Исследование интерфейсов радиодоступа в сетях 5G | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Несмотря на коронавирус, электронный вариант журнала выйдет 6 июня.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №19 (309) май 2020 г.

Дата публикации: 08.05.2020

Статья просмотрена: 7 раз

Библиографическое описание:

Шумский, А. Г. Исследование интерфейсов радиодоступа в сетях 5G / А. Г. Шумский. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 19 (309). — С. 148-151. — URL: https://moluch.ru/archive/309/69762/ (дата обращения: 29.05.2020).



В данной работе рассматриваются принципы построения радиоинтерфейса в сетях подвижной связи пятого поколения на основе базовых станций gNB.

Ключевые слова: 5G, радиодоступ, New Radio, gNB, интерфейсы.

5G New Radio (NR) — это мировой стандарт унифицированного, более функционального беспроводного радиоинтерфейса 5G. Он обеспечивает значительно более быструю и более гибкую мобильную широкополосную связь и расширяет мобильные технологии для подключения и переопределения множества новых отраслей. Плавная миграция из 4G в 5G в существующем спектре в RAN может быть осуществлена посредством совместного использования спектра, где NR вводится параллельно с LTE.

Радиоинтерфейс NR играет роль ключевого радиоинтерфейса для сценариев высокой пропускной способности и малой задержки. New Radio предполагается развертывать как в нижних, так и верхних диапазонах радиочастот. Ключевыми особенностями радиоинтерфейса являются пересмотренная структура кадра с возможностью минимизации задержки до 1 мс, более широкие каналы, более эффективное помехоустойчивое кодирование и более эффективное использование сложных антенных систем.

Архитектура базовых станций gNB сети мобильной связи 5-го поколения, предлагаемая 3GPP, представляет собой дальнейшее развитие идеологии распределенных базовых станций и «Cloud BBU» [1]. Сеть радиодоступа подразделяется на две составляющие — DU (от англ. Distributed Units — распределенные единицы сети) и CU (от англ. Central Units — центральные единицы сети). Вместе они формируют gNB — радиоинтерфейс базовой станции сети 5G, рисунок 1. DU не имеют непосредственного доступа к пользовательским данным, так как могут быть развернуты в сегментах незащищенной инфраструктуры. CU же должны быть развернуты в защищенных сегментах сети, так как отвечают за терминацию трафика механизмов безопасности AS [2].

Рис. 1. Архитектура радиодоступа 5G

Интерфейсы ипротоколы базовых станций 5G сети

– Организация 3GPP выделяет следующие интерфейсы для gNB:

– Xn — интерфейс между базовыми станциями gNB.

– N2 — интерфейс плоскости управления между gNB и модулем управления доступом и мобильностью ядра сети 5GC (AMF).

– N3 — интерфейс плоскости пользовательского трафика между gNB и модулем передачи пользовательского трафика ядра сети 5GC (UPF) [3].

RRC (Radio Resource Control) — протокол предназначен для управления радиоресурсами. Функции протокола RRC: управление RRC соединением (RRC connection control); управление механизмами межтехнологической мобильности (inter-RAT mobility); выполнение измерений и предоставление отчетности; передача сигнального трафика, не относящегося к радиосоединению (NAS — Non Access Stratum) [4]. На рисунке 2 приведена структура модулей базовых станций gNB.

Рис. 2. Структура модулей gNB

SDAP (Service Data Adaptation Protocol) — выполняет функции управления качеством (QoS), включая: маркировку пакетов данных соответствующими параметрами QFI (QoS Flow ID) по направлению DL и UL; определяет соответствие между потоками данных с соответствующими параметрами QoS и виртуальными каналами (DRB — data radio bearer) [5].

PDCP (Packet Data Convergence Protocol) — реализует следующие функции: обмен пользовательскими данными и данными плоскости управления; производит нумерацию пакетов; выполняет шифрование и контроль целостности данных; восстанавливает порядок следования пакетов, удаляет дубликаты; обеспечивает повышенную надежность передачи путем дублирования пакетов [6].

RLC (Radio Link Control) уровень RLC предназначен для: передачи пакетов, формируемых вышележащими уровнями (PDCP); обнаружения и коррекции ошибок передачи; обнаружения дублирующих RLC PDU; удаления данных по запросу вышележащего PDCP уровня [7].

