O transporte 5G xHaul pode ser complexo: como torná-lo simples e prepará-lo para o futuro

Este post foi publicado pela primeira vez pela ACG Research. 

Vamos ser realistas. O transporte 5G xHaul pode ser complexo. Além do backhaul tradicional, existe o fronthaul e o novo midhaul que também têm requisitos de planejamento complexos: latência, temporização e sincronização têm limites mais rígidos para o 5G em comparação com o 3G/4G, o novo requisito de network slicing (fatiamento de rede) e uma variedade de novas interfaces para suportar. Uma rede de transporte 5G mal planejada pode resultar em uma rede não otimizada com uso intensivo de capex e um pesadelo operacional que é incapaz de fornecer o desempenho do serviço e a qualidade da experiência exigida pelos usuários finais, tanto humanos quanto máquinas (IoT).

Existe uma maneira de torná-la simples e prepará-la para o futuro? Este blog responde a essa pergunta listando as diretrizes que apontam os planejadores de rede na direção certa para simplificar e preparar a rede de transporte xHaul para o futuro.

Diretriz 1: unifique a camada de serviço

Em termos de número de camadas de serviço na rede 5G, menos é melhor. Em vez de colocar serviços em várias camadas, como IP, Ethernet, OTN e/ou DWDM, escolha uma delas estrategicamente. Isso aplica principalmente quando o network slicing é usado. Por quê? O network slicing já é complexo. Ter uma tecnologia ponta a ponta para network slicing torna a rede mais simples, mais fácil de provisionar e manter.

Nada supera o IP no fornecimento de uma camada de serviço perfeita (fornecendo serviços de camada 2 e 3) da estação radiobase à estação de núcleo, que também possui recursos de agregação sólidos. Quando a camada de serviço é construída a partir de tecnologias diferentes, provisionar e gerenciar de ponta a ponta é sempre difícil.

O IP/MPLS é um desafio de gerenciar e, além disso, está inchado com protocolos de sinalização pesados, como RSVP e LDP, que tornam a rede complexa. Graças ao Segment Routing (roteamento por segmento), que usa roteamento baseado na origem, o IP/MPLS se tornou mais simples e fácil de gerenciar sem a necessidade desses protocolos. Além disso, a EVPN simplifica a criação da camada VPN. Juntos, o Segment Routing e a EVPN podem simplificar consideravelmente a rede xHaul; é uma abordagem recomendada, mais simples para a criação de uma slice (fatia).

Diretriz 2: design para temporização, sincronização e latência

Em geral, quanto menor a latência no transporte, melhor é. Duas latências devem ser consideradas:

1. Uma latência ponta a ponta que depende do tipo de serviço oferecido por uma operadora, de telefonia móvel ou atacadista. Por exemplo, a comunicação de baixa latência ultraconfiável (urLLC) exige requisitos de latência muito mais rígidos, na faixa de poucos milissegundos, em comparação com a banda larga móvel aprimorada (eMBB). Para cumprir com essa latência, as operadoras devem pensar em estabelecer data centers na borda mais próximos do equipamento dos usuários e implementar redes sensíveis ao tempo (TSN).
2. A segunda latência está relacionada ao fronthaul na C-RAN. Essa latência está na faixa de 100 microssegundos ou menos. Isso determina a distância da estação radiobase em que a Unidade distribuída (DU) deve estar localizada.

Além da latência, a temporização e a sincronização são requisitos essenciais para o transporte 5G. Embora as tecnologias baseadas em pacotes não sejam as melhores para latência e jitter, o que pode afetar a sincronização, iniciativas como Rede sensível ao tempo (TSN) pela IEEE  (relacionada à Ethernet) e a iniciativa DetNet da IETF (relacionada ao IP) torna essas tecnologias de pacote mais determinísticas em termos de jitter, wander e desvio de tempo, portanto, adequadas para transportar pacotes de temporização e sincronização.

Um padrão emergente da OIF chamado FlexEthernet pode fornecer TDM como divisão de recursos e garantia de serviço previsível na camada Ethernet. Para serviços de latência ultrabaixa, a FlexEthernet é uma das opções disponíveis para provedores de serviços.

O equipamento de transporte deve suportar a funcionalidade de relógio de limite usando o perfil ITU-T G.8275.1 e alta precisão de no mínimo Classe C para aplicações fronthaul.

