Señalización en los dos modos de red

Autónomo (SA) y no autónomo (NSA) son dos modos de configuración de la Nueva Radio (NR) 5G en el proceso de desarrollo de red actual. NSA, como una solución de red que puede proporcionar rápidamente capacidad 5G y lograr una implementación a gran escala, ha atraído una gran atención en la industria. En general, NSA se logra a través de la tecnología multi-RF, la Conectividad Dual Multi-RAT (MR-DC). Aunque el modo NSA también tiene una variedad de formas de implementación, como Evolved-Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) NR Dual Connectivity (EN-DC), Next-Generation Radio Access Network (NG-RAN) E-UTRA Dual Connectivity (NGEN-DC), NR — E-UTRA Dual Connectivity (NE-DC) y New Radio Dual Connectivity (NR-DC), generalmente se considera que la red central se basa en la red central 4G Evolved Packet Core (EPC), que ancla el nodo B evolucionado (eNB) de la estación base 4G como el nodo principal y la estación base NR gNodeB (gNB) como el nodo secundario. Esta forma es la categoría cognitiva del modo NSA actual, es decir EN-DC.


El modo de red independiente de SA está completamente alejado del ancla de 4G en el lado de la estación base, y la red central se transforma completamente de EPC a 5G Core (5GC). Además de las diferencias en la arquitectura física de la red, desde la perspectiva del diseño de procesos del sistema, una diferencia significativa entre el modo NSA y el modo SA radica en el enrutamiento de los procesos de señalización de alto nivel. La ruta del proceso de señalización de SA pasa por el equipo de usuario (UE) gNB 5GC, es decir, la red central 5G que utiliza la estación base 5G NR para gestionar la interacción de señalización con el UE, mientras que la ruta del flujo de señalización de NSA es (tomando EN-DC como ejemplo) que la red central 4G utiliza la estación base 4G como nodo principal para gestionar la interacción de señalización. Al mismo tiempo, la estación base 5G también puede elegir la forma de nodo auxiliar para la transmisión de señalización, pero no hay interfuncionamiento de señalización entre EPC y la estación base 5G. El interfuncionamiento de señalización se puede realizar entre el nodo secundario de la estación base 5G y el nodo primario de la estación base 4G a través de la interfaz X2.

Los tres canales del plano de control

El sistema de comunicación inalámbrica se utiliza principalmente para resolver el problema del intercambio de información a través de ondas de radio, y la transmisión de señalización de control debe realizarse antes de la transmisión de datos de servicio. Según la división de la pila de protocolos de comunicación inalámbrica, cada capa contiene señalización del plano de control, como la señalización de control de recursos de radio (RRC) de la capa RRC, la unidad de control de la capa de control de acceso al medio (MAC) o el mensaje ACK/NACK de la capa física, y en el nodo de comunicación (estación base/terminal), los canales que transmiten estas señales del plano de control desde la capa superior a la capa inferior son el canal lógico, el canal de transmisión y el canal físico, y ciertamente, estos canales también pueden transmitir información del usuario. En el diseño de los sistemas de comunicación móvil anteriores a 4G, estos tres tipos de canales de alto a bajo básicamente llevan a cabo relaciones de mapeo. En el diseño de sistemas 4G, se introducen de manera innovadora el canal físico de control de enlace ascendente (PUCCH), el canal físico de control de enlace descendente (PDCCH), el canal físico híbrido de indicador de solicitud de repetición automática (PHICH) y el canal físico de indicador de formato de control (PCFICH) en los canales físicos de enlace ascendente y descendente, que no tienen una relación de compromiso con la pila de protocolos de alto nivel y solo se ocupan del proceso de la capa física.

La ventaja de diseñar algunas funciones de canal físico independientemente de la pila de protocolos vertical es que puede mejorar la puntualidad de la interacción de señalización del plano de control y lograr una gestión dinámica de recursos. Por el contrario, la interacción de señalización exclusiva de red y terminal a través de un mensaje de control de capa RRC o MAC puede considerarse como un modo de transmisión de señalización semiestático o de gestión de recursos. La configuración de parámetros y recursos mediante la decodificación de mensajes del sistema a nivel de celda puede considerarse como un modo de gestión de recursos estáticos.

