Fronthaul sans fil 5G : gérer les défis de l'architecture réseau et de la virtualisation

Pour que le déploiement de la 5G soit économique pour les MSO et les opérateurs, la 5G nécessite l'adoption généralisée de technologies révolutionnaires telles que les véhicules autonomes, la réalité virtuelle et l'Internet des objets (IoT). Cependant, ces technologies et applications elles-mêmes ont besoin de réseaux 5G robustes pour leur propre développement et test.

Cependant, le rythme du changement ne fait que s'accélérer. Alors que de grands opérateurs mobiles développent, lancent et étendent leurs propres réseaux 5G, l'avenir de cette norme cellulaire révolutionnaire et des technologies innovantes qu'elle prendra en charge est prometteur.

De l'O-RAN et des architectures frontales mobiles en évolution au découpage du réseau, les MSO, les opérateurs et les autres fournisseurs de services impliqués dans la 5G sont désormais confrontés à de nouveaux besoins en matière de matériel, d'interopérabilité et de conception de réseau. Dans ce blog, nous examinons certains des principaux problèmes auxquels les opérateurs de réseau sont confrontés concernant les déploiements 5G et comment nous pouvons vous aider.

De la 4G à la 5G : architectures de réseau en évolution

Remontons un instant dans le temps et examinons une architecture RAN 4G distribuée conventionnelle (D-RAN). Dans ce scénario, les stations de base interconnectées, les eNode-B, comportent chacune une unité radio à distance (RRU) en haut de la tour et une unité de bande de base (BBU) dans une armoire en bas. La BBU sert d'interface pour le backhauling du trafic vers le réseau central. Le RRU et le BBU exploitent tous deux du matériel propriétaire.

Un autre aspect important de cette architecture 4G D-RAN conventionnelle est la Interface radio publique commune (CPRI), le protocole pour les spécifications de transport, de connectivité et de contrôle BBU-RRU qui a été établi pour la première fois en 2003. CPRI s'appuyait sur le fait que le BBU hébergeait la couche physique (PHY), la couche de liaison de données et l'architecture de la couche réseau. La connectivité Fronthaul connectait le RRU à la couche PHY du BBU. Le budget de retard de CPRI signifiait que le RRU et le BBU ne pouvaient pas être trop éloignés l'un de l'autre.

Cependant, alors que l'industrie évoluait vers l'adoption généralisée de la 5G, les opérateurs de réseau avaient besoin d'une solution pour les inefficacités du CPRI. Bien qu'il s'agisse d'un protocole décent pour la 4G, l'industrie s'est rapidement rendu compte que CPRI ne pouvait tout simplement pas évoluer vers le haut pour prendre en charge les exigences de performance de la 5G. Le besoin de CPRI d'une liaison dédiée pour chaque antenne est incompatible avec la technologie massive d'entrées multiples et de sorties multiples (MIMO) de la 5G. Pour résoudre ce problème, il a fallu faire évoluer la répartition fonctionnelle entre le RRU et le BBU et désagréger ce jumelage traditionnel en plusieurs composants. Et quel a été le résultat final ? Des architectures flexibles que les opérateurs de réseau peuvent utiliser pour optimiser le fronthaul 5G afin de prendre en charge la pléthore de différents cas d'utilisation d'utilisateurs finaux et d'applications à venir.

Le passage de CPRI à la nouvelle technologie CPRI améliorée (eCPRI) a également entraîné un changement des exigences de liaison de 10G avec 4G LTE traditionnel à 25G avec 5G. Alors que l'eCPRI est 10 fois plus efficace que le CPRI, la 5G est 100 fois plus rapide que la 4G et gérera beaucoup plus de débit, prenant en charge jusqu'à 1 million d'appareils dans un kilomètre carré. En conséquence, la 5G a un besoin accru en bande passante. Alors que les liaisons jusqu'à 10G étaient auparavant suffisantes pour la 4G (dans un précédent blog nous avons noté que les vitesses CPRI variaient de 600 Mb/s à 10 Gb/s), la liaison 5G nécessite une capacité de liaison allant jusqu'à 25 G. En conséquence, la demande de Émetteurs-récepteurs optiques 25G ne fera que se renforcer à mesure que de plus en plus d'opérateurs et de MSO déploieront des réseaux 5G dans le monde.

Un mot sur Open RAN

Entrez 3GPP TR 38.801, l'IEEE et l'ITU-T. Comme nous l'avons déjà écrit, ce modèle a ouvert le RAN en trois composants principaux : une unité radio (RU), une unité distribuée (DU) et une unité centralisée (CU). La connexion fronthaul existe entre le RU et le DU, tandis que le lien entre le DU et le CU est qualifié de midhaul. La connexion réseau entre la CU et le cœur devient le nouvel environnement de liaison.

