ngang)
Một kiến trúc cho phép phân chia linh hoạt các chức năng RAN thành CU và DU (hay còn gọi là chia theo chiều ngang) được thúc đẩy bởi khả năng:
• Để có được lợi ích tập trung, ở đây đề cập đến cả lợi ích về hiệu năng từ quá trình xử lý đa ô và/hoặc đa AIV thông thường, chẳng hạn như quản lý tài nguyên tập trung hoặc thậm chí xử lý tín hiệu chung đa ô, và lợi ích về tính kinh tế của quy mô.
• Để chuyển các chức năng đến các vị trí khác nhau dựa trên các yêu cầu của trường hợp sử dụng. Ví dụ: đối với truyền thông tới hạn yêu cầu đặt chồng giao thức đầy đủ và ứng dụng gần biên hơn, trong khi đối với các ứng dụng có khả năng chịu trễ, một số chức năng nhất định có thể được tập trung trong đám mây.
• Để xử lý RAN thích ứng với các triển khai khác nhau với các đặc tính cơ sở hạ tầng khác nhau, chẳng hạn như khả năng xử lý cục bộ sẵn có, các mức độ khác nhau của cơ sở hạ tầng BH và FH, v.v.,
Các tùy chọn phân chia theo chiều ngang khác nhau như CPRI và XRAN. Các tùy chọn chính, sử dụng thuật ngữ 3GPP, được mô tả trong Hình 2.9. [6] Các đặc điểm chính của các tùy chọn phân tách là các yêu cầu đặt ra trên các giao diện liên quan về tốc độ dữ liệu và độ trễ. Các phần tách chức năng ở xa vô tuyến, tức là được hiển thị ở bên trái của hình, có yêu cầu về độ trễ và tốc độ dữ liệu thoải mái nhất, nhưng mang lại mức tăng tập trung ít nhất.
• Tùy chọn 1 (tách RRC/PDCP) giống với việc tách được sử dụng trong LTE Rel.12
• Tùy chọn 2 (tách PDCP/RLC) tương ứng với việc tách được sử dụng cho UP trong LTE Rel.12 DC tùy chọn 3c. Nó đã được 3GPP chọn cho NR Rel.15 và được ký hiệu là giao diện Fl .
35
Hình 2.9. Các tùy chọn phân tách theo chiều ngang của RAN 5G
• Tùy chọn 3 (tách nội bộ RLC) dựa trên sự phân chia chức năng RLC sao cho toàn bộ nằm trong CU, đặc biệt là tất cả chức năng liên quan đến ARQ, ngoại trừ tính năng tổng hợp đặt trong DU. Bằng cách này, phân tách CU/DU tương ứng với sự phân chia giữa chức năng đồng bộ (hoặc không theo thời gian thực) và đồng bộ (thời gian thực).
36
• Tùy chọn 4 và 5 (tách nội bộ MAC) được xem xét bởi diễn đàn Ô Nhỏ (SCF). Trong trường hợp này, các quyết định lập lịch mức cao, chẳng hạn liên quan đến phối hợp nhiễu liên ô (ICIC) hoặc COMP, sẽ được thực hiện trong CU, trong khi xử lý MAC quan trọng về thời gian, chẳng hạn liên quan đến HARQ, sẽ nằm trong DU ;
• Tùy chọn 6 (tách MAC/PHY) được SCF xem xét, dự đoán MAC hoàn chỉnh sẽ được xử lý trong CU, với các triển khai PHY được phân phối trong các DU. Rõ ràng, điều này sẽ yêu cầu tương tác định thời mức khung phụ giữa CU và DU, và độ trễ FH sẽ ảnh hưởng đến việc lập lịch và định thời HARQ.
