Транспорт xHaul 5G нередко сопряжен с трудностями — как упростить и подготовить его к будущему?

Эта статья была впервые опубликована компанией ACG Research. 

Пора признать. Транспорт xHaul 5G может быть сопряжен с трудностями. Помимо традиционных сетей Backhaul мы работаем с Fronthaul и новыми сетями Midhaul, которые также характеризуются высокими требованиями к планированию. Задержки и синхронизация имеют в 5G более строгие ограничения по сравнению с 3G/4G. Требования к сегментированию сетей изменились; кроме того, необходимо реализовать поддержку большого количества новых интерфейсов. Неоптимизированная, плохо спланированная транспортная сеть 5G может требовать значительных капитальных затрат и стать настоящим кошмаром: такие сети неспособны обеспечить производительность и качество обслуживания, необходимые конечным пользователям — как людям, так и машинам (IoT).

Есть ли способ упростить ее и подготовить к требованиям завтрашнего дня? Ответ вы найдете в этой статье. Она включает рекомендации, которые помогут планировщикам сетей упростить транспортную сеть xHaul и подготовить ее к требованиям завтрашнего дня.

Рекомендация 1. Унифицируйте уровень обслуживания

Количество уровней обслуживания в сетях 5G следует свести к минимуму. Вместо размещения услуг на нескольких уровнях, таких как IP, Ethernet, OTN и/или DWDM, следует стратегически выбрать один из них. Особенно рекомендуем придерживаться этого подхода, если вы используете сегментирование сети. Почему? Сегментирование сетей сложно уже само по себе. Используя для сегментирования одну технологию, вы упростите сеть: вам будет проще обеспечить выделение нужных ресурсов и вести обслуживание.

Ничто не сравнится с IP-сетями в отношении бесшовного уровня обслуживания (с услугами L2 и L3) от сотового узла до базового узла. Это, помимо прочего, позволяет эффективно реализовать агрегирование. Если уровень обслуживания скомпонован из разных технологий, управлять им и выделять нужные ресурсы всегда сложно.

IP/MPLS затрудняет управление. Кроме того, в этом случае среда переполнена тяжеловесными протоколами сигнализации, такими как RSVP и LDP, что усложняет работу сети. Благодаря маршрутизации по сегментам, использующей маршрутизацию по источнику, управлять IP/MPLS становится проще, поскольку необходимости в этих протоколах нет. Кроме того, EVPN упрощает создание уровня VPN. Вместе маршрутизация по сегментам и EVPN могут значительно упростить сеть xHaul. Именно этот — более простой — подход к созданию сегментов мы рекомендуем.

Рекомендация 2. Проектирование с учетом задержек, синхронизации и времени

Как правило, чем меньше задержки при транспорте, тем лучше. Следует обратить внимание на два варианта задержек.

1. Сквозная задержка, которая зависит от типа услуг, предлагаемых мобильным или оптовым оператором. Например, по сравнению с расширенной мобильной широкополосной связью (eMBB) ультранадежная связь со сверхнизкими задержками (urLLC) характеризуется гораздо более строгими требованиями к задержкам — в диапазоне нескольких миллисекунд. Чтобы снизить задержку до этого уровня, операторам необходимо задуматься о создании периферийных ЦОД ближе к оборудованию пользователей и внедрении сетевого взаимодействия со строгой синхронизацией времени (TSN).
2. Второй вариант задержки — задержка Fronthaul в C-RAN. Эта задержка составляет не более 100 микросекунд. От ее значения зависит, на каком расстоянии от радиоузла следует разместить распределенный блок (DU).

Еще одним ключевым требованием транспорта 5G является синхронизация. Несмотря на то, что пакетные технологии неспособны обеспечить лучшие показатели в отношении задержек и фазового дрожания, различные инициативы, такие как сеть со строгой синхронизацией времени (TSN) от IEEE  (для Ethernet) и инициатива DetNet IETF (для IP), позволяют сделать эти технологии более детерминированными в отношении фазового дрожания и отклонений по времени в соответствии с требованиями к передаче пакетов синхронизации.

Один из новых стандартов OIF — FlexEthernet — может обеспечить разделение ресурсов по принципу TDM с гарантией прогнозируемого обслуживания на уровне Ethernet. FlexEthernet — один из доступных вариантов для операторов, планирующих реализовать услуги с ультранизкой задержкой.

