Neden merkezi-dağıtılmış mimari tek geçerli uzun vadeli RAN çözümüdür?

Şu anda neredeyiz?

İlk 5G dağıtımları "Bağımsız Olmayan (NSA) 5G" olarak anılır ve Çift Bağlantıyı temel alır. Burası, cihazın ilk olarak 4G “Ana” LTE baz istasyonuna bağlandığı ve ardından masterın yönlendirmesi altında 5G bağlantısını kurduğu yerdir.

Bu ilk 5G dağıtımları, 5G'nin Frekans Aralığı 1'indeki spektrumu kullanıyor. Avrupa'da bunun 3,4-3,8 GHz bandında olması muhtemeldir (ancak yalnızca bu değil). Kapsama açısından bakıldığında, ilçe ve şehirlerde bu frekanslarda desteklenebilen 5G hücreleri, 5G “ikincil” baz istasyonlarının 4G “ana” baz istasyonları ile aynı yerde konumlandırılmasına olanak tanıyor. Bu baz istasyonları her zaman güvenli konumlara yerleştirilmiştir ve çoğunlukla fiber bağlantılar şeklinde iyi ana taşıyıcı bağlantılarla donatılmıştır. Aslında 5G, mevcut 4G sahasına kapasite eklemek için kullanılıyor ve aynı zamanda daha gelişmiş anten teknikleri açısından ek verimlilik sağlıyor.

Sonra ne olacak?

Daha fazla 5G spektrumu yayınlandıkça, operatörler milimetrik dalga frekanslarına erişmeye başlayacak. Bunlar geleneksel hücresel frekanslardan çok daha yüksektir (Avrupa'da 24,25 GHz ila 27,5 GHz olarak ayarlanmıştır). Milimetre dalga radyo kanalının özellikleri çok farklıdır; mesafe boyunca çok daha fazla zayıflama (sinyal kaybı) ve kırınım etkilerinin azalması, binaların arkasındaki "sinyal gölge alanlarının" daha düşük frekanslarda olduğu gibi doldurulmaması anlamına gelir. Bütün bunlar, 5G milimetre dalga hücrelerinin kapsama alanının pratik olarak yaklaşık 200 m ile sınırlı olduğu ve büyük ölçüde görüş hattı kapsama alanı olduğu anlamına geliyor.

Bununla birlikte, bu yüksek frekanslarda çok sayıda ilave spektrum (ve dolayısıyla kapasite) mevcuttur. Ayrıca mesafeyle birlikte yüksek zayıflama, hücrelerin izolasyon halinde (tekli veya küçük gruplar halinde) konuşlandırılabileceği ve genel ağ girişiminin büyük ölçüde azaltılabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, büyük ölçüde artırılan spektrum, geleneksel hücresel spektrumla karşılaştırıldığında çok daha kısa minimum mesafelerde de yeniden kullanılabilir. Son olarak, daha küçük anten boyutları, tek anten yerine anten dizilerinin kullanılacağı anlamına gelir. Bu, gelişmiş hüzme oluşturma da dahil olmak üzere yüksek verimli anten tekniklerinden oluşan yepyeni bir dünyanın kapılarını açıyor. Bu nedenle, genel olarak mevcut endüstri düşüncesi, küçük hücreli (milimetre dalga) 5G'nin yatırıma fazlasıyla değer olduğu yönündedir.

Yatırımı nasıl maksimuma çıkarırız?

