Backhaul Teknolojileri Nedir?

Backhaul teknolojileri, dağıtılmış radyo erişimi ağı (RAN) merkezileştirilmiş temel ağa bağlantı oluşturan taşıma katmanı oluşturur.Uygun 3G ağ mimarisi, baz istasyonları (Node Bs) mobil cihazlarla radyo iletişimini ele alır, ancak arka kanal bağlantılarını doğrudan bir şekilde taşırlar (daha sonra 3GPP sürümlerinde) arka planlı ağ, otomatik olarak "orta mil" ile bağlantı kurun.

Backhaul, çeşitli fiziksel medya ve protokolleri kullanarak uygulanabilir, her biri kendi ticaret-tavuşları kapasitede, geç kalmışlık, dağıtım maliyeti ve ölçeklenebilirlik. 3G ağları için, geri dönüş modu (ATM) başlangıçta, sonra Ethernet ve IP tabanlı taşıma için.

Diğer segmentlerden geri bildirim almak önemlidir: [FONTT:0]fronthaul) üssün (BBU) uzaktan radyo kafasına (RH) bağlanır, genellikle on kilometre boyunca yayılır.

Backhaul'un 2G'den 3G'ye Evrimi

TDM'den Packet-Rayed Backhaul

2G (GSM) ağlarında, geri dönüş, neredeyse sadece zaman içinde birden fazlaxing (TDM) kullanarak E1 (2.048 Mbps) veya T1 (1.544 Mbps) kiralama hattını kiraladı.Her ses devresi sabit bir 64 kbps kanalıydı, bu da devre dışı ses için verimliydi, ancak patlamalı veri trafiği için son derece atıklu bir şekilde kullanıldı.

Paket geri yükleme geçişi, E1 / T1 üzerinde ATM'nin kabul edilmesi ile başladı, bu da birden fazla sanal devrenin QoS farklılığıyla aynı fiziksel çizgiyi paylaşmasına izin verdi. Daha sonra, bakır veya fiber üzerindeki Ethernet tercih edilen taşımaya başladı, daha yüksek bant genişliği ve daha düşük maliyetli bir şekilde kullanılabilir.Bu evrim IP veya ATM üzerinden yapılabilir.

3G Backhaul'da Key Milestones

  • [[FONT:0)2002–2005: [Döneticileri, ATM'yi kiralayan E1 hatları üzerinde geri ödeme yaptı. Operatörler, geç kalmış ve jitter gereklilikleri karşılamak için karmaşık trafik mühendisliği başardılar.
  • [FONTNT:0)2006–2010: [Dönetici: [Dönderlik: Yüksek Hızlı Paketli Erişim) başlatılan, Fiber veya mikrodalga üzerinde Ethernet gerihaul, hücre sitesine 100+ Mbps destek verdi.
  • [FONT:0)2011 onward:[Döneticiler IP/MPLS backhaul'a yükseltildi ve tüm paket ağlarına ATM trafiği taşıdılar, LTE için hazır hale getirdiler.

Bu evrim sadece hız tarafından değil, operasyonel maliyetle yönlendirildi. Leased TDM devreleri pahalıydı, Ethernet ve fiber optik bağlantıları megabit başına çok daha iyi maliyet teklif etti.

3G Networks'teki Backhaul Teknolojileri Türleri

Mikrodalga Bağlantıları

Mikrodalga backhaul, hızlı dağıtım ve düşük maliyet nedeniyle birkaç yüz Mbps kapasiteye sahip olmak için nokta-to-point radyo frekansı kullanır. ancak, mikrodalgalar yağmur ve line-of-görüler engellerden biri olarak kalır ve 3G için hızlı dağıtım ve düşük maliyet gerektirir.3G ağları için genellikle ATM veya IP kullanarak sahte trafik emülasyonunu kullanarak.

Fiber Optik Kablolar

Fiber, 3G backhaul için en yüksek kapasiteyi ve en düşük gecikmeyi sunar. Single-mode fiber, Ethernet veya SONET/SDH protokolleri kullanarak, 10 Gbps'ye kadar yüksek ve mevcut metro kanallarını kullanabileceğiniz şehir alanları için idealdir.

