Розгортання голосових сервісів у мережах 5G

Размещено на http://www.allbest.ru

Розгортання голосових сервісів у мережах 5G

Ветошко Іван Петрович

Аспірант (PhD student), науковий консультант Навчально-наукового Інституту телекомунікаційних систем

Національний технічний університет «КПІ ім. Ігоря Сікорського», Україна

Науковий керівник: Кравчук Сергій Олександрович

Професор кафедри телекомунікацій

Національний технічний університет «КПІ ім. Ігоря Сікорського», Україна

Анотація

В даній статті буде представлено підходи щодо розгортання голосових сервісів у мережах 5G. Оскільки мобільні технології стрімко розвиваються, то необхідність вивчення та з'ясування варіантів покращення надання голосових послуг у мережах 5G невпинно росте.

Ключові слова: 5G, VoNR, Dual Connectivity, EPS fallback, IMS, VoLTE, режим, голосові сервіси, трафік.

Відповідно до досвіду провідних постачальників послуг 5G, ті, хто впровадив VoLTE, можуть розраховувати на більш швидке і плавне впровадження голосу через 5G, оскільки принципи архітектури і досвід проекту можуть бути застосовані повторно. Галузь телекомунікацій в цілому також багато чому навчилася та знайшла шляхи покращення якості сервісів, завдяки технології VoLTE, тому голос був врахований з самого початку розробки специфікації 5G. На шляху до VoNR (Voice over New Radio) існує можливість повторно застосувати не лише принципи архітектури та проектний досвід, але й саме рішення VoLTE, яке використовується на всіх етапах еволюції. Оскільки четверте покоління мобільних мереж вже досить довгий час представлене на глобальному ринку та широко використовується мобільними операторами, передбачається, що на той час, коли постачальник послуг почне розгортати 5G NR, вже буде доступна мережа 4G з більш широким покриттям, ніж початкове покриття 5G. Динамічний розподіл спектру між 4G і 5G гарантує, що скрізь, де розгорнуто покриття 5G, буде також і покриття 4G.

Еволюція голосового трафіку у мережах 5G так само, як і в мережах 4G з використанням технології VoLTE, привносить вплив на окремі домени мережі, такі як: RAN, EPS та IMS. Для постачальника послуг це поетапний шлях від початкової точки до кінцевої мети - передачі голосу через 5G (5G over NR). Вибір етапів і варіантів розгортання голосових послуг в 5G залежить від розгортання покриття 5G NR та впровадження системи 5G. EPS fallback і VoNR базуються на системі 5G, а це, у свою чергу, означає, що вони вимагають наявності нової мережі 5G Core. IMS також адаптована для роботи з користувачами через новий доступ 5G для голосових послуг [1].

На рисунку 1 зображено побудову радіодоступу, що ілюструє те, як надаються голосові послуги в мобільній мережі 5G.

Рис. 1. Побудова радіодоступу у мережах 5G

Мережі та пристрої з підтримкою Voice over 5G NR активно збільшують частку телекомунікаційного ринку. Одну і ту ж IMS-підсистему можна використовувати на всіх етапах міграції голосового трафіку, лише оновивши програмне забезпечення для підтримки резервного копіювання EPS і VoNR в системі 5G. Ця ж IMS може також використовуватися для подальшої консолідації застарілої мережі. Більшість вендорів розробляють IMS таким чином, щоб існувала підтримка як фіксованих, так і бездротових мереж, включаючи кабельний доступ. Також IMS може використовуватися, коли 5G пропонується як фіксована бездротова послуга для надання голосових і комунікаційних послуг для абонентів та корпоративних користувачів [1].

IMS виконує роль мосту при міграції голосу з 2G/3G на 4G/5G, підтримуючи централізовані послуги IMS незалежно від виду доступу. Іншими словами, міграція решти пристроїв з комутацією каналів на використання IMS в якості механізму надання послуг дозволяє спростити і поступово вивести з експлуатації існуючу опорну мережу голосового зв'язку з комутацією каналів. Такий підхід дозволяє модернізувати внутрішні системи тарифікації, резервування та узгодження відповідно до принципів, що використовуються для мобільного широкосмугового зв'язку, а також замінити застарілу інфраструктуру інтелектуальних мереж на сучасний спектр послуг. Такі сервіси, як: Роумінг, SMS, MMS, взаємопов'язані мережі та служби екстреної допомоги також повинні адаптуватися до контексту мереж 5G, щоб підтримувати нормативні вимоги до якості обслуговування [2].

