Las redes 4G/5G backhaul en primer plano

Recuérdemelo otra vez, ¿qué es xHaul?

xHaul se refiere a las redes de transporte fronthaul, midhaul y backhaul que interconectan las estaciones base entre sí, con las redes troncales y, finalmente, con los centros de datos, donde se encuentra el contenido y los datos a los que accede el usuario final. 5G soportará tres categorías principales de casos de uso de 5G, gracias a network slicing, cada uno con sus propios requerimientos de rendimiento de red a medida que los servicios móviles atraviesan las redes fronthaul, midhaul y seguramente ya lo adivinó, las redes backhaul. 

• banda ancha móvil mejorada (eMBB), que requiere aumentos significativos de capacidad de línea fija
• comunicaciones masivas entre máquinas (mMTC), que requieren automatización basada en análisis para conectar miles de millones de máquinas de manera óptima (IoT masivo)
• comunicaciones ultrafiables con baja latencia (urLLC), que requieren computación de borde de acceso múltiple (Multi-access Edge Computing, MEC) y transporte óptico de paquetes determinista para alcanzar el objetivo de latencia determinista y extremadamente baja 

Los operadores de red, al igual que los operadores móviles y wholesalers, deben poder garantizar el rendimiento de cada una de las slices de red durante todo su ciclo de vida. En el dominio de las redes fijas, esto significa que se requieren capacidades específicas de gestión del tráfico en las redes fronthaul, midhaul y backhaul que van más allá de simplemente aumentar la capacidad para soportar servicios 5G adecuadamente. En el backhaul, donde los requerimientos de latencia son menos estrictos en comparación con las redes fronthaul y midhaul, la capacidad será una actualización clave del rendimiento, que aumentará de 1GbE para 4G hoy hasta 10GbE e incluso mayor para 5G.

En el backhaul, donde los requerimientos de latencia son menos estrictos en comparación con las redes fronthaul y midhaul, la capacidad será una actualización clave del rendimiento, que aumentará de 1GbE para 4G hoy hasta 10GbE e incluso mayor para 5G.

Recuérdemelo otra vez, ¿qué es xHaul?

En 4G, las redes fronthaul conectan las cabeceras de radio remotas (RRH) con unidades de banda base centralizadas/en la nube distantes (BBU), mientras que el backhaul conecta las BBU al 4G Evolved Packet Core (EPC). En 5G, las nuevas radios (NR) se conectan a las BBU, que serán desagregadas y virtualizadas en unidades centralizadas (CU) y unidades distribuidas (DU). La red de backhaul, donde se focalizan actualmente los MNO para entregar nuevos servicios 5G eMBB, es similar a 4G backhaul, aunque lleva mucho más tráfico debido al mayor rendimiento y mayor ancho de banda que ofrecen las 5G NR.

Figura 1: Evolución de 4G a las redes 5G xHaul

Backhaul es posible a través de interfaces 1GbE, 10GbE y 100GbE y también con interfaces más nuevas como 25GbE, 50GbE, y posiblemente incluso 400GbE en el extremo. Las distancias suelen ser de menos de cien a algunos cientos de kilómetros con distancias más largas atendidas por las ópticas DWDM, coherentes y no coherentes, comúnmente en factores de forma conectables. 

Los requerimientos de latencia de backhaul, típicamente de 10 ms a 300 ms, son mucho menos estrictos que las redes fronthaul e incluso las midhaul. La red backhaul normalmente está basada en Ethernet (transporta cargas útiles de IP) pero también puede ser fibra oscura, red inalámbrica basada en microondas o el más reciente backhaul de acceso integrado (Integrated Access Backhaul, IAB), cuando el acceso a la fibra óptica no está disponible o es poco económico. Cada tecnología de backhaul tiene sus méritos y su espacio, lo que significa que se usará una combinación para 5G.

El modo 5G Non-Stand-Alone (NSA) y el 5G Stand-Alone (SA)

Allá por diciembre de 2017, el grupo 3GPP aprobó las especificaciones de 5G NR, un hito importante que comenzó la carrera hacia 5G. Esto permitió a la industria desplegar las 5G NR basadas en estándares, ni bien estuvieran disponibles, lo cual permitió a los MNO probar su rendimiento inalámbrico y el cumplimiento de sus estándares, realizar el modelado y la planificación de radio frecuencia (RF), y finalmente, desplegarlas físicamente sobre torres, mástiles, edificios y otros lugares.