Milimetrik dalga spektrumu mevcut olduğunda 5G'nin konuşlandırılacağı yolu yönlendirecek bir dizi husus vardır. Hepsinin yatırım getirisi üzerinde etkisi var ve esas olarak bizi Merkezi-Dağıtılmış 5G RAN mimarisine yönlendiriyor:

Yüksek lisans-ortaokul

Daha küçük Milimetre Dalga Hücrelerinin, daha büyük LTE hücresiyle veya "Tek Başına" 5G dağıtım modunda daha düşük frekanslı 5G hücreleriyle ana-ikincil düzenlemede çalışması gerekir. Bu, Master tarafından sağlanan iyi kapsama alanı ve güvenilir bağlantı ile Milimetre Dalgası küçük ikincil hücreleri aracılığıyla sağlanan ek kapasiteyi bir araya getirecek. Ana hücrenin genel kapsama alanındaki farklı cihazlar için Çift Bağlantı sağlamak üzere bir ana hücreyle çalışmak üzere bir dizi ikincil uygun şekilde yerleştirilebilir. Radyo sinyal gücü değiştikçe cihazların bağlantısı ana ve ikincil arasında (ve tekrar geri) değiştirilecektir. İstatistiksel olarak, ikincil aygıtları yeterli sayıda aygıt kullanıyorsa, bazı aygıtlar geçici olarak ana aygıtın kapasitesini kullanıyor olsa bile yeterli genel kapasite olacaktır.

Ana taşıyıcı

Mevcut LTE sahaları, genellikle fiber şeklinde ana taşıyıcı bağlantı açısından iyi bir donanıma sahiptir. İkincil bir sitenin ana bilgisayara kendi kendine veri taşıması durumunda veriler, mevcut fiber bağlantı aracılığıyla Çekirdek Ağa doğru toplanabilir. Milimetre dalga frekanslarında çok fazla spektrum mevcut olduğundan, kendi kendine ana taşıyıcı bağlantıyı sağlamak amacıyla ikincilden ana üniteye bir mikrodalga bağlantısı (veya ışın formu) oluşturmak için bunun bir kısmını kullanmak nispeten basit olmalıdır. Elbette saha hattı gerekli olacaktır, ancak genel olarak bu, her bir ikincil kabloyu kablolamaktan çok daha ucuz bir seçenektir.

Ön mesafe

Baz istasyonundan anten(ler)e olan bağlantı birçok şekilde olabilir. Ancak son bağlantı geleneksel olarak her antene uygulanacak gerçek analog dalganın dijital temsilleri biçimindedir. 5G ile birlikte, devasa miktarda artan anten sayısı, dijital bilgi miktarının herhangi bir mesafe boyunca (fiber hat üzerinde bile) taşınmasının mümkün olmadığı anlamına geliyor. Açık çözüm, işlemenin son aşamasının (protokol yığınındaki en alt katman) muhtemelen anten ünitesinin kendisinde olmasıdır.

Bu aslında milimetrik dalga (küçük hücreli) baz istasyonları için baz istasyonu işlevselliğinin kaçınılmaz olarak ayrılacağı anlamına gelir. İşlev ayrımının nasıl bir şekil aldığı ve geri kalan işlevlerin nerede konumlandığı tartışmaya açıktır. Küçük hücreli alanda mı (dağıtılmış bir birim olarak hareket eden - DU), ana alanda mı (artık merkezi bir birim olarak hareket eden - CU) yoksa merkezi ana alanda daha yüksek katmanlar ve dağıtılmış alanda daha düşük katmanlarla (anten ünitesindeki en alt alt katmanla) bir karışım mı olmalı?

Dağıtım kolaylığı

İşlevselliğin çoğunu merkezi bir sitede (muhtemelen ana baz istasyonu sitesi veya merkezi bir RAN sitesi) dağıtmayı seçersek, bu, ek küçük hücrelerin küçük donanım birimleri olarak uygun maliyetli bir şekilde dağıtılabileceği anlamına gelir. Kapasitenin yeterli olması gerekir, ancak herhangi bir ek hücre dağıtımı, CU'da minimum düzeyde yükseltme gerektirecektir. Küçük hücre konuşlandırma sürecinin bir parçası olarak güçlü Kendi Kendine Optimizasyon veya Kendi Kendine Organizasyon teknikleri kullanılırsa, konuşlandırma daha da basitleştirilebilir.

