redes ópticas, Redefinido.
10 de diciembre de 2021

Fronthaul inalámbrico 5G: administración de arquitectura de red y desafíos de virtualización

Cuando se trata de 5G, es difícil eludir una verdad innegable: esta tecnología revolucionaria tiene el problema del huevo y la gallina.

Para que la implementación de 5G sea económica para los MSO y los operadores, necesita la adopción generalizada de tecnologías revolucionarias como vehículos autónomos, realidad virtual e Internet de las cosas (IoT). Sin embargo, estas tecnologías y aplicaciones necesitan redes 5G robustas para su propio desarrollo y prueba.

Sin embargo, el ritmo del cambio solo se está acelerando. Con los operadores móviles de renombre desarrollando, lanzando y expandiendo sus propias redes 5G, el futuro de este revolucionario estándar celular y las tecnologías innovadoras que soportará es brillante.

Desde O-RAN y arquitecturas fronthaul móviles en evolución hasta segmentación de red, los MSO, los operadores y otros proveedores de servicios involucrados en 5G ahora enfrentan nuevas necesidades de hardware, interoperabilidad y diseño de red. En este blog, examinamos algunos de los principales problemas que enfrentan los operadores de red en torno a las implementaciones de 5G y cómo podemos ayudarlos.

De 4G a 5G: arquitecturas de red en evolución

Retrocedamos en el tiempo por un momento y examinemos una arquitectura 4G RAN convencional distribuida (D-RAN). En este escenario, las estaciones base interconectadas, eNode-B, cuentan cada una con una Unidad de radio remota (RRU) en la parte superior de la torre y una Unidad de banda base (BBU) en un gabinete en la parte inferior. La BBU funciona como interfaz para el tráfico de retorno a la red central. Tanto la RRU como la BBU aprovechan el hardware patentado.

Otro aspecto importante de esta arquitectura 4G D-RAN convencional es la Interfaz de radio pública común (CPRI), el protocolo para las especificaciones de control, conectividad y transporte de BBU-RRU que se estableció por primera vez en 2003. CPRI dependía de que la BBU albergara la capa física (PHY), la capa de enlace de datos y la arquitectura de la capa de red. La conectividad Fronthaul conectaba la RRU con la capa PHY de la BBU. El presupuesto de retrasos de CPRI significaba que la RRU y la BBU no podían ubicarse demasiado lejos una de la otra.

Sin embargo, a medida que la industria evolucionó hacia la adopción generalizada de 5G, los operadores de red necesitaban una solución para las ineficiencias de CPRI. Si bien es un protocolo decente para 4G, la industria se dio cuenta rápidamente de que CPRI simplemente no podía escalar hacia arriba para admitir los requisitos de rendimiento de 5G. La necesidad de CPRI de un enlace dedicado para cada antena es incompatible con la tecnología masiva de entrada múltiple, salida múltiple (MIMO) de 5G. Resolver eso requería evolucionar la división funcional entre RRU y BBU y desagregar este emparejamiento tradicional en múltiples componentes. ¿Y cuál fue el resultado final? Arquitecturas flexibles que los operadores de red pueden usar para optimizar el fronthaul 5G para admitir la gran cantidad de diferentes casos de uso de usuarios finales y aplicaciones que se avecinan.

Pasar de CPRI a la nueva tecnología CPRI mejorada (eCPRI) también resultó en un cambio en los requisitos de fronthaul de 10G con 4G LTE tradicional a 25G con 5G. Si bien eCPRI es 10 veces más eficiente que CPRI, 5G es 100 veces más rápido que 4G y manejará mucho más rendimiento, admitiendo hasta 1 millón de dispositivos en un kilómetro cuadrado. Como resultado, 5G tiene un requisito de ancho de banda aumentado. Mientras que los enlaces de hasta 10G solían tener capacidad suficiente para 4G (en un blog anterior notamos que las velocidades de CPRI oscilaron entre 600 Mb/s y 10 Gb/s), el fronthaul 5G requiere una capacidad de enlace de hasta 25 G. Como resultado, la demanda de transceptores ópticos 25G solo se fortalecerá a medida que más operadores y MSO implementen redes 5G en todo el mundo.

Una palabra sobre Open RAN

Introduzca 3GPP TR 38.801, IEEE y ITU-T. Como hemos escrito antes, este modelo ha abierto la RAN en tres componentes principales: una unidad de radio (RU), una unidad distribuida (DU) y una unidad centralizada (CU). La conexión fronthaul existe entre RU y DU, mientras que el enlace entre DU y CU se caracteriza como midhaul. La conexión de red entre la CU y el núcleo se convierte en el nuevo entorno de backhaul.

