Ciena tillkännagav nyligen viktiga tillägg och förbättringar i våra 5G-lösningar. Bland höjdpunkterna fanns tre nya routrar som är optimerade för nätverk med xHaul-transport samt förbättrad ”network slicing” och dynamisk planering i vår automatiseringsprogramvara, Blue Planet. Dessutom utvecklar vi våra professionella tjänster för att bättre kunna hjälpa dig på din unika resa från 4G till 5G. Känner du dig osäker på vad xHaul faktiskt är och varför det är helt avgörande för att lyckas med 5G? Om du har ett ögonblick kan jag förklara.

Vad är xHaul?

xHaul refererar till fronthaul-, midhaul- och backhaul-nätverk med kopplingar mellan basstationer, till corenätverket och till datacentren där innehållet finns. Varför är datacenter intressanta i sammanhanget?

Jo för att video kommer att stå för 76 % av all mobiltrafik år 2025. Och gissa var allt videoinnehåll finns? Nu förstår du. Svaret är datacenter, oavsett om de är nära eller långt från slutanvändaren. Alltså måste hela den fasta, trådbundna nätverkskopplingen mellan Radio Access Network (RAN) och datacentren uppgraderas. Först då kan du uppnå den prestanda, från slutpunkt till slutpunkt, som förväntas av ”network slicing” i 5G. Operatörer av mobila nätverk kommer att använda sig av 5G ”network slicing” för de tre vanligaste användningsområdena, som alla har sina egna specifika prestandakrav:

  • enhanced Mobile Broadband (eMBB), som kräver stor trådbunden kapacitet
  • massive Machine-Type Communications (mMTC) som kräver analysbaserad automatisering för att kunna koppla ihop miljoner – eller snarare miljarder – nya maskiner på ett optimalt sätt (tänk dig ett enormt sakernas internet)
  • ultra-reliable Low-Latency Communications (urLLC), som kräver Multi-access Edge Computing (MEC) och deterministisk paket-optisk transport för att kunna uppnå extremt låg och deterministisk fördröjning.

Varför är dessa tre användningsområden så viktiga? Helt enkelt för att när data förflyttas över hela nätverket, både trådlåst och trådbundet, måste en nätverksoperatör kunna garantera att varje ”nätverksskiva” presterar felfritt under hela livscykeln. Vad gäller den trådbundna delen krävs det särskilda trafikhanteringsfunktioner i fronthaul-, midhaul- och backhaul-nätverken. Det räcker knappast att bara höja kapaciteten för att stödja 5G-tjänster.

Var används xHaul?

När det gäller 4G kopplar fronthaul-nätet samman Remote Radio Heads (RRHs) med avlägsna centraliserade/molnbaserade basbandsenheter. Backhaul, å sin sida, kopplar basbandsenheterna tillbaka till 4G Evolved Packet Core (EPC). När det gäller 5G kopplas New Radio (NR) till basbandsenheterna, som kan disaggregeras (och virtualiseras) till en centraliserad enhet och en distribuerad enhet. Det nya midhaul-nätet kopplar samman centraliserade och distribuerade enheter med ett nytt, standardiserat 3GPP F1-gränssnitt. I fall med 5G-backhaul, där operatören fokuserar på att leverera nya eMBB-tjänster, gäller i princip det samma som för 4G. Trafikvolymerna är dock mycket högre, på grund av 5G NR med högre prestanda och bandbredd.

Bild över high-level 4G C-RAN jämfört med 5G C-RAN-arkitektur

Bild 1High-level 4G C-RAN jämfört med 5G C-RAN-arkitektur 

Vi ser just nu en stor ändring i branschen, som allt mer strävar mot att öppna upp 4G fronthaul-nätverken. Trots att de ursprungligen skapades efter en öppen Common Public Radio Interface-specifikation (CPRI) blev fronthaul-nätverken ändå slutna och proprietära. Mobilnätsoperatörer tvingades köpa radio- och basbandsenheter från en och samma leverantör. Sedan skulle de transportera fronthaul-trafiken över dyr, och ofta otillgänglig, svartfiber, på grund av CPRIs höga (och inneffektiva) kapacitet och strikta fördröjningskrav. Detta kommer garanterat att ändras med 5G.

Vad vinner vi på att öppna xHaul-nätverken?

Organisationer som operatörsledda O-RAN Alliance har hjälpt till att säkerställa öppna och dokumenterade gränssnittsspecifikationer för 5G fronthaul- och midhaul-nätverk. På så vis kan mobilnätsoperatörer köpa radioenheter samt distribuerade och centrala enheter – och tillhörande transportnätverk – från vem som helst, så länge utrustningen möter O-RANs specifikationer. De öppna specifikationerna kommer att leda till ökad konkurrens mellan leverantörer av utrustning, vilket i sin tur leder till ett större utbud, snabbare utvecklingstakt, optimal nätverksdesign och ett mer omfattande och säkrare leverantörsekosystem.

