A
A RAN hálózatok lehetőséget kínálnak arra, hogy a logikai funkciókat a hálózat különböző pontjain helyezzék el. Ez a funkcionális felosztásnak nevezett opció lehetővé teszi az üzemeltetők számára a hálózat optimalizálását.
Az NR funkciók felosztásának módja a rádióhálózat és fronthaul jellemzőitől, korlátaitól és a tervezett szolgáltatásoktól függ. A három legfontosabb ezek közül:
- Szolgáltatásokonkénti QoS (pl. alacsony késleltetés, nagy adatsebesség) és valós/nem valós idejű alkalmazások támogatásának szükségessége.
- Egyedi felhasználói sűrűség és forgalmi igény támogatása adott területen.
- Rendelkezésre álló transport hálózat az ideálistól a nem ideálisig.
A funkció felosztás a DU és a RU között eltérő lehet az adott használati esettől és a transport hálózattól függően.
A hálózat üzemeltetőknek lehetőségük van, hogy a hálózati összetevők és jellemzők alapján választhassanak a felosztások (functional split) közül.
A magasabb funkcionális felosztások kívánatosabbak a sűrű városi területek nagy kapacitás igénye esetén, míg az alacsonyabb funkcionális felosztások az optimálisak a lefedettség növelésére. Tehát, míg az alacsonyabb funkcionális felosztások a nem tökéletes fronthaulra alkalmasabbak, a magasabb funkcionális felosztások nagyobb mértékben függenek a fronthaul teljesítményétől (1. ábra).
1.ábra. Funkcionális Felosztási opciók a 3GPP ajánlás szerint
A funkcionális felosztás mehatározza, hogy a protokol stack mely rétegei helyezkednek el a RU-ban, DU-ban vagy CU-ban. Az 5G NR és Open RAN architektúra lehetővé teszi a DU-nak a CU-hoz közeli, központi vagy a RU közelében történő elhelyezését, a transport interfész késleltetési idejétől és sávszélességétől függően.
A különböző felosztási opciók azzal, hogy a meghatározzák protokol szintek mely rétegénél legyenek elválasztva a hálózat jellemzőit is meghatározzák. Ilyen módon az alacsony szintű split opciók (option 8) magasabb adatsebességet tesznek lehetővé szigorú késleltetés mellett, szemben a magasabn szintű (option 2) opciókkal. Az alábbi ábrán a leggyakoribb split opciók felosztási módjai és hálózati jellemzői láthatóak.
2.Ábra. Funkcionális felosztások és jellemzőik
Egy felosztási opció nem fed le minden esetet, viszont az üzemeltetők számára az a legvonzóbb megoldás, amely több technológiát támogat, nemcsak a 4G-t és az 5G-t, hanem a 2G-t és a 3G-t is, mivel ez egyszerűsíti a hálózat üzemeltetést és csökkenti a költségeket. Tesztek és gyakorlati páldák alapján a Split 7-2 tűnik a legjobb megoldásnak a 4G és 5G macro cellák számára. A split 8 a legjobb megoldás lehet 2G és 3G macro cellák számára. Míg split 6 opció a leggyakoribb a small celláknál.
A
Leggyakoribb RAN Funkcionális Felosztási Opciók
Functional Split Option 7
Urban és Dense-Urban városi területekhez.
Késleltetés érzékenyebb (low deay, low latency) szolgáltatás igénye esetén a fronthaul MAC-PHY felosztása lehet inkább az előnyös megoldás. A split option 7 felosztás az, ahol a DU kezeli az RRC/PDCP/RLC/MAC és magasabb szintű PHY funkciókat, míg a RU az alacsonyabb szintű PHY és RF funkciókat.
A split option 7. lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy kihasználják a Resorce Pooling funkció előnyeit a DU-ban a legalacsonyabb processzálási kihasználtság mellett, ami költséghatékony megoldást eredményez és ideális megoldás mind CRAN mind D-RAN telepítésekhez.
A split option 7 és alverziói, a 7-1, 7-2, 7-3 felosztások ideálisak a 4G és az 5G számára a sűrű városi területeken (dense urban).
Az O-RAN Alliance nyilt fronthaul interfészt , például eCPRI, definiál a DU és a RU között a Split option 7-2 felosztáshoz.
Az option 7 felosztás mindegyike támogatja a RAN központosítás előnyeit, a MIMO-t és a CoMP-t és mindhárom csökkenti a fronthaul bitsebességét.
A különbség az egyes alopciók között leegyszerűsítve, hogy a 7-2 opció több funkciót (előkódolást és erőforrást) rendel a RU-hoz, ami tovább csökkenti a fronthaul bitsebességet az option 7-1.-hez képest.
Az option 7-1. állandó bitsebességet biztosít.
Az option 7-3 opció még több funkciót rendel a RU-hoz, ami igy bonyolultabbá válik és ez bitsebesség csökkentést ér el ezáltal afronthaulon. A 7-3-as felosztásban a modulációs/demodulációs funkciók közelebb állnak az antennákhoz és több informació kerül átvitelre a 7-2 opcióhoz képest Ez csökkenti a fronthaul kapacitást.