Транспортное оборудование должно поддерживать граничную синхронизацию с использованием профиля ITU-T G.8275.1 высокой точности класса не ниже C для приложений Fronthaul.

Строгие требования к синхронизации при транспорте xHaul требуют тщательного размещения T-GM (грандмастера электросвязи) в сети. Для C-RAN требуется много распределенных источников синхросигнала в централизованных точках для синхронизации радиоузлов. Если транспортное оборудование сможет поддерживать функционал приемников T-GM и глобальной навигационной спутниковой системы, это значительно сократит потребность во внешних источниках синхросигнала T-GM, что повысит гибкость среды и обеспечит значительную экономию капитальных затрат.

При проектировании транспорта 5G xHaul необходимо знать требования услуг к задержке. Только так можно определить расположение ЦОД, централизованных блоков (CU) и DU. Что еще более важно, при использовании пакетных соединений Fronthaul необходимо учитывать доступные варианты снижения задержек и фазового дрожания.

Рекомендация 3. Автоматизация, регулирование и аналитика — ключевые элементы 5G

Поскольку сетевой сегмент проходит по нескольким беспроводным и проводным средам, таким как радиосвязь, транспортная и опорная сеть, 5G нуждается в интеллектуальной автоматизации и регулировании на основе данных для управления услугами на разных уровнях. В этом контексте в отношении транспорта следует учитывать несколько факторов.

1. Ручное выделение ресурсов с помощью интерфейса командной строки занимает много времени и сильно подвержено ошибкам, что затрудняет автоматизацию с учетом требований завтрашнего дня. В этих условиях гораздо эффективнее себя показывает автоматизация на основе моделей с использованием NETCONF с открытыми моделями YANG. Этот подход более прост в реализации и предусматривает удобную интеграцию с контроллером SDN и системой регулирования. При этом предпочтительно задействовать централизованный интеллект на базе контроллера SDN, так как он поможет в регулировании трафика на LSP из центрального местоположения.
2. Крайне нежелательно использовать сегменты, не обеспечивающие сквозной видимости. Инструмент регулирования должен обеспечивать высокую производительность на нескольких уровнях: IGP, BGP, gNMI (GRPC), SNMP, Syslog, NetFlow и т. д. Затем, используя машинное обучение с автоматизацией с закрытым циклом, он сможет принимать профилактические корректирующие меры в сети, гарантируя качество обслуживания в рамках сегмента.

Рекомендация 4. Выбирайте транспортное оборудование с умом

При выборе транспортного оборудования необходимо учитывать несколько факторов.

• На транспортной стороне xHaul маршрутизаторы должны поддерживать не только необходимый функционал IP, но и дополнительные функции, необходимые для плавного перехода от 4G к 5G, такие как TSN, eCPRI, CPRI с интерфейсами RoE, L1 Offload и F1.
• Высокая плотность 10/25GbE для создания инфраструктуры, необходимой для уплотнения сети.
• Интерфейсы 100/200/400 GbE NNI обеспечивают масштабируемость полосы пропускания, необходимую для 5G.
• На стороне синхронизации транспортное оборудование должно поддерживать грандмастер электросвязи, функционал граничной синхронизации и приемник GNSS с использованием профиля G.8275.1 с точностью не ниже класса C.
• На стороне сегментирования оборудование должно предлагать гибкость, позволяющую поддерживать программное сегментирование, например посредством маршрутизации по сегментам, и аппаратное сегментирование, например FlexEthernet.
• На стороне автоматизации маршрутизаторы и система управления должны поддерживать автоматизацию с использованием NETCONF/YANG и мощной аналитики на основе данных на нескольких уровнях, включая IGP, BGP, SNMP, NetFlow, gNMI (gRPC) и Syslog, что обеспечивает сквозную прозрачность от оптического уровня до уровней коммутации пакетов и маршрутизации с интеллектуальной автоматизацией с закрытым циклом.

Очевидно, что для транспорта 5G xHaul необходим подход на уровне решения, который включает как обширный функционал, так и хорошо интегрированную платформу автоматизации и регулирования. Ciena предлагает полное открытое решение с инновационным портфелем решений Adaptive IP^TM, который прекрасно интегрируется с собственным программным обеспечением компании Blue Planet Automation. Компания упростила транспорт 5G xHaul, используя рациональный открытый набор IP-протоколов на основе многодоменного мультивендорного уровня регулирования с замкнутым циклом с использованием аналитики.