یادگیری سیستم 5G - بیش از حد سیستم (وقف)

در شبکه‌های ارتباطات سیار، "اضافه بار سیستم" زمانی رخ می‌دهد که ترافیک سرویس بیش از حد یا تعداد زیادی دستگاه به طور همزمان برای اتصال تلاش می‌کنند و منابع شبکه را تحت فشار قرار می‌دهند، که منجر به ازدحام، سرعت کم یا خرابی اتصال می‌شود. مکانیسم‌های حفاظت از سیستم برای رسیدگی به این اضافه بارها فعال می‌شوند. استراتژی‌های خاص شامل اپراتورهای شبکه است که طیف بیشتری از طیف دارای مجوز را منتشر می‌کنند، تخصیص منابع از طریق برش شبکه، پیاده‌سازی محدودیت سرعت در واحدهای عملکردی هسته شبکه و فعال کردن مکانیسم‌هایی مانند تایمرهای backoff و پیام‌های اضافه بار برای کنترل و مدیریت موثر حجم کاربران.

1. فعال‌سازی اضافه بار: در یک شبکه 5G (NR)، عملکرد مدیریت دسترسی و تحرک (AMF) بر اساس آستانه‌های ظرفیت پردازش (پیکربندی) خود، یک پیام "فعال‌سازی اضافه بار" را به سایر عناصر شبکه مرتبط (مانند gNBها) ارسال می‌کند که نشان‌دهنده یک وضعیت اضافه بار است. این امر اقدامات کنترل ازدحام (مانند رد درخواست‌های اتصال از برخی تجهیزات کاربر (UE)) را برای محافظت از شبکه در برابر خرابی آغاز می‌کند. فعال‌سازی اضافه بار شامل ارسال یک پیام فعال‌سازی اضافه بار NGAP توسط AMF به گره NG-RAN (شبکه دسترسی رادیویی) است که از آن می‌خواهد انواع خاصی از ترافیک را محدود کند و درخواست‌ها را برای حفظ پایداری شبکه در دوره‌های تقاضای بالا، هدایت مجدد یا رد کند.

1.1 کنترل اضافه بار شامل

• تشخیص ازدحام: AMF یا سایر عناصر شبکه، مانند عملکرد صفحه کاربر (UPF)، بار شبکه را نظارت می‌کنند و زمانی که آستانه‌های ازدحام از پیش تعریف شده فراتر رود، شناسایی می‌کنند.
• پیام کنترل اضافه بار: پس از تشخیص اضافه بار، AMF یک پیام کنترل اضافه بار NGAP را به گره NG-RAN متصل ارسال می‌کند.
• اقدامات کنترل ازدحام: پس از دریافت پیام، گره NG-RAN اقدامات کنترلی را برای مدیریت اضافه بار آغاز می‌کند. این اقدامات عبارتند از:
• رد کردن اتصالات خاص: NG-RAN ممکن است درخواست‌های اتصال از تجهیزات کاربر (UE) را برای خدمات غیر اضطراری یا با اولویت بالا رد کند.
• محدود کردن سیگنالینگ بالادست: NG-RAN می‌تواند انتقال سیگنالینگ NAS (Non-Access Stratum) بالادست به AMF را محدود کند و بار روی هسته شبکه را بیشتر کاهش دهد.
• محدودیت ترافیک: شبکه ممکن است مقدار ترافیکی را که مدیریت می‌کند محدود یا کاهش دهد تا از خرابی سیستم جلوگیری شود.

1.2 کنترل اضافه بار سه هدف دارد:

• حفظ پایداری شبکه: هدف اصلی جلوگیری از خرابی کامل شبکه در دوره‌های ترافیک شدید یا افزایش بار غیرمنتظره است.
• اطمینان از تداوم خدمات: با مدیریت بار، شبکه می‌تواند خدمات ضروری را حتی اگر خدمات کم‌اهمیت‌تر به طور موقت محدود شوند، ارائه دهد.
• محافظت از منابع: کنترل اضافه بار از منابعی مانند پهنای باند UDM و سایر عملکردهای مهم شبکه در برابر تحت فشار قرار گرفتن توسط سیگنالینگ صفحه کنترل بیش از حد محافظت می‌کند.

2. رویه توقف اضافه بار به گره NG-RAN که AMF به آن متصل است سیگنال می‌دهد که وضعیت اضافه بار به پایان رسیده است و عملیات عادی باید از سر گرفته شود. رویه توقف اضافه بار از سیگنالینگ غیر مرتبط با UE استفاده می‌کند. یک عملیات توقف اضافه بار موفق در شکل 8.7.8.2-1 در زیر نشان داده شده است، که در آن:

یک گره NG-RAN که پیام "OVERLOAD STOP" را دریافت می‌کند، باید فرض کند که وضعیت اضافه بار برای AMF دریافت‌کننده به پایان رسیده است و باید عملیات عادی را برای ترافیک قابل اجرا برای AMF از سر بگیرد.