Um olhar neutro sobre a otimização das redes 5G

A fibra óptica na infraestrutura móvel foi implementada pela primeira vez na década de 1980 – na mesma época em que a fibra também estava iniciando nas redes fixas. O principal fator para a implementação de fibra foi a demanda de banda larga, que pouco tempo depois deu um grande salto à medida que o 5G começa a substituir as gerações mais antigas de tecnologia celular. O que está sendo proposto no projeto 5G é uma plataforma celular que pode suportar 10 Gbps para dispositivos móveis (necessário para vídeo 4K e 8K) e um aumento significativo de dispositivos conectados à rede móvel (necessário para a Internet das Coisas).

Vinculados a essa visão 5G de maior capacidade (especialmente as aplicações de vídeo) estão os requisitos da demanda de latência – não excedendo 1 ms (milisegundo). Além disso, espera-se que as redes 5G sejam consideravelmente mais eficientes em termos de energia que a geração de telefonia móvel anterior.

Soluções ópticas para 5G Backhaul e Midhaul: sem surpresas

Por senso comum, este tipo de atualização de rede só pode ser alcançada com fibra extensiva. No passado, a fibra na infraestrutura celular era usada apenas ocasionalmente e na maioria das vezes para conectar células de sites à Mobile Switching Centers (MSCs) por meio de um backhaul de rede móvel. De fato, antes do celular 3G, a fibra não era muito usada – o Time Division Multiplex (TDM) baseado em cobre era suficiente no padrão backhaul.

Com a tecnologia 5G, a rede backhaul será estrategicamente transformada porque as operadoras de celular agora usarão cada vez mais o transporte baseado em comutação de pacotes sobre fibra, embora ainda haja uso de fios de cobre e sistema de rádio. Mais importante, a fibra está avançando em ritmo acelerado nos segmentos fronthaul (é definido como a conexão baseada em fibra na infraestrutura RAN entre a unidade de banda base- BBU e as unidades de rádio remoto) e midhaul        (parte da infraestrutura móvel que conecta cabeças de rádio remotas diretamente à rede backhaul) da infraestrutura móvel.

O backhaul óptico e o midhaul invariavelmente usam o transporte Single Mode Fiber (SMF) e geralmente a infraestrutura de backhaul apenas reflete a tecnologia usada nas redes fixas metropolitanas e regionais, que são bastante semelhantes em várias maneiras às redes de backhaul:

• Algumas infraestruturas de backhaul podem se estender por muitos quilômetros e hoje a maioria dos links de backhaul de longa distância usa conexões de 100Gb em módulos com transceptores óticos sem amplificadores intermediários. É comum o backhaul 5G se estender por algumas dezenas de quilômetros e por isso existem mais escolhas para a tecnologia do transceptor.
• Com isso, os transceptores ópticos 100Gb QSFP28 se tornaram muito comuns devido à enorme diferença no consumo de energia – os tranceptores QSFP consome menos de 4w, enquanto os modelos CFP, quase 30w.
• As redes ópticas já estão dando os primeiros passos para a próxima geração, com módulos 200Gb QSFP56 sendo oferecidos especificamente para aplicações de backhaul/midhaul. Sem dúvida, 400Gb seguirá 200Gb neste mercado.

O fronthaul é geralmente o link entre o controlador central e a unidade de rádio e a célula. Ele também precisa de rede óptica para cumprir sua missão funcional. Aqui, a fibra conecta as unidades de rádio remotas (RRUs) e as unidades de banda base (BBUs). O crescente interesse no fronthaul também se deve em parte ao uso das arquiteturas C-RAN relativamente novas para infraestrutura 5G, que possuem requisitos de banda larga pesados ​​e caros, que estão criando oportunidades significativas para implantações de fibra óptica. Essas oportunidades não estão apenas em 10Gb e 100Gb, mas também na taxa de dados relativamente nova de 25Gb. A rede fronthaul, é claro, representa custos significativos para os provedores de serviços 5G, mas esses custos de transceptor/rede óptica podem ser justificados, pois os C-RANs podem reduzir os custos de infraestrutura, consumo de energia e manutenção da estação rádio base.

A primeira tendência para um provedor de serviços 5G é utilizar transceptores 10Gb para transporte devido ao seu menor custo. Normalmente, tais módulos 10Gb atender distâncias de até 40 km em seus modelos ER e até 70 km em seus modelos ZR. Quando essa taxa de dados não é suficiente, os transceptores de 25 GB ou de 100Gb podem ser uma solução.

Existem várias razões pelas quais os transceptores de 25Gb estão em ascensão no 5G. Uma é que, para algumas aplicações fronthaul, 100Gb é um exagero, enquanto 10Gb não oferece banda larga suficiente. As vantagens do 25Gb na infraestrutura móvel são notavelmente o menor custo dos transceptores de 25Gb porque usa um formato SFP (SFP28), ao contrário dos transceptores QSFP28 inerentemente mais caros usados ​​para 100Gb. Os transceptores 25Gb incluem os modelos SR, ER e LR. No entanto, há outro potencial – e uso mais apropriado dos transceptores de 25Gb para a rede celular 5G. Há cerca de um ano, a 3ª Generation Partnership Project (3GPP) lançou a primeira versão da especificação da Ethernet Common Public Radio Interface (eCPRI) usada para fronthaul 5G. Com base na literatura atual, os transceptores de 25Gb podem ser utilizados no eCPRI. Esse tipo de solução provavelmente será amplamente utilizada porque oferece benefícios importantes, incluindo baixa latência, economia de fibra, Unidades de Rede Óptica (ONUs) plug-and-play e Operação e Manutenção (O&M) simplificadas.

Aspectos de Provedores Independentes

 Embora se possa fazer um comentário semelhante sobre outros tipos de provedores de serviços, achamos que as operadoras de celular 5G podem ser especialmente atraídas por fornecedores de transceptores programáveis por vários motivos, mas há dois motivos que parecem especialmente relevantes.

• Primeiro, apesar de todas as expectativas, o 5G tem uma perspectiva de crescimento um tanto arriscada, indicando a necessidade de manter os custos de infraestrutura relativamente Fornecedores de transceptores programáveis podem ajudar a fazer isso. Especificamente, com o risco do 5G e a necessidade de redução de custos dos provedores de serviços, é possível alavancar a infraestrutura existente usando soluções WDM (possivelmente CWDM) que fornecedores de transceptores programáveis podem oferecer. Ninguém sabe realmente se todos os serviços adicionais que o 5G promete são serviços que o cliente realmente irá desejar. Podemos, por exemplo, obter filmes em HD em nossos telefones 4G. Dessa forma, será que justifica o custo de uma grande atualização da infraestrutura de telefonia celular apenas para obter filmes em ultra-HD?

• Além disso, com o 5G em um estágio tão inicial de implementação, ninguém sabe ao certo como a infraestrutura “deveria” ser em qualquer geografia. Esta é outra razão para manter os custos baixos; alguns transceptores podem acabar sendo não utilizados se não for possível reprogramá-los ou reconfigurá-los para diferentes aplicações. Além disso, algumas partes da infraestrutura podem precisar ser expandidas rapidamente a fim de atender a uma demanda inesperada e, nestes casos, é preciso analisar quais são as empresas de transceptores programáveis que conseguem atender aos clientes com agilidade.

Todos os transceptores mencionados estão disponíveis para todas as plataformas de equipamentos e são compatíveis como os providos com compatibilidade garantida pela Skylane. Os provedores de serviços 5G certamente poderão se beneficiar do uso dessa tecnologia aberta.

Entre em contato com nossa equipe de vendas para obter mais informações.