Un approccio ibrido alla sfida del backhaul 5G
Numerosi esperti hanno segnalato l’incapacità delle attuali reti di backhaul di supportare le reti 5G che dovrebbero, a partire dal 2020, consentire l’Internet delle cose. Comunemente chiamata la sfida del backhaul 5G, questo problema derivava dall’utilizzo delle celle di traffico ultra-denso e pesante necessarie per supportare la propagazione di reti di onde millimetriche da 5G (mmW). Queste reti densificate presentano requisiti molto elevati in termini di capacità, latenza, disponibilità ed efficienza energetica / costi e gli attuali sistemi di backhaul non sono assolutamente adeguati allo scopo. Come sottolinea la coordinatrice del progetto SANSA, la prof.ssa Ana Pérez-Nera, «se vogliamo che le persone abbiano un accesso adeguato alle reti 5G, il paradigma di backhauling deve cambiare completamente e diventare molto più agile e dinamico, oltre che essere in grado di utilizzare le diverse infrastrutture abbracciate dal 5G, come radio, fibra e satellite». Inoltre, il 5G prevede una continuità di servizio dalla zona più densa a quella più scarsamente popolata o durante il transito. Quindi, come si riusciranno a raggiungere questi obiettivi? «L’integrazione delle comunicazioni satellitari in 5G avrà un ruolo importante», afferma la prof.ssa Pérez. Nello specifico, la prof.ssa Pérez e il resto del consorzio SANSA guidato da CTTC hanno sviluppato una nuova rete ibrida di backhaul terrestre-satellite basata su due componenti principali. Il primo componente è un set di antenne intelligenti con avanzate capacità di beamforming da mmW. Queste antenne sono utilizzate nei nodi di backhaul terrestri per consentire la riconfigurazione della topologia di rete, il riutilizzo della frequenza e la mitigazione dell’interferenza spaziale. Il secondo componente è un gestore di rete ibrido (HNM, hybrid network manager) che consente l’utilizzo efficiente e dinamico di tutte le risorse di rete, sia da segmenti terrestri che satellitari, per migliorare la capacità e l’efficienza energetica. «Insieme, questi componenti possono eseguire rilevamento degli allerta di rete (come errori di collegamento o congestione), riconfigurazione della topologia di rete, routing distribuito, bilanciamento del carico, classificazione del traffico, gestione dell’energia e funzioni di caching off-line», spiega la prof.ssa Pérez. «Le tecniche di antenne intelligenti forniscono soluzioni individuali, mentre la rete riconfigurabile riduce la necessità di pianificazione della rete e di sovradimensionamento delle risorse per gestire guasti di collegamento o congestione». SANSA propone anche uno schema di caching satellitare terrestre ibrido che contribuirà a importanti risparmi sulla larghezza di banda nelle reti di backhaul. Sorprendentemente, i satelliti svolgono un ruolo importante in questo schema fornendo un posizionamento efficiente del contenuto nelle cache marginali, grazie alla loro ampia copertura e alle funzionalità multicast intrinseche. Le simulazioni hanno dimostrato miglioramenti significativi nelle metriche prestazionali quali l’efficienza spettrale di rete aggregata (9x), il throughput aggregato (50%), le velocità di consegna a pacchetti, il ritardo (35%) e l’efficienza energetica fino al 37%. Una prova di concetto dei due componenti ha anche dimostrato la capacità di SANSA di reagire efficacemente ai cambiamenti nei profili di traffico. Prima di SANSA, rendere le comunicazioni terrestri e satellitari compatibili tra loro era già diventata una questione molto delicata. Sia le comunicazioni 5G che quelle satellitari sono necessarie per lavorare alle alte frequenze, rendendo la coesistenza all’interno dello stesso spettro molto difficile da raggiungere. «Grazie a SANSA ora siamo sicuri che i satelliti svolgeranno un ruolo fondamentale nei vari casi d’uso del 5G. Il successo delle comunicazioni satellitari all’interno del 5G, tuttavia, dipenderà in gran parte dalla loro capacità di fornire un costo a bit paragonabile ai sistemi terrestri e un throughput sufficiente a supportare un’ampia gamma di servizi 5G, inclusi offload e backup. Questo è esattamente il motivo per cui continueremo a migliorare le capacità dei satelliti attraverso lo sfruttamento delle nuove opportunità che un segmento satellite, caratterizzato dalla grande sovrapposizione tra i satelliti GEO e non GEO, offrirà nel prossimo futuro», conclude la professoressa.
Parole chiave
SANSA, satellite, sfida del backhaul, 5G, reti, onda millimetrica, prestazioni
