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Backhaul celular / móvel

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Em qualquer rede de telecomunicações, a porção de backhaul da rede é formada pelos links entre a rede central e as pequenas sub-redes remotas na borda.

Normalmente, para uma rede móvel, os elementos de backhaul são usados ​​para transferir dados das estações base ou Nó B ou eNó Bs para as áreas centrais da rede geral.

À medida que as redes transportam mais dados, o backhaul móvel ou os elementos de backhaul celular formam uma parte cada vez mais importante do sistema celular geral.

Noções básicas de rede móvel

Embora as topologias das redes celulares estejam se desenvolvendo à medida que as redes mudam de 2G para 3G e, em seguida, 4G, alguns elementos permanecem os mesmos. Eles mostram como os elementos de backhaul móvel se encaixam na rede geral.

Ao examinar as infraestruturas de rede, é melhor começar com uma rede GSM, pois isso constrói a imagem e mostra como os elementos de backhaul se desenvolveram ao longo dos anos.

A rede GSM básica consiste em uma variedade de transceptores de estação base, BTS, conectados a um controlador de estação base, BSC que pode estar localizado remotamente com um BTS localizado centralmente, ou mesmo dentro do centro de comutação móvel, MSC. Inicialmente, o sistema GSM transportava apenas voz, mas com a introdução do GPRS e EDGE, os serviços de dados também foram transportados. A voz foi comutada por circuito, mas os dados foram comutados por pacote.

Interfaces especiais foram desenvolvidas para conectar como parte do padrão GSM para conectar esses elementos. O link BTS / BSC era o Abis, e a interface BSC / MSC (voz) era chamada de A e a interface BSC / SGSN (dados) era chamada de interface Gb.

Quando o UMTS chegou, diferentes interfaces foram introduzidas para atender ao novo sistema. O BTS permaneceu como um Nó B, e o equivalente a um BSC foi o Controlador de Rede de Rádio, RNC. O link do Nó B para o RNC foi denominado Iub, e do RNC para o MSC, foi o Iu-cs e do RNC para o SGSN para dados foi o Iu-ps.

Em termos de áreas onde as tecnologias de backhaul móvel são aplicáveis, todos os links Abis, A, Gb e Iu podem ser incluídos no banner de backhaul móvel.

Tipos de backhaul

Existem várias tecnologias diferentes que podem ser usadas para fornecer backhaul móvel. A escolha de qualquer operador dependerá do desempenho necessário e da acessibilidade do local para várias formas de backhaul.

As várias tecnologias usadas para backhaul móvel incluem:

  • E1 / T1: Os sistemas E1 / T1 foram amplamente usados ​​em telecomunicações quando as tecnologias 2G, incluindo GSM, estavam sendo lançadas e implantadas. Esses circuitos podem ser executados em paralelo para fornecer capacidade adicional, permitindo assim que os requisitos para uma variedade de situações de backhaul sejam atendidos. Hoje em dia, outras formas de backhaul são usadas para permitir que taxas de dados muito maiores sejam transportadas, embora muitos desses circuitos ainda permaneçam em uso.
  • Carrier Ethernet: Carrier Ethernet é um formato ideal para backhaul móvel e uit está sendo amplamente utilizado nesta aplicação. Ele fornece uma largura de banda significativa com uma interface / protocolo padrão da indústria. Pode ser transportado por cobre, fibra ou microondas.
  • DSL: Tecnologias como DSL, ADSL, etc. estão sendo cada vez mais usadas para técnicas de backhaul offload. Por exemplo, muitos celulares mudam para Wi-Fi quando estão dentro do alcance de um ponto de acesso, e muitos deles são conectados de volta por meio de um link DSL. Além disso, um número crescente de femtocells está sendo implantado em residências, onde, novamente, ADSL, etc, são formas amplamente utilizadas de enlace de dados que formam a conexão de backhaul móvel.

Existem também vários meios pelos quais os dados podem ser transportados.

  • Cobre: O cobre é um dos métodos tradicionais de transporte de dados. As velocidades não são tão altas quanto as que podem ser alcançadas com fibra. Tecnologias incluindo E1 / T1 e DSL, etc. usam amplamente o cobre para o meio pelo qual os dados são transmitidos.
  • Fibra: Links de fibra estão sendo instalados e usados ​​cada vez mais. Eles são confiáveis ​​e têm uma largura de banda muito maior que o cobre.
  • Backhaul de microondas: Microondas é particularmente útil para situações em que não é possível executar um link de cobre ou fibra. Locais remotos onde não é viável executar um link físico, ou mesmo onde pequenas células são montadas em móveis urbanos, são oportunidades ideais para o uso de backhaul de microondas.

Existem muitas técnicas, tecnologias e sabores de fornecimento de backhaul móvel ou celular. Com larguras de banda crescentes e um maior número de estações base sendo usadas, uma variedade crescente de opções deve ser considerada para fornecer o backhaul celular.

Capacidade de backhaul

Um dos principais elementos de qualquer sistema de backhaul celular é sua capacidade.

A capacidade de backhaul celular precisa atender às necessidades esperadas para a estação base ou outro link que atende, caso contrário, os dados que precisam ser transportados serão atrasados ​​ou perdidos.

Os requisitos de capacidade de backhaul pagam uma grande parte na determinação da solução geral. Como o investimento em backhaul de uma rede completa é grande e também o custo para adicionar mais capacidade é grande, é essencial instalar a capacidade necessária no início.

Um dos principais fatores que governam o tipo de capacidade de backhaul móvel necessária são as expectativas de capacidade. Ao decidir sobre a solução de backhaul, é necessário estimar o tráfego máximo que será transportado pela célula. Cálculos semelhantes, mas diferentes, são necessários para o sistema de backhaul entre o BSC ou RNC e a rede central.

Para estimar a capacidade necessária para a solução de backhaul móvel, é necessário olhar para a capacidade da rede de acesso de rádio, ou seja, a interface de rádio com os telefones móveis, vendo qual é a capacidade máxima e o uso provável.

Requisitos de capacidade de backhaul para vários sistemas

Como os sistemas celulares foram desenvolvidos a partir de suas primeiras tecnologias 2G GSM, os requisitos para backhaul de dados aumentaram rapidamente à medida que o uso de dados e a capacidade e capacidade da rede de acesso de rádio aumentaram. Usando os detalhes básicos do sistema, é possível estimar os requisitos máximos de backhaul.

A capacidade da rede celular depende de uma variedade de fatores:

  • Largura de banda disponível.
  • Eficiência espectral do sistema celular.
  • Número de setores atendidos pela estação base.
  • Em alguns casos, se voz ou dados estão sendo transportados.

Conhecendo o sistema do sistema, sua largura de banda e outros fatores, é possível estimar a capacidade típica da rede de acesso de rádio e, portanto, a capacidade de backhaul celular necessária.


Aproximações para requisitos de capacidade de backhaul celular
Sistema CelularVoz
Espectro
(MHz)
Dados
Espectro
(MHz)
Eficiência Espectral de Voz
(bits / Hz)
Eficiência Espectral de Dados
(bits / Hz)
Largura de banda necessária (Mbps)
GSM1.2N / D0.52N / D1.3
BEIRA1.22.30.5216,1
HSPAN / D5N / D221.0
LTE (5 MHz)N / D5N / D3.839.9
LTE (10 MHz)N / D10N / D3.879.8
A capacidade assume 70% do uso de pico e três setores por estação base
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Comentários:

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