5. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1Mạng cắt lát trong C-RAN
Các công nghệ mới nổi mở đường cho thế hệ tiếp theo, 5G, mạng di động bao gồm khái niệm mạng cắt lát rất hứa hẹn. Mạng cắt lát mô tả cách một mạng vật
51
lý được chia thành nhiều mạng logic, được gọi là các lát mạng. Một phần mạng có thể có các khả năng cụ thể liên quan đến một dịch vụ cụ thể, giống như một phần cho Internet of Things (IoT), vì dịch vụ này có các yêu cầu cụ thể đối với mạng. Một lợi ích khác của việc phân chia mạng là một số nhà khai thác có thể chia sẻ cùng một mạng vật lý và do đó tiết kiệm chi phí triển khai và bảo trì thiết bị mạng vật lý . Các phần mạng khác nhau có các yêu cầu khác nhau đối với mạng, bởi vì các ứng dụng khác nhau có các yêu cầu khác nhau đối với mạng. Thế hệ thứ 3 (3GPP) mô tả trong cách phân chia mạng được hình dung để cung cấp các khả năng khác nhau trên các phân đoạn khác nhau. Những khả năng này có thể liên quan đến ba trình điều khiển 5G chính :
Những ví dụ này cho thấy các yêu cầu có thể khác nhau như thế nào, đối với các lát cắt khác nhau trong phân loại mạng. Các tài nguyên vật lý giống nhau cần có khả năng thực hiện các nhu cầu rất khác nhau, không chỉ đòi hỏi quản lý QoS phức tạp mà còn đặt ra các yêu cầu lớn đối với mạng vật lý có thể xử lý được. Cắt mạng yêu cầu ảo hóa mạng để có thể chạy một số mạng logic trên mạng vật lý.
Mạng truy cập vô tuyến điện toán đám mây (C-RAN) là một kiến trúc mạng đầy hứa hẹn có thể được sử dụng để kích hoạt các mạng ảo hóa và phân chia mạng. Trong C-RAN, các chức năng của trạm gốc đã biết từ ngăn xếp giao thức được chia thành Đơn vị phân tán (DU) và Đơn vị tập trung (CU). DU được đặt gần ăng-ten trong cột ăng-ten và do đó gần với người dùng, nơi CU có thể được đặt trong trung tâm dữ liệu được hưởng lợi từ công suất xử lý cao.
52
Hình 2.19: Mạng cắt lát C-RAN
Vị trí chính xác của sự phân tách giữa hai thực thể này được gọi là sự phân chia chức năng. DU và CU được kết nối bằng cách gọi là mạng fronthaul. Sự phân chia đơn giản nhất giữa DU và CU chỉ để lại các chức năng của Tần số vô tuyến (RF) trong DU. Sự phân chia này sẽ được gọi là sự phân chia truyền thống trong suốt bài báo này và sự phân chia các chức năng trong sự phân chia truyền thống được minh họa trong hình.
Hình 2.19 minh họa sự phân chia truyền thống trong đó các chức năng cơ sở được minh họa bằng cách sử dụng ngăn xếp giao thức LTE, vì không có ngăn xếp giao thức nào tồn tại cho 5G tại thời điểm viết bài. Trong phân chia truyền thống, các mẫu vuông góc trong pha (IQ) thô được vận chuyển trên liên kết fronthaul, dẫn đến tốc độ bit rất cao và không đổi. Sử dụng cách phân chia truyền thống, các mẫu IQ cần một giao thức đặc biệt để vận chuyển qua mạng fronthaul. Một số tùy chọn tồn tại bao gồm Giao diện vô tuyến công cộng chung (CPRI) được sử dụng rộng rãi. Ban đầu, CPRI được thiết kế để truyền điểm-điểm, nhưng điều này làm cho liên kết fronthaul rất không linh hoạt, vì mỗi cặp CU / DU yêu cầu kết nối sợi riêng của nó. Nhìn từ góc độ phân chia mạng, giải pháp này không linh hoạt lắm, vì mỗi lát cắt được gán một lượng dung lượng tĩnh để truyền fronthaul.
53
Các khối CU từ một số trạm có thể được tập trung trong cùng một trung tâm dữ liệu, đây là một yếu tố hỗ trợ cho các kỹ thuật ảo hóa mạng hiện đại. Bằng cách này, các chức năng xử lý được tập hợp tại một nơi, trung tâm dữ liệu CU, có thể được ảo hóa. Ảo hóa các chức năng mạng chuyển các quy trình mạng thành phần mềm, và thay vì các chức năng chạy tại một trạm gốc, chúng sẽ có thể chạy tại bất kỳ máy chủ nào. Ảo hóa một số chức năng là một yếu tố quan trọng để phân chia mạng.
Hình 2.19 minh họa cách ảo hóa mạng của trung tâm CU-datacenter được sử dụng để chạy một số lát mạng logic trên cùng một mạng vật lý. Các lát lôgic phục vụ các mục đích khác nhau vì mỗi phần trong số chúng tuân thủ các yêu cầu mạng khác nhau. Ảo hóa C-RAN mang lại lợi ích trong việc quản lý có thể mở rộng tài nguyên xử lý và cho phép lập trình mạng. Công việc này xem xét cách có thể kích hoạt tính năng chia cắt mạng bằng C-RAN với trọng tâm đặc biệt là các vấn đề được nêu ra trong các mạng fronthaul trong tương lai. Phần còn lại của bài báo này bao gồm tổng quan về các xu hướng hiện tại đang được nghiên cứu trong quá trình triển khai fronthaul, mô tả toàn diện về các thách thức fronthaul vẫn đang được nghiên cứu và thảo luận về các lựa chọn hiện có để triển khai C-RAN.