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Data Center Day Würzburg
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22.10.2019 - 22.10.2019
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Passives Front- und Backhauling

Obwohl Fasern hauptsächlich in Backhaul-Netzen eingesetzt werden, wird ein neuer Ansatz für die Erstellung von flexiblen Mobilnetzen vorangetrieben, bei dem auch für die Verbindung von der Basiseinheit an die Antenne Fiberoptik genutzt wird. Diese Vorgehensweise wird als Fronthaul bezeichnet. Traditionell werden Basisbandeinheit (Baseband Unit, BBU ) und Remote-Radio-Head (RRH ) in einem Schrank in der Nähe der Antenne kopositioniert, und ein Koax-Kabel dient zur Verbindung des RRH und der oben auf der Funkzelle positionierten Antenne. Mit dem Übergang auf fiberoptikbasierte Verbindungen wird der RRH in der Nähe der Antenne oben auf der Funkzelle positioniert und mit der BBU verbunden. Dazu wird das CPRI (Common Public Radio Interface) oder OBSAI (Open Base Station Architecture Initiative) Protokoll verwendet. Mit Fiberoptik werden die Verluste von Koax und der übermässige Energieverbrauch durch das Aufheizen von Kupfer verhindert.

Da längere Distanzen möglich sind, kann das Fronthaul-Netz an einer zentral positionierten Basisstation in der Zentrale mit der erforderlichen Anzahl an Baseband-Geräten für mehrere Basisstationen ausgestattet werden.  Obwohl die Verbindung zwischen jedem RRH und BBU mit einer dedizierten Faser bereitgestellt werden kann, wäre die effizienteste Lösung eine Bereitstellung des WDM über eine einzige Faser.

Eine aktive Lösung in Fronthaul würde eine transparente Übertragung der Signalsynchronisiation erfordern. Beim Design des auf einem aktiven System basierenden Netzwerks würden zudem Raum- und Leistungseinschränkungen eine vorherrschende Rolle spielen. Passives WDM bietet dagegen eine transparente Niedriglatenzlösung. Die Netzwerkarchitektur kann je nach Bedarf mit einer einzigen Faser oder Faserpaaren, CWDM oder DWDM, Punkt-zu-Punkt- oder Ringarchitekturen mit einer skalierbaren Kapazität bis zu 88 Wellenlängen optimiert werden. Durch Add-/Drop-Multiplexer wird zusätzliche Flexibilität hinsichtlich der Standorte erzielt.

Farbige Transceiver werden direkt im RRH zur Bereitstellung des erforderlichen WDM-Wellenlängensignals eingesetzt. Anschliessend werden mehrere Dienste anhand einer WDM-Einheit in der gleichen Faser zusammengeführt, um die Kapazität pro Faser zu steigern und die Anzahl der eingesetzten Fasern zu verringern. Fronthauling auf WDM-Basis ist völlig passiv, erfordert keine Stromversorgung und generiert daher keine zusätzlichen Betriebskosten. Die Lösung ist äusserst kompakt und kann eine Distanz von bis zu 80 km unterstützen. Dank dieses Distanzvorteils können die BBUs kopositioniert werden, um eine zentrale BBU zu bilden. Dies erleichtert die Wartung an einem einzelnen Standort und bietet bessere Sicherheit (keine einbruchgefährdeten Schränke). In LTE-Netzen vereinfacht die Kopositionierung von BBUs zudem die X2 Schnittstelle und verbessert die Sicherheit über die BBU-RRH-Verbindung.

Wie bereits erwähnt, werden BBU und RRH (oder RRU, Remote Radio Unit) in einem Schrank in der Nähe der Antenne positioniert. Die Verbindung zwischen der BBU und dem Kernnetz wird als mobiles Backhaul-Netz bezeichnet. In diesem Fall ist farbiger Transceiver mit der BBR verbunden und CWDM oder DWDM kann zur passiven Verbindung des Signals mit den Zentralen eingesetzt werden. DWDM kann bis zu 80 Kanäle (für C-Band) übertragen. Dies kann auf weitere 80 Kanäle erweitert werden, wenn das L-Band in Erwägung gezogen wird. Im Falle einer zentralen Basisstation ist kein Backhauling-Netz erforderlich, da Basisstation und Zentrale nebeneinander positioniert werden.

Der passive Vorteil

Laut Prognosen wird die mobile Backhaul-Verbindung über Faser bis 2016 42 % erreichen. Daher ist es wichtig, sich für eine Technologie zu entscheiden, die eine gute Kapitalrendite verspricht. Die passive Backhaul- und Fronthaul-Technologie bietet folgende Vorteile:
  • Betriebswirtschaftlicher Vorteil mit niedrigeren Investitionsaufwendungen (< 50 % vgl. mit aktiver Lösung) und niedrigeren Betriebskosten (Support/Wartung, Standortmiete und Energieeinsparung).
  • Niedrigere Latenz verbessert die maximal zulässige Distanz.
  • Erfordert weniger Ressourcen hinsichtlich Raum-, Energie-, Kühlerfordernissen mit zentral positionierten BBUs.
  • Robust und widerstandsfähig für die Anwendung in Aussenanlagen.
  • Vollständige Transparenz gegenüber Carrier-Dienstleistungen, d. h. unabhängig von Transport, Migration und einfachen bis Langzeitänderungen.
  • Mehrere Betreiber können gemeinsam die gleiche Faser nutzen und gleichzeitig unabhängig voneinander bleiben.
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