Os rígidos requisitos de tempo e sincronização no transporte xHaul exigem a colocação cuidadosa do T-GM (Telecom Grandmaster) na rede. A C-RAN precisa de muitos relógios distribuídos em locais centralizados para estações radiobase de sincronização de tempo. Se o equipamento de transporte puder suportar a funcionalidade de receptor do T-GM e do Sistema de navegação global por satélite (GNSS), isso reduzirá muito a necessidade de relógios T-GM externos, proporcionando, desta maneira, flexibilidade significativa e economia de capex.

Ao projetar o transporte 5G xHaul, é imperativo conhecer a latência necessária para os serviços e assim decidir a localização dos data centers, Unidades centralizadas (CUs) e Distribuídas DUs. Mais importante, ao usar fronthaul baseado em pacotes, esteja ciente das opções disponíveis para mitigar a latência, bem como o jitter.

Diretriz 3: automação, orquestração e análise são elementos-chave para o 5G

À medida que uma slice de rede atravessa vários domínios wireless e wireline, como rádio, transporte e núcleo, o 5G precisa de automação e orquestração inteligente orientada por dados para gerenciar serviços entre essas diferentes camadas. Neste contexto, existem vários fatores a serem considerados para o transporte:

1. O provisionamento manual usando comandos da Interface de linha de comando é demorado e altamente sujeito a erros, resultando em obstáculos para a automação preparada para o futuro. Em vez disso, a automação baseada em modelo usando NETCONF junto com modelos YANG abertos é preparada para o futuro, mais fácil de implementar e simples de integrar com o controlador SDN e o sistema de orquestração. A inteligência centralizada usando o controlador SDN é preferível, pois ajuda na engenharia de tráfego dos LSPs a partir de um local central.
2. Nada é pior do que ter uma slice, mas sem nenhuma visibilidade ponta a ponta dela. A ferramenta de orquestração deveria fornecer visibilidade de alto desempenho em várias camadas: IGP, BGP, gNMI (gRPC), SNMP, Syslog, NetFlow, etc. Então utilizar o aprendizado de máquina com automação de circuito fechado, pode realizar ações corretivas pró-ativas na rede, garantindo a qualidade de serviço da slice.

Diretriz 4: escolha seu equipamento de transporte com sabedoria

Existem algumas coisas a considerar ao escolher o equipamento de transporte:

• No lado do transporte xHaul, os roteadores devem ser compatíveis, não apenas com os recursos IP exigidos, mas também com os recursos adicionais necessários para suportar uma evolução elegante de 4G para 5G  , como TSN, eCPRI, CPRI com RoE, L1 Offload e interfaces F1.
• Alta densidade de 10/25GbE para fornecer a infraestrutura necessária para a densificação da rede.
• Interfaces NNI de 100/200/400 GbE para fornecer a escalabilidade de largura de banda exigida pelo 5G.
• No lado da temporização e da sincronização, ele deve ser compatível com T-GM, funcionalidade de relógio de limite e receptor GNSS usando o perfil G.8275.1 com a precisão de pelo menos Classe C.
• No lado do slicing (fateamento), o equipamento deve ter flexibilidade para suportar tanto o soft slicing, por exemplo, usando o roteamento por segmento, quanto o hard slicing, como o FlexEthernet.
• No lado da automação, os roteadores/sistema de gerenciamento devem suportar a automação usando NETCONF/YANG e análises poderosas orientadas por dados em várias camadas, incluindo IGP, BGP, SNMP, NetFlow, gNMI (gRPC) e Syslog, que fornecem visibilidade ponta a ponta da camada óptica às camadas de comutação e roteamento de pacotes com automação de circuito fechado inteligente.

Como você deve ter concluído, o transporte 5G xHaul precisa de uma abordagem em nível de solução que inclua uma caixa cheia de recursos e uma plataforma de orquestração e automação bem integrada. A Ciena oferece uma solução completa, porém aberta, com seu portfólio inovador Adaptive IP^TM, que está bem integrado com seu software Blue Planet Automation. A empresa simplificou o transporte 5G xHaul com um conjunto enxuto e aberto de protocolos IP orientado por analítica focada, camada de orquestração de circuito fechado de múltiplos fornecedores e domínios.