Intentamos analizar las características del modo de red de NSA y SA en 5G desde la perspectiva de este modo de asignación de recursos puntual. Una diferencia esencial entre ellos es la propiedad de la ruta de señalización de la asignación de recursos estáticos/semi-estáticos en celdas 5G. En comparación con la ruta vertical única de señalización en modo SA, los mensajes de señalización de alto nivel en modo NSA se encapsulan en algunas secuencias de bytes, que se entregan a través de los mensajes RRC del nodo primario (eNB). Para mejorar la confiabilidad de la entrega de mensajes de señalización, el modo NSA (EN-DC) también admite mensajes de señalización 4G que envían portadores de radio (SRB1/SRB2) a la terminal mediante el enrutamiento dual de los nodos primario y secundario. Se logra cierta configuración rápida de recursos de nodos secundarios en modo de conexión NSA (con configuración EN-DC), como la medición de movilidad y la configuración de informes entre nodos secundarios (gNB). El lado de la red también puede habilitar la configuración exclusiva de SRB3 para este propósito. En este momento, el nodo primario no necesita coordinar la intervención, y la interacción de señalización rápida entre nodos secundarios y terminales se puede lograr en escenarios de aplicación especiales.

Preocupaciones con NSA

En la actualidad, las disputas sobre el desarrollo de NSA y SA en la industria se centran principalmente en si NSA puede cumplir con los requisitos de latencia ultrabaja de la futura Internet de los vehículos, y si puede soportar la segmentación de red basada en diferentes servicios. En cuanto a la preocupación por la latencia, involucra principalmente dos partes: latencia de acceso y latencia de programación. Cuando el terminal accede a la red en la red NSA, debido a que los nodos primario y secundario necesitan realizar la interacción de señalización por adelantado, el retraso de acceso se limita hasta cierto punto en comparación con la red SA. Cuando el terminal entra en el estado conectado, el retardo de ajuste depende principalmente de la capacidad del sistema para procesar la interacción de la información y la estructura de trama inalámbrica correspondiente. Aunque la capacidad de programación a nivel milimétrico de los dispositivos 4G en la red actual es generalmente inferior a la de 5G, con el diseño avanzado y la mejora de 3GPP para el estándar anterior a 4G, se propone el concepto de programación basado en intervalos de tiempo o subintervalos de tiempo, lo que significa que el desarrollo futuro del sistema 4G también está evolucionando hacia una alta confiabilidad y un bajo retardo. Desde este punto de vista, el objetivo de NSA y SA en la optimización del retardo de programación es la convergencia con la madurez y estabilidad de la estructura y cobertura de la red, lo que permite optimizar el retardo de acceso hasta cierto punto.

Otra preocupación es si NSA puede proporcionar la capacidad de segmentación de red. Dado que la capacidad de programación de segmentación de red basada en servicios se logra principalmente en la red central, la solución esencial a este problema no radica en el cambio del modo de red inalámbrica, sino en la transformación y actualización de la red central 4G existente EPC a la red central 5GC basada en servicios. Si la red central adopta 5GC, se actualizará. La arquitectura de red inalámbrica adopta la arquitectura de red no independiente de NGEN-DC, y también se puede realizar la capacidad de segmentación de red basada en servicios.

Aunque podemos reconocer las características de la red NSA y la red SA desde otra dimensión, aún debemos ser conscientes de algunos problemas que deben resolverse en la implementación actual a gran escala de la red NSA. Como NSA necesita proporcionar servicios a través del ancla 4G, la optimización colaborativa de la frecuencia del ancla y la frecuencia del nodo secundario NR necesita mayor atención. Además, debido a los numerosos puntos de anclaje, es fácil que se produzcan interferencias en la señal inalámbrica y la señal 5G se pueda mostrar en el terminal. Sin embargo, debido a la cobertura de frecuencia limitada de los nodos secundarios NR, la percepción del usuario se reduce.

Conclusión

En cualquier caso, solo una comprensión más completa y más dimensional de las características del modo de red NSA y SA permitirá la selección de soluciones técnicas de acuerdo con los requisitos comerciales de 5G. En esencia, no hay demasiadas ventajas y desventajas en la tecnología. La clave está en si satisface las necesidades de la aplicación.

Fuente: https://electronics360.globalspec.com/article/19264/the-integration-and-development-of-5g-nsa-and-sa-mode