Esta nueva arquitectura se basó en movimientos graduales anteriores (Cloud RAN, Virtual RAN) para abrir la RAN a equipos comerciales listos para usar (COTS) y tecnologías definidas por software independientes del proveedor. Y ahora, la industria ha dado otro paso importante más allá. Mientras que CRAN y VRAN se concentraron principalmente en mover y virtualizar la BBU, la Open RAN moderna ha llevado la idea de la desagregación al siguiente nivel con los componentes RU, DU y CU. Al ser de código abierto por naturaleza, los diseños de Open RAN permiten a los operadores de red mezclar y combinar equipos y software de diferentes proveedores para crear e implementar las arquitecturas 5G que mejor se adapten a sus necesidades.

Aquí, las opciones de implementación son muchas. Cuando se trata de escalabilidad y rentabilidad de 5G, la ubicación lo es todo, y 5G se enfrenta a un dilema especial. Si bien su rango de longitud de onda es más corto que 4G, 5G admitirá muchos más dispositivos y, por extensión, muchos más datos. Como resultado, los operadores de red están buscando formas creativas de implementar la infraestructura 5G. Si bien las macrocélulas estándar en la parte superior de los edificios y las torres de telefonía seguirán estando de moda, los operadores también están aprovechando otras instalaciones únicas, como los montajes en postes y hebras. Ser capaz de aprovechar los diseños de sitio celular, split, dual split, CU-UP remoto y CU-UP central RAN agrega otra capa de personalización, flexibilidad y complejidad a los despliegues modernos de 5G.

Segmentación de red: un camino a seguir para 5G

Sin embargo, las arquitecturas de red son solo un lado de la ecuación. Piense en todos los posibles casos de uso (que conocemos) para 5G: banda ancha móvil, transmisión de contenido ultra HD, juegos, comunicación de máquina a máquina, vehículos autónomos, robótica, cirugía remota, etc. Por central SDX, cada uno de estos casos de uso requiere un "conjunto único de recursos optimizados y topología de red, que cubra ciertos factores especificados por SLA, como conectividad, velocidad y capacidad". Las arquitecturas de implementación flexibles pueden ayudar a acelerar la proliferación de 5G, pero la prueba real de 5G será cómo cumple con los diversos requisitos de las aplicaciones.

Podría decirse que el corte de red es una pieza clave del rompecabezas 5G. La premisa básica de la división de redes es la creación de múltiples redes virtuales que comparten la misma infraestructura física. Esta técnica aumenta efectivamente la agilidad de la red y la asequibilidad de implementar 5G. En lugar de ofrecer a cada segmento del mercado una funcionalidad completa a la vez, la capacidad de la red y otros recursos se pueden asignar dinámicamente según sea necesario. Por ejemplo, a las aplicaciones que aprovechan la banda ancha móvil se les puede asignar su propio segmento o red virtual de extremo a extremo, mientras que otras aplicaciones de IoT pueden aprovechar otra. Cada rebanada se personaliza para cumplir con los exigentes requisitos de esa aplicación. Por lo tanto, el corte de red acelera los despliegues de 5G al reducir los gastos de capital necesarios por adelantado.

El valor de OT de precisión

Las nuevas arquitecturas de red y las técnicas de virtualización, como el corte de red, están ayudando a los operadores de red a acelerar la implementación de 5G. Al mismo tiempo, también plantean una miríada de nuevos desafíos para los proveedores de servicios en torno a la interoperabilidad, la agregación y el transporte de datos, y la instalación de sitios celulares.

En Precision OT, nos vemos a nosotros mismos como el pegamento que puede ayudar a los operadores de red a unir todos los diferentes componentes de sus redes 5G para lograr operaciones de red sin inconvenientes. Con nuestros clientes, usamos muchos sombreros. Por un lado, podemos ayudarlos a diseñar una red y elegir los componentes correctos para 5G fronthaul, como nuestra línea de transceptores fijos, sintonizables y bidireccionales 25G DWDM con rangos entre 10km y 40km. Estos productos tienen diferentes ofertas que incluyen rangos de temperatura industrial para superar los desafíos ambientales al aire libre de las implementaciones de RAN. Además de las diferentes opciones de transceptores, también ofrecemos una línea de componentes ópticos pasivos como soluciones MUX/DEMUX que pueden adaptarse a sus necesidades de implementación específicas de 5G.

Más importante aún, ofrecemos experiencia en interoperabilidad de sistemas. Respaldado por un laboratorio de pruebas y un equipo de ingenieros innovadores (consulte nuestro Grupo de Ingeniería Avanzada aquí), podemos ayudar a nuestros clientes a garantizar que todas las piezas de su red funcionen como se desea. Tenemos la misión de terminar con el bloqueo de proveedores, pero eso se logra mejor con la ayuda de expertos y asociaciones confiables. Somos ese socio.

Sean cuales sean sus necesidades de fronthaul 5G, podemos ayudarlo. Póngase en contacto con nosotros hoy.

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