المساهمة المحرر: وقال تشو Xuetian ، دكتوراه في الهندسة، جامعة بكين للبريد والاتصالات، كبير المهندسين، زعيم تشونغ قوان تسون الوطنية الابتكار مظاهرة المنطقة في المواهب الراقية، والآن في الأكاديمية الصينية لليونيكوم تكنولوجيا الشبكة. ومنذ فترة طويلة تعمل 4G / 5G تكنولوجيا الاتصالات المتنقلة والابتكار في مجال الأعمال البحوث والتنمية، باعتباره رئيس المشروع كان مسؤولا عن المشاريع الكبرى البلاغ الوطني أكثر قدرة على الحركة الحقل 4G / 5G، ونشرت أكثر من 70 عاما، أكثر من 100 براءات الاختراع، له كتاب 3 .
الخلاصة:
من أجل تلبية متطلبات 5G الطوارئ السيناريو الاتصالات السريعة الانتشار وسهلة التشكيل، المحطة، محطة قاعدية، وظائف طائرة المستخدم (وظيفة طائرة المستخدم، UPF)، على حافة منصة الحوسبة (موبايل حافة الحاسبات، MEC)، يجب أن يكون جهاز التحكم NE الأساسية بسيطة وفعالة ومرنة. بدءا من شبكة الاتصالات في حالات الطوارئ بسرعة بناء في تطبيق السيناريو، اقترح تقنية مزج حافة المتكاملة والمعدات اللازمة لتنفيذ البرنامج، يوفر البرنامج وصول لاسلكية متكاملة للغاية للاتصالات الطوارئ 5G الموقع، إعادة توجيه البيانات وقدرة ثلاثة تطبيقات خدمة حافة الرئيسية انه يبسط أيضا تعقيد معدات التشغيل والصيانة ومتطلبات الشبكات الخارجية، وتحسين أداء الخدمة في النظام كله.
شكل الاقتباس الصيني: هوى جيا، مانجو، بحوث التكنولوجيا تشو Xuetian للاتصالات الطوارئ المتكاملة 5G حافة الانصهار التكنولوجيا الالكترونية، 2020،46 (2): 9-13.
الإنجليزية شكل الاقتباس: . هوى جيا، مانغ قه، وقال تشو Xuetian بحوث 5G تكنولوجيا الانصهار حافة متكاملة لتطبيق الاتصالات في حالات الطوارئ من تقنيات الالكترونية، 2020،46 (2) :. 9-13.
0 مقدمة
5G الشبكة باستخدام تكنولوجيا NFV وSDN، NE ظيفة التحلل، ومجردة وإعادة الإعمار، 5G طائرة مراقبة الشبكة وإعادة توجيه فصل منصة جديدة لتكنولوجيا المعلومات، وتطور الشبكة لمراقبة وتوجيه وظائف الاتجاه توزيع مركزي. كجزء من 5G حافة بنية الحوسبة التي يمكن أن تدفع الهندسة المعمارية شبكة الاتصالات الموزعة، لتحقيق مشغلي الأعمال توطين، وتحسين شبكة البيانات كفاءة التصنيع، لتلبية نهاية المطاف تجربة المستخدم النهائي والشبكة وتلبية القطاعات، الكمون المنخفض، كبيرة الحجم وعالية الأمن ومطالب أخرى.
