TNL je podpůrná síťová infrastruktura založená na IP, která poskytuje konektivitu a přenosové služby pro uživatelská data a signalizaci mezi uzly v systému 3GPP.

Popis

Transportní síťová vrstva (Transport Network Layer, TNL) v systémech 3GPP označuje základní síťovou infrastrukturu zodpovědnou za přenos veškeré signalizace řídicí roviny a datového provozu uživatelské roviny mezi různými síťovými funkcemi a uzly. Jedná se o logickou vrstvu, která abstrahuje fyzické přenosové spoje (např. optické vlákno, mikrovlnný spoj) a přepínací/směrovací zařízení. TNL poskytuje přenosovou službu, která propojuje prvky rádiové přístupové sítě (RAN), jádra sítě (CN) a mezi RAN a CN. Jejím hlavním úkolem je poskytovat spolehlivou, škálovatelnou a často na kvalitu služeb (QoS) citlivou službu doručování paketů.

Z architektonického hlediska není TNL jediným celkem, ale souborem technologií a protokolů. V moderních sítích 3GPP (od 3G výše) je převážně založena na internetovém protokolu (IP). Pro provoz uživatelské roviny v RAN využívá TNL protokol GTP pro uživatelskou rovinu (GTP-U) nad UDP/IP k vytváření tunelů mezi uzly, jako je gNB a UPF, což zajišťuje izolaci provozu a přeposílání na základě identifikátorů koncových bodů tunelů (TEID). Pro signalizaci řídicí roviny se běžně používají protokoly jako SCTP nad IP pro spolehlivý přenos signalizace, například na rozhraní NGAP mezi gNB a AMF. TNL také zahrnuje technologie nižších vrstev, jako je Ethernet, MPLS nebo optický přenos (OTN), pro fyzickou a spojovou vrstvu.

Funguje tak, že vyšší protokolové vrstvy 3GPP (např. RRC, NGAP, F1-AP) využívají služby TNL. Předávají jí datové jednotky protokolu (PDU) a TNL je zodpovědná za jejich doručení partnerské entitě. TNL zajišťuje funkce jako směrování, řízení zahlcení, fragmentaci a v některých případech i zabezpečení (např. IPsec). V kontextu RAN jsou mezi uzly vytvářeny specifické TNL asociace (TNLA) pro zajištění redundance a rozdělení zátěže. Výkonnost TNL – její latence, zpoždění, ztráta paketů a šířka pásma – přímo ovlivňuje výkonnost mobilních služeb, které podporuje, což činí její návrh a správu kritickými pro síťové operátory.

K čemu slouží

Koncept samostatné transportní síťové vrstvy je základním prvkem od počátků digitálních mobilních sítí. Jejím účelem je oddělit problematiku rádiově specifických a služebně specifických protokolových vrstev od obecného problému přenosu dat. Tato abstrakce umožňuje, aby se architektury rádiového přístupu a jádra sítě 3GPP vyvíjely nezávisle na podkladové transportní technologii. Zpočátku, v 2G a raném 3G, byl přenos často založen na TDM okruzích. Přechod na paketovou TNL (IP) od 3GPP Release 5 byl hnán potřebou vyšší efektivity, flexibility a nákladové efektivity pro zvládání rostoucího datového provozu.

TNL řeší několik kritických problémů. Poskytuje jednotnou, škálovatelnou páteřní síť pro agregaci provozu z tisíců základnových stanic. Umožňuje sdílení sítí a virtualizaci tím, že poskytuje společnou transportní strukturu. Definováním standardních transportních protokolů (jako GTP, SCTP) zajišťuje interoperabilitu mezi zařízeními různých výrobců. Vývoj směrem k plně IP TNL řešil omezení přepojování okruhů, které bylo neefektivní pro trhaný datový provoz a obtížně škálovatelné. Pokračujícím účelem TNL je podpora stále rostoucích požadavků na kapacitu, nižší latenci (pro URLLC), synchronizaci a síťové řezy prostřednictvím začleňování pokroků v transportních technologiích, jako je Segment Routing, Time-Sensitive Networking (TSN) a vylepšené mechanismy QoS.

Klíčové vlastnosti

• Poskytuje abstrakci pro fyzické přenosové spoje (optické vlákno, mikrovlnný spoj, metalický kabel)
• Primárně je založena na IP síťování pro směrování a přeposílání paketů
• Využívá specifické protokoly pro tunelování (GTP-U) a spolehlivou signalizaci (SCTP)
• Podporuje rozlišení kvality služeb (QoS) pro různé typy provozu
• Umožňuje síťovou redundanci a rozdělení zátěže prostřednictvím více TNL asociací
• Tvoří základ pro síťové řezy tím, že poskytuje izolované transportní zdroje pro každý řez

Související pojmy

• TNLA – Transport Network Layer Association
• GTP-U – GPRS Tunnelling Protocol for User Plane
• SCTP – Stream Control Transmission Protocol

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TS 23.501 (Rel-20) — 5G System Architecture Stage 2
• TS 25.401 (Rel-19) — UTRAN Overall Architecture
• TS 25.415 (Rel-19) — Iu Interface User Plane Protocol
• TS 25.424 (Rel-19) — UTRAN Iur Interface Data Transport & Signalling
• TS 25.425 (Rel-19) — UTRAN Iur Interface User Plane Protocols
• TS 25.435 (Rel-19) — UTRAN Iub Interface User Plane Protocols
• TS 25.442 (Rel-19) — Node B Implementation Specific O&M Transport via RNC
• TR 25.912 (Rel-19) — Evolved UTRA and UTRAN Technical Report
• TS 28.874 (Rel-19) — Study on Management Aspects of NTN Phase 2
• TS 29.163 (Rel-19) — Interworking between 3GPP IM CN and CS networks
• TS 32.860 (Rel-14) — D-SON MLB OAM Enhancement Study
• TS 36.300 (Rel-19) — E-UTRAN Radio Interface Protocol Architecture Overview
• TS 36.302 (Rel-19) — E-UTRA Physical Layer Services
• TS 36.401 (Rel-19) — E-UTRAN Overall Architecture Description
• … a dalších 11 specifikací

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