5G особые требования: общие аспекты. Часть 9
Важно подчеркнуть, что результат данного упражнения зависит от цели и выбранных вводных. Цель, как сказано в Главе 6,3 – максимизировать служебную дистанцию, то есть физическое расстояние между UE и AS, чтобы уменьшить количество граничных узлов, требуемых для данного устройства, или обеспечить региональные границы, в пределах которых один граничный узел может предоставлять услугу.
Вводные – это набор допущений, которые сделаны по RAN задержке и надежности [2], задержке обработки в узлах, емкости канала, размеру пакета, вероятности нарушения узла и канала и ограничению длины канала, что определено в Главе 6.3. Все вводные приведены в Главах 7.1 и 7.2. Различный набор вводных очевидно приведет к различным результатам, а различные цели оптимизации потребуют разных методологий.
Итоги числового измерения приведены в Таблице 7. В качестве вводных используются цели из Таблицы 2, и они так же включены в первые три колонки Таблицы 7.
Для каждой цели Е2Е задержки и надежности результаты следующие:
- Максимальное количество узлов пересылки, то есть промежутков, которые могут существовать между AP и AS. Как объяснялось в Главе <link typo3> 6.3, узлы пересылки позволяют увеличить дистанцию между AP и AS, так как они повторно генерируют сигнал, идущий через волокно, но в то же время одни увеличивают задержку в Е2Е коммуникационной цепи. Следовательно, с точки зрения служебной дистанции, рекомендуется создать столько узлов пересылки, сколько возможно, тогда как с точки зрения Е2Е задержки, рекомендуется создать как можно меньшее количество этих промежутков. Поэтому оптимальным количеством является максимально возможное значение, которое позволяет соответствовать требованию по Е2Е задержке.
- Максимальные частоты отказов узлов и каналов, которые могут быть допущены для обеспечения целевой надежности E2E, учитывая количество узлов пересылки, рассчитанное в предыдущем столбце.
- Максимальная физическая дистанция между АР и AS, учитывая максимальное количество узлов пересылки.
- Требуемое резервирование как в RAN, так и в CN, учитывая надежность каждой дорожки. Если целевая надежность RAN не может быть удовлетворена единственным каналом, то может быть использовано дублирование пакетов для достижения целевой надежности. Подобным образом и в CN, если целевая CN надежность не может быть достигнута с единственным каналом, то могут быть использованы резервные пути.
- Количество AP, которое обслуживается одним AS.
- Служебная дистанция, учитывая допущение по радиусу ячейки (250 м).
8 Протоколы туннелирования и транспортного слоя для экстремальных требований
Взаимозависимость между задержкой и надежностью накладывает строгие ограничения на любые потенциальные протоколы туннелирования и протоколы транспортного слоя, которые можно использовать для поддержки целевых вариантов использования с экстремальными требованиями. Далее описываются применимые сценарии и потенциальные улучшения, которые могут потребоваться для соответствующих протоколов туннелирования (внутри 3GPP домена) и протоколы транспортного слоя (вне 3GPP домена).
8.1 Улучшения протокола туннелирования для экстремальных требований
Протоколы туннелирования обычно используются для расширения возможностей пересылки пакетов по принципу «точка-точка» без изменения нижележащих протоколов нижнего уровня. В RAN и CN протоколы туннелирования используются в двух сценариях, а именно: i) между RAN и UPF и ii) между UE и UPF.
Для удовлетворения экстремальных требований внутри 5G Базовой сети (5GC), существующий протокол туннелирования панели пользователя GPRS (GTP-U), использующийся через N3 (RAN-to-UPF) и N9 (UPF-to-UPF) интерфейсы, может применяться в некоторых сценариях без изменений. Например, если дублирование пакетов и функция удаления выполняются вне 3GPP домена, то существующий GTP-U протокол может быть использован.