عادة ما يشير الاتصالات في حالات الطوارئ ليتم تدمير البنية التحتية للشبكة الاتصالات الحالية، كشبكة مؤقتة الاتصالات في حالات الطوارئ لتحقيق احتياجات دعم الاتصالات الخاصة. الصين تعلق أهمية كبيرة على التخطيط والبناء من خدمات الاتصالات في حالات الطوارئ، قسم إدارة الطوارئ الوطنية في 2018 اقترح إنشاء "خاص العام عرض الانصهار التكميلي، الثابتة التقارب موبايل" موضوعية متعددة الأبعاد شبكة الاتصالات اللاسلكية، وأنه "منهجية، شقة، ثلاثي الأبعاد، ذكي إنسانية "متطلبات التنمية. تكنولوجيا الحوسبة الحافة، وعناصر الشبكة طائرة المستخدم يمكن أن يكون بمرونة UPF بالوعة نشر على حافة الشبكة، وPCF إدارة الدورة وطائرة مراقبة وظائف التحكم السياسة مثل مركزية SMF نشر، قد تستخدم محطة راديوية أو شبكة اللاسلكية داخل مرافق سحابة حافة تقديم خدمات الاتصالات في حالات الطوارئ المحلية، بما في ذلك حالات الطوارئ اكتساب الوقت الحقيقي في الموقع، وبين فرق مسرح والانقاذ فضلا عن مركز القيادة في الموقع في الصوت والفيديو الاتصالات في الوقت الحقيقي، وجدولة الأوامر. الاتصالات في حالات الطوارئ الشبكات يعرض السيناريو سريعة وبسيطة التكوين، وسهولة الصيانة وغيرها من الاحتياجات، والحاجة إلى بناء بسرعة 5G الشبكات وأنظمة الاتصالات في حالات الطوارئ. الشبكات المعقدة معيار تكوين شبكة 5G وتحميل الخدمة الحالية ليست مواتية لبدء سريعة 5G الاتصالات في حالات الطوارئ. لذلك، لتبسيط بنية الشبكة وتقليل حجم المعدات اللازمة حالة تجسيد نظام موقع 5G الاتصالات في حالات الطوارئ.
هذه الورقة يبدأ من البناء السريع للشبكة الاتصالات في حالات الطوارئ في تطبيق السيناريو، اقترح على كفاءة التقنيات مزج والمعدات تطبيقات متكاملة.
1 نظام الاتصالات في حالات الطوارئ
المشهد 1.1 الطوارئ
عند حدوث كارثة طبيعية، فإن كارثة البنية التحتية الأصلية والاتصالات، والبنية التحتية للطرق والكهرباء وغيرها من المرافق يعانون بدرجات متفاوتة من الضرر، المعلومات عن الكوارث صالحة للمرة الأولى، والبث المباشر القيادة والسيطرة هو مفتاح الإغاثة في حالات الكوارث، وعادة ما تحتاج في موقع البناء السريع للطوارئ نظم الاتصالات.
للكوارث الطبيعية تؤدي إلى شبكة الاتصال المحلية بالشلل أساسا المشهد الكوارث، لا يمكن للمرء استخدام مرافق الاتصالات العامة القائمة، ومن ناحية أخرى حتى المرافق العامة البكر، ومنذ المستخدم سوف يؤدي إلى زيادة مفاجئة في ازدحام الشبكة. متطلبات الاتصالات في حالات الطوارئ لمكان الحادث وجود التنقل عالية جدا والمرونة والقدرة على التكيف. وبناء على سيارات الطوارئ والاتصالات، ومحطة قاعدة متنقلة، وطائرات بدون طيار المربوطة، وغيرها، وأعلى مستوى الإنتاجية الجي الفضائية الشبكة الأساسية 5G، مبنى مؤقت شبكة الاتصالات في حالات الطوارئ الموقع 5G التي تغطي منطقة الكارثة، وفرق الإنقاذ في كل موقع للتأكد من أن الجدول الزمني الاتصالات ولكن أيضا يمكن أن تزيد من خدمة المتضررين.
1.2 نظام العمارة
نموذجي نظام الاتصالات في حالات الطوارئ الموقع هو مبين في الشكل.
الطوارئ نظام موقع جزء، جزء الجي اللاسلكية، وجزء من محطة لاسلكية من قبل جزء مركز القيادة اللاسلكية تتألف من تغطية الشبكة.
(1) راديو جزء شبكة تغطية
في الموقع الاغاثة من الكوارث زلزال، في الأساس شبكة لاسلكية تغطي انقاذ النظام بأكمله، حتى لو كان وجود شبكة الكابل في عملية الإنقاذ، ولكن بسبب الخلفية الخاصة من وقوع الزلزال، مشهد الإنقاذ لشبكة توزيع سريعة ومرنة تعتمد أساسا على تغطية الشبكة اللاسلكية. محطات وهوائيات الأساس عادة باستخدام الطائرات بدون طيار طريقة سريعة المحمولة أو ميدانية لبناء شبكة لاسلكية.
