Las redes fronthaul 4G/5G en primer plano

Ciena anunció recientemente importantes mejoras y adiciones a nuestras soluciones de redes 5G, que incluyen tres nuevos routers optimizados para la red de transporte xHaul, mejoras como Network Slicing y planificación dinámica en nuestro software de automatización Blue Planet y Servicios profesionales para ayudar a los operadores a lo largo de su viaje único de 4G a 5G. ¿No está familiarizado con xHaul y por qué es sumamente crítico para el éxito de 5G? Voy a explicarle.

¿Qué es xHaul?

xHaul se refiere a las redes de transporte fronthaul, midhaul y backhaul que interconectan las estaciones base entre sí, con la red troncal, y finalmente con los centros de datos, donde se encuentra el contenido al que se accede. ¿Por qué hablo de centros de datos?

El video representará el 76% de todo el tráfico móvil para el 2025, y adivine ¿dónde se encuentra el mayor contenido de video? Así es, en los centros de datos cercanos y lejanos, lo que significa que es necesario actualizar toda la red fija entre la red de acceso de radio (Radio Access Network, RAN) y los centros de datos para poder cumplir con la promesa de rendimiento garantizado de extremo a extremo que se espera de 5G Network Slicing. Los operadores de redes móviles (MNO) usarán 5G Network Slicing para el soporte de tres categorías principales de casos de uso, cada uno con sus propios requerimientos de rendimiento de red:

• banda ancha móvil mejorada (eMBB), donde se requiere aumentos significativos de la capacidad de línea fija
• comunicaciones masivas entre máquinas (mMTC), donde se requiere automatización y análisis para conectar en forma óptima de millones a miles de millones de máquinas más (IoT masivo)
• comunicaciones ultrafiables de baja latencia (urLLC), donde se requiere computación de borde de acceso múltiple (Multi-access Edge Computing, MEC) y transporte de óptica de paquetes determinista para alcanzar los objetivos de baja latencia

¿Por qué son importantes estas categorías? Porque a medida que los datos atraviesan la red de extremo a extremo, a través de los dominios inalámbricos y de cable, los operadores de red deben ser capaces de garantizar el rendimiento de una slice de red durante todo su ciclo de vida. En el domino de las redes fijas, esto significa que se necesitan capacidades específicas de gestión del tráfico en las redes fronthaul, midhaul y backhaul que van mucho más allá de simplemente aumentar la capacidad para soportar correctamente los servicios 5G.

¿Dónde está xHaul?

En 4G, la red de transporte fronthaul conecta las cabeceras de radio remotas (RRHs) a las unidades de banda base (BBU) centralizadas/en la nube distantes, mientras que backhaul conecta las BBU nuevamente a la 4G Evolved Packet Core (EPC). En 5G, las New Radios (NR) se conectan a la BBU, que puede estar desagregada (y virtualizada) en una unidad central (CU) y una unidad distribuida (DU). La nueva midhaul interconecta la CU a la DU a través de una interfaz 3GPP F1 nueva y estandarizada. 5G backhaul, inicialmente donde los operadores se focalizan para entregar nuevos servicios eMBB, es esencialmente lo mismo que en 4G, aunque transporta mucho más tráfico debido a las 5G New Radios (NR) de mayor rendimiento y ancho de banda.

Figura 1: Arquitectura de alto nivel 4G C-RAN vs. 5G C-RAN  

Se está produciendo un cambio trascendental en la industria que consiste en dejar atrás las redes fronthaul 4G. Si bien están basadas en la especificación de la Interfaz de radio pública común (Common Public Radio Interface, CPRI), estas redes fronthaul terminan siendo cerradas y propietarias. Los MNO se vieron obligados a comprar RRH y BBU al mismo proveedor y transportar tráfico fronthaul sobre fibra oscura costosa, y a menudo no disponible, debido a la capacidad muy elevada (e ineficiente) y los estrictos requerimientos de latencia de la interfaz CPRI. Con 5G – esto puede y va a cambiar.

¿Por qué redes xHaul abiertas?

Con la ayuda de organizaciones conducidas por operadores, como la Alianza O-RAN, las especificaciones de la interfaz de red 5G fronthaul y midhaul son abiertas y están definidas en un formato estructurado. Esto permite a los MNO comprar RU, DU, CU y las redes de transporte entre ellas, a cualquier proveedor, siempre y cuando los equipos sean compatibles con las especificaciones de la O-RAN. Estas especificaciones abiertas fomentarán mayor competencia de proveedores, lo que proporcionará mayor oferta, una innovación más rápida, diseños de red de calidad y un ecosistema de proveedores más amplio y más seguro.