Bakır Hatları (E1/T1, DSL, Bonded Copper)

Copper, özellikle de fiber veya mikrodalganın mümkün olmadığı bölgelerde yaygındır. Multipl xx (e.g., 8xE1 for 16 Mbps) 3G sitesini orta trafikle destekleyebilir. Digital Abone Line (DSL) varyantları, SHDSL (Symmetric High-bitrate DSL) gibi, mevcut 5-10 Mbps'ye kadar sabitlenmiş-seçmiş-sevcut kısıtlamalara kadar teslim edilmek için de kullanılmıştır.

Uydu Backhaul

Uzak veya zorlu arazilerde (kesinlikle ilgili alanlarda, adalar, deniz platformları), uydu bağlantıları 3G. Geostationary uydular yüksek gecikmeliliği (yaklaşık 600 ms yuvarlak-trip), gecikmeli uygulamaları etkili bir şekilde kullanmayı önler. Ancak, düşük seviyeli kontrol sinyali ve acil bağlantı için, uydu niş bir çözüm kalır.

Hybrid ve Emerging Solutions

Birçok operatör arka teknoloji karışımını dağıtıyor. Örneğin, bir site yakındaki bir merkeze fiber kullanabilir ve sonra da mikrodalga to farther kulelere. Ek olarak, “kendi geri dönüşleri” aynı radyo teknolojisini kullanarak (örneğin, nokta-to-multipoint) deneyerek deneyildi, ancak 3G'de yaygın olarak kullanılmadı.

3G Backhaul için Anahtar Performans Ölçümleri

3G backhaul ağı tasarlamak ve işletmek, kaliteli kullanıcı deneyimi sağlamak için belirli performans hedeflerini karşılamalıdır. ana ölçümler şunları içerir:

  • [FONT:0)Kaptasite (Throughput): [DFLT:1), her 3G taşıyıcı (WCDMA 5 MHz) genellikle 14.4 Mbps downlink (HSDPA) ve 576 Mbps uplink (HSUPA) ideal koşullar altında.
  • [FONT:0)Latency:[Dönetici:[Dönetici: 0)) Bir-günde B ve RNC arasında geç kalmış bir gecikme, 150 ms'ın altında 10-20 m altında olmalıdır.
  • [FONT:0)Jitter:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜye Olmayan Sesler: 3G sürümlerinde Jitter buffers artış gecikmeli, bu kadar sıkı kontrol gereklidir.
  • [FONT:0)Packet Kayıp:[Dönetici:[Dönder: 1) IP paketleri ses taşıyan veya sinyallendirmenin % 0.1'ini indirmeden ve veri geri yüklemelerinden kaçınmamalıdır.
  • [[0)Synckizasyon:[Dönetici:[Dönetici: 0) 3G temel istasyonlar doğru frekans ve zaman senkronizasyonu (tipik olarak ±50 ppb for WCDMA) hücreler arasında müdahaleden kaçınmak ve devre dışı bırakmak için kullanılır. Backhaul teknolojileri senkronizasyonu (SyncE) ve IEEE 1588v2 (PTP) kullanılır.

Bu ölçümler birbirine bağımlıdır; örneğin, düşük gecikme genellikle fiber veya kısa mikrodalga umutları gerektirir, yüksek kapasite yeterli spektrum veya fiber bant genişliği talep eder.

Backhaul'un 3G Performansında Önemi

Etkili bir backhaul doğrudan kullanıcı deneyimini 3G ağı üzerinde belirler. radyo arayüzü (hava bağlantısı) genellikle en dikkati alır, kötü bir şekilde mahvedilmiş bir gerihaul, tek başına radyo kapasitesiyle eşleşmeli veya geçmelidir; aksi takdirde, hücre sitesi “gerilemeli” olur.

Ses Kalitesi ve Güvenilirlik

Devrelerce ses (CSFB) tutarlı, düşük çözünürlükte taşıma gerektirir.Rehaul gecikme veya paket kaybı tanıtılırsa, mobil kullanıcılar aramaları veya aşırı yankıları azaltır. 3G'de, ses QoS mekanizmalarıyla ilgili olarak öncelikli olarak dikkat edilmelidir (örneğin, DiffServ, ATM CBR/UBR).

Data Throughput ve Latency

Web taraması, e-posta ve akış gibi veri hizmetleri için, geri yükleme kapasitesi kullanıcı talebi ile ölçeklenmelidir.Tek bir HSPA+ hücresi teorik olarak 42 Mbps (dual-carrier) Eğer geri yükleme mekanizmasına sahipse, kullanıcıların özellikle de yüksek gecikme süresi boyunca yavaş indirmelerini deneyimleyecektir.

