Archives du mot-clef IAB-CU

Le réseau de liaison terrestre et d’accès intégré IAB – Integrated Access Backhaul (part 3)

Posté le by - 1 539 vues
Répondre

Cet article est le troisième et dernier traitant de l’IAB. Si besoin, n’hésitez pas à relire le premier article et le second.

III) Les mécanismes de routage IAB

III-1) Les entités BAP de la fonction DU et de la fonction MT

Le réseau d’accès IAB est constitué d’un ensemble de nœud IAB IAB-node, et d’une topologie de routage définie par un graphe orienté acyclique (DAG : Directed Acyclic Graph). Ainsi, plusieurs routes peuvent exister entre deux nœuds. La topologie peut ainsi être exploitée pour fiabiliser le routage (en cas de d’échec de lien – backhaul link failure) ou pour équilibrer la charge.

La sélection de la route et l’optimisation doit s’effectuer à chaque fois qu’un nouveau nœud IAB se connecte ou lorsque la topologie du réseau change.

Lorsqu’un nouveau nœud IAB intègre le réseau, l’unité Donor-CU attribue une adresse L2 unique (BAP Address).

Figure 9 : Configuration des instances de routage (Ericsson (1))

Au niveau du donneur IAB, la sous-couche BAP ne contient qu’une seule entité BAP.

Au niveau du nœud IAB, la sous-couche BAP contient une entité BAP sur la fonction MT et une entité BAP co-localisée sur la fonction DU.

La partie émettrice de l’entité BAP communique avec l’entité réceptrice de l’entité BAP.

L’entité réceptrice peut être située :

  • soit sur le même nœud
  • soit sur un autre nœud
  • soit sur l’IAB donneur.

Lorsqu’il est situé sur un autre nœud, la communication s’effectue à travers le lien backhaul.

Ainsi, la partie émettrice de l’entité BAP (Transmitting part) peut recevoir des unités de sessions de données SDU (Session Data Unit) des couches supérieures ou des données BAP PDU délivrées par l’entité BAP réceptrice co-localisée.

Figure 10 : Les fonctions de l’entité BAP (3GPP TS38.240)

L’entité BAP de réception supprime l’en-tête BAP du SDU et l’entité BAP de transmission rajoute l’en-tête BAP avec le même identifiant de routage BAP ID porté par l’en-tête du PDU avant d’être supprimée.

Au niveau de la fonction MT, la partie émettrice de l’entité BAP peut recevoir des BAP SDU des couches supérieures ou des paquets provenant de (et reçu par) l’entité BAP de la fonction DU du même nœud IAB ce qui lui permet de construire le paquet BAP PDU.

Au niveau de la fonction DU :

  • la partie émettrice de l’entité BAP d’un nœud IAB peut recevoir des paquets qui ont été réceptionnés par la partie réceptrice de l’entité BAP de la fonction MT situé sur le même nœud IAB afin de construire le paquet BAP PDU.
  • la partie émettrice de l’entité BAP d’un donneur IAB reçoit les BAP SDU des couches supérieures.

La partie émettrice de l’entité BAP doit :

  • à la réception d’un SDU (couche supérieure) :
    • sélectionner une adresse BAP et une identité de chemin BAP pour créer l’en-tête ;
    • construire le PDU.
  • à la réception d’un PDU (entité BAP de même niveau):
    • réaliser le routage vers le prochain saut ;
    • définir le canal RLC du lien backhaul de sortie.

 

3.2) Les mécanismes de routage

Dans le cas ou plusieurs chemins permettent de transmettre un paquet IP entre le nœud IAB de terminaison et le nœud donneur IAB, des Identifiants de route ID sont associés. L’unité donneur Donor-CU configure alors une table de routage indiquant le prochain saut pour chaque direction UL/DL en fonction de l’identifiant de route. La table de routage sépare la direction DL et UL, la table DL est utilisée par le module DU et la table UL est utilisée par le module MT.

 

Lorsqu’un paquet IP doit être transmis, le nœud à l’origine (le nœud donneur IAB IAB-donor pour le sens descendant ou le nœud IAB pour le sens montant) rajoute un en-tête BAP comprenant l’adresse L2 du nœud d’origine, l’adresse L2 du nœud de destination et optionnellement (si plusieurs chemins existent) l’identifiant du chemin.

Lorsque l’entité RLC du nœud IAB reçoit plusieurs trames en direction d’un même nœud, l’entité RLC peut multiplexer l’ensemble des trames (correspondance N :1) ou transmettre les trames 1 à 1. La correspondance N :1 est un multiplexage de plusieurs bearer radio dans un seul canal RLC à condition que tous les bearers radio aient les mêmes profils de QoS. La correspondance N :1 permet de transmettre moins de canaux RLC et réduit les en-têtes à rajouter.

La correspondance 1 :1 permet de transmettre des bearers radio dans des canaux RLC spécifique afin de prendre en charge la QoS à appliquer pour chaque bearer.

Figure 11a: La correspondance 1 :1

Figure 11b: La correspondance N :1

IV) Conclusion

La solution IAB a pour objectif de réduire le coût de déploiement de nouvelles stations de base principalement pour les antennes relais dans les bandes millimétriques dans les zones très denses. Toutefois, la solution IAB permet également de densifier le déploiement de nœuds radioélectrique dans le cadre des services V2X (exemple le long des routes/autoroutes).

Figure 12 : Un exemple de déploiement le long d’une autoroute

Enfin, le nœud IAB peut également être mobile (camion) pour mettre en place une infrastructure évènementielle.

