Sorotan tentang jaringan midhaul 5G

Dalam bagian pertama dari rangkaian blog tiga bagian tentang jaringan xHaul ini, saya membahas jaringan transportasi fronthaul 4G/5G dan bagaimana industri ini berevolusi dari arsitektur tertutup dan berpemilik selama satu dekade di 4G/LTE menjadi arsitektur fronthaul terbuka dan berbasis standar di 5G. Di blog ini, saya akan membahas tujuan industri serupa untuk jaringan midhaul 5G yang baru. Bagian ketiga dan terakhir dalam seri blog ini akan membahas jaringan backhaul 4G/5G. 

Mengapa jaringan transportasi terbuka dan berbasis standar?

Mengapa operator jaringan menginginkan jaringan transportasi xHaul (fronthaul, midhaul, backhaul) terbuka dan berbasis standar? Karena, seperti pada setiap bidang infrastruktur jaringan global lainnya, infrastruktur ini meluncurkan rantai pasokan vendor yang lebih luas dan aman untuk operator seluler maupun keseluruhan. Berdasarkan model ekonomi tentang penawaran dan permintaan, ekosistem vendor yang luas menawarkan penghapusan monopoli vendor, siklus inovasi yang lebih cepat, dan penurunan harga, semua karena meningkatnya persaingan. Jaringan transportasi xHaul berbasis standar dan terbuka juga membentuk pasar grosir yang menguntungkan sehingga memungkinkan peralihan dari pedagang besar yang harus melepaskan serat gelap, seperti yang sering terjadi pada fronthaul 4G yang ada, menjadi layanan jaringan paket berbasis standar yang mirip dengan layanan backhaul grosir saat ini.

Jadi, apa itu midhaul dan di manakah tempatnya dalam jaringan seluler?

Stasiun pangkalan jaringan seluler biasa mencakup Baseband Unit (BBU) berbasis perangkat keras yang dipasang di dasar menara situs seluler, terhubung ke beberapa Radio Unit (RU) yang dipasang di atas menara situs seluler. Perangkat pertama menghasilkan dan memproses sinyal Radio Frequency (RF) digital, sedangkan yang kedua mengubah sinyal digital BBU menjadi sinyal Radio Frequency (RF) analog, yang kemudian disebarkan melalui gelombang udara melalui antena. Selama beberapa generasi teknologi jaringan seluler, pemisahan fungsional ini pada dasarnya sama.

Konsep ini akan berubah secara signifikan dengan adanya 5G, menawarkan peningkatan fleksibilitas dan kinerja bagi operator jaringan.

Pada arsitektur Distributed Radio Access Network (D-RAN) 4G, BBU secara fisik berada di dasar menara seluler makro. Pada arsitektur Centralized/Cloud Radio Access Network (C-RAN) 4G, BBU secara fisik berada di kantor pusat atau pusat data yang jauh. Fronthaul mengacu pada jaringan yang menghubungkan kepala radio jarak jauh ke BBU yang berada terpisah berkilometer jaraknya. Jadi, di mana jaringan midhaul baru berada? Jaringan ini menghubungkan BBU 5G yang baru dan terpilah. 

Memisahkan Baseband Unit (BBU) lama

RAN 5G akan berubah dari arsitektur BBU tradisional dan Remote Radio Head (RRH) yang digunakan dalam jaringan 4G menjadi arsitektur Distributed Unit (DU), Centralized Unit (CU), dan Active Antenna Unit (AAU), seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Gambar 1: Arsitektur sistem radio 5G baru

Dengan memisahkan BBU, beberapa fungsi lamanya (sublapisan PHY, MAC, dan RLC) akan berada di DU, sementara sublapisan sisanya (seperti PDCP, SDAP, dan RRC) akan membentuk CU. Sistem radio 5G sebagian besar akan mengadopsi arsitektur AAU di mana RRH dan sistem antena diintegrasikan ke dalam satu perangkat. DU dan CU dapat, dan kemungkinan akan bisa, divirtualkan dan diletakkan di aset komputasi RAN yang berada di berbagai bagian jaringan, tergantung pada strategi penyebaran operator jaringan.

Dari perspektif virtualized RAN (vRAN), akan diperlukan akselerator perangkat keras Commercial-Off-The-Shelf (COTS) untuk membantu CPU x86 memvirtualkan beban kerja DU dan CU. Akselerator ini diperlukan untuk memenuhi kebutuhan IEEE 1588 Packet Timing Protocol (PTP) dan Synchronous Ethernet (SyncE), serta menjalankan pemrosesan L1 upper PHY, seperti Forward Error Correction FEC.