Handover ve Mobility

3G ağları, kullanıcıların hücreler arasında süreklilik çağrısı yapmasını sağlamak için yumuşak elover (ve yumuşak elover) güvenmektedir.Rehaul, çoklu Node Bs ve RNC arasında sinyalizasyon ve veri akışlarını minimum gecikme ile taşımak zorundadır.Eğer geri gecikme süresi çok yüksekse, ağ düzgün bir şekilde koordine edemez, arama veya kötü ses kalitesi için yol açabilir.

Kapasite Planlaması ve Scalability

3G veri tüketimi, akıllı telefonlar (2007 yılında başlatılan) ile büyüdükçe, geri makinesi genellikle şişenck haline geldi. Operatörler E1 tabanlı arkadan hız tutmak için Ethernet veya mikrodalga bağlantılarından yükseltme yapmak zorunda kaldılar.

Daha fazla okuma için geri dönüş kalitesi ağ performansını nasıl etkiler, [[Üyetim:0)ITU-T) IMT-2000 için geri taşıma gereksinimlerine ilişkin öneriler yayınladı.

Meydanlar ve Gelecek Trendleri

Backhaul Challenges 3G Era

  • [FONT:0] Leased Lines'ın en üst düzeye çıkar:[Döneticileri) Birçok operatör, TDM devreleri için tekrarlanan yüksek ücretleri ödedi. Bu, kendi işlenmemiş mikrodalga ve fiber yatırımın operasyonel harcamaları azaltmak için teşvik etti.
  • [FONT:0) Mikrodalga için tahmin edilebilirlik: Licensing mikrodalga frekansları gerekli düzenleyici koordinasyonu ve diğer operatörlerden veya çevresel faktörlerden müdahale, bağlantı kalitesini bozabilir.
  • [FONT:0]Geografik Engeller: [DFLT:1] Uzak kulelere veya sağlam arazilere çalışan fiberler yasaklanmış durumdaydı. Mikrodalga bazı alanlarda imkansızdı.
  • [FONT=0)Network Synchronization:[Dönetici:[Dönetici:0) Paket ağlarında doğru senkronizasyonu sağlamak (TDM yerine) IEEE 1588v2 gibi yeni teknolojiler gerekli.
  • [FONT:0]QoS Yönetimi:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönemli ses, gerçek zamanlı video ve en iyi niyetli bir bağlantı için tek bir geri yükleme mekanizması gerekli olan sofistike queuing ve polislik mekanizmaları.

Trendler ve Evrim 4G ve 5G

3G ağlarının birçok bölgede günbatımı olmasına rağmen, geri dönüş meydan okumalarından öğrenilen dersler, modern mobil ağların tasarımını şekillendirdi. 3G çağından gelen ve geri çekilmeye devam eden birkaç temel trend ortaya çıktı:

  • [FONT:0]All-Fiber Back Bone: [Dönetici: [Dönetici:
  • [FONT:0)Küçük Hücre Backhaul: [Döntgen: [Dönetici: 0] Küçük hücrelerin patlamaları (femtocells, picocells), sokaktaki mobilyaların dağıtılması için yeni bir geri yükleme taleplerini yarattı. 3G küçük hücreler DSL veya kablo modem backhaul'u gölgeledi.
  • [FONT:0)Cloud RAN ve Virtualization:[Dönetici: Orta ölçekli RAN (C-RAN) mimarlıklar, uzaktan radyo kafalarından temel bant birimlerini ayırdı, geri dönüş gereksinimlerine rağmen C-RAN başlangıçta LTE için önerildi, kökleri 3G optimizasyon çabalarına geri döndü.
  • [FONT:0) Self-Backhaul:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)) 5G, entegre erişim ve geri dönüş (IAB) ile aynı spektrumu her iki erişim ve geri erişim için kullanma imkanına izin veriyor. Bu konsept, 3G'de kullanılan kablosuz röle teknolojilerin doğal bir evrimi pahalı fiber olmadan genişletmek içindi.
  • [FONT=0) Ağ Slicing:[Dönetici:[Dönetici: 0) 5G'de, backhaul'un farklı performans garantileriyle birden fazla ağ dilimlerini desteklemesi bekleniyor.QoS mekanizmaları 3G backhaul (e.g., per-queue scheduling) bu yetenek için zemin işi düzenledi.