 

Références

 

Le réseau de liaison terrestre et d’accès intégré IAB – Integrated Access Backhaul (Part 2)

Posté le by - 1 723 vues
2

Cet article est la suite de l’article :

Le Réseau de liaison terreste et d’accès intégré

II) L’Architecture IAB (Integrated Access Backhaul)

L’architecture IAB (figure 5) permet la connexion entre le mobile UE et le nœud radioélectrique par une connexion radioélectrique 5G multi-sauts entre les nœuds IAB.

On appelle IAB-donor la station de base connectée au cœur de réseau (en général une macro-cell) et le nœud-IAB, une station de base permettant le relai entre le mobile et l’IAB-donor.

On distingue deux types de lien, le lien d’accès et le lien backhaul (Integrated Access and Backhaul) :

  • Le lien d’accès est le lien entre le terminal UE et l’antenne relais nœud IAB (IAB-node). Traditionnellement, dans un contexte hors-IAB, ce lien représente la connexion radioélectrique entre le mobile et la station de base.
  • Le lien backhaul est le lien entre un nœud IAB parent et un nœud IAB fils. Il peut s’agir d’une connexion radioélectrique entre un nœud IAB-donor et le nœud IAB ou entre deux nœuds IAB.

Le nœud IAB parent est responsable du séquencement du trafic DL/UL s’établissant à la fois sur le lien d’accès et sur le lien backhaul.

Le nœud IAB fils en tant que dernier maillon de la chaine de transmission est responsable du séquencement de trafic DL/UL entre le nœud IAB et le mobile UE.

Les fonctionnalités de l’IAB sont gérées par deux nouvelles entités réseaux : nœud donneur IAB (IAB-Donor) et un nœud IAB (IAB-node). Chaque nœud IAB a une adresse IP qui est routable par la station de nœud donneur IAB-donor.

Figure 5 : Architecture IAB

Chaque nœud IAB gère deux modules de transmission (figure 6) : un module MT (Mobile Termination) et un module DU.

  • Le module MT maintient la connexion radioélectrique backhaul montante vers un nœud parent (nœud IAB-Donor ou un nœud IAB-node) ;
  • Le module DU fournit l’accès radioélectrique au mobile et assure la connexion radioélectrique backhaul descendante en provenance d’un autre nœud IAB ou du nœud IAB-donor.

Le nœud donneur IAB-donor est un gNB, il gère les deux unités  CU et DU. Il fournit l’accès au cœur de réseau via le réseau backhaul et le réseau d’accès radioélectrique.

Comme tout gNB, le noeud IAB-donor est constitué d’un seul IAB-donor-CU et d’un ou plusieurs IAB-donor-DU, connecté l’un et l’autre via l’interface F1.

Le noeud IAB-donor est connecté au nœud IAB-node par l’interface NR.

Figure 6 : Architecture CU/DU de la solution IAB

Le nœud IAB-node se connecte en amont à un nœud IAB-node ou à un nœud IAB-donor en exploitant les fonctionnalités UE. Ainsi, le nœud IAB-node :

  • est perçu comme l’entité gNB-DU pour les terminaux. Il est ainsi sous le contrôle du gNB-CU du nœud donneur ;
  • supporte une partie des fonctionnalités des terminaux UE (fonctionnalités IAB-MT).

Le nœud IAB-Donor :

  • est perçue comme l’entité gNB-CU par rapport au nœud IAB-node ;
  • gère les fonctionnalités RRC/PDCP en complément du MT.

Toutes les fonctions spécifiées pour un gNB-DU sont également appliquées pour un IAB-node-DU et toutes les fonctions spécifiées pour le contexte UE sont également utilisées dans la gestion du contexte de l’IAB-MT.

Le nœud IAB-Node doit avoir une adresse IP pour le plan de contrôle (F1-C) et pour le plan de trafic (F1-U).

La pile protocolaire est similaire à celle de la station de base gNB avec l’ajout d’une sous-couche d’adaptation BAP (Backhaul Adaptation Protocol) située au-dessus de la couche RLC.

Sur l’IAB-donneur-DU, la sous-couche BAP contient une seule entité BAP.

Sur le nœud IAB, la sous-couche BAP contient une entité BAP au niveau de la fonction MT et une entité BAP colocalisée distincte à la fonction DU.

Chaque entité BAP a une partie émettrice et une partie réceptrice. L’entité BAP a pour rôle d’apporter les informations de routage de flux et d’autoriser la transmission multi-sauts. La table de routage est fournie par l’entité gNB-CU via le message BH Routing Configuration.

Les fonctions de la couche d’adaptation BAP permettent :

  • de gérer efficacement le transfert multi-sauts (lien backhaul) ;
  • de router les paquets vers le prochain nœud via la topologie backhaul ;
  • de contrôler les flux de la signalisation.

Figure 7 : L’architecture protocolaire IAB

Le nombre de saut n’est pas limité, il est néanmoins nécessaire de s’assurer du respect des contraintes de latence.

Le donneur IAB-donor assigne une adresse de niveau 2 (adresse BAP) à chaque nœud IAB qu’il contrôle. En cas de plusieurs chemins, plusieurs identifiant de route peuvent être associés à chaque entité BAP. L’entité BAP du nœud d’origine (IAB-donor DU pour le trafic DL, et le nœud d’accès IAB pour l’UL) ajoutera un en-tête BAP aux paquets que chacun transfère. Cet en-tête comprend un identifiant ID de routage BAP (par exemple, l’adresse BAP du nœud IAB de destination / source et un ID de chemin facultatif).

Chaque nœud IAB met en place une table de routage qui est configurée par l’unité CU du donneur IAB (message BH Routing Configuration). Cette table contient l’identificateur de saut suivant pour chaque ID de routage BAP.

Figure 8 : Le transfert IAB