Güvenlik

Güvenlik, her operatör için giderek artan bir endişe kaynağıdır ve 5G, 4G ile karşılaştırıldığında bu alanda önemli gelişmeler kaydetmiştir. Ancak gerçek 5G radyo arayüzü şifrelemesi ve bütünlük koruması (iki ana radyo arayüzü güvenlik mekanizması), cihaz ile baz istasyonu arasında çalışır. Gerçek güvenlik işlevi, protokol yığınında daha üstte bulunan protokollerden birinin parçasıdır. Bu nedenle, baz istasyonu işlevselliğinin bu kısmını daha güvenli bir konuma (bu durumda dağıtılmış birim yerine merkezi bir birim) yerleştirmek mantıklıdır.

Merkezi Birim / Dağıtılmış Birim bağlantısını korumak için başka güvenlik mekanizmaları da mevcuttur, ancak yine de güvenilirlik açısından güvenlik, şifreleme işlevinin kendisini daha güvenli bir konuma yerleştirerek en iyi şekilde sunulur.

MAEC

Çok çeşitli yeni kullanım durumlarını ve hizmetleri desteklemek amacıyla gecikmeyi azaltmak için bilgi işlem kaynaklarının ağın ucunda konumlandırılması büyük bir gerekliliktir. Bu, uygun bir RAN bölgesinde olabilir veya özellikle düşük gecikmeli hizmet desteği için baz istasyonunda aynı yerde bulunabilir. Bu, potansiyel olarak her türlü endişeyi ortaya çıkarır; en önemli iki endişe güvenlik ve gerçek işlem donanımının fiziksel konumudur.

Denge, riski azaltırken ve dağıtım kolaylığını sürdürürken düşük gecikme süreli desteğe erişim sağlamaktır. Yine, bilgi işlem kaynaklarının nispeten güvenli ve iyi donanımlı bir CU'da konumlandırıldığı merkezi-dağıtılmış bir mimari olası bir çözüm gibi görünmektedir.

Hücresiz çalışma

Son olarak ve zaman çizelgesinde biraz daha ilerleyerek, 5G potansiyel olarak radyo kapsama alanı hakkında tamamen yeni bir düşünme biçimi getiriyor; bu da bağlantıyı verimli bir şekilde ve güvenilirliği önemli ölçüde geliştirebilir. Hücresel olmayan kapsama alanına ve ışınların yoğun şekilde kullanılmasına dayanarak, en iyi şekilde çalışması için belirli radyo ünitesi konumlandırması gerektirir; ideal olarak, belirli modellerde çok düzenli konumlandırma. Küçük birimlerin konumlandırılması büyük birimlere göre çok daha kolay olacaktır. Bu yine DU'nun küçük ve hafif tutulduğu dağıtılmış bir mimariye işaret ediyor.

ÖZET

Bunların hepsi merkezi olarak dağıtılan bir 5G RAN mimarisine işaret ediyor

Bu hususlar (yukarıdaki) yeni olmasa da, 3GPP 5G spesifikasyon belgeleri, gNodeB'nin (5G baz istasyonunun teknik adı) çok esnek bir şekilde konuşlandırılmasına olanak tanıyan yeni standartlaştırılmış arayüzler içerir. Tam bir entegre baz istasyonu olabilir veya bu blogda tartışıldığı gibi farklı işlevlere ayrılmış olabilir. İlk bakışta seçeneklerimiz varmış gibi görünüyor. Gerçekte, 5G'nin yayılma şekli (kullandığımız spektrum, desteklediğimiz kullanım durumları, güvenlikle ilgili kaygılar, dağıtım kolaylığı ve diğer kaygılar) gerçek mimariyi belirleyecektir. Bu blogda belirtilen nedenlerden dolayı, orta ve uzun vadede baz istasyonu ve RAN için merkezi-dağıtılmış bir mimariye sıkı bir şekilde işaret ediyor gibi görünüyor.