PSDB (rozpočet zpoždění sady paketů) je parametr kvality služby (QoS) v 5G, který definuje maximální povolené koncové zpoždění pro časově závislou sadu paketů, čímž zajišťuje jejich synchronizované doručení pro deterministické služby.

Popis

Packet Set Delay Budget (PSDB) je charakteristika kvality služby (QoS) zavedená v 5G systému (5GS) pro podporu deterministické komunikace, zejména pro průmyslový internet věcí (IIoT) a časově citlivé sítě. Na rozdíl od tradičního rozpočtu zpoždění paketu (PDB), který stanovuje mez zpoždění pro jednotlivé pakety, se PSDB vztahuje na ‘sadu paketů’. Sada paketů je definována jako jeden nebo více paketů, které jsou časově související, například pakety vygenerované z jediného snímacího cyklu senzoru nebo z koordinovaného příkazu pro více aktuátorů. PSDB definuje maximální povolený čas od vygenerování prvního paketu v sadě ve zdrojové aplikaci až do úspěšného doručení posledního paketu v sadě do cílové aplikace, při průchodu 5G systémem. Toto koncové zpoždění zahrnuje veškerá zpracování, fronty a přenosová zpoždění napříč koncovým zařízením (UE), rádiovou přístupovou sítí (RAN), funkcemi uživatelské roviny (UPF) a jakýmikoli přidruženými překladači pro časově citlivé sítě (TSN). Jádrová síť 5G používá PSDB spolu s dalšími parametry QoS, jako je identifikátor QoS 5G (5QI), k vytvoření odpovídajících toků QoS s potřebnou alokací prostředků a zásadami plánování v RAN a jádru. Pro RAN může podpora PSDB vyžadovat vylepšené plánovací algoritmy, které berou v úvahu časový vztah v rámci sady paketů, a potenciálně upřednostňují doručení zbývajících paketů v sadě, jak se blíží termín rozpočtu zpoždění PSDB. PSDB je klíčovým prvkem umožňujícím, aby se 5GS choval jako most TSN, a bezproblémově se integroval s kabelovými TSN sítěmi, které používají podobné koncepty skupinového načasování. Jeho specifikace zahrnuje složitou interakci mezi rozhraním založeným na službách (SBI) pro řízení zásad QoS (prostřednictvím PCF) a rozhraními N2/N4 pro správu relací a vynucování přepravních pravidel.

K čemu slouží

Vznik parametru Packet Set Delay Budget (PSDB) byl motivován přísnými požadavky nově se objevujících aplikací průmyslové automatizace a řízení v rámci architektury 5G. Tradiční mechanismy QoS, navržené pro služby orientované na člověka, jako je hlas nebo streamování videa, se zaměřují na výkon jednotlivých paketů (např. průměrné zpoždění, chvění). V koordinovaném kyberneticko-fyzickém systému, jako je robotický montážní pás nebo řízení pohybu, však správná funkce závisí na synchronizovaném příjmu související sady datových paketů na více koncových bodech. Selhání nebo nadměrné zpoždění i jediného paketu v sadě může učinit celou sadu nepoužitelnou a narušit řídicí smyčku. Individuální rozpočet zpoždění paketu (PDB) byl nedostatečný pro zaručení této kolektivní včasnosti. PSDB byl zaveden, aby tuto mezeru zaplnil, a poskytuje tak metrický parametr QoS, který odpovídá sémantickým požadavkům deterministických aplikací. Umožňuje síti pochopit a vynucovat časové záruky pro logicky seskupená data, což 5G poprvé umožňuje podporovat skutečné deterministické zpoždění. Tento vývoj byl poháněn prací 3GPP na integraci s IEEE Time-Sensitive Networking (TSN) a potřebami vertikálních odvětví v rámci vylepšení komunikace s ultra-spolehlivým nízkým zpožděním (URLLC). PSDB řeší problém poskytování časové koordinace přes bezdrátové médium, což je kritický krok pro adopci 5G v prostředích průmyslových misí s kritickým významem, kde jsou rozšířené kabelové TSN sítě.

Klíčové vlastnosti

• Definuje maximální mez zpoždění pro doručení kompletní sady časově souvisejících paketů.
• Platí koncově napříč 5G systémem, od zdrojové aplikace k cílové aplikaci.
• Zásadní pro podporu deterministické komunikace a funkce 5G-jako-most-TSN.
• Používá se jádrem 5G (PCF, SMF) k odvození parametrů toku QoS a požadavků na prostředky.
• Může ovlivnit plánovací algoritmy RAN tak, aby upřednostňovaly sady paketů blížící se termínu svého rozpočtu zpoždění.
• Klíčový parametr QoS pro pokročilé případy užití URLLC a průmyslového internetu věcí (IIoT).

Související pojmy

• 5QI – 5G QoS Identifier
• URLLC – Ultra Reliable Low Latency Communication

Definující specifikace

• TS 23.501 (Rel-20) — 5G System Architecture Stage 2
• TS 23.700 (Rel-20) — XR Services Application Enablement Layer
• TS 26.804 (Rel-19) — 5G Media Streaming Extensions Study
• TS 29.514 (Rel-19) — 5G System; Policy Authorization Service; Stage 3
• TS 38.300 (Rel-19) — NG-RAN Overall Description
• TR 38.835 (Rel-18) — Technical Report on XR Enhancements for NR

📖 Anglický originál a plná specifikace: PSDB na 3GPP Explorer