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专题
2022/8/9 09:45

流量及拥塞控制机制在5G-NR中的应用和发展趋势

邮电设计技术  王丽萍,杨 立,陈 琳,何 哲

本文版权为《邮电设计技术》所有,如需转载请联系《邮电设计技术》编辑部

摘要:5G-NR中,流控技术是解决无线新空口数据传输拥塞,提升数据传输性能的关键技术之一。流控技术早在 4G-LTE 中被引入,随后在 5G-NR 中被采纳和增强,并被广泛运用到不同的数据传输场景中。重点阐述了流控技术在 5GNR应用的基本原理,进一步分析流控技术在5G-IAB和5G-V2X场景中的具体应用和增强。针对现有流控技术不能满足未来5G-IAB场景和5G-V2X场景中更为灵活的部署方式和传输需求,提出相应解决方案。最后,对流控技术在未来5G-IAB增强场景和5G-V2X场景中的应用和发展趋势作了预测和展望。

关键词:5G新空口;传输拥塞;流控技术

doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2022.07.006

流控技术背景

在蜂窝移动通信发展过程中,4G-LTE 中考虑了对非理想回传的宏站微站共同部署场景的支持,包括宏站微站同频部署、异频部署、纯微站部署。为了提升该场景下终端用户的移动鲁棒性,以及减少核心网信令开销等问题,3GPP Release12 规范了双连接技术(DC)。即终端设备(UE)可同时被2个基站调度,在宏站小区的终端用户既可被宏站调度,也可被微站调度,通过这种方式可以提升用户吞吐量。

在 DC 架构中,2 个基站同时为同一个 UE 提供服务,其中负责无线资源控制(RRC)功能的基站称为主基站(Master eNB,MeNB),另一个只承担用户业务数据分流的为辅基站(Secondary eNB,SeNB)。DC 架构支持基站通过分离的无线承载(Split bearer)向 UE 发送数据。即数据在主基站进行分流,通过主、辅基站同时空口传输到达UE。如图1所示,从Split DRB下行数据传输的角度看,从核心网的数据到达主基站并经过主基站 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)层处理后,通过 Xn 接口(即最终 3GPP 标准确定复用 X2接口)用户面数据分流到达辅基站SeNB。通过这种方式,不同的数据包从 2 个基站经过各自的空口传输到 UE,UE 对两边接收的数据包进行汇总和重排序后完成数据包的接收并向上层投递。针对 Split DRB 的下行数据传输,MeNB 需要对下行数据包在 MeNB 和 SeNB间进行有效的分配及处理,以达到最佳的联合传输效果。这便是流控技术在 4G 系统中的一次关键应用。

图1 双连接中分离式数据承载数据面协议栈结构图

5G 网络主要有三大特点:极高的速率、极大的容量、极低的时延。5G时代对通信性能的要求有极大提升,终端用户对无线空口数据传输流畅度的要求也随之增加。在 5G-NR 网络架构中,集中单元-分布单元(CU-DU)分离式部署是其最为显著的特点。分离式部署提高了基站的灵活性,但从数据传输的角度来说,由于增加了新接口的交互,将导致数据传输流畅度的降低。为了保证数据的高效传输,流控技术在5G-NR系统中得到进一步的演进和增强,并扩展到多个接口中。

本文首先介绍流控技术在5G-NR 网络中的应用和增强,再进一步分析流控技术在 5G 其他场景,如无线接入回传一体化(Integrated Access and Backhaul,IAB)、车联网(Vehicle to Everything,V2X)场景中的应用和发展情况,并针对现有流控技术中存在的问题缺陷提出可能的解决方案,进一步预测其未来的发展趋势。

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