(2) جزء الجي اللاسلكية
يجب أن يكون لتحقيق الربط بين شبكة الاتصالات الموقع الإنقاذ ومركز قيادة الإنقاذ، صوت كاملة، والبيانات والاتصالات الفيديو. الجي اللاسلكية يمكن تأسيس اتصال البيانات بين الموقع ومركز القيادة، في الوقت الحقيقي نقل موقع ومركز قيادة الإنقاذ لحالات الكوارث، لتسهيل اتخاذ القرارات الأوامر. قد الجي اللاسلكية أو جزء الألياف النباتية عن طريق الاتصالات الفضائية الانتهاء الجي، من وجهة نظر سهولة التركيب، تستند عادة إلى وضع الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.
(3) الجزء محطة إذاعية
المشهد من محطة لاسلكية يتضمن مبلغا من جميع المرافق والمعدات لدعم الميزات اللاسلكية، فإن الجهاز يضم مجموعة متنوعة من الدعم في الموقع. المشهد الرئيسي الجهاز الطرفي لاسلكي لاستخدام فريق الإنقاذ، وعمال الانقاذ عن طريق الجهاز الطرفي للوصول إلى مكان الحادث الانقاذ شبكة الاتصالات. الاستحواذ على جمع المعلومات موقع الكارثة وصور الفيديو عبر الجي اللاسلكية إلى مركز القيادة الانقاذ أو مركز القيادة الخلفي الموقع والاتصال الكامل وقيادة مركز الانقاذ الانقاذ شبكات فرعية لتسهيل قرار نشر الإدارات مقر الانقاذ.
(4) مركز القيادة
ويشير مركز القيادة عموما إلى موقع الانهيار مركز القيادة المؤقتة وراء مركز القيادة الكارثة بشكل عام. إلى مركز القيادة الانقاذ في الموقع عودة فرقة إنقاذ صورة، معلومات الفيديو التحليل في الوقت المناسب والحكم، ثم أصدر فريق انقاذ التعليم الصحيح استنادا إلى الوضع الفعلي للمشهد الزلزال. نقل قيادة القيادة من قبل نظام الاتصالات في حالات الطوارئ بأكمله إلى مركز قيادة الإنقاذ مؤقت أو أصدر مباشرة إلى فرق مسرح والإنقاذ.
2 حافة الحوسبة تمكين نظام الطوارئ
حافة الحوسبة في ختام الجانب شبكة الحافة إلى كائن أو بيانات المصادر، تجمع الشبكة، وحساب، والتخزين، منصة مفتوحة الكفاءات الأساسية التطبيق، وأقرب إلى تقديم خدمات حافة الاستخبارات لتلبية الصناعة الرقمية اتصال سريع، والأعمال التجارية في الوقت الحقيقي، وتحسين البيانات والاستخبارات التطبيق، المطلب الرئيسي لحماية الأمن والخصوصية. تكنولوجيا الحوسبة الحافة، وعناصر الشبكة طائرة المستخدم يمكن أن يكون بمرونة UPF بالوعة نشر على حافة الشبكة، وPCF إدارة الدورة وطائرة مراقبة وظائف التحكم السياسة مثل مركزية SMF نشر، قد تستخدم محطة راديوية أو شبكة اللاسلكية داخل مرافق سحابة حافة تقديم خدمات الاتصالات في حالات الطوارئ المحلية، بما في ذلك حالات الطوارئ اكتساب الوقت الحقيقي في الموقع، وبين فرق مسرح والانقاذ فضلا عن مركز القيادة في الموقع في الصوت والفيديو الاتصالات في الوقت الحقيقي، وجدولة الأوامر.
3GPP تعريف العمارة 5GS تضم 5G محطة (ال UE)، ومحطة قاعدة (GNB)، شبكة أساسية - السيطرة على الطائرة (AMF، SMF، UDM، PCF، وما إلى ذلك)، والشبكة الأساسية - طائرة البيانات (UPF)، MEC، ومراكز البيانات وغيرها من المهام، مختلف المناصب الوظيفية منها تفرقوا في الشبكة، يتم الانتهاء من الاتصال من خلال واجهة موحدة للتفاعل، كما هو مبين في الشكل.
