CUBE-FLEX AIR3.0的技术方案(二)

2021-04-01 来源:中国联合网络通信有限公司研究院

三、体验确定

1.业务体验确定性

4G网络的业务体验依赖网络尽力而为,多种业务在资源拥塞时互相抢占,导致用户体验无法得到确定性保障。与4G相比,5G网络有着更广泛的应用领域,多样的行业用户需要差异化的网络服务和确定性的业务体验。

为了保障不同行业应用差异化的业务体验,中国联通拟采用如下方案实现重点业务的端到端体验确定性保障:

业务感知:通过用户业务感知评价体系(卡顿、丢帧、业务评分等)表征不同5G典型业务的实际体验性能,用可量化的具体指标为网络能力和业务关键体验之间建立桥梁。计划分阶段支持5G典型业务,第一阶段支持语音、高清视频、云AR/VRXR等业务;第二阶段支持URLLC2B业务(如工业场景典型应用)MBS广播多播、云游戏等业务。

业务体验采集:针对不同的业务类型,采用分级控制的业务体验采集方案,实现无线侧可见的业务体验感知和基于切片的精细化体验采集;实时类业务体验可通过无线侧采集,并与无线相关测量(MDT上报)进行关联;非实时类业务体验可通过0MC采集,支持基于管理和基于信令的采集上报。

业务体验的实时保障: 端到端评估云端处理能力、传输网承载能力、无线网接入能力、终端处理能力对业务体验的影响,改进关键环节的能力,打造5G网络提供确定性业务体验的基础能力;基于网络采集的业务体验,借助AI/ML等智能化工具进行综合分析,并结合SLA机制实时匹配网络能力、调整网络资源配置,提供对业务体验的实时保障能力。

端到端业务体验影响分析

2.时间确定性服务

业务时延保障能力是衡量5G网络性能的关键指标之一,在具备超低时延业务数据包传输能力的基础上,面向工业场景时间敏感类业务,设计有界的业务时间延迟及低抖动保障方案,可以提高5G网络内的时间确定性。

5G系统的业务时间感知能力是内生业务时间控制能力的基础,而业务时间控制能力直接影响5G系统的时间确定性。因此,中国联通将通过如下手段打造5G端到端时间确定性服务能力:

5G+TSN 融合:初步融合方案通过5G系统高精度授时、以太网头压缩、PDU会话冗余、TSC辅助信息等技术实现5G网络作为TSN网络的透明网桥为TSN网络设备和终端提供无线连接;最终融合应充分考虑TSN技术在5G网络中的应用,以实现工业场景TSN业务在5G网络传输中时间抖动可控。

端到端业务时间感知与监测平台:以切片、QoS流以及业务类型为区分粒度,实现对5G核心网、传输网、无线网分段的数据包传输时间监测与感知,业务时间感知精度达到微秒/纳秒级,提供对Cloud AR/VR、电网以及工业TSN类时间高敏感度业务的数据包传输时间监控能力。

端到端业务时间控制:针对数据面功能单元以及传输路径,设计分段的业务时间控制方案,支持业务特征提取及业务模型拟合、业务优先级设计及业务缓存与调度方案优化等内容。

端到端时间感知及控制

3.空间确定性服务

5G业务发展对应用的个性化、定制化的期望不断提升,也催生了多样化的定位服务需求。以工业互联网、高等级车联网等为代表的应用,有厘米级的高精度定位需求,并同时需要进行大量的数据传输。在个人消费、公共服务等领域,精准定位与大数据、人工智能等技术结合可以为行业提供更多样化服务,进一步通过对定位信号分析,实现对场景空间的感知。

高精度是对位置服务的基础需求,网络复杂度和成本制约了定位精度的提升。典型的定位技术中UWB定位精度较高,但需要单独的定位网络,网络建设和终端成本较高。蓝牙定位成本低,可以与无线网络设备集成降低网络复杂度,定位精度较低。5G无线网络的大带宽,更多载波的特点可用于提升定位感知性能,更好兼顾高精度定位、低成本部署和低网络复杂度,实现按需配置定位精度的网络能力以支持不同场景灵活应用的需求,并应不额外增加网络和终端的功耗。

