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2024-03-19 23:47| 来源: 网络整理| 查看: 265

▌导语

近年来,网络上与5G相关的话题热度不减:5G无人驾驶汽车、5G远程手术、雷神山医院5G远程CT会诊、傅莹反驳佩洛西华为5G技术威胁论等等。5G出镜率虽高,但5G与4G相比究竟领先在何处,又有着什么样的技术优势呢?本文中,将主要围绕5G在业务时延上的进步一探究竟,看看5G在技术层面带来了怎样的变化。\

日前在某视频网站看到一条关于5G方面的科普视频,其介绍了通过5G网络远程实施手术的案例,身在海口的脑科专家通过5G网络成功为北京的患者植入了"脑起搏器"。科技进步带来医疗手段的升级,让危重患者及时得到救助,也令大众倍感欣慰。但视频中在介绍5G网络时提到了"端到端业务时延1ms"的概念值得我们关注。

值得关注的是,"5G网络业务时延1ms"是大家理解的一个误区,下面就从业务角度出发,分析一下移动通信网络中的业务时延,一起看看5G如何降低业务时延,以及可以降低到什么程度。

首先简单介绍一下当前以及接下来一段时间内移动通信网络的几种组网方式:

图1\

· 4G: 大家最熟悉的第四代移动通信网络,可以简单理解为4G基站(eNB)与4G核心网(EPC,Evolved Packet Core,演进分组核心网)的组合;

· 5G-NSA(non-Standalone): 5G非独立组网,可以简单理解为5G基站(gNB)与4G核心网(EPC)的组合,是优化成本、快速部署5G的过渡方案(特别说明的是,这里笔者从科普角度简化了NSA组网模型,真正的NSA组网有3系、4系、7系等分支,并且对4G-eNB也有依赖关系,感兴趣的朋友可以深入去了解);

· 5G-SA(Standalone): 5G独立组网,5G核心网(5GC)+5G基站完成组网,与4G完全独立开。

了解完4G、5G-SA/NSA的网络结构,我们再了解下这些网络中业务时延是怎样构成的。业务时延=系统处理时延+数据传输时延,系统处理时延取决于设备性能和算法优劣,一般不受组网结构的影响,故我们暂不将其视为影响业务时延的变量,主要来分析网络结构对时延的影响。

文章开始提到"时延1ms",在5G网络中确实有"1ms"这个概念,1ms是5G标准中对"空口时延"的要求,即手机与5G基站之间的数据传输与处理时延。4G网络的空口时延最初在20ms,即使技术不断演进,最终在网络状况良好时仍有10ms时延。下图依次是4G、5G-NSA、5G-SA网络不同网络层面的典型时延示意:

图2\

补充说明:

1) 图中所示时延为双向时延;

2) 互联网传输时延与机房位置、链路质量关系密切,为方便比较,取100ms的参考值;

3) 核心网处理时延、基站-核心网传输时延的细微差异,主要为网元性能、网元分布密度差异的体现,所取值为参考值;

影响业务体验的网络时延我们可以主要归纳为4类,从终端到云端依次为:空口时延、基站至核心网的传输时延、核心网内部处理转发时延、通过互联网到达业务服务器的传输时延,我们根据图中的典型数据做一下比较分析(单位:ms):

图3\

从刚才典型数据的分析中,我们不难看出,从业务的角度出发,5G较4G网络时延的优化并未达到质变的效果。那么5G网络uRLLC(Ultra Reliable Low Latency Communications,超高可靠低时延通信)是如何达成的呢?这就离不开MEC的技术了。

MEC(Multi-access Edge Computing,多接入边缘计算)是5G时代的重要技术,提供"连接+计算+存储"的能力,能够将业务下沉部署到网络的边缘(如5G网络的UPF侧),实现用户对业务的就近访问,从而大幅优化通信网络的业务时延。

图4

MEC提供多种网络的接入能力,即Multi-access能力,可以和4G、5G-NSA、5G-SA等移动通信网络对接,也可以对接固网(如家庭宽带、企业宽带等),上图沿用图2的数据样本,使用MEC部署业务用于对比。值得特别指出的是,由于4G、5G协议标准的差异,4G-EPC只有在P-GW侧才具备针对MEC的业务分流能力,而5G-Core可以在最接近基站的UPF(User Plane Function,用户面功能)实现业务分流,进一步优化掉了核心网各级网元的处理时延,使用典型数据计算得到通过MEC访问业务的时延:

· 4G:10+10+10+5=35ms

· 5G-NSA:1+10+10+5=26ms

· 5G-SA:1+2+5=8ms

访问MEC业务的时延与访问互联网云端业务的时延相比,优化到了新的量级,达到了质变的效果。5G独立组网与MEC技术结合,可以将业务时延降低到10ms以内,可以有效支持时延敏感业务(如VR应用、云游戏、自动驾驶等)的推广部署。

纵观整个通信行业,MEC技术当前还在快速的发展和完善中,截至目前,爱奇艺已成功将具备技术优势的内容分发技术与MEC技术融合,携手设备厂商、运营商打造5G MEC通用调度方案,点击原文可了解详细信息, 爱奇艺有信心在5G时代为广大用户带来创新的视听娱乐体验。

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