عند حساب حافة تمكين في الموقع نظام الدعم في حالات الطوارئ، إذا المحطة الأساسية 5G، UPF والقدرة MEC للاتصال ومعدات الشبكات وفقا للمستقلين، وأوجه القصور التالية:
(1) كل جهاز يحتاج إلى وظيفة منفصلة لبدء وتكوين التطبيق، وزيادة تكاليف الإدارة والصيانة؛
(2) كل وظيفة من احتياجات جهاز الشبكة لتكون قواعد مستقل، شبكة حامل مفتوحة، لا يفضي إلى نظام الاتصالات بناء الطوارئ السريع.
غرفة (3) وظائف الجهاز عن طريق الكامنة في شبكة الاتصالات حاملها، ويتأثر جودة شبكة الاتصالات بعوامل من تأثير عدم الاستقرار أكبر، فإنه لا يفضي إلى خدمات الاتصالات في الوقت الحقيقي.
وهكذا، إذا المحطة الأساسية 5G، MEC، والقدرة على دمج UPF بناء المعدات حافة مزج المتكاملة، ومرور الداخلي من الجزء مختصرة من التفاعل الأعمال لتفريغ بطريقة مسرع لتلبية حافة الأعمال تأخير منخفضة، عالية الأداء متطلبات القدرة الاتصالات، تعويض فعال عن أوجه القصور في أجهزة منفصلة.
3 برنامج معدات التكامل
3.1 الهيكل العام
جهاز متكامل 5G نظام حافة الانصهار العمارة هو مبين في الشكل (3).
دمج جهاز المحطة الأساسية في حين تتضمن (GNB)، الطائرة البيانات (UPF)، وهي وظيفة منصة الحوسبة حافة (MEC)، على حافة الأعمال سيناريو يغطي ثلاث وظائف رئيسية للجهاز. حيث يتعرض الجهاز المتكامل من خلال واجهة موحدة لتكوين OAM، وبين وظائف مشتركة بين وحدة لتحقيق التفاعل الفعال من خلال ممر داخلي. في نفس الوقت، والتكامل جهاز متكامل تسارع بطاقة، وتستهلك تسارع كبير من رجال الاعمال المذكورة أعلاه ثلاث وظائف.
3.2 مهام الوحدة
3.2.1 محطة قاعدية
المحطة الأساسية باعتبارها معدات شبكة النفاذ، يحمل أساسا الميزات التالية، كما هو مبين في الشكل.
(1) L1 ظائف أساسية هي: معالجة قناة البدني والنقل، والوصول العشوائي الناقل التجميع.
(2) وظائف L2-MAC: قنوات منطقية والنقل، وهيكل الإطار، ونظام عرض النطاق الترددي، PDCCH CORESET والبحث الفضاء، الوصول العشوائي، والتزامن الإرسال، الإرسال / الهابطة عملية HARQ، ووصلة الصاعدة / الهابطة جدولة، SR / إجراء BSR، وهو الإرسال السيطرة على السلطة، وجدولة، الترحيل، وDRX.
(3) وظائف L2-RLC: TM / UM / AM نقل البيانات، RLC إعادة الإعمار، تم الكشف عن خطأ بروتوكول RLC.
(4) وظائف L2-PDCP: نقل PDCP البيانات، وضغط رأس PDCP والضغط، والتشفير وحماية سلامة تقرير حالة PDCP، واستعادة البيانات.
(5) L2-SDAP الميزات: خرائط التدفق، QFI معرف.
(6) GTP-U وظيفة: صدى / يتم توفير إشارة خطأ / إنهاء العملية ماركر، وتمديد الرأس الدعم، GTP-U بيانات الإرسال والاستقبال، واتصال الإطلاق؛
(7) وظائف RRM: التحكم في القبول، ومراقبة حمولة، وإدارة الموارد الراديو.
