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Ethernet para fronthaul 5G

O 5G promete oferecer velocidades mais altas e suportar novos e revolucionários casos de uso, serviços e aplicativos que conectam pessoas e coisas. Não se esperava que nenhuma tecnologia RAN anterior oferecesse suporte a uma ampla gama de serviços com diferentes requisitos de capacidade, latência, sincronização, confiabilidade e conectividade.

Ethernet para fronthaul 5G

Os operadores não podem atender a essas expectativas construindo o 5G RAN isoladamente de outros domínios de rede, incluindo a camada de transporte. Além dos melhoramentos para a RAN-densificação que incluem células, mais antenas (MIMO ou seja maciça) e a utilização de frequências-operadores operacionais existentes e novas precisar de mais fibras e novas tecnologias de transporte de pacotes que abordam as diversas aplicações e requisitos da rede correspondentes. Sempre que possível, seus planos 5G devem aproveitar as redes de pacotes existentes para economizar em custo e agilizar a implantação.

O 5G não se destina a operar independentemente ou a substituir as redes 4G existentes. Em vez disso, os rádios 5G foram projetados para complementar os recursos existentes. Isto é evidenciado por um impulso de configurações não-independentes (NSA) em implantações de início em que os rádios 5G prendem à rede central pacote 4G e utilizam 4G LTE para cobertura e 5G para enchimento capacidade. Ter redes de sobreposição para cada geração de RAN é indesejável nesta configuração. Uma rede de transporte que converge o transporte 4G e 5G é mais rentável e mais simples de operar.

Abraçando Arquiteturas Cloud RAN

Com a chegada do 5G, mais operadores estão interessados ​​em mudar para arquiteturas flexíveis do Cloud RAN (C-RAN). O C-RAN permite que as operadoras atendam aos diferentes requisitos de aplicativos, localizando recursos de armazenamento e computação na base do local da célula, em hubs centralizados a centenas de quilômetros de distância ou em qualquer lugar entre eles. Por exemplo, os operadores podem oferecer suporte a aplicativos sensíveis à latência usando datacenters Multi-access Edge Computing (MEC) localizados mais próximos do site da célula de serviço.

Posicionamento flexível de funções RAN
Figura 1: Posicionamento flexível de funções RAN

Essa flexibilidade é ativada por meio de divisões funcionais 5G que dividem o processamento de banda básica entre elementos diferentes, incluindo a unidade de rádio (RU), unidade distribuída (DU) e unidade centralizada (CU). Essas divisões criam dois segmentos de transporte: fronthaul, entre o RU e o DU, e o midhaul, entre o DU e a CU.

Desenvolvimento do protocolo eCPRI para Fronthaul 5G

No 4G LTE, as redes de fronthaul contam com protocolos semi-proprietários, como CPRI e OBSAI. No entanto, esses protocolos não são dimensionados de maneira econômica para o 5G devido ao uso de bandas espectrais muito maiores (centenas de MHz) e MIMO massivo. O grupo de cooperação CPRI criou um protocolo CPRI (eCPRI) aprimorado que aumenta a largura de banda sobre o 10x mais efetivamente do que o CPRI 4G e, portanto, requer menos recursos de transporte.

O eCPRI é uma interface empacotada que pode ser enquadrada na Ethernet para aproveitar as onipresentes redes Ethernet já existentes. No entanto, devido à natureza sensível do tempo no tráfego fronthaul, que tem um requisito de latência de ida de cerca de 100 ms, novas tecnologias são necessárias para melhorar a melhor esforço Ethernet para torná-lo determinista e tempo ligado.

Rede sensível ao tempo para Fronthaul

O grupo de tarefas TSN (Time-Sensitive Networking) do IEEE publicou um novo padrão que aborda o TSN para fronthaul (IEEE 802.1CM). Esse padrão permite conectividade determinística para fluxos de fronthaul em redes com pontes Ethernet onipresentes e flexíveis. Essas redes Ethernet TSN fornecerão transporte determinístico de fluxos de eCPRI 4G CPRI e 5G, controlando o agendamento de tráfego, a sincronização de tempo e a confiabilidade do sistema.

As redes Ethernet são um meio compartilhado, por isso é importante priorizar pacotes de fronthaul sobre outros pacotes de menor prioridade. O Grupo de Trabalho TSN abordou esta necessidade com um padrão que permite que os pacotes fronthaul para antecipar outros pacotes (IEEE 802.1Qbu-frame preempção) e manter atrasos de pacotes na fila em cheque.

Evitar redes caras de sobreposição através do transporte convergente de todo o tráfego móvel
Figura 2: Evitar redes caras de sobreposição por meio do transporte convergente de todo o tráfego móvel

As redes Ethernet da TSN fornecerão conectividade de fronthaul entre as RUs no local da célula e as UDs no site do MEC. Como 4G e 5G irão coexistir, os MECs servirão como hubs 4G / 5G C-RAN. Mas como os rádios 4G usam o protocolo CPRI, os dados de rádio, controle e gerenciamento digitalizados subjacentes devem ser encapsulados na Ethernet antes que possam ser transmitidos pela rede Ethernet TSN. Os novos comutadores de pacote TSN executarão essa função de encapsulamento / decapsulação de maneira padronizada (IEEE 1914.3 RoE) e a combinarão com o eCPRI 5G para maximizar a capacidade de transporte.

Usando essas abordagens baseadas em padrões para aprimorar a Ethernet, os operadores receberão uma rede determinística que pode atender a requisitos de fronthaul rigorosos. Eles também ganharão a flexibilidade, a eficiência do tráfego e a abertura das redes Ethernet de pacote em uma tecnologia que seja bem compreendida.

Originalmente publicado por Hector Menendez na Nokia Blog

Este artigo é de e publicado após autorização. Não representa Gigalight Posição da Comunidade. Antes de reproduzido, entre em contato com o autor original.

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