Ciena cree proactivamente en la apertura y es por eso que presentamos nuestros nuevos Routers 5164, 5166 y 5168 interoperables y de múltiples proveedores – para ayudar a los MNO a romper con la dependencia de un solo proveedor de una vez por todas. Debido a que tanto 4G como 5G coexistirán durante muchos años, las redes xHaul deben admitir ambos estándares durante muchos años. La mejor manera de hacerlo en forma rentable es a través de una red de transporte abierta, interoperable y convergente que unifique el fronthaul, el midhaul y el backhaul sobre una infraestructura de red de transporte común.

¿Por qué redes xHaul interoperables y de múltiples proveedores?

Una ventaja clave del transporte xHaul abierto y basado en estándares es la capacidad de converger el tráfico en una infraestructura de línea fija común lo que hace mucho más simple y rentable poseer y operar la red sin necesidad de superponer redes costosas. Poder converger el tráfico de fronthaul y backhaul 4G junto con el tráfico de fronthaul, midhaul y backhaul 5G en una red significa admitir múltiples interfaces 4G y 5G, como la 4G CPRI, el encapsulado 4G Radio-over-Ethernet (RoE), 5G Evolved CPRI (eC), O-RAN Fronthaul y el perfil de interfaz abierta F1 O-RAN. Esta flexibilidad exige una nueva generación de equipos de red y los llamamos los Routers 5164, 5166 y 5168 de Ciena.

El enfoque en la red fronthaul

Los Routers 5164, 5166 y 5168 de Ciena soportan Ethernet estándar y redes sensibles al tiempo (Time-Sensitive Networking, TSN), además de network slicing soft (Segment Routing) y hard (FlexEthernet / ITU-T G.mtn). También se benefician del software de automatización inteligente Blue Planet de Ciena y de la implementación de IP ágil con Adaptive IP de Ciena posible a través de las API abiertas y admiten telemetría de streaming para ofrecer beneficios en toda la red que van más allá de los propios routers.

Vamos a centrarnos en las capacidades de fronthaul del router 5168 y sus numerosas interfaces fronthaul, que lo hacen diferente de los routers 5164 y 5166. Para converger y simplificar el tráfico de fronthaul y midhaul 4G y 5G en una red xHaul común y convergente, el router 5168 admite las siguientes interfaces fronthaul y midhaul:

• Common Public Radio Interface (CPRI) 
• evolved Common Public Radio Interface (eCPRI)
• IEEE 1914.3 interfaz Radio-over-Ethernet (desconocimiento y conocimiento de la estructura) (4G CPRI en Ethernet)
• Interfaz ORAN
• Interfaz 3GPP F1 (incluye perfiles de interfaz abierta F1 O-RAN)
• CPRI-to-eCPRI Interworking Function (IWF)
• CPRI-to-ORAN, incluye L1 Offload processing

Rendimiento de la red fronthaul

Todas las interfaces de fronthaul y midhaul 4G/5G arriba mencionadas están basadas en paquetes y requieren nuevos y estrictos niveles de latencia y requisitos de garantía de jitter para asegurar la transmisión exitosa de paquetes a través de la red fronthaul. Se utilizan tecnologías similares en las redes midhaul y backhaul para alcanzar los estrictos requisitos de rendimiento de los nuevos casos de uso de 5G, como los asociados con urLLC.

Del mismo modo que los proveedores de servicios buscan aprovechar las mejores tecnologías para diseñar y construir las redes de mayor rendimiento para sus usuarios, en Ciena siempre estamos buscando oportunidades para ofrecer programabilidad de valor agregado para aumentar aún más las capacidades y el rendimiento de nuestras soluciones. Un ejemplo específico de esto es en el dominio fronthaul donde estamos trabajando junto con Intel para ofrecer el mejor transporte CPRI paquetizado a través de Radio-over-Ethernet (RoE) y una CPRI-to-eCPRI Interworking Function (IWF). La tecnología Field Programmable Gate Array (FPGA) de Intel ofrece el rendimiento, la flexibilidad y la programabilidad que necesitamos para implementar múltiples especificaciones de fronthaul hoy en día. Además, la tecnología FPGA de Intel permite actualizaciones en campo en caso de que los requisitos de implementación en el futuro cambien por cualquier motivo. Nuestra colaboración con Intel nos permite aprovechar su experiencia en tecnología programable y de aceleración para vRAN para realizar el despliegue de redes móviles 4G/LTE y 5G convergentes de la manera más eficiente y rentable.

¿Y qué sucede con midhaul y backhaul?

Esté atento a mis publicaciones porque cubriré estas dos partes de la red fija que también son fundamentales para 5G, ya que soportan las slices de red garantizadas de extremo a extremo que generarán una nueva oleada de novedosas y emocionantes aplicaciones eMBB, mMTC y urLLC y casos de uso.

¿Qué hay en su red fronthaul?