Cette nouvelle architecture s'appuie sur des mouvements antérieurs et progressifs (Cloud RAN, Virtual RAN) pour ouvrir le RAN aux équipements commerciaux prêts à l'emploi (COTS) et aux technologies définies par logiciel indépendantes des fournisseurs. Et maintenant, l'industrie a franchi une autre étape importante. Alors que CRAN et VRAN se concentraient principalement sur le déplacement et la virtualisation de la BBU, l'Open RAN moderne a poussé l'idée de désagrégation au niveau supérieur avec les composants RU, DU et CU. Étant de nature open source, les conceptions Open RAN permettent aux opérateurs de réseau de combiner des équipements et des logiciels de différents fournisseurs afin de créer et de déployer les architectures 5G qui répondront le mieux à leurs besoins.

Ici, les options de déploiement sont nombreuses. En ce qui concerne l'évolutivité et la rentabilité de la 5G, l'emplacement est primordial, et la 5G est confrontée à une énigme particulière. Bien que sa gamme de longueurs d'onde soit plus courte que la 4G, la 5G prendra en charge beaucoup plus d'appareils et, par extension, beaucoup plus de données. En conséquence, les opérateurs de réseau cherchent des moyens créatifs de déployer l'infrastructure 5G. Alors que les macrocellules standard au sommet des bâtiments et des tours de téléphonie cellulaire seront toujours en vogue, les opérateurs tirent également parti d'autres installations uniques telles que les supports de poteaux et de torons. Pouvoir tirer parti des conceptions de site cellulaire, de division, de division double, de CU-UP distant et de CU-UP central ajoute une autre couche de personnalisation, de flexibilité et de complexité aux déploiements 5G modernes.

Découpage du réseau : une voie à suivre pour la 5G

Cependant, les architectures de réseau ne sont qu'un côté de l'équation. Pensez à tous les cas d'utilisation potentiels (que nous connaissons) de la 5G : haut débit mobile, streaming de contenu ultra HD, jeux, communication machine à machine, véhicules autonomes, robotique, chirurgie à distance, etc. Par SDX Central, chacun de ces cas d'utilisation nécessite un "ensemble unique de ressources optimisées et de topologie de réseau - couvrant certains facteurs spécifiés par SLA tels que la connectivité, la vitesse et la capacité". Des architectures de déploiement flexibles peuvent contribuer à accélérer la prolifération de la 5G, mais la véritable preuve de la 5G résidera dans la manière dont elle répond aux diverses exigences des applications.

Le découpage du réseau est sans doute un élément clé du puzzle 5G. Le principe de base du découpage de réseau est la création de plusieurs réseaux virtuels partageant la même infrastructure physique. Cette technique améliore efficacement l'agilité du réseau et l'abordabilité du déploiement de la 5G. Au lieu d'offrir à chaque segment de marché des fonctionnalités complètes à la fois, la capacité du réseau et d'autres ressources peuvent être affectées dynamiquement selon les besoins. Par exemple, les applications qui exploitent le haut débit mobile peuvent se voir attribuer leur propre tranche ou réseau virtuel de bout en bout, tandis que d'autres applications autour de l'IoT peuvent en exploiter une autre. Chaque tranche est personnalisée pour répondre aux exigences rigoureuses de cette application. Le découpage du réseau accélère ainsi les déploiements de la 5G en réduisant les dépenses d'investissement nécessaires au départ.

La valeur OT de précision

Les nouvelles architectures de réseau et les techniques de virtualisation telles que le découpage en tranches de réseau aident les opérateurs de réseau à accélérer le déploiement de la 5G. Dans le même temps, ils posent également une myriade de nouveaux défis aux fournisseurs de services en matière d'interopérabilité, d'agrégation et de transport de données, et d'installation de sites cellulaires.

Chez Precision OT, nous nous considérons comme le ciment qui peut aider les opérateurs de réseau à assembler tous les différents composants de leurs réseaux 5G pour des opérations de réseau transparentes. Avec nos clients, nous portons plusieurs casquettes. D'une part, nous pouvons les aider à concevoir un réseau et à choisir les bons composants pour le fronthaul 5G, tels que notre gamme d'émetteurs-récepteurs fixes, réglables et bidirectionnels 25G DWDM avec des portées entre 10km et 40km. Ces produits ont différentes offres, y compris des plages de température industrielle pour surmonter les défis environnementaux extérieurs des déploiements RAN. En plus des différentes options d'émetteur-récepteur, nous proposons également une gamme de composants optiques passifs telles que les solutions MUX/DEMUX qui peuvent répondre à vos besoins de déploiement spécifiques à la 5G.

Plus important encore, nous offrons une expertise en interopérabilité des systèmes. Soutenu par un laboratoire d'essais et une équipe d'ingénieurs innovants (consultez notre Groupe d'ingénierie avancée ici), nous pouvons aider nos clients à s'assurer que tous les éléments de leur réseau fonctionneront comme ils le souhaitent. Nous avons pour mission de mettre fin au verrouillage des fournisseurs, mais cela est mieux accompli avec l'aide d'experts et des partenariats de confiance. Nous sommes ce partenaire.

Quels que soient vos besoins de liaison 5G, nous pouvons vous aider. Contactez-nous aujourd'hui.