У режимі Dual Connectivity (подвійного підключення) додається нове з'єднання між пристроєм і 5G NR, паралельно з основним з'єднанням з 4G (LTE). Це забезпечує прискорення передачі даних 5G під час сеансу мобільного широкосмугового зв'язку. Голосові дзвінки з відповідною сигналізацією обробляються мережею 4G, як звичайні дзвінки VoLTE. При подвійному підключенні потужність радіосигналів повинна розподілятися між радіодоступами 4G і 5G. Це означає, що покриття VoLTE зменшується через більш обмежену вихідну потужність висхідної лінії пристрою. Акумулятор смартфона в цьому режимі також розряджається швидше. Однак у декотрих постачальників телекомунікаційного обладнання існують рішення щодо реалізації додаткової функції автоматичного вимкнення каналу передачі даних 5G під час дзвінків, щоб не впливати на покриття VoLTE. Режим Dual Connectivity слід розглядати як тимчасове рішення до розгортання автономної системи мобільного зв'язку 5G.

У режимі EPS fallback (переходу) користувацький пристрій перебуває в режимі 5G NR або 4G (LTE) у будь-який момент часу. Пріоритет надається 5G для найкращої продуктивності передачі даних, але як тільки користувач здійснює або приймає виклик, пристрій автоматично повертається до перекритого стільника 4G, де голосовий виклик буде оброблятися за допомогою VoLTE. Передача даних через NR може бути відновлена в режимі Dual Connectivity при переході в EPS, якщо під час виклику потрібна швидкість передачі даних 5G. Обидва режими: EPS fallback та Dual Connectivity, підходять для початкового розгортання мереж 5G з точковим покриттям [3].

Основна перевага режиму EPS fallback над Dual Connectivity полягає в тому, що перший базується на системі 5G, яка має низку переваг. Вона пропонує значно покращену продуктивність передачі даних з точки зору налаштування та швидкості сеансу передачі даних. Вона також забезпечує можливість розбиття мережі на сегменти та вдосконалені механізми 5G QoS, які є важливими для корпоративного сегменту абонентів. EPS fallback також відіграє важливу роль у довгостроковій перспективі. Більшість мереж 5G будуть розгорнуті в комбінації низько-, середньо- і високочастотних діапазонів для досягнення найкращих можливих швидкостей передачі даних у різних локаціях. Однак високочастотні діапазони не підходять для передачі голосу через більші втрати при поширенні порівняно з низько- і середньочастотними діапазонами. EPS fallback слугує хорошим компромісом, котрий забезпечує швидкість передачі даних на високих частотах 5G, одночасно повертаючись на більш низькі частоти 4G для голосових дзвінків. Через гірше покриття високих частот, даний режим буде актуальним доти, доки мережі та пристрої не підтримуватисуть VoNR з переходом з високої на низьку частоту NR або агрегацією несучої між кількома діапазонами частот NR. Агрегація несучих означає, що пристрої одночасно підключені до високих і низьких частот NR, але голос більше виграє від низькочастотних діапазонів для забезпечення надійного і безперервного обслуговування [1].

Головним та цільовим рішенням розгортання голосових послуг у мережах 5G є VoNR, де голосовий зв'язок, відеодзвінки та обмін повідомленнями на основі IMS надаються через радіодоступ 5G [3]. Успішне впровадження VoNR ґрунтується на чотирьох фундаментальних складових:

безперервне покриття NR для мінімізації кількості хендоверів у середині виклику, які можуть погіршити показники якості голосового зв'язку;

розгортання та активація мережевих функцій для забезпечення голосових послуг;

правильне визначення та налаштування параметрів RAN для оптимізації роботи користувачів як голосового, так і мобільного широкосмугового зв'язку; голосовий сервіс мережа

- наявність розвиненої системи IMS, готової розпочати обслуговування користувачів в NR, як тільки така підтримка буде ввімкнена в RAN [1].

Висновки

Отже, мультимедійна підсистема IMS є мостом для міграції голосового трафіку з 2G/3G на 4G/5G. Також рівень впровадження у мережі мобільного оператора технології VoLTE на базі IMS відіграє важливу роль у швидкості та складності розгортання 5G Voice over NR. Сервіси мобільного зв'язку можуть бути збагачені іншими медіа, які використовують переваги покращених характеристик 5G, таких як: вища пропускна здатність як висхідної, так і низхідної лінії зв'язку, а також низька затримка встановлення виклику в режимі VoNR, порівняно з мережами 4G. Це, в свою чергу, надасть змогу створювати нові і розширені можливості для користувачів завдяки поєднанню голосових послуг і прямих трансляцій, а також додатків, чутливих до реального часу, таких як доповнена реальність, спільна робота, тощо.

Список використаних джерел

5G Voice Network Evolution (2022), a guide to enabling voice services to 5G smartphones. Ericsson. Вилучено з: https://www.ericsson.com/en/blog/2020/11/your- guide-to-enabling-voice-services-in-5g-networks

3GPP Specification: 22.261. Service requirements for the

5G system;Release 19. Stage 1. Вилучено з:

https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx7specif icationId=3107

Кравчук С.О. (2022). Теорія систем мобільних інфокомунікацій. Системна архітектура: навчальний посібник.

Размещено на Allbest.ru