5G环境下一种ToB行业专网低时延优化策略

5G环境下一种ToB行业专网低时延优化策略

徐冬卫

中国移动通信集团江苏有限公司镇江分公司，江苏镇江，212000

摘要：在5G+AICDE的移动互联网时代，面向组织和企业销售的ToB业务，对业务提供商至关重要，ToB业务的收入，是业务提供商的主要木本收入来源。业务提供商在提供ToB业务时，经常会碰到这样的问题：5G网络业务时延能否进一步优化、能否同时满足低时延和大上行业务需求、如何保证ToB行业专网业务需求等。针对当前大网用户下行业务需求较多的问题，本文提出了一种ToB行业专网低时延优化策略，可充分满足企业用户的需求。

关键词：5G移动通信网络；ToB业务；行业专网；低时延；优化策略

1  概述

5G不仅仅是4G+1G，它具有低时延、大带宽、广连接特性，应用不仅仅是高清视频、VR/AR等，随着车联网、工业控制、智能电网、远程医疗、远程控制等垂直行业的特殊应用需求，对网络带宽、实时性提出了较高要求。

图1：5G的三大应用场景及优势

在5G网络环境下的ToB行业专网应用中，业务提供商经常会遇到这样的问题：（1）5G网络业务时延可以优化到20ms以内吗；（2）5G网络如何同时满足低时延和大上行业务需求；（3）在ToB与ToC共用无线基站的情况下，如何在不影响ToC用户感知的情况下，满足ToB行业专网业务需求。

大网用户下行业务需求较多，网络优化主要以下行感知优化为主，但5G环境下的ToB业务需求以上行为主，故需丰富5G网络优化策略。基于此，本文特提出了一种ToB行业专网低时延优化策略。目前该策略已应用于省内多个5G网络下的ToB行业专网项目，解决端到端时延问题，使时延、上行速率等指标测试结果达到客户验收标准，保障项目顺利通过客户验收。

2  基于ToB行业专网低时延优化策略

2.1  5G环境下的ToB行业专网系统方案

客户终端以无线方式接入5G基站，5G基站通过就近的传输网络接入位于企业园区的边缘专用UPF，边缘UPF和机房核心交换机直连以接入企业服务器，实现本地流量卸载和数据不出场。终端发送数据通过5G网络的Uu口直接接入5G基站，除控制信息外，来自专网用户的业务数据将通过就近的SPN网络直接传输至部署在企业园区的边缘专用UPF，边缘UPF与企业服务器直接交互，完成端到端业务流程闭环。

RTT往返时延是指从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后便立即发送确认），总共经历的时延。因此，端到端时延包括空口时延、核心网时延以及PDN网络时延。在UPF下沉至边缘后，基站以上“传输+核心网+服务器”时延基本没有优化空间，空口时延为端到端时延优化重点。

图2：ToB业务的行业专网系统架构图

2.2  基于QCI的三维差异化保障策略

针对5G网络的ToB业务用户开启基于QCI的业务差异化保障方案，隔离与ToC网络的相互影响，通过基于QCI级别的差异化上行预调度、DRX开关、IBLER目标值调度，节省调度处理时间及减少误块率和减少重传次数，降低空口时延。

图3：基于QCI的三维差异化保障策略

基于QCI的三维差异化保障策略包括：

（1）基于QCI的上行预调度：通过对低时延业务配置较短的预调度间隔和合理的预调度数据量，减少了由于SR流程引入的调度等待时延。

（2）基于QCI的DRX开关：ToB场景下，DRX开关打开，若下行数据到基站时，终端正处于DRX休眠期，导致时延最大到100ms以上，导致告警或者停机。因此，ToB用户必须关闭DRX开关。

（3）基于QCI的IBLER目标值调度：可以分不同业务对应的QCI承载进行差异化的IBLER目标值配置，对视频业务配置典型的10%目标误码，对低时延高可靠业务配置1%的目标误码。

2.3  大上行动态干扰抑制

5G网络下的ToB场景以上行业务为主，上行速率、ping业务时延主要受上行干扰影响较大。客户终端CPE设备较多，相邻CPE之间的上行干扰，对上行感知影响较大。大网优化主要关注下行SINR优化，但上下行干扰不对称，下行SINR优化好并不一定上行感知好。

针对大上行业务导致的网内干扰，开启差异化预调度功能、业务信道与公共信道的功控算法优化，降低5G网内干扰值，并差异化设置PO值，降低对上行感知影响。

表1：网络优化一览表

2.4端到端切片解决方案

网络切片是将网络功能与底层物理资源逻辑上分离，依靠对资源的抽象、隔离、编排、软件化等手段，将这些功能、资源有机绑定组合，来重新定义网络架构，用以满足特定场景的特定需求。

无线切片对外提供PRB资源预留能力，有预留的切片业务可以优先使用相应资源，网络拥塞时也能保障其用户体验。

图4：基于5G切片的传输通道优化

图4设计切片2个，分别对应低时延和大上行业务，分配2个切片S-NSSAI，根据S-NSSAI选择切片，隔离业务路径，避免业务间相互干扰，核心网接入边缘下沉的UPF；ToC用户采用通用切片，UPF采用大网UPF。通过端到端切片，将ToB用户业务间、ToB与ToC用户间进行逻辑资源隔离。

3  结束语

本文提出的优化策略，适用于所有5G环境下ToB行业专网的低时延业务需求场景，可快速复制推广。针对优享项目可通过QoS、DNN等方法，实现业务逻辑隔离，可通过本策略中基于QCI的三维差异化保障策略和大上行动态干扰抑制方法，在不影响ToC用户感知的前提下，同时满足5G网络的ToB行业专网低时延和大上行需求；针对专享项目可在无线侧切片通过PRB预留等方法，实现业务逻辑隔离，可通过本策略中基于QCI的三维差异化保障策略、大上行动态干扰抑制方法和端到端切片解决方案，隔离与ToC网络及其它专网业务的相互影响，在不影响其它业务体验的同时，降低专网低时延业务的端到端时延，同时保证大上行业务需求。

参考文献

[1]段树侠; 米洪伟. 5G网络ToB业务端到端切片网络配置研究[J]. 广东通信技术. 2022(01).

[2]刘淑祎. 面向5G ToB行业应用的无线网络组网设计研究[J]. 信息通信技术. 2021(12).

[3]郑秋凡; 黄晓弟; 林庆忠; 甘水旺. 5G ToB专网策略的探讨[J]. 电信快报. 2021(12).

[4]刘笑竹. 面向多业务融合的TWDM-PON上行传输时延优化策略研究[D]. 北京邮电大学硕士研究生学位答辩论文. 2021年5月.

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作者介绍：

徐冬卫（1986-），男，汉族，江苏镇江人，南京信息工程大学硕士研究生，通信工程师，从事云计算、基于5G的ToB研究。