• Tùy chọn 7-1, trong đó việc chèn/xóa tiền tố chu trình và i(FFT) được thực hiện tại DU và các mẫu IQ trong miền tần số được trao đổi qua giao diện. So với tùy chọn 8 (CPRI), điều này mang lại lợi ích là chỉ cần trao đổi các mẫu liên quan đến các sóng mang con bị chiếm dụng, thay vì các mẫu miền thời gian phản ánh băng thông toàn hệ thống. Ngoài ra, cần ít bit lượng tử hóa hơn trên mỗi ký hiệu khi lượng tử hóa trong miền tần số. Trong UL, một số xử lý PRACH cũng có thể được thực hiện tại DU;
• Các tùy chọn 7-2 và 7-2а có lợi ích bổ sung là tiền mã hóa và định dạng buos sóng số, hoặc các bộ phận của chúng, được thực hiện tại DU, sao cho yêu cầu giao diện FH chia tỷ lệ với số lớp MIMO chứ không phải với số của các cổng ăng ten như trong trường hợp của các tùy chọn 7-1 và 8. Các tùy chọn 7-2 và 7-2a khác nhau về mức độ tiền mã hóa xảy ra tại CU hoặc DU, hoặc vị trí thực hiện ước tính kênh trong đường lên, v.v.;
• Tùy chọn 7-3, chỉ được xem xét cho DL, giảm hơn nữa yêu cầu băng thông trên giao diện, vì dữ liệu người dùng được mã hóa được trao đổi trước khi điều chế. Mặt khác, sự phân chia như vậy có thể sẽ làm tăng mạnh mức độ phức tạp của DU.
Để có được cảm giác thô cho các yêu cầu liên quan đến các tùy chọn phân chia UP khác nhau, Hình 2.10 cho thấy các yêu cầu về tốc độ dữ liệu giao diện cho một kịch bản ví dụ với băng thông hệ thống là 400 MHz, 64 ăng ten phát, 4 lớp không gian và điều chế biên độ vuông góc 64 mức (QAM) với tỉ lệ mã 3. Đối với số lượng lớn các cổng ăng-ten và băng thông hệ thống lớn, tùy chọn phân chia 3GPP 8
37
(CPRI) sẽ yêu cầu tốc độ dữ liệu FH hơn 1 Tb/s. Với tùy chọn 7-1, điều này được giảm xuống khoảng 600 Gb/s, do độ phân giải bit thấp hơn có thể có khi lượng tử hóa các mẫu IQ trong miền tần số và thực tế là chỉ các sóng mang con bị chiếm dụng mới được xem xét. Với các tùy chọn 7-2 hoặc 7-2a, tốc độ dữ liệu giao diện giảm hơn nữa xuống còn khoảng 38 Gb/s, vì quá trình lượng tử hóa hiện diễn ra trước khi định dạng búp sóng số và ánh xạ các luồng tới ăng-ten truyền. Tùy chọn 7-3 một lần nữa làm giảm tốc độ dữ liệu giao diện khoảng 4 lần, vì bây giờ các bit dữ liệu được mã hóa được chuyển tiếp thay vì các mẫu IQ được lượng tử hóa, mặc dù với cái giá là độ phức tạp DU cao hơn. Các tùy chọn phân tách cao hơn, chẳng hạn như tùy chọn 2 và 3, giảm thêm nhu cầu tốc độ dữ liệu do chuyển tiếp dữ liệu người dùng chưa được mã hóa và tránh gửi phát lại HARQ qua FH, nhưng hiệu quả là khá nhỏ.
Hình 2.10. Yêu cầu về tốc độ dữ liệu giao diện phân chia RAN đối với lưu lượng UP
Các yêu cầu về độ trễ trên giao diện nói chung càng trở nên chặt chẽ hơn nữa trong ngăn xếp giao thức, sự phân chia này có thể phân loại hai mức độ yêu cầu về độ trễ: Đối với các tùy chọn phân chia 3GPP 1-3, trong đó tất cả các chức năng RAN phải hoạt động đồng bộ tới vô tuyến (trong thời gian thực) được đặt phía dưới phần chia tách, các yêu cầu về độ trễ giao diện khá thoải mái, trong khi chúng
38
nghiêm ngặt hơn nhiều đối với các tùy chọn khác, nơi phân tách RAN cắt giữa các chức năng đồng bộ.
Do đó, mặc dù 3GPP đề cập đến các giao diện nội bộ RAN do tất cả các tùy chọn phân chia được đề cập dưới dạng fronthaul (FH), các tùy chọn phân chia lớp cao hơn 1-3 trên thực tế tương tự hơn nhiều về tốc độ dữ liệu giao diện và yêu cầu về độ trễ đối với backhaul cổ điển (BH) so với FH cổ điển (trong các hệ thống kế thừa thường được liên kết với các phần tách lớp thấp hơn như CPRI).