Ciena tror på öppenhet och det är därför vi har lanserat de nya routrarna 5164, 5166 och 5168. De fungerar tillsammans med utrustning från många olika leverantörer så att du äntligen slipper att låsa dig till en enda leverantör. Eftersom 4G och 5G kommer att existera parallellt under en lång tid framöver måste xHaul-nätverk stödja båda dessa standarder. Vilket är det mest kostnadseffektiva sättet att åstadkomma detta på? Ett öppet, driftskompatibelt och konvergerat transportnätverk som förenar fronthaul, midhaul och backhaul i en enda gemensam transportinfrastruktur.

Varför vill vi ha xHaul-nätverk som fungerar oavsett vem som tillhandahållit utrustningen?

Cienas xHaul-routrarDen största fördelen med öppen, standardiserad xHaul-transport är att trafiken konvergeras i en enda gemensam trådbunden infrastruktur. Då blir det mycket enklare och mer kostnadseffektivt att äga och driva nätverket, eftersom du slipper dyra overlay-nätverk. Vad krävs för att konvergera 4G fronthaul- och backhaul-trafik jämte 5G fronthaul-, midhaul- och backhaul-trafik i ett och samma nätverk? Svaret är en rad 4G- och 5G-gränssnitt, som 4G CPRI, inkapsling av 4G Radio-over-Ethernet (RoE), 5G evolved CPRI (eCPRI) samt O-RAN Fronthaul och O-RAN Open F1-gränssnittsprofiler. För att åstadkomma denna flexibilitet krävs en ny generation av routrar: Cienas 5164, 5166 och 5168.

Fokus på fronthaul-nätverket

Routrarna 5164, 5166, och 5168 från Ciena stödjer både standard-Ethernet och Ethernet med Time-Sensitive-Networking (TSN), och dessutom mjuk (Segment Routing) och hård (FlexEthernet / ITU-T G.mtn) ”network slicing”. De använder sig också av Cienas intelligenta automatiseringsmjukvara Blue Planet och Cienas Adaptive IP IP-implementering, som bygger på öppna API:er. Här finns stöd för telemetri, vilket ger fördelar för hela nätverket, även utanför själva routrarna.

Låt oss fokusera på fronthaul-funktionerna i 5168-routern. Det stora antalet fronthaul-gränssnitt skiljer den från 5164- och 5166-modellerna. Ciena 5168 stödjer följande fronthaul- och midhaul-gränssnitt för att konvergera och förenkla 4G- och 5G-trafik i ett gemensamt nätverk:

  • Common Public Radio Interface (CPRI) 
  • evolved Common Public Radio Interface (eCPRI)
  • IEEE 1914.3 Radio-over-Ethernet (4G CPRI i Ethernet), både ”structure-agnostic” och ”structure-aware”
  • ORAN-gränssnitt
  • 3GPP F1-gränssnitt (inklusive O-RAN Open F1-profiler)
  • CPRI-to-eCPRI Interworking Function (IWF)
  • CPRI-to-ORAN, inklusive L1 Offload

Prestanda i fronthaul-nätverk

Alla ovanstående 4G/5G fronthaul- och midhaul-gränssnitt är paketbaserade och kräver nya strikta fördröjnings- och jittergränser, för att kunna garantera en korrekt överföring av paketen. Liknande teknik används i midhaul- och backhaul-nätverken. Detta för att nå upp till de hårda prestandakraven på nya användningsområden inom 5G, exempelvis urLLC.

Tjänsteleverantörer jagar ständigt marknadens vassaste teknik för att skapa högpresterande nätverk åt sina användare. På samma sätt jagar vi på Ciena ständigt nya möjligheter att erbjuda dig mervärde genom programmerbara lösningar med högre funktionalitet och prestanda. Låt oss ta ett exempel som rör fronthaul. Där samarbetar vi med Intel för att leverera marknadens bästa CPRI-transport via Radio-over-Ethernet (RoE) och en CPRI-till-eCPRI Interworking Function (IWF). Intels Field Programmable Gate Array (FPGA) är en teknologi som ger den prestanda, flexibilitet och programmerbarhet som idag krävs för att implementera flerfaldiga fronthaul-specifikationer. Dessutom kan du uppgradera Intels FPGA-teknologi på plats, om nödvändigt för framtida utbyggnad. Genom samarbetet med Intel kan vi dra nytta av deras spjutspetskompetens inom accelererade och programmerbara datorplattformar för virtuella RAN. Då kan vi installera konvergerade 4G/LTE- och 5G-nät smidigt och kostnadseffektivt.

Vad gäller för midhaul och backhaul?

Jag kommer att skriva om dessa inom kort. Mid- och backhaul är mycket viktiga för 5G och ”network slicing”, och vi kan vänta oss en hel våg av spännande nya eMBB-, mMTC- och urLLC-tillämpningar.

Vad finns i ditt fronthaul-nätverk?