Het is alweer zes jaar geleden dat de vierde generatie mobiele technologie, LTE (Long Term Evolution), werd geïntroduceerd. De typische innovatiecyclus voor mobiele netwerken is 10 jaar. Dit betekent dat de volgende generatie, 5G-netwerken, er snel aan komt. Zuid-Korea wil op de Olympische spelen van 2018 de show stelen met een landelijk dekkend 5G-netwerk. In Europa worden de eerste netwerken rond 2020 verwacht.
Veranderingen van 4G naar 5G
Daar waar 4G-netwerken voor echt mobiel breedbandverkeer zorgden, zal 5G het Internet of Things (IoT), realtime-communications, E-health & broadcast services en zeer hoge gebruikersmobiliteit faciliteren. Deze toepassingen stellen heel hoge eisen aan het netwerk.
Een paar karakteristieken van 5G zijn:
- 10000 keer meer netwerkverkeer
- 2000 keer meer energie-efficiënt
- 100 keer hogere gebruikersdensiteit
- 10 keer hogere peak-data rates tot 10 Gbit/s
- 10 keer minder latency (minder dan 1ms)
- Overal 50 – 100 Mbit/s breedband internetverkeer
- Mobiliteit tot 500 km/u
Persoonlijk vind ik dit indrukwekkende cijfers. De bandbreedte per cell site zal groeien van 300 Mb/s tot 1 Gbps naar 100 Gbps per cell site. Maar wat zijn de gevolgen voor het netwerk?
Gevolgen 5G voor fronthaul- en backhaul-netwerk
Deze enorme bandbreedtegroei heeft uiteraard grote gevolgen voor het hele netwerk, maar laten we even kijken naar de gevolgen voor het fronthaul- en backhaul-netwerk.
Het mobile fronthaul-netwerk is de verbinding tussen de twee hoofdonderdelen van een mobiel basisstation: de Remote Radio Head (RRH) en de Baseband Unit (BBU). Het mobile backhaul-netwerk is de verbinding tussen de BBU’s en de core van het netwerk.
De gemiddelde cell site bij 4G had een dataverbruik van 300 Mb/s tot 1 Gbps, daarom volstond het om bijvoorbeeld een 10 GbE carrier ethernet-ring aan te leggen om zo een aantal sites te ontsluiten. De groei van bandbreedte in 5G-netwerken naar 100 Gbps per cell site of mobiele zender, gecombineerd met de extreme netwerkeisen op het gebied van latency (< 1ms) en synchronisatie worden mogelijk gemaakt door de inzet van optische DWDM-technologie in fronthaul-netwerken.
Daar waar in mobile backhaul veelal ‘klassieke’ DWDM-oplossingen toegepast worden, zijn er verschillende fronthaul-oplossingen mogelijk:
- Passive fronthaul
Bij ‘passive fronthaul’ worden er gekleurde optische interfaces in de RRH en BBU geplaatst, die met een passieve multiplexer of prisma op één glasvezel gemultiplext worden. De BBU kan in een gecentraliseerde, geconditioneerde locatie (central office) geplaatst worden. Dit levert een CAPEX- en OPEX-besparing op. - Semi passive fronthaul
Semi passive fronthaul lijkt heel sterk op de eerste variant, waarbij vanuit de central office nog een extra kanaal toegevoegd wordt om de verbinding actief te monitoren. - Active fronthaul
Bij active fronthaul worden uncoloured (grijze) optics in de RRH en BBU geplaatst in combinatie met actieve DWDM-technologie. Deze oplossing biedt de nodige bandbreedte per cell site en is prima toe te passen in een ring topologie met protectie. Mobile fronthaul DWDM-transponders zijn transparant en ondersteunen specifieke protocollen als CPRI (specificatie 7.0) en OBSAI.
Gelijke latency
Bij een protectieswitch in een ring topologie is het bij 5G-netwerken zeer belangrijk dat de latency gelijk blijft. Bepaalde mobile fronthaul DWDM-kaarten bieden de mogelijkheid om delay-compensatie toe te passen.
Conclusie is dat optische technologie en connectivity-oplossingen een essentieel onderdeel van 5G-netwerken worden. Ze bieden de nodige bandbreedte, lage latency, synchronisatie en betrouwbaarheid. Bovendien zijn deze uitermate geschikt voor zowel fronthaul- als backhaul-toepassingen.
Tom Engels, Networking Consultant
Voor meer informatie ga naar www.telindus.nl