Antarmuka fronthaul 4G akan berevolusi dari Common Public Radio Interface (CPRI) saat ini yang tertutup menjadi antarmuka fronthaul berbasis standar yang baru dan terbuka, berdasarkan spesifikasi fronthaul O-RAN 7.2x. Oleh karena fronthaul O-RAN 7.2x sepenuhnya berbasis paket, jaringan transportasi terkait dapat meningkatkan teknologi transportasi Ethernet yang umum dan banyak digunakan untuk mengirimkan muatan fronthaul.

Pemisahan sistem radio 5G juga akan menghasilkan antarmuka midhaul berbasis paket baru yang menghubungkan DU ke CU melalui antarmuka 3GPP F1 baru. Oleh karena persyaratan latensi dan jitter untuk antarmuka F1 tidak seketat fronthaul O-RAN 7.2x, muatan F1 dapat ditransfer melalui berbagai mekanisme transportasi berbasis paket, seperti IP/MPLS, Segment Routing, dan E-VPN. CU dapat (dan kemungkinan akan) dipisahkan lebih lanjut menjadi CU User Plane (CU-UP) dan CU Control Plane (CU-CP), yang masing-masing akan dihubungkan ke DU melalui antarmuka F1-U dan F1-C, seperti ditunjukkan di bawah ini. Koneksi antara CU-UP dan CU-CP akan dihubungkan oleh antarmuka 3GPP E1 yang baru. Jaringan transportasi midhaul dapat diimplementasikan menggunakan berbagai topologi yang berbeda seperti hub-and-spoke, mesh, dan ring, tergantung pada kebutuhan spesifik operator jaringan.

Gambar 2: Antarmuka sistem radio 5G (dan ng-LTE) terpisah (ref: 3GPP TS 38.401, TS 37.470)

Persyaratan kinerja jaringan transportasi midhaul diharapkan akan mendukung cakupan hingga 100 km dengan latensi 5 milidetik atau kurang. Midhaul dapat mendukung berbagai tingkatan antarmuka Ethernet, seperti 10GbE pada awalnya dan berpindah ke 25GbE atau 50GbE dengan sistem DU berkapasitas lebih tinggi. Untuk memperoleh pengalaman pengguna akhir yang lebih baik seperti penautan yang lebih cepat ke jaringan seluler dan respons data yang lebih cepat antara peralatan pengguna ke jaringan, lebih disarankan antarmuka 3GPP F1 ditransfer melalui teknologi transportasi Ethernet deterministik seperti Time-Sensitive Networking (TSN) atau FlexE/G.mtn.

Remus Tan adalah salah satu Product Line Manager Ciena dan ahli jaringan seluler kami yang bertanggung jawab untuk Solusi Jaringan 5G Ciena. Saya menanyakan padanya perihal wawasan uniknya tentang ruang jaringan midhaul baru terkait tantangan dan peluangnya. Ia berkata, “Dengan kematangan standar 3GPP dan O-RAN, sekarang kita dapat melihat produk 5G New Radio (NR) multi-vendor yang dapat diinteroperasikan berdasarkan spesifikasi terbaru yang memungkinkan RAN terpilah dan tervirtualisasi sepenuhnya, sehingga dapat digunakan secara komersial pada skala dan dengan biaya yang masuk akal. Pada tahun 2021, kita akan mulai melihat lebih banyak penyebaran vRAN terpisah yang akan bersamaan dengan gelombang baru investasi peralatan jaringan transportasi xHaul. Dengan router 5G xHaul kami yang baru diluncurkan, Ciena berada dalam posisi yang bagus untuk memintas gelombang baru pembangunan infrastruktur vRAN terpisah ini.”

Sekarang adalah saatnya membuka RAN

Sebagai sebuah industri, sekarang adalah saatnya memastikan bahwa jaringan midhaul yang muncul akan terbuka dan berbasis standar, jangan sampai kita kembali ke era tertutup dan berpemilik yang sama seperti fronthaul berbasis CPRI. Untungnya, ada beberapa kelompok industri yang benar-benar berupaya untuk tujuan ini, seperti 3GPP dan O-RAN Alliance. Spesifikasi standar dan terbuka akan secara langsung memfasilitasi jaringan midhaul terbuka berbasis standar, dan semua manfaat bisnis yang disebutkan di atas.

Oke, jadi bagaimana dengan backhaul?

Harap tunggu kelanjutannya, karena bagian terakhir dari tiga seri tentang jaringan xHaul ini akan mengulas backhaul 4G/5G.