面向20255G网络的演进,泛在连接的发展决定了位置服务的下一步演进方向是向通信与空间位置感知融合发展。空间确定性服务通过以下技术实现:

5G空口定位增强技术:通过TD0A(到达时间差)RTT(往返时间)AoA/AoD (3D到达角/出发角)等定位增强技术,充分利用5G网络大规模MIMO提供的精细多波束信息和5G共建共享网络200MHz大带宽提供的高时间分辨率,结合定位参考信号增强等,实现5G网络定位性能与网络能力同步演进,最终达成0.2米的高精度定位目标。

5G定位架构增强:在5G网络架构中引入定位相关功能,主要包括LMF (定位管理功能)GMLC (网关移动位置中心)LRF (位置检索功能),端到端支持5G定位服务,并结合智能化数据管理和开放平台,灵活应对多样化的空间服务需求。

5G北斗定位增强:在2025年,5G网络可以直接提供北斗三号的导航电文,终端应支持北斗三号全球导航系统,并可将北斗信号用于高精度定位中,进一步提升定位精度。

3 本地位置服务架构

四、智能自治

1.智能化管理

5G移动通信网络环境的复杂多变,使得运营商在网络管理上面临着巨大的挑战。智能化网络管理是未来发展的必然趋势,网络将实现由人为驱动管理模式向网络自我驱动的智能管理模式转变。智能化网络管理模式能够实现网络的高度自治,同时网络管理效率可以得到质的提升,解决人工管理效率低下问题。随着时间的推移,基于AI的网络智能管理方案将会在电信领域逐步深入扩大。

智能化网络管理方案以网络侧多维数据感知为驱动,在联邦学习等带隐私保护的分布式机器学习技术的基础上,完成网络的自动网络监控、感知分析,进而实现网元、网内、网间的智能闭环管理。智能网络管理方案架构如图所示,从下到上可以分为数据自治管理、AI 技术使能、感知自动分析四层,各层的主要功能如下。

智能网络管理平台架构

数据自治管理

在数据隐私保护的前提下,统一数据集标准,完成对信道数据、环境数据、经验数据、用户数据和模型数据的统一采集管理,保证数据的安全。

AI技术使能

依托数据集,结合隐私保护的分布式联邦学习算法,实现跨层、跨区、跨域等不同场景的智能分析。

感知自动分析

基于下层的联邦智能分析,实现网络的信道感知、小区感知、网络感知、用户感知和业务感知分析功能。

网络智能管理

针对网络不同的划分方式,网络的智能化管理可从小到大的分为网元智能管理、网内智能管理和网间智能管理。

网元智能管理:针对覆盖场景和用户分布,实现网元的智能参数配置,提升无线网络的覆盖效果和性能增益。

网内智能管理:利用智能化技术实时感知业务特征,实现同一网络制式内资源调度、网络切片等智能管理,支撑上层网间智能管理更准确实现。

网间智能管理:面向差异化业务需求,洞悉业务意图,智能选择、协调网络间资源,优化移动性管理、干扰管理、负载均衡等过程,实现智能业务导航,在保障QoE的同时提高网络利用率。

2.可信化管理

随着5G共建共享规模扩大,后续多方精细化管理运营的问题不可避免,而现有的5G共享网络采用集中式的架构,存在着单点失效而引发的全网信任崩塌问题。通过区块链技术优势,可为共享资源提供公开公平可信的数据记录、防篡改、 可追踪溯源能力, 实现资源、数据等要素可信,构建公平、公开、可信、互惠、高效、安全的多方合作、开放共贏良性发展机制。

在多方参与的共建共享场景下,需设计分布式可信管理方案,如下图所示。承建方基站需周期性.上报RAN侧信息,通过建立的分布式可信管理系统,将全维度、全周期网络基础数据在承建方节点、共享方节点、第三方节点、监管方节点乃至垂直行业节点进行分布式链式存储,通过加密、时间戳、签名、共识算法等技术,保障链上数据的安全可信防篡改与可追踪溯源,并通过智能应用模块提高动态实时资源使用数据上链及高效交易结算效率。