Güvenlik ve Güvenilirlik

Backhaul ağları fiziksel saldırılar için birincil hedeflerdir (bu nedenle sabotaj, fiber kesintiler) ve siber tehditler için. 3G backhaul'da şifreleme kullanıcı trafiği için zorunlu değildi (yalnızca hava üzerinden şifrelendi).

Güvenilirlik kırmızıdan elde edilir: çeşitli fiber rotalar, Node Bs'in iki RNC'ye bölünmesi ve otomatik bağlantı koruması (örneğin, 1+1 mikrodalga sıcak standby). Bir arka bağlantının alt süresi çevrimdışı gitmek için bir cep sitesine neden olabilir, ağ tasarımında yüzlerce kullanıcıyı etkileyebilir.

İşbirlikleri ve Vaka Çalışmaları

Urban Dense Deployment

Yoğun bir şekilde kalabalık bir şehirde, 3G ağı 50-100 Node Bs per metrekarelik bir yerde 10 Gbps uplink ile uyumlu düğümlere sahip olabilir.Burada, fiber backhaulban Coverage raporu[Döneticiler fiber halkalar veya kiralanmış karanlık fiberler inşa edilmiş, örneğin, Manhattan'da, birçok hücre sitesi 10 Gbps uplink ile kablolara bağlanmak için kablo bağlantı kurmak için.)

Suburban ve Kırsal Deployments

Daha az yoğun nüfuslu alanlarda, mikrodalga ve bakır çözümleri egemendir. 2009 yılında tipik bir banliyö kulesi, temel ses ve düşük hızlı veriler için uydurulmuş bir hat veya 100 Mbps mikrodalga bağlantıya sahiptir (384 kbps), ancak kullanıcı memnuniyeti düşük maliyetlidir.

Greenfield 3G in Emerging Markets

Sub-altı Afrika gibi bölgelerde, 3G genellikle mikrodalga arkadan gelen dağıtılmış bir temel istasyon mimarisi kullanılarak inşa edildi (örneğin, 2-3 MHz kanal) fiber Operatörleri için beklemeden hızlı kapsama genişletmeye izin verdi.

Maliyet ve Operasyonel Tahminler

Geri alım için toplam mülk maliyeti (TCO) sermaye harcamalarını (eşit, yükleme) ve operasyonel harcamaları (yer kiralama, güç, geri dönüş devreleri) 3G için, gerihaul toplam ağ TCO'nun% 15-30'unu hesaplayabilir.

  • [FONT:0)Leased vs. Kendi başına Gerihaul: Leased hatları hızlı zaman pazarlama teklif etti, ancak yüksek aylık maliyetler vardı. Self-organik elyaf yüksek CAPEX ama daha düşük devam eden maliyetlerdi.
  • [FONT:0)Power Tüketim: [DÜDÜT:1] Mikrodalga radyolar ve fiber transceivers, güç kullanan uzaktan sitelerde, verimli arkahaul ekipman, batarya ve jeneratör gereksinimleri azaltıldı.
  • [FONT:0]Maintenance:[Dönetici:[Dönetici: 0,4] Mikrodalga bağlantıları, periyodik uyum ve havaya dayanıklı konut gerektirir. kentsel alanlarda Fiber kesimler hizmet kesintisinden kaçınmak için hızlı bir restorasyon gerektirir.

Sonuç: Backhaul'un Sürekli Önemi

[FONT:0)Backhaul teknolojileri, 3G ağ trafiğindeki rakipsiz olanaklardı.[DÜT:1] Güçlü, ölçeklenebilir ve bugün 4G ve 5G ağlarında kullanılan maliyetsiz bir araç ağı oluşturmakta güçlük çekiyordu.

Mobil ağlar gelişmeye devam ettikçe, backhaul hala milyonlarca kullanıcıya küresel olarak hizmet eden kritik bir yatırım alanı olmaya devam ediyor, mikrodalga teknolojisi ilerlemeleri (örneğin, alt-6 GHz spektrumu, yüksek modülasyon), ve yeni mimariler, trafik karışımı gibi, yüksek kapasiteli dağıtım ve yeniden dağıtım için gerekli olan ihtiyaçları azaltıyor. - ağ mühendisliğinde milyonlarca kullanıcıya hizmet eden 3G ağları için zamansız prensipler sağlamak için gereklidir.