решение о том, как достичь резервирования должно приниматься на основе обоих требований к резервированию.
Есть два способа достичь решений, показанных на Рис.23. В первом решении одна PDU сессия с несколькими N3 туннелями. В другом – две отдельные PDU сессии.
Одна PDU сессия:
Для создания полного сетапа с Рис.23, может быть установлена одна PDU сессия с двумя N3 туннелями.
Левая схема достигается конфигурированием обоих N3 туннелей для соединения с одним и тем же RAN узлом через различные UPF. Эта конфигурация может быть использована, когда требуется дублирование пакетов в CN и не требуется в RAN. Если дублирование пакетов требуется в RAN, оно может быть активировано с использованием существующего решения для дублирования пакетов в RAN. В этом решении дублирование пакета в CN выполняется на MN и на UPF, размещенном вместе с AS. Дублирование пакета выполняется независимо в RAN и CN м может быть активировано только, когда требуется.
Если дублирование пакетов требуется и в RAN, и в CN, то один из N3 туннелей может быть конфигурирован на второй узел RAN, как в случае справа на Рис.23. В этом случае дублирование пакетов выполняется UE (над AS слоем) и UPF, размещенный вместе с AS. Другой вариант – дублирование пакетов и удаление могут быть выполнены на UE и AS (вне 3GPP домена).
Конфигурирование двух N3 туннелей внутри одной PDU сессии и одним UPF может быть уже выполнено в рамках сегодняшних стандартов. Это используется для поддержки DC архитектуры в RAN. Единственная модификация, которая необходима, - это улучшение процедуры установки PDU сессии, чтобы выбрать два различных UPF. Два UPF могут быть конфигурированы с N3 туннелями на одних и тех же или различных RAN узлах. Потоки дублирования должны проходить на различных N3 туннелях.
Общее решение может быть достигнуто путем конфигурации различных N3 туннелей на обоих RAN узлах и конфигурации правил для направления дублирующих QoS потоков в различные туннели. Правила должны учитывать требования к резервированию как в RAN, так и в CN.
Две PDU сессии:
При другом варианте общее решение на Рис.23 может быть поддержано за счет создания двух раздельных PDU сессий. Решение в правой части Рис.23 состоит из двух независимых дорожек между UE и AS через два различных АР и два различных UPF. Это решение может быть достигнуто путем создания двух раздельных PDU сессий между AS и UE; одна PDU сессия проложена на MCG носитель, другая на SCG носитель. Для решения слева, две PDU сессии проложены на один RAN узел.
В этом случае дублирование пакетов выполняется вне 3GPP домена (например на слое приложения). Копия каждого пакета доставляется через один или оба АР и в каждую PDU сессию.
Однако, в этом варианте, если дублирование пакетов дезактивировано в RAN, то тогда оно будет дезактивировано с CN. Это решение не может поддерживать динамический контроль дублирования пакетов в RAN, что нельзя считать эффективным использованием RAN ресурсов. Например, если UE больше не конфигурируется для DC или дублирование пакетов дезактивировано и дублирование требуется в CN, то UE должен послать продублированные пакеты на две различные PDU сессии на одном и том же RAN узле, чтобы удовлетворить требования по резервированию в CN.
По контрасту с Рис.21, дублирование пакетов и функция удаления могут быть выполнены на слое приложения или на транспортном слое. AS дублирует сообщения и отправляет их через различные PDU сессии. Подобным образом приложение в UE дублирует сообщения и отправляет их на различные PDU сессии. Принимающие стороны в приложении в UE и AS затем должны удалить дубликаты.
Хотя в сегодняшних стандартах возможно установить две отдельные PDU сессии, нет гарантии, что два различных UPF буду выбраны, когда установлены две различные PDU сессии. Чтобы убедиться, что есть два отдельных UPF и дорожки между UE и AS, требуются определенные модификации процедуры установки PDU сессии. Например, одна PDU сессия может быть установлена с двумя различными UPF и двумя отдельными N3 туннелями.
В этом решении с двумя PDU сессиями если дублирование пакетов дезактивировано в RAN, но все еще необходимо в CN, то одна из конечных точек N3 туннеля должна быть модифицирована таким образом, чтобы оба туннеля заканчивались на одном и том же RAN узле. Это решение становится таким же, как и в предыдущем случае, где MN и AS (то есть UPF расположенный вместе с AS) выполняют дублирование пакетов и функцию удаления.
7.2.3 Надежность панели управления
В Главе 6.1 приведена Формула 6 для расчета общей надежности двух резервных дорожек через RAN.
Эта формула базируется на допущении, что RAN дорожки независимы. Однако, даже при двойном соединении и использовании двух непересекающихся (в плоскости пользователя) дорожек надежность их остается коррелированной. Для обеих дорожек существует общая точка отказа, которая является общей панелью управления.
UE имеет одно соединение панели управления Radio Resource Control (RRC) с MN. Кроме того, процедура отказа радиолинии связана с первичным каналом. Если данные панели пользователя отправляются через две резервные дорожки через MN и SN, когда радиосвязь первичного канала ухудшается, это вызовет сбой радиолинии (RLF), даже если существует резервная линия без ошибок. В результате RLF соединение UE (как к MgNB, так и к SgNB) прерывается и переустанавливается.
Это описывается в [27] и относится к 3GPP Rel-16 (см. WI предложение RP-180456).
Важно заметить, что также в CN есть определенная зависимость от панели управления. Например, если возникает нарушение в Home Subscriber Server (HSS) или Функции управления доступом (AMF), то резервные дорожки могут не поддерживаться (например в случае мобильности). Однако, нарушения HSS или AMF могут не привести в немедленному прерыванию и, следовательно, могут дать возможность восстановить узел во время льготного период до нарушения дорожки.