Las 5G NR se están conectando principalmente a las redes 4G EPC actuales y esto proporciona a los usuarios finales, humanos y máquinas, nuevo rendimiento 5G en el dominio inalámbrico, pero en el dominio de la red fija sigue siendo rendimiento 4G. Esta configuración se conoce como 5G Non-Standard-Alone (NSA) y es lo que experimenta hoy la mayor parte de los usuarios finales de 5G. Esto resulta en el "pre-5G" o "5G parcial" y es una forma ingeniosa de acelerar los despliegues 5G NR mientras las redes 5G Core y xHaul se actualizan paulatinamente ya que el Release 16, recientemente aprobado y el Release 17 del 3GPP facilitan la comercialización y despliegue a gran escala de la tecnología basada en estándares.

El modo 5G NSA inicialmente está destinado a los casos de uso de eMBB, principalmente centrados en el video, que consumirán casi el 76 % de todo el tráfico para el año 2025, según el reciente Informe sobre movilidad de Ericsson. Sin embargo, 5G NSA no incluye capacidades de Network Slicing, un marco de calidad de servicio (QoS) de 5G, ni ofrece latencia ultrabaja. En otras palabras, eMBB hoy es como 4G, pero mucho más poderoso, y es lo que los consumidores experimentarán hasta que la red de núcleo fija también se actualice.

5G SA, también conocido como "full 5G”, es cuando las 5G NR están conectadas a la red 5G Core, que reemplaza el actual 4G EPC usado en 5G NSA y proporciona el rendimiento de extremo a extremo para cumplir con toda la promesa de 5G. Esto será posible con Network Slicing en los dominios inalámbricos y de cable y el marco QoS de 5G posibilitando la categoría urLLC y mMTC de casos de uso de 5G. Los servicios 5G SA disponibles comercialmente ya fueron anunciados por los principales MNO. El rendimiento de full 5G ampliamente disponible y masificado será probablemente un viaje de varios años que será único para cada MNO debido a puntos de partida y de llegada únicos, según sus distintos objetivos de negocio.

Figura 2: Modo 5G Non-Stand-Alone (NSA) vs. 5G Stand-Alone (SA)

El principal impacto en las redes backhaul 5G NSA es mayor capacidad, ya que un usuario de 5G puede generar hasta 10 veces el ancho de banda que un usuario de 4G LTE. En otras palabras, un smartphone 5G puede consumir posiblemente la misma capacidad inalámbrica de 10 o más smartphones 4G LTE. Sin duda, el impacto real de cada usuario final de 5G dependerá en última instancia de una variedad de factores reales, como el rendimiento propio del smartphone, el espectro inalámbrico utilizado, el rendimiento que ofrece el MNO y otros factores – pero usted entiende hacia dónde vamos.

Un smartphone 5G puede consumir posiblemente la misma capacidad inalámbrica de 10 o más smartphones 4G LTE

La importancia de los operadores de red wholesale

Si bien la mayor atención relacionada con 5G se relaciona con los MNO, y es una buena razón ya que a ellos les compramos los servicios móviles, no olvidemos el impacto que 5G tiene en los operadores de red wholesale que brindan conectividad a estaciones base, desde las chicas hasta las macro, a los MNO que no tienen acceso por cable a las estaciones base.

Los servicios backhaul wholesale son bastante comunes, especialmente en Norteamérica, y esto significa que los operadores wholesale deben también actualizar sus redes para entregar el rendimiento 5G adecuado (por ejemplo, latencia, capacidad, temporización y sincronización) a sus clientes MNO, algo que ya están haciendo. Como 5G introduce las redes fronthaul y midhaul abiertas y basadas en estándares, los operadores wholesale pueden ampliar sus carteras de servicios de conectividad desde el backhaul actual a estas áreas de red también.

La nueva cartera de routers 5G de Ciena

Las redes de transporte xHaul abiertas y basadas en estándares permitirán a los operadores móviles y wholesale converger el tráfico 4G/5G C-RAN y D-RAN en una infraestructura de línea fija común lo que resulta en redes xHaul convergentes cuya propiedad y operación son más simples y rentables. Esto es exactamente lo que teníamos en mente cuando diseñamos nuestros nuevos routers 5164, 5166 y 5168 para network slicing. Todos ellos se basan en la Adaptive IP^TM, una forma diferente y mejor de crear redes IP basadas en estándares desde el acceso hasta la metro que es automatizada, abierta y eficiente. 

Las redes 4G y 5G xHaul convergentes es hacia dónde va el mercado y es lo que Ciena está facilitando.