分布式可信管理方案

网络可信化管理的关键之一是在网络中应用Fabric等底层框架实现区块链能力搭建区域块链智能可信平台,并针对共建共享及其他电信网络场景完善共识算法及智能合约,增强其对电信业务的适用性和自主可控能力。区域块链智能可信平台包括分布式云化基础设施、Fabric 底层区块链框架、共识合约插件、共建共享可信应用4个层次,如下图所示。平台底层基于Fabric底层开源框架开发,通过开发数据采集接口和智能合约,支持与5G共建共享现网数据同步对接。

6区域块链智能可信平台架构

区域块链智能可信平台面向共享网络数据、指标等可信存证需求,可支撑上层资源使用数据可信、资源分配可信可视、计费结算数据可信等应用,具体如下:

资源占用数据可信:面向多方参与的频谱共享场景,实现各参与方资源占用状况等数据要素的可信记录。”

资源分配可信可视:面向共建共享及运营商内部精细化管理需求,实现共享基站网络配置及资源分配策略等资源相关要素的可信可视。

计费结算数据可信:面向共享运营商间计费结算需求,实现区分PLMN.

网络设备、网络切片等资源占用比例、业务流量等数据要素的可信记录。

五、绿色至简

1.设备至简

现有设备功能实体是基于专用硬件实现,可扩展性差,也无法实现弹性扩容和灵活调配资源,而设备架构上的统一更决定了硬件配置无法按需定制,进一步限制了网络对业务的按需部署。此外,目前多制式的存在,单模BBURRU对给空间资源和部署成本带来挑战,也面临着天面资源不足的问题,需推进设备向硬件平台通用化、制式融合化、前端集约化发展,实现设备至简。

1)平台通用化

平台通用化包括硬件平台通用化和软件系统虚拟化。硬件平台通用化是BBU基于通用硬件平台系统,提高设备利用率和生命周期。软件系统虚拟化是实现BBU软件虚拟化,通过软硬件分离实现系统演进的平滑升级。

2)制式融合化

制式融合化包括基带融合和射频融合。基带融合指多制式融合型BBU,支持一框多站、支持一框多模、一板多模。射频融合指SDR多模RRU,单设备满足多制式通过软件无线电平滑演进。

3)前端集约化

前端集约化包括射频至简和天面至简两个方面。射频至简指射频前端集成化、小型化、轻量化,满足多场景部署需求。天面至简指推进有源与无源一体化融合,实现多系统射频与天面整合、极简归一。

2.智能节能

随着移动通信网络建设规模逐年增加,通信设备对能源的需求与日俱增。经过5G试商用网络的测试验证,5G 单站功耗是4G单站功耗的3.5~4.5倍,运营商面临基站设备能耗大幅增加OPEX费用的运营压力。通信设备的智能节能对降低5G网络运营成本,实现通信行业节能减排目标具有重要意义。运营商需持续深入研究5G智能节能技术,并快速应用推户,不断降低5G单站能耗水平和5G网络运营成本。

智能节能方案结合人工智能、大数据等技术,突破传统节能方案中管理难度高、节能效果欠佳的瓶颈,从器件级、设备级、网络级等层面实现不同的技术方案,在保障用户业务体验的同时,可以采用器件/模块关断、业务调度、网间协作等方案来降低基站设备能耗。网络智能节能方案将打破基础设施数字化孤岛,实现网络能耗数据实时、高精度采集能力,支持灵活的电源、备电等机房基础资源智能化管控。同时,节能方案包括网络级节能策略、站点级节能策略、设备级节能策略,可实现多制式网络智能协同、“一站一策”差异化节能调度,达到“用户无感知、网络高能效、运维低成本”的目标。

7 智能节能整体方案

1)网络级节能策略

通过构建统一云化管理平台,实现网络资源集中化、智能化管理,达到无线网络基站设备(4G/5G基站设备)智能化、精细化、规模化节能管理目标。

2)站点级节能策略

构建统一站点资源管理平台,实现站点资源可视化、远程智能管理,实现对网络基础设施,如电源、备电等系统按照多种系统制式的智能化管控,支持功耗数据精确采集上报、支持电源按系统制式和设备类型的分路智能供电等功能。

3)设备级节能策略

构建统一设备节能策略,实现大规模站点能耗的智能管理。支持对基站AAU/RRU等设备节能控制功能,支持符号关断、载波关断等节能特性。

摘自《中国联通弹性空口3.0白皮书》