(8) L3 ظائف أساسية هي: اتصال RRC، وإدارة الدولة RRC، الترحيل، وقياس لاسلكية، ومراقبة حامل، وإدارة التنقل.
3.2.2 UPF
طائرة البيانات UPF كما الشبكة الأساسية، يحمل أساسا الميزات التالية، كما هو مبين في الشكل.
(1) طائرة الشحن: GTPU بالإضافة إلى إزالة القشرة، PDU إدارة الحكم، PDR الشحن وسياسة جودة الخدمة تطبيقها،
(2) N4 الدعم: واجهات القياسية دعم N43GPP، بما في ذلك إنشاء PDU الدورة، PDU تعديل الدورة، PDU إطلاق الدورة، EndMark إعداد N4، وما شابه ذلك.
(3) خدمات القيمة المضافة: دعم L2TP، و IPSec، DPI، DNS وهلم جرا.
3.2.3 منصة MEC
تطبيق منصة MEC باعتبارها الحافة، وتتمثل المهمة الرئيسية للحمولة، كما هو مبين في الشكل.
(1) القدرة على إعادة توجيه: يوفر DNS، التوجيه والشحن، وجودة الخدمة وتحميل موازنة القدرة توجيه حركة المرور.
(2) قدرات المفتوحة: يوفر APIGW يتميز معايير تتوافق OpenAPI.
(3) قدرات إدارة APP: APP نشر التطبيق مثيل أو إنهاؤها، APP نشر التطبيق موقع الهجرة؛ APP إدارة دورة حياة التطبيق، وMEAO وضع التقارير، وإدارة خدمة (نشر، اكتشاف، شحن) لAPP.
(4) قدرات إدارة النظام: رصد حركة المرور، ومراقبة عرض النطاق الترددي، وعلى الجانب جمع المعلومات المحطة الأساسية.
3.3 مرور الداخلي
قناة الداخلية باعتبارها وظيفة الداخلية للجهاز الاتصالات بطريقة متكاملة، المهام التالية من تحمل الرئيسي، كما هو مبين في الشكل.
(1) الاتصالات الداخلية: جدول التدفق أوبن-فلو خلال كتابة اثنين واجهات المرتبطة VM، للتفاعل رسالة داخلية.
نقل (2) إلى البيانات الخارجية: توجيه الحزمة بعد OVS، التي بعث بها الزيادات VF بعد TAG التغليف VLAN.
(3) يتلقى البيانات من الخارج: على البيانات الخارجية دخلت وفقا لعملية VLAN TAG المعينة VF، VF إلى داخل الجسر بعد رأس TAG تجريد، ومن ثم توجيهها عن طريق الجسر إلى كل وحدة وظيفة.
3.4 دعم بطاقة مسرع
الإفراج عن موارد وحدة المعالجة المركزية، أو تقديم الدعم لتسريع وتحسين أداء العمليات التجارية، والحد من معالجة التأخير، والتكامل المعدات من خلال بطاقة مسرع التوسع لتلبية الطلب المتسارع لمشهد معين لجزء من الأعمال، يمكنك تضمين الوظائف التالية:
(1) المحطة الأساسية لتوفير التشفير وPDCP فك التشفير الدعم؛ (2) القدرة على تقديم الدعم لتيار الشحن GTPU UPF، (3) تقديم الدعم للGPU قوة المشغل MEC.
نموذج تسريع كما هو مبين في الشكل.
وفقا لاحتياجات العمل والموارد من الوفاء، والمحطة الأساسية المتكاملة، UPF، متكاملة MEC يمكن للأجهزة تبادل بطاقة مسرع حصرية أو بطاقة مسرع، وهي مسرع بطاقة مع توفير الخدمات تسارع لوظائف متعددة. وعلاوة على ذلك، بالإضافة إلى وظيفة المذكورة أعلاه لتسريع الخارجي الخدمة المتفانية، فإنه يمكن استخدامها لتسريع نقل تيار GTPU إلى المحطة الأساسية. إذا لزم الأمر، يمكن استخدام تسريع GPU كما UPF (على سبيل المثال: المتكاملة UPF AI).
