Il Fronthaul per il 5G
Come per l’archiviazione dei dati di computer esiste il cloud (dispositivi remoti integrati), lo stesso vale per le comunicazioni di rete. Una rete di accesso radio su base cloud mantiene le funzioni chiave (digitale, elaborazione e banda di base) in una posizione centrale e le apparecchiature radio (antenne, amplificatori) in un’altra sede. In tale rete, l'elaborazione ad alte prestazioni consente la virtualizzazione delle funzioni chiave. Qualsiasi funzione richiesta da un numero qualsiasi di stazioni base può essere portata online a seconda delle necessità. Queste reti offrono risparmi sui costi e diventeranno sempre più importanti negli ambienti urbani. Tuttavia, richiedono innanzitutto un fronthaul veloce, efficiente e a basso costo. La questione della velocità Un frontahul è la rete che collega unità di banda base centralizzate a unità radio remote. Gli attuali fronthaul sono troppo lenti. Un sistema 4G a otto antenne richiede velocità di fronthaul di 5 Gb/s, ma i sistemi 4G avanzati richiedono più antenne e velocità di circa 1 Tb/s. I sistemi 5G di livello successivo richiederanno velocità ancora più elevate. Tali velocità potrebbero essere difficili da raggiungere. Attualmente i fronthaul non consentono guadagni di efficienza (multiplazione statistica) nei casi in cui alcune antenne abbiano più utenti e altre meno. Una possibile soluzione è la cosiddetta divisione funzionale. Essa permette lo spostamento di alcune funzioni precedentemente centralizzate alle unità remote, riducendo così le velocità di rete richieste. Tali sistemi sono anche più flessibili ed efficienti. Il progetto finanziato dall’UE iCIRRUS ha studiato le divisioni funzionali, compresi i possibili punti di divisione. Il team ha dimostrato le opportunità e le sfide che possono scaturire dall'adozione della tecnologia Ethernet nelle parti fronthaul di reti mobili 4G e 5G avanzate. Il lavoro si è incentrato sulle sfide legate alla natura basata su pacchetti di Ethernet e sui ritardi nel funzionamento in modalità pacchetto (ad es. buffering e contesa delle porte). L’importanza delle divisioni funzionali In breve, i ricercatori sono riusciti a far funzionare una rete di prova 4G di operatore su una Ethernet in varie condizioni tecniche. Altri punti salienti includono il buon funzionamento di una rete 4G basata su software, il trasporto di segnali pronti per il 5G e la dimostrazione di nodi di aggregazione Ethernet. «Tutto ciò significa che abbiamo riconosciuto e dimostrato l'importanza delle divisioni funzionali», spiega il responsabile del progetto, il prof. Nathan Gomes. «Sono molto importanti in alcuni scenari, ad esempio nelle varie tecniche radio». Il principale risultato del team è stata la creazione di mapper Ethernet, che elaborano i dati da varie divisioni funzionali in pacchetti Ethernet. Lo sviluppo aiuta a dimostrare il potenziale del fronthaul per il funzionamento su Ethernet. Un altro risultato è stato lo sviluppo di una tecnica proprietaria (FUSION) che risolve il problema, sperimentata in un fronthaul Ethernet da 100 GB/s. Il progetto ha anche raggiunto diverse altre pietre miliari di elevata tecnicità e importanza. «I nostri studi sull'estrazione dei parametri delle performance utilizzando sonde Ethernet in linea sono stati i primi ad essere su fronthaul», prosegue il professor Gomes. «Questo lavoro ha mostrato le sue potenzialità ma resta ancora molto da fare per convalidare le tecniche proposte». Infatti, i segnali del progetto non erano collegati a una rete 5G completa e il test su quel tipo di rete sarà importante. I perfezionamenti del progetto verranno applicati alle reti end-to-end e all'ottimizzazione delle slice di rete. In futuro, sarà cruciale la capacità di monitorare e ottimizzare i fronthaul per le reti virtualizzate e definite dal software. L'impatto principale di questo lavoro sarà sul nuovo fronthaul. Come risultato del lavoro di base di iCIRRUS, i fronthaul del futuro saranno in qualche modo basati su Ethernet, ma anche facilmente ottimizzati e più veloci. Altri progetti finanziati dall'UE, tra cui 5G-PICTURE, continueranno il lavoro iniziato da iCIRRUS.
Parole chiave
iCIRRUS, fronthaul, Ethernet, 5G, divisione funzionale, accesso radio su cloud