MAC (Medium Access Control) выполняет следующие функции: устанавливает соответствие между логическими и транспортными каналами; мультиплексирование блоков данных, принадлежащих одному или нескольким логическим каналам, в транспортные блоки; демультиплексирование блоков данных, полученных в транспортных блоках от физического уровня, динамическое распределение ресурсов с учетом приоритетов пользовательских терминалов [8].

Рекомендация 3GPP TS 38.401 V15.0.0 определяет архитектуру построения базовой станции, основанную на 2-ой опции разделения функций. В этом случае RRC и PDCP реализуются в центральном модуле (gNB-CU), а RLC, MAC и физический уровень — в распределенном (gNB-DU). Взаимодействие между gNB-CU и gNB-DU осуществляется по интерфейсу F1.

В заключение еще раз отметим главные отличия и преимущества нового радиоинтерфейса.

Радиоинтерфейс New Radio выступает в качестве ключевой технологии построения сетей с высокой пропускной способностью и малыми задержками. New Radio предполагается внедрять как в верхних, так и в нижних диапазонах частот. Основными особенностями данного стандарта являются пересмотренная структура кадра с возможностью минимизации задержки до 1 мс, более широкие каналы, использование более эффективных методов помехоустойчивого кодирования и применение более производительных антенных систем [9].

Преимуществами данного стандарта по отношению к наследованным системам являются: развертывание мультистандартных базовых станций NR/E-UTRA, возможность размещения оборудования gNB в ЦОД (центрах обработки данных) для обеспечения высокой надежности и безопасности, возможность создания единой облачной инфраструктуры радиодоступа Cloud RAN, что позволит управлять большим количеством радиомодулей на территории, в разы превышающую по площади предыдущие стандарты мобильной связи.

Литература:

1. Itech Технологии связи, “Сеть радиодоступа 5G”, Online: https://itechinfo.ru/.

  1. Консорциум 5GPPP, “5G PPP 5G Architecture WG White Paper Rev.3.0 for public consultation”, Online: https://5g-ppp.eu/5g-ppp-5g-architecture-wg-white-paper-rev-3–0-for-public-consultation/.
  2. ETSI Technical Specification. 3GPP TS 38.401 NG-RAN; Architecture description. ETSI TS 138 401 V15.7.0, (2020–01).
  3. ETSI Technical Specification. 3GPP TS 38.331 NR; Radio Resource Control (RRC); Protocol specification. ETSI TS 138 331 V15.9.0 (2020–04).
  4. ETSI Technical Specification. 3GPP TS 37.324 LTE; 5G; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and NR; Service Data Adaptation Protocol (SDAP) specification. ETSI TS 137 324 V15.1.0 (2018–09).
  5. ETSI Technical Specification. 3GPP TS 38.323 5G; NR; Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification. ETSI TS 138 323 V15.6.0 (2019–07).
  6. ETSI Technical Specification. 3GPP TS 38.322 5G; NR; Radio Link Control (RLC) protocol specification. ETSI TS 138 322 V15.5.0 (2019–05).
  7. ETSI Technical Specification. 3GPP TS 38.321 5G; NR; Medium Access Control (MAC) protocol specification.
  8. Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерациию., “Концепция создания и развития сетей 5G/IMT-2020 в Российской Федерации” https://digital.gov.ru, 2020. — 105 c.
Основные термины (генерируются автоматически): RRC, PDCP, RLC, MAC, RAN, AMF, физический уровень, мобильная связь, высокая пропускная способность, BBU.


Похожие статьи

Моделирование дальности действия и пропускной способности...

В данной статье рассматривается метод моделирования дальности действия и пропускной способности базовой станции в мобильной сети Long-term Evolution (LTE) с использованием компьютерной программы Microsoft Excel. Приводятся результаты моделтрования.

Анализ эффективности беспроводных сетей WiMAX

MAC-уровень стандарта IEEE802.16. На MAC-уровне протокола WiMAX реализуются функции, связанные с

Передача данных на физическом уровне осуществляется посредством непрерывной

Еще один способ повысить пропускную способность протокола WiMAX, а...

Сосуществование LTE-U в мире Wi-Fi | Статья в журнале...