3.5 تشغيل مشاهدة
UE إلى بيانات الإرسال، على سبيل المثال، وتكامل الجهاز الانصهار 5G GNB، وظائف التفاعل UPF وMEC كما هو مبين في الشكل.
تشغيل ما سبق وصفه الجانبان وجهات النظر تتدفق إلى أعلى، حيث تدفق حزمة تدفق الأولي، وتدفق تسارع يصل UE بعد إصدار البطاقة، البطاقة تسريع GNB عبر (unaccelerated)، وبعد العلاج لGNB UPF إلى الأمام من خلال ممر داخلي، إحالة جهة مباشرة UPF لMEC، وحركة المرور لا تزال تصل من ممر داخلي MEC، هذا الطريق هو "بطيء" المسار أو المسار الكامل.
عند الانتهاء من المسار الكامل الأول إلى الحزم إلى الأمام، إذا GNB، UPF، تمكين MEC دواسة البنزين، ثم من خلال طبقة التكيف مع بطاقة مسرع بطاقة مسرع الصادرة بموجب دخول المتسارع. غير تتدفق مرة أخرى من الحزمة الأولى بعث بها UE لاستكمال تسارع مباشرة عبر مسار GNB بطاقة والعلاج ما بعد بعد UPF MEC، خدمة MEC AI التي تنطوي على عملية تبادل البيانات ثم يتم معالجة GPU.
وعلاوة على ذلك، يشير التفاعل وظائف GNB، UPF، MEC مباشرة من خلال ممر داخلي لتجنب الشبكات شاقة مع تحسين موثوقية وكفاءة يشير التفاعل.
4 استنتاج
بواسطة المحطة الأساسية، UPF، تم دمج وظيفة MEC في جهاز متكامل نحو حافة مزج، وعدد كبير من تدفق نظام التفريغ الطوارئ المحلية، على أساس مزيج OVS + DPDK آلية التواصل الداخلي للبيانات الشحن معزولة تماما عن جوهر، واقتران الأساسية وتخفيض في نفس الوقت تحسين كفاءة الشحن وتحسين الأداء الكلي العمليات التجارية. يوفر 5G التقنيات الانصهار موقع التكامل الاتصالات في حالات الطوارئ RAN قدرة متكاملة للغاية للوصول إلى الراديو، وقدرات توجيه البيانات UPF، والخدمات قدرات وMEC حافة التطبيقات، في حين تبسيط التعقيد معدات التشغيل والصيانة ومتطلبات الشبكات الخارجية، وتحسين كامل أداء خدمة نظام الجهاز. وبالإضافة إلى ذلك، وإدماج مزيد من التكامل المعدات 5G غرقت خدمة الحافة، في الوقت الحقيقي مضمونة تماما، وبالتالي تلبية احتياجات النشر السريع لالاتصالات في حالات الطوارئ.
مراجع
3GPP TS 23.501.System الهندسة المعمارية لنظام 5G (نشرة 15) .3rd مشروع الجيل الشراكة (3GPP)، عام 2018.
3GPP TS 23.502.Procedures لنظام 5G (نشرة 15) .3GPP 2018.
3GPP TS 38.300.NR وNG-RAN وصف العام (نشرة 15) .3GPP 2018.
3GPP TS 29.244.Interface بين طائرة مراقبة والعقد طائرة المستخدم (نشرة 15) 0.2018.
3GPP TS 38.401.NG-RAN؛ وصف العمارة (نشرة 15) .3GPP 2018.
3GPP TS 29.554.Background خدمة التحكم سياسة نقل البيانات (إطلاق سراح 15) .3GPP 2018.
ETSI GS MEC 003-2006.Mobile حافة الحوسبة (MEC)؛ وإطار والهندسة المعمارية المرجعية، v1.1.European لمعايير الاتصالات معهد (ETSI)، عام 2016.
الكاتب المعلومات:
هوى جيا، مانجو، وقال تشو Xuetian
(الاكاديمية الصينية للاتصالات المحدودة، بكين 102209)
الإعلان الأصلي: هذا المحتوى الأصلي للموقع AET، تمنع غير المصرح به مستنسخة.
