Las redes 5G midhaul en primer plano
¿Por qué redes de transporte basadas en estándares?
¿Por qué los operadores de red quieren redes de transporte xHaul (fronthaul, midhaul, backhaul) abiertas y basadas en estándares? Porque al igual que cualquier otra área de la infraestructura de red global, permiten que la cadena de suministro de los proveedores sea más amplia y segura tanto para operadores móviles como mayoristas. Siguiendo el modelo económico de oferta y demanda, un ecosistema de proveedores amplio elimina la dependencia de un solo proveedor, acelera los ciclos de innovación y reduce los precios, todo gracias a una mayor competencia. Una red de transporte xHaul abierta y basada en estándares también crea un mercado mayorista lucrativo que impulsa un cambio donde los mayoristas no tienen que abandonar su fibra oscura, como suele ser el caso en la red 4G fronthaul actual, hacia servicios de redes de paquetes basadas en estándares, similares a los servicios de backhaul mayoristas de la actualidad.
¿Qué es el midhaul y dónde lo ubicamos en la red móvil?
Una estación base de red móvil tradicional incluye una unidad de banda base basada en hardware (BBU), instalada en la base de una torre celular, conectada a múltiples unidades de radio (RU), instalada en la parte superior de la torre celular. La primera genera y procesa señales de radiofrecuencia (RF) digitalizadas de banda base, mientras que la segunda convierte señales digitales BBU en señales analógicas de radiofrecuencia (RF), que luego se propagan sobre ondas de aire a través de antenas. A lo largo de varias generaciones de tecnologías de redes móviles, esta división funcional era básicamente la misma.
Esto cambiará profundamente con 5G, al ofrecer a los operadores de red mayor flexibilidad y rendimiento.
En una red de acceso de radio 4G distribuida (D-RAN), la BBU se ubica físicamente en la base de una torre celular macro. En una arquitectura de red de acceso de radio 4G centralizada/virtualizada (C-RAN), la BBU se ubica físicamente en una central telefónica o centro de datos a distancia. Fronthaul se refiere a la red que conecta las cabeceras de radio remotas a las BBU a muchos kilómetros de distancia, entonces ¿dónde se encuentra la red midhaul? Midhaul interconecta la nueva BBU 5G desagregada.
Desagregación de la unidad de banda base tradicional (BBU)
5G RAN evolucionará de la arquitectura tradicional de BBU y cabeceras de radio remotas (RRH) utilizadas en las redes 4G a una arquitectura de unidad distribuida (DU), unidad centralizada (CU) y unidad de antena activa (AAU), como se ilustra a continuación.
Figura 1: Nueva arquitectura 5G de sistemas de radio
Al desagregar la BBU, parte de su funcionalidad tradicional (las subcapas PHY, MAC y RLC) estarán en la DU y el resto de las subcapas (como PDCP, SDAP y RRC) conformarán la CU. Los sistemas de radio 5G adoptarán principalmente una arquitectura AAU donde los sistemas de RRH y antenas están integrados en un solo dispositivo. La DU y la CU podrían, y probablemente sea así, estar virtualizadas y alojadas en recursos de computación RAN ubicados en diferentes partes de la red, dependiendo de la estrategia de implementación del operador de red.
Desde una perspectiva de RAN virtualizada (vRAN), se requerirán aceleradores de hardware específicos y comercialmente disponibles (Commercial-Off-The-Shelf, COTS) para asistir al x86 CPU en la virtualización de las cargas de trabajo de la DU y CU. Se necesitan estos aceleradores para cumplir con los requerimientos IEEE 1588 Packet Timing Protocol (PTP) y Synchronous Ethernet (SyncE), además de realizar el procesamiento de la capa 1 física, como la corrección anticipada de errores (FEC).
La interfaz 4G fronthaul evolucionará de la interfaz actual Common Public Radio Interface (CPRI) cerrada y propietaria, a una nueva interfaz fronthaul abierta y basada en estándares, según la especificación 7.2x fronthaul de la O-RAN. Como la O-RAN 7.2x fronthaul está totalmente basada en paquetes, la red de transporte asociada puede aprovechar la tecnología de transporte Ethernet ampliamente utilizada para entregar cargas útiles de fronthaul.
La desagregación del sistema de radio 5G también resultará en una nueva interfaz midhaul basada en paquetes que conecta las DU con las CU sobre una nueva interfaz 3GPP F1. Como los requisitos de latencia y jitter para la interfaz F1 no son tan estrictos como el O-RAN 7.2x fronthaul, la carga útil F1 se puede transportar sobre diversos mecanismos de transporte basados en paquetes, como IP/MPLS, Segment Routing y E-VPN. La CU puede (y probablemente sea así) estar adicionalmente desagregada en un plano de usuario CU (CU-UP) y un plano de control CU (CU-CP), que estaría conectado con la DU sobre las interfaces F1-U y F1-C, respectivamente, como se muestra abajo. La conexión entre el CU-UP y el CU-CP estará conectada por una nueva interfaz 3GPP E1. Las redes de transporte midhaul puede desplegarse mediante una variedad de topologías diferentes, como estrella, malla y anillo, dependiendo de las necesidades específicas del operador de red.
Figura 2: Interfaces del sistema de radio 5G desagregado (y ng-LTE) (ref: 3GPP TS 38.401, TS 37.470)
Se espera que los requerimientos de rendimiento de la red de transporte midhaul soporten alcances de hasta 100 km con latencia de 5 milésimas de segundo, o menos. Midhaul es compatible con una variedad de tasas de interfaces Ethernet, como 10GbE inicialmente y luego 25GbE o 50GbE con sistemas de DU de mayor capacidad. Con el fin de lograr una mejor experiencia del usuario final, como una conexión más rápida a la red móvil y una respuesta de datos más rápida entre el equipo del usuario a la red, es preferible que la interfaz 3GPP F1 se transporte a través de tecnologías de transporte Ethernet deterministas como Time-Sensitive Networking (TSN) o FlexE/G.mtn.
Remus Tan es uno de los gerentes de
Líneas de Productos de Ciena y nuestro experto residente en redes móviles, responsable de las
Soluciones de red 5G de Ciena. Le pedí su valiosa opinión sobre el espacio de la nueva red midhaul,
sus desafíos y oportunidades. Dijo, "Con la madurez de los estándares 3GPP y O-RAN, estamos viendo
ahora productos 5G New Radio (NR) que interoperan con distintos proveedores basados en las especificaciones
más recientes que permiten una RAN completamente desagregada y virtualizada, que se puede desplegar
comercialmente a escala y a un costo razonable. En 2021, comenzaremos a ver despliegues de vRAN más
desagregados que van a coincidir con una nueva oleada de inversiones en equipos de redes de transporte xHaul.
Con el reciente lanzamiento de nuestros 5G xHaul routers Ciena está muy bien posicionada para interceptar
esta nueva corriente de desarrollos de infraestructura vRAN desagregada".
Llegó el momento de abrir la RAN
Como industria, ahora es el momento de garantizar que la red midhaul emergente sea abierta y basada en estándares, para que no volvamos a una era similar cerrada y propietaria, como es el caso de fronthaul basada en CPRI. Por suerte hay varios grupos en la industria que trabajan precisamente para este objetivo, como 3GPP y la Alianza O-RAN. Los estándares y las especificaciones abiertas facilitarán de manera directa la creación de redes midhaul abiertas y basadas en estándares y todos los beneficios para el negocio antes mencionados.
¿Y con respecto a backhaul?
Esté atento, ya que la última entrega de esta serie de tres partes sobre la red xHaul cubrirá 4G/5G backhaul.
