Page 12 - 网络电信2020年7月刊上
P. 12

运 营 商 专 栏

            5G系统设计工作中；但由于R15主要聚焦5G的基础架构，3GPP                         对工业互联网的支持需要5G能够为多种工业场景下的数据
            对卫星接入的研究工作在R16期间才展开。卫星接入正式的标准                        传输提供通道。事实上，5G在第一个版本（R15）中就提供了以
                                                                          [7]
            制订已在R17启动。这既涉及接入网的工作，也涉及到核心网架                        太网的支持 。ETSI在2020年4月也成立了Non-IP  Networking
                                                                               [8]
            构的工作。                                                （NIN）的工作组 ，其目的是为5G的应用场景研究比IP更适合
                卫星网络主要通过两种方式和地面移动网络进行融合，即                        的协议。在这之前，ETSI已经完成了“下一代协议（NGP）”
            卫星作为Non-3GPP  RAT或3GPP  RAT接入到5G核心网。卫星作为             的研究工作。NIN指出，在70年代IP协议被用来固定网络传输
            Non-3GPP  RAT接入时，可参考第2节所讨论的方式。卫星作为                   文本，在5G时代需要研究非IP技术来应对诸如降低音视频及体
            3GPP  RAT接入时，如图3所示，卫星的空口采用3GPP增强协议，                  感网的时延、现场直播广播给海量接收者、网络服务可持续保
            基站的部分或全部功能部署在卫星上。5G核心网对功能、接口                         障、更高效的频谱和处理能力的使用等。
            进行增强和优化以适应卫星接入的特点。卫星作为3GPP  RAT接                         3GPP在R16引入了对时间敏感网络（TSN）的支持，如图
                                               [5]
            入5G核心网时，存在如下3种可能的组网方案 ：                              4  所示。5G系统对外表现为TSN“逻辑桥”，即作为一个黑盒呈
                方案1：卫星作为基站的射频拉远单元，透明传输地面基站                       现。在控制面，AF作为翻译器，用于适配5G系统接口和TSN协议
            和终端之间的无线信号。卫星和终端以及卫星和基站之间采用                          及参数。在用户面，5G系统通过TSN的翻译器（终端翻译器  DS-
            3GPP的空口；                                             TT  和网络翻译器  NWTT）向TSN网络提供TSN端口特性。在实现
                方案2：分布式网元（DU）和集中式网元（CU）间的前传接                     方式上，NW-TT和转发面网元（UPF）合一部署，DS-TT和终端合
            口通过卫星无线空口（SRI）传输，卫星具备基站的部分功能，                        一或者独立部署。
            5G基站的DU部分部署在卫星上，卫星和地面基站的核心网共                          图 4 TSN在3GPP R16的架
            用，但需要进行移动性管理、会话管理等功能增强；
                方案3：基站与核心网间的接口（N2/N3接口）通过卫星
            空口传输：卫星具备5G基站的全部功能，DU、CU均部署在卫星
            上，卫星和地面基站的核心网共用。
             图3 卫星作为3GPP RAT和地面移动网络融合架构









                                                                                    TSN：时间敏感网络
                                                                                      UE：用户设备
                                                                                    UDM：统一数据管理
                               SRI：卫星无线接口                                           NEF：网络开放功能
                                  gNB：5G 基站                                       AMF；接入和移动管理功能
                                 DU：分布式网元                                           SMF：会话管理功能
                                 CU：集中式网元                                           PCF：策略控制功能
                                  UE：用户设备                                            RAN：无线接入网
                                    RF：射频                                            UPF：转发面网元
                除了卫星接入的融合，5G为空中无人机的接入及管理也提                           当前，5G技术标准对TSN的支持仍然非常有限。在R16的设
                                                           [6]
            供了基础手段。美国联邦航天管理局（FAA）在2019年12月 发                     计中，3GPP在定义5G相关技术时从IEEE的约26个TSN典型协议中
            布了对航空飞行器的监管要求，要求在美国的无人机飞行器都                          选择支持最基本和相对简单的5个协议：IEEE  802.1Qbv(出口门
            能对其标识进行辨识、对飞行器的飞行进行跟踪。3GPP在R17也                      控列表)、802.1AS(时间同步）、802.1Qci(入口的流过滤）、
                                                                                                            [7]
            启动了无人机控制的项目（UAS），通过设计无人机管理架构来                        802.1AB(网络拓扑发现）、802.1Qcc（网络管理模型） 。
            实现对无人机飞行器的连接、标识和跟踪。                                      以TSN为代表的CT与OT融合技术将是一个长期的过程。TSN
                4.面向工业互联网的通信技术（CT）与运营技术                          的技术本身仍在发展中，这体现在IEEE在2018年以来陆续发布
            （OT）融合                                               技术标准、相关产业发展仍有较长的路要走等方面。TSN本身控
                工业互联网越来越被认为是5G的重要应用场景之一，这                        制器的复杂性较高。在应用时，考虑到时间同步、时延、维护
                                                                                       [9]
            在5G标准的后续版本中得到了充分体现。例如，5G局域网（5G                       业务转发状态等方面的要求 ，初期以局部网络应用为主。5G
            LAN，R16）和工业互联网（IIoT，R17）在3GPP得到了产业界众                 对以TSN为代表的行业应用的支持仍在继续增强。R17的IIoT项
            多公司的支持。这是CT网络与OT网络的融合在5G网络上最直观                       目将对支持TSN的上行时间同步、多时钟域、终端间通过用户面
            的反映。                                                 网关直接通信、时间同步及确定性业务能力的开放等几方面开


            12                                         网络电信 二零二零年七月
   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17