Functional Split Option 8
2G és 3G számára.
Az 8-as felosztás opcióval az RF kivételével minden funkciót (a PHY-től az RRC-ig) a DU kezel, míg az RF réteg az RU-ban található.
A 8. opcióban az összes protocol funkció központosított, és ez a felosztás a C-RAN konfigurációnak felel meg. A 8. opció maximalizálja a központosított baseban processzing előnyeit, amely lehetővé teszi a load balancing és a processzing kapacitás megosztását az RU-k között. Az baseband funkciók központosítása több hálózati funkció virtualizálását is lehetővé teszi. Ez egyszerűsített RU-t eredményez, mivel csak az RF funkciók maradnak az RU-ban. Így az RU kevesebb energiát fogyaszt,olcsóbb és könnyebben elhelyezhető. Az üzemeltetők a hálózati frissítést elvégezhetik a CU-ban, ami kevesebb helyszíni látogatást tesz szükségessé. Az egyszerűsített RU több rádió-technológiát (RAT) is képes kezelni, ami több cellás és multi-carrier-es hálózatban előnyös.
A 8. lehetőség támasztja a legnagyobb követelményeket a fronthaul hálózattal szemben. Magas bitsebességet és szigorú késleltetési követelményeket igényel. A PHY réteg funkciói, mint például a ciklikus redundancia-check (CRC), a moduláció, valamint a kódolás több bitet ad a MAC-ból kapott adatblokkokhoz. Így fokozatosan magasabb bitsebesség igény lép fel, ahogy az információ az RF funkció felé áramlik.
Ezenkívül a PHY protocol és bizonyos funkciók, mint a hibrid ARQ (HARQ) közötti kommunikáció alacsony (5 ms) latencyt igényel.
A 8. opciót a fronthaul magas követelményei gyakorlatilag azokra az estekre korlátozzák, ahol az optikai szál gazdaságilag megéri, például városi területeken vagy ahol az már kiépült.
A option 8 split hatékony megoldás lehet a 2G és 3G hálózaton is, ahol a forgalom alacsonyabb és az adatfeldolgozás könnyen elvégezhető miközben lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy költségoptimalizált RU-kat használjanak minimális költséggel.
Functional Split Option 6
For Small Cell.
A kiscellás (SmallCell) hálózatoknál az nFAPI (network FAPI) interfész lehetővé teszi az Open RAN ökoszisztéma alkalmazását azáltal, hogy bármely SmallCell S-CU és S-DU csatlakozhat bármely Small Cell rádióegységhez (S-RU). Az 5G FAPI közös API-val ösztönzi az innovációt a SmallCell rendszerek gyártói között. Ezek az interfészek segítik a hálózat üzemeltetőket, hogy a különböző gyártók Remote samll cella és központi small cella egységeit kombinálhassák.
A 6. felosztásban az RF, a felső és az alsó PHY protocol réteg is az RU-ban található amíg a MAC/RLC/PDCP/RRC protocolok a központi small cellában helyezkednek el.
Egyébb Felosztási Opciók
Minél magasabb a felosztási opció szintje, annál alacsonyabbak az fronthaul-al szemben támasztott követelmények és nagyobbak a központosításból eredő koordinációs előnyök.
A magasabb opció szint mint az option 7 vagy 8 támogatja az olyan funkciókat, mint a Coordinated Multipoint (CoMP) ami az 5G RAN egyik kulcsfontosságú technológiája, és amely javítja a szolgáltatás minőségét a cella szélén azáltal, hogy lehetővé teszi a csatlakozást több cellához egyidejűleg. Az option 5 felosztási szint már rontja a CoMP teljesítményét, mig az option 2. felosztással ennek a feature haszna gyakorlatilag elveszett. Az option 3, 4, 5 felosztás inkabb csak egyedi esetekben indokolt.
A
Melyik Funkcionális Felosztás a Legideálisabb?
Nincs egyetlen, ideális funkcionális felosztás, mert különböző opciók alkalmasak a különböző alkalmazásokhoz. A 3GPP az option 2.-t javasolja olyan erősen központosított alkalmazásokhoz, mint például a vezeték nélküli hálózati hozzáférés (FWA), ahol nincs szükség cellák közti koordinációra, és a transport késleltetési és sávszélességi követelmények lazák.
A Small Cell Forum (SCF) az option 6-ot szorgalmazza mint az alacsony költségű, kis kapacitású telepítésekhez. Az option 6 felosztásra az SCF specifikációt dolgozott mely nFAPI-ként (hálózati funkcionális API) ismert.
Az O-RAN Alliance az option 7-2-t támogatja a nagy kapacitású és nagy megbízhatósági követelményeket támasztó hálózatokhoz. Ez a funkcionális felosztás viszonylag egyszerű RU-t tesz lehetővé, amelynek mérete és energiafogyasztása támogatja a tervezett hálózatsűrűséget, és lehetővé teszi a több szolgáltató közti megosztást.
A
References