A small cellák virtualizációja több lehetőséget is kínál mind a mobilhálózat üzemeltetők, mind a Neutral Hostok számára. A Virtualizált központi small cellák remote small celláktól való szétválasztása lehetőséget ad a hálózat üzemeltetőknek, hogy igényeiknek megfelelően konfigurálják a virtualizált és fizikai hálózati funkciókat a FAPI és nFAPI nyílt interfészek támogatásával.
MAC / PHY Funkcionális Felosztás
A small cellák leggyakoribb funkcionális felosztási pontja a #6-os opció, amely elválasztja a PHY protokolt a MAC protokoltól. Ennek a felosztási opciónak alapján a PHY és RF funkciók a remote small cellában maradnak, a MAC / RLC / PDCP / RRC protokollok pedig a virtualizált központi small cellában helyezkednek el. Ez a funkcionális felosztás a virtualizált és a fizikai hálózati funkciók közötti megosztást is biztosítja.
1.Ábra. Functional Split Options
Source: 3GPP
Ennek a felosztási opciónak az egyik fő előnye, hogy az alacsony késleltetésű fronthaul-al a központosított scheduling funkció alacsonyabb késleltetést eredményez, ami lehetővé teszi a remote small cellák jobb központi koordinálását.
A virtualizált small cellás rendszerek előnyei három kategóriába oszthatók, melyek:
- teljesítmény
- hatékonyság
- új funkciók
Az előnyök első csoportja a funkciók központosításával elérhető teljesítmény növekedéshez kapcsolódik:
- Lehetőség, hogy több szolgáltatás ugyanazt a hardvert használja, biztonságosan és egymástól elszigetelten.
- Lehetőség, hogy több small cella L3 és L2 funkcionalitásai ugyanazt a hardvert használhassa, biztonságosan és egymástól izoláltan.
- Skálázhatóság, méretezhetőség igény szerint, szolgáltatások hozzáadásával/eltávolításával
- Rugalmasság, szolgáltatások hozzáadásával, ahol és amikor szükséges
- Különböző gyártóktól és szállítóktól származó szolgáltatások egyszerű integrációja
- Fokozott mobilitás ugyanazon virtualizált központi small cella alatti remote cellák között, a small cellák közötti adat forwarding és jelzésváltás nélkül.
Az előnyök második csoportja az erőforrás Pooling és a jobb csúcs-átlag kapacitásból származó „trunking nyereség”-ből eredő hatékonyság növekedéshez kapcsolódik:
- Backhaul crypto acceleration az összes cella átlagos forgalma alapján skálázható, a cellák csúcs forgalma helyett. Fontos megjegyezni, hogy a fronthaul biztonsága elvárt követelmény. Ebben a felhasználási példában a fronthaul sávszélesség követelményei a crypto processing esetén ugyanazok, mint az eredeti backhaulnál.
- A processzálási teljesítmény igény szerint dinamikusan áthelyezhető a terheltebb szolgáltatásokra
- A processzorok mennyisége csökkenthető az energiafogyasztás javitása érdekében
Az előnyök harmadik csoportja tartalmazza azokat a területeket, ahol teljesen új funkciókat lehet hozzáadni a small cellás telepítésekhez a központi virtualizált small cella funkcióknak köszönhetően:
- A felhasználói élmény javítása új szolgáltatásokkal és új bevételszerzési lehetőségek.
- Jobb interferenciakezelés az ugyanazon felhőben lévő small cellák között, egyetlen felhőalapú SON- al, amely összehangolt döntéseket hoz és hajt végre.
- Egy vagy több szolgáltatási alkalmazás számára hálózati információk biztosítása.
Virtualizált Small Cellák Konfigurációs Lehetőségei
A virtualizált központosított small cellás architektúra különféle konfigurációk alkalmazását teszi lehetővé, ami széles körű előnyöket biztosít a mobilhálózat üzemeltetők és a Neutral Hostok számára. Néhány ilyen konfigurációs lehetőség: Carrier Aggregation, CoMP, multi-Operator hálózatmegosztás.
Carrier Aggregation Feature a Virtualizált Small Celláknál
A virtualizált központosított small cella egyik lehetséges konfigurációja a Carrier Aggregation szolgáltatás támogatása virtualizált környezetben.
Az nFAPI nyílt interfész összeköti a virtualizált környezetben futó centralizált small cellát a remote small cellával, amely egyetlen cella fizikai hálózati funkción (PNF).
