Взаимодействие 5G

Функция взаимодействия не-3GPP (N3IWF)

Функция N3IWF (Non-3GPP Interworking Function) позволяет устройствам подключаться к опорной сети 5G с помощью технологий доступа, которые не описываются в спецификациях 3GPP.

Примеры доступа к опорной сети 5G:

• Доверенные сети не-3GPP: например Wi-Fi, где операторы могут определять настройки безопасности; доступ к опорной сети 5G осуществляется посредством доверенной сети доступа не-3GPP (TNAN, Trusted Non-3GPP Access Network).
• Недоверенные сети не-3GPP: например Wi-Fi, где операторы не управляют настройками безопасности; доступ осуществляется посредством функции взаимодействия не-3GPP (N3IWF). В эту категорию также входят технологии наземной мобильной радиосвязи (LMR) (TETRA, P25 и пр.) для критически важной для операций связи (MCX) и DVB-S2X для телевизионного широковещания.
• Проводные сети связи: например DSL и волоконно-оптические кабели, которые составляют основу конвергенции стационарной и мобильной связи.

Главное преимущество технологии Wi-Fi заключается в ее простоте, особенно с точки зрения доступа к сети. С другой стороны, 5G обладает высокой гибкостью, особенно когда речь идет о распределении ресурсов, обеспечении безопасности и качестве услуг. Основная цель доступа не-3GPP состоит в сочетании преимуществ Wi-Fi и 5G:

• Расширение спектра сервисов и сценариев использования
• Эффективная выгрузка трафика для приложений, требующих широкой полосы пропускания
• Непрерывная мобильная связь и управление качеством услуг для улучшения потребительских характеристик

В архитектуре сетей 5G устройства могут подключаться к функциям опорной сети 5G посредством функции взаимодействия не-3GPP (N3IWF) или доверенной сети доступа не-3GPP (TNAN). Эти функции обеспечивают безопасный доступ. Например, они могут использовать защищенные IP-туннели для передачи управляющих сообщений уровня, не связанного с предоставлением доступа, и данных плоскости пользователя. Кроме того, имеются процедуры сигнализации для управления доступом, аутентификации и реализации сценариев мобильной связи в обеих сетях доступа наряду с управлением потоком качества услуг для данных плоскости пользователя.

Управление, переключение и разделение трафика в сетях доступа (ATSSS)

Технология ATSSS (Access traffic steering, switching and splitting) на основе многоканальной передачи предоставляет сложные механизмы для поддержки функций и режимов управления верхнего и нижнего уровня, которые применяются для организации одновременного сетевого взаимодействия через сети доступа 3GPP и не-3GPP.

• Управление: для нового потока данных выбирается сеть доступа, через которую передается трафик этого потока.
• Переключение: весь текущий трафик данных в одной сети доступа передается в другую сеть доступа таким образом, чтобы обеспечить непрерывный поток данных.
• Разделение: трафик данных разделяется между несколькими сетями доступа, чтобы пользоваться преимуществами доступа с объединением или резервированием каналов.

ATSSS можно реализовать поверх уровня IP с помощью протокола управления многоканальной передачей (MPTCP) или протокола многоканальной передачи пользовательских датаграмм (MPQUIC). Также возможна реализация ниже уровня IP с помощью новой функции ATSSS нижнего уровня для управления трафиком, которая позволяет использовать блоки данных протокола для множественного доступа. За управление ATSSS отвечают функция контроля политик (PCF) на основе задаваемых оператором правил ATSSS (правила множественного доступа) и функция измерения рабочих характеристик (PMF) пользовательского оборудования и сети.

Задачи, связанные с испытаниями взаимодействия сотовых сетей и Wi-Fi

Основные задачи для успешного проведения испытаний взаимодействия сетей доступа 3GPP и не-3GPP:

• Испытания технологий радиодоступа в режиме передачи сигналов
• Испытания функций взаимодействия и мобильной связи
• Прикладные испытания соответствующих служб передачи аудио и видео
• Испытания функциональности устройств с точки зрения различных аспектов, таких как функциональная совместимость, качество восприятия и энергопотребление
• Испытания рабочих характеристик, т. е. анализ ключевых показателей эффективности
• Расширенная отладка, т. е. подробный анализ потока сигналов и обмена сообщениями 3-го уровня между пользовательским оборудованием и сетью

Для этого требуется испытательная установка, поддерживающая все технологии радиодоступа.

Высокоэффективные решения для испытаний взаимодействия сотовых сетей и Wi-Fi

На протяжении многих десятилетий компания Rohde & Schwarz предлагает решения для испытаний конвергенции сотовых сетей и Wi-Fi. В качестве примера можно привести наше широко применяемое испытательное решение Разгрузка трафика из сетей LTE с помощью WLAN.

Наше решение для испытаний взаимодействия сотовых сетей и Wi-Fi изначально было основано на применении тестера беспроводной связи R&S®CMW500. С появлением 5G и Wi-Fi 7 данное решение теперь полностью поддерживается универсальным сигнальным тестером R&S®CMX500 5G.

Тестер R&S®CMX500 имеет встроенный модуль замирания сигнала и позволяет задавать индивидуальные конфигурации ошибок IP, таких как потеря данных или нарушение порядка данных. В окне комплексного анализатора сообщений пользователи могут вводить параметры потока сигнализации, а также использовать фильтры, точки прерывания, многоуровневые диаграммы и прочие средства в целях подробной отладки. Этот универсальный тестер одновременно поддерживает Wi-Fi и 5G для комплексного анализа процедур протокола и ВЧ-испытаний. Он также включает в себя модуль прикладных данных для сквозных испытаний на прикладном уровне данных.

Испытательная установка содержит встроенную функцию N3IWF для испытаний непрерывного сетевого взаимодействия между Wi-Fi и 5G. В целях подробного анализа приложений и качества услуг можно измерять пропускную способность на уровне IP. Сервер интегрированной системы управления (IMS) обеспечивает преобразование между передачей речи по NR (VoNR) и передачей речи по Wi-Fi. Он также выполняет анализ качества аудио с помощью алгоритма PoLQA.