Был оценен ряд показателей эффективности, начиная с пропускной способности пользователя, определяемой как скорость передачи данных за время от прибытия пакета до доставки, скорость обмена пакетами или ожидаемая пропускная способность.

Экспериментальное исследование сигналов первичной...

Приведена структурная схема процедуры синхронизации на физическом уровне. Приведены результаты эксперимента, где по записанному сигналу с действующей

Экспериментальное исследование сигналов первичной и вторичной синхронизации физического уровня в сети LTE.

Реактивный алгоритм динамической маршрутизации...

Создаваемая на радиосредствах нового поколения перспективная сеть радиосвязи городского или регионального уровня представляет собой мобильную самоорганизующуюся сеть, состоящую из определенного числа перемещающихся (мобильных) узлов...

Анализ методов оценки параметров канала передачи в системах...

Изучены методы оценки каналов в системах связи с использованием технологии OFDM-MIMO.

Так как в данных системах частотный ресурс является ограниченным, то увеличение пропускной способности за счет расширения полосы канала оказывается трудно выполнимым.

Исследование использования новых стандартов сотовой связи...

В настоящее время основным усилием операторов сотовой связи стала работа над внедрением систем нового — четвёртого поколения 4G (LTE — Long Term Evolution). Основной задачей разработчиков этого стандарта было увеличение скорости передачи данных на начальном...

Показатели угроз безопасности на уровнях модели OSI

Физический уровень. Протоколы физического уровня описывают электрические

Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и

Но, если это просто результат плохой связи на физическом уровне, данная проблема не...

Аналитический обзор применения сетевой стеганографии для...

Поэтому его стеганографическая пропускная способность примерно равна пропускной способности

Пропускная способность его не меньше, а иногда и выше, чем у остальных алгоритмов

Обязательное условие для перехвата кадров — доступ к физической среде.

Похожие статьи

Моделирование дальности действия и пропускной способности...

В данной статье рассматривается метод моделирования дальности действия и пропускной способности базовой станции в мобильной сети Long-term Evolution (LTE) с использованием компьютерной программы Microsoft Excel. Приводятся результаты моделтрования.

Анализ эффективности беспроводных сетей WiMAX

MAC-уровень стандарта IEEE802.16. На MAC-уровне протокола WiMAX реализуются функции, связанные с

Передача данных на физическом уровне осуществляется посредством непрерывной

Еще один способ повысить пропускную способность протокола WiMAX, а...

Сосуществование LTE-U в мире Wi-Fi | Статья в журнале...

Был оценен ряд показателей эффективности, начиная с пропускной способности пользователя, определяемой как скорость передачи данных за время от прибытия пакета до доставки, скорость обмена пакетами или ожидаемая пропускная способность.

Экспериментальное исследование сигналов первичной...

Приведена структурная схема процедуры синхронизации на физическом уровне. Приведены результаты эксперимента, где по записанному сигналу с действующей

Экспериментальное исследование сигналов первичной и вторичной синхронизации физического уровня в сети LTE.

Реактивный алгоритм динамической маршрутизации...

Создаваемая на радиосредствах нового поколения перспективная сеть радиосвязи городского или регионального уровня представляет собой мобильную самоорганизующуюся сеть, состоящую из определенного числа перемещающихся (мобильных) узлов...

Анализ методов оценки параметров канала передачи в системах...

Изучены методы оценки каналов в системах связи с использованием технологии OFDM-MIMO.

Так как в данных системах частотный ресурс является ограниченным, то увеличение пропускной способности за счет расширения полосы канала оказывается трудно выполнимым.

Исследование использования новых стандартов сотовой связи...

В настоящее время основным усилием операторов сотовой связи стала работа над внедрением систем нового — четвёртого поколения 4G (LTE — Long Term Evolution). Основной задачей разработчиков этого стандарта было увеличение скорости передачи данных на начальном...

Показатели угроз безопасности на уровнях модели OSI

Физический уровень. Протоколы физического уровня описывают электрические

Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и

Но, если это просто результат плохой связи на физическом уровне, данная проблема не...

Аналитический обзор применения сетевой стеганографии для...

Поэтому его стеганографическая пропускная способность примерно равна пропускной способности

Пропускная способность его не меньше, а иногда и выше, чем у остальных алгоритмов

Обязательное условие для перехвата кадров — доступ к физической среде.

Задать вопрос