Lehetőség van egy vagy több remote small cella konfigurálására ugyanahhoz a virtualizált központi small cellához. Ez lehetővé teszi single carrier vagy multi carrier konfigurációk használatát ugyanazon a központosított small cellán. Az aggregált frequencia sávok száma a hálózati képességtől és a hálózati licencektől, valamint a remote small cella képességeitől függ. A konfigurált spektrumsávok a fizikai remote egység képességétől és a spektrum licencétől függően is változtathatók.
2.Ábra. Carrier Aggregation Feature in Virtualized Small Cells
Ebben a konfigurációban az MNO 1 szolgáltató minden egyes single carrier remote small cellához hozzárendelhet egy frequencia sávot. Majd ezeket a physical remote small cellákat Carrier Aggregation feature segitségével összerendelheti igy növelve a teljes sávszélességet, ami az adatsebesség javulását eredmenyezi.
Amennyiben a fizikális remote small cellák multi-carrier képesek úgy az egy cellához rendelt frequencia sávok is összegezhetőek Carrier Aggregation feature által.
CoMP Feature a Virtualizált Small Celláknál
A Coordinated Multi Point (CoMP) egy másik fontos funkció a mobilhálózat üzemeltetők vagy a Neutral Hostok számára. Ez egy gyakran használt funkció az interferencia mérséklésére és az adatfolyam minőségének javítására, azáltal, hogy lehetővé teszi a jel továbbítását egy előfizetői eszközre nem csak egy, hanem több cellából. A CoMP javítja a lefedettséget, a cellaszéli átviteli sebességet és a rendszer hatékonyságát. A CoMP funkcióhoz két vagy több RU-ra van szükség. A virtualizált központosított small cella támogatja ezt a szolgáltatást, úgy hogy két vagy több remote small cella RU-t csatlakoztat ugyanahhoz a központosított kiscellához, ami az nFAPI nyílt interfészeken keresztül történik.
3.Ábra. CoMP Feature in Virtualized Small Cells
Ebben a konfigurációban az MNO 1 szolgáltató az egyes single carrier remote small cellához hozzárendelhet egy-egy frequencia sávot. Majd ezeket a physical remote small cellákat DL és/vagy UL CoMP feature segitségével összekacsolhatja koordinált multi-point adást és vételt biztositva, ami az adatsebesség növelését eredményezheti főleg a cella széleken.
Multi-Operator Konfiguráció a Virtualizált Small Celláknál
A multi-operátoros konfiguráció a közelmúltban az egyik legtöbbet vitatott téma mind a kültéri, mind a beltéri alkalmazások során. A mobilhálózatok sűrűsítésének növekvő igénye miatt, különösen az 5G technológia megjelenésével, mind a mobilhálózat üzemeltetők, mind a neutral hostok számára egyre fontosabb, hogy megtalálják a legjobb és legköltséghatékonyabb módot a nagyobb mennyiségű mobil rádiós bázisállomás telepítésére. Beltéri használatra jelenleg a két legnépszerűbb megoldás a DAS és a Small Cell megoldás. A small cellás virtualizáció és központosítás felhőkörnyezetben az egyik legfejlettebb és legköltséghatékonyabb megoldás multi-operátoros konfiguráció biztosítására az épületen belüli szolgáltatási követelmények esetén.
4.Ábra. Multi-Operator Configuration in Virtualized Small Cells
Ebben a konfigurációban az MNO 1 és MNO 2 szolgáltatók virtuális központi small cellái nFAPI open interfészen keresztül cstalakoznak az egyes remote small cellákhoz.
A physical remote small cellák az erőforrás pooling funkciónak köszönhetően a szogáltatók igényeinek megfelelően konfigurálhatóak. Amennyiben egyik MNO kettő vagy több remote samll cellát kiván használni a saját spektrumjainak sugárzására akkor a physical erőforrás manager segitségével teheti ezt meg, illetve ha a virtuális környezet (cloud network) üzemeltetője egy neutral host akkor a neutral host végzi a halózati elemek és fuknciók managelését. Automatizált rendszerben a SON a visszacsatolt informaciók (forgalom, erőforrás felhasználtság) alapján automatikusan is allokálhat erőforrásokat az MNOk számára vagy visszavonhat az MNO-któl.
Több remote small cella konfigurálása esetén az MNOk dönthetnek bizonyos featurok, mint Carrier Aggregation vagy CoMP aktiválásáról egyes cellákon vagy az adatvezérelt SON-ra bizva automatizálva történik a feature-ok aktiváása illetve deaktiválása.