Если дублирование пакетов и функция удаления выполняются внутри 3GPP домена на UE и UPF, расположенном вместе с AS, то необходимы некоторые минимальные модификации. Может быть необходимо усилить протокол туннелирования с встроенной возможностью резервирования, чтобы удовлетворить более высокие требования по надежности. В этом случае улучшенный протокол туннелирования в CN должен управлять транспортировкой потоков дублирующих пакетов через независимые туннели с отдельными идентификаторами конечной точки туннеля (TEID) для транспорта. На принимающем элементе в RAN (в DL) или UPF (в UL), дубликаты могут быть обнаружены на основе общих порядковых номеров и удалены протоколом туннелирования перед отправкой пакетов на более высокие уровни.
Чтобы удовлетворить экстремальные требования выше слоя AS, но внутри 3GPP, дублирование пакетов и проактивная трансмиссия (без ACK/NACK обратной связи) могут управляться Е2Е протоколом туннелирования, установленным между UE и UPF на слое не-доступа (NAS). Обычно слой NAS используется для поддержки потоков QoS, связанных с сессиями PDU, на основе правил фильтрации, настроенных функциями панели управления (CP) в CN. Применив аналогичные принципы в протоколе туннелирования E2E в UL, IP-пакеты из верхних уровней дублируются и маркируются разными идентификаторами потока QoS в UE до назначения их разным DRB на уровне AS в RAN. В CN метки потока QoS на заголовках пакетов могут использоваться для назначения дублированных пакетов различным туннелям GTP-U, которые впоследствии обнаруживаются и удаляются на уровне NAS в UPF. Аналогично, в DL протокол туннелирования E2E на уровне NAS может выполнять дублирование / маркировку пакетов в UPF и обнаружение / фильтрацию пакетов в UE.
Для обеспечения более высокой эффективности использования ресурсов должны быть возможны любые усовершенствования протоколов туннелирования CN и E2E для поддержки автоматических механизмов восстановления, что приводит к различным уровням резервирования без необходимости задержек из-за настройки и модификации туннеля. Уровни резервирования, определенные по отношению к количеству независимых туннелей, могут быть адаптивными, при этом обеспечивая, что любая модификация пути приведет к постепенному изменению сквозной надежности и задержки. Например, в случае, когда какой-либо из туннелей должен был испытать улучшение в надежности или задержке, дублированная передача в других туннелях может быть отключена, чтобы сохранить использование ресурсов и минимизировать загрузку, не прерывая текущую пересылку пакетов. Аналогичным образом, новые туннели могут быть добавлены с упреждением, когда сквозные характеристики надежности снижаются ниже определенного порогового значения.
Для CN протокола туннелирования возможности адаптации туннеля резервирования могут поддерживаться путем расширения существующих функций управления туннелем, которые обрабатываются протоколом управления GTP (GTP-C). Аналогичные возможности могут поддерживаться в протоколе туннелирования E2E с использованием сигнала CP на уровне NAS для активации и деактивации уровней резервирования на основе мониторинга производительности и других триггеров. Например, чтобы удовлетворить экстремальные требования E2E в сценариях мобильности UE, сигнал CP может использоваться для активации дублирования пакетов и пересылки пакетов по 2 туннелям до передачи обслуживания и отключается после завершения передачи обслуживания.
Быстрее действует схема с применением 4-х ключей, которая являет собой «классический» понижающе-повышающий преобразователь (Рисунок 7б). Однако её минусом становится присутствие в цепи протекания тока дополнительного ключа (S1 – в режиме повышения, S4 – в режиме понижения), на котором будет выделяться дополнительная мощность. Не включать этот ключ в цепь возможно при помощи дросселя с двумя одинаковыми обмотками (Рисунок 7в). При этом не только КПД преобразователя станет выше, но и скорость его реакции на перемену входного напряжения также увеличится, но такая схема предполагает усложнение метода производства дросселя, для него может потребоваться магнитопровод, имеющий в 2 раза большую площадь окна.
<link typo3>Продолжение статьи читайте на сайте источника www.rlocman.ru
