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Backhaul celular / móvil

 Backhaul celular / móvil

En cualquier red de telecomunicaciones, la porción de backhaul de la red está formada por los enlaces entre la red central y las pequeñas subredes periféricas en el borde.

Normalmente, para una red móvil, los elementos de backhaul se utilizan para transferir datos desde las estaciones base o los Nodos B o los eNodos B a las áreas centrales de la red general.

A medida que las redes transportan más datos, el backhaul móvil o los elementos de backhaul celular forman una parte cada vez más importante del sistema celular general.

Conceptos básicos de la red móvil

Aunque las topologías de redes celulares se están desarrollando a medida que las redes pasan de 2G a 3G y luego a 4G, hay ciertos elementos que siguen siendo los mismos. Estos muestran cómo los elementos de backhaul móvil encajan en la red general.

Cuando se analizan las infraestructuras de red, es mejor comenzar con una red GSM, ya que esto crea la imagen y muestra cómo se han desarrollado los elementos de backhaul a lo largo de los años.

La red GSM básica consta de una variedad de transceptores de estación base, BTS, conectados a un controlador de estación base, BSC, que puede estar ubicado remotamente con un BTS ubicado en el centro, o incluso dentro del centro de conmutación móvil, MSC. Inicialmente, el sistema GSM solo transmitía voz, pero con la introducción de GPRS y EDGE, también se transmitían servicios de datos. La voz fue conmutada por circuitos, pero los datos fueron conmutados por paquetes.

Se desarrollaron interfaces especiales para enlazar como parte del estándar GSM para enlazar estos elementos. El enlace BTS / BSC fue el Abis, y la interfaz BSC / MSC (voz) se denominó A y el BSC / SGSN (datos) se denominó interfaz Gb.

Cuando llegó UMTS, se introdujeron diferentes interfaces para adaptarse al nuevo sistema. El BTS se mantuvo como un Nodo B, y el equivalente de un BSC fue el Controlador de Red de Radio, RNC. El enlace del Nodo B al RNC se denominó Iub, y del RNC al MSC, fue el Iu-cs y del RNC al SGSN para los datos fue el Iu-ps.

En términos de las áreas donde se aplican las tecnologías de backhaul móvil, todos los enlaces Abis, A, Gb e Iu se pueden incluir bajo el banner de backhaul móvil.

Tipos de backhaul

Hay varias tecnologías diferentes que se pueden utilizar para proporcionar backhaul móvil. La elección de cualquier operador dependerá del rendimiento requerido y la accesibilidad del sitio para diversas formas de backhaul.

Las diversas tecnologías utilizadas para el backhaul móvil incluyen:

  • E1 / T1: Los sistemas E1 / T1 se utilizaron ampliamente en telecomunicaciones cuando se estaban desplegando y desplegando tecnologías 2G, incluido GSM. Estos circuitos se pueden ejecutar en paralelo para proporcionar capacidad adicional, lo que permite cumplir con los requisitos para una variedad de situaciones de backhaul. Hoy en día, se utilizan otras formas de backhaul para permitir que se transporten velocidades de datos mucho más altas, aunque muchos de estos circuitos aún permanecen en uso.
  • Carrier Ethernet: Carrier Ethernet es un formato ideal para backhaul móvil y uit se está utilizando ampliamente en esta aplicación. Proporciona un ancho de banda significativo con una interfaz / protocolo estándar de la industria. Puede llevarse sobre cobre, fibra o microondas.
  • DSL: Las tecnologías como DSL, ADSL, etc. se utilizan cada vez más para las técnicas de descarga de backhaul. Por ejemplo, muchos teléfonos móviles cambiarán a Wi-Fi cuando estén dentro del alcance de un punto de acceso, y muchos de ellos se conectarán nuevamente a través de una forma de enlace DSL. Además de esto, se está implementando un número cada vez mayor de femtocélulas en los hogares, donde nuevamente ADSL, etc. son formas de enlace de datos ampliamente utilizadas que forman la conexión de backhaul móvil.

También hay varios medios a través de los cuales se pueden transportar los datos.

  • Cobre: El cobre es uno de los métodos tradicionales para transportar datos. Las velocidades no son tan altas como las que se pueden lograr con fibra. Las tecnologías que incluyen E1 / T1 y DSL, etc., utilizan ampliamente el cobre como medio por el que se transmiten los datos.
  • Fibra: Los enlaces de fibra se instalan y utilizan cada vez más. Son fiables y tienen un ancho de banda mucho mayor que el cobre.
  • Backhaul de microondas: El microondas es particularmente útil para situaciones en las que no es posible ejecutar un enlace de cobre o fibra. Las ubicaciones remotas donde no es viable ejecutar un enlace físico, o incluso donde se montan celdas pequeñas en el mobiliario urbano, son oportunidades ideales para usar el backhaul de microondas.

Existen muchas técnicas, tecnologías y formas de proporcionar backhaul móvil o celular. Con anchos de banda crecientes y un mayor número de estaciones base que se utilizan, se debe considerar una variedad cada vez mayor de opciones para proporcionar el backhaul celular.

Capacidad de backhaul

Uno de los elementos clave de cualquier sistema de backhaul celular es su capacidad.

La capacidad de backhaul celular debe satisfacer las necesidades esperadas de la estación base u otro enlace que sirva; de lo contrario, los datos que deben transportarse se retrasarán o se perderán.

Los requisitos de capacidad de backhaul contribuyen en gran medida a determinar la solución general. Dado que la inversión en backhaul de una red completa es grande, y también el costo de agregar capacidad adicional es grande, es esencial instalar la capacidad requerida al principio.

Uno de los principales factores que gobierna el tipo de capacidad de backhaul móvil necesaria son las expectativas de capacidad. Al decidir la solución de backhaul, es necesario estimar el tráfico máximo que transportará la celda. Se necesitan cálculos similares pero diferentes para el sistema de backhaul entre el BSC o RNC y la red central.

Para estimar la capacidad requerida para la solución de backhaul móvil, es necesario observar la capacidad de la red de acceso por radio, es decir, la interfaz de radio con los teléfonos móviles, para ver cuál es la capacidad máxima y el uso probable.

Requisitos de capacidad de backhaul para varios sistemas

A medida que los sistemas celulares se han desarrollado a partir de sus primeras tecnologías GSM 2G, los requisitos para el backhaul de datos han aumentado rápidamente a medida que aumenta el uso de datos y la capacidad y la capacidad de la red de acceso por radio. Utilizando los detalles básicos del sistema, es posible estimar los requisitos máximos de backhaul.

La capacidad de la red celular depende de una variedad de factores:

  • Ancho de banda disponible.
  • Eficiencia espectral del sistema celular.
  • Número de sectores atendidos por la estación base.
  • En algunos casos, si se transporta voz o datos.

Conociendo el sistema del sistema, su ancho de banda y otros factores, es posible estimar la capacidad típica de la red de acceso por radio y, por lo tanto, la capacidad de backhaul celular requerida.


Aproximaciones para los requisitos de capacidad de backhaul celular
Sistema celularVoz
Espectro
(Megahercio)
Datos
Espectro
(Megahercio)
Eficiencia espectral de voz
(bits / Hz)
Eficiencia espectral de datos
(bits / Hz)
Ancho de banda requerido (Mbps)
GSM1.2N / A0.52N / A1.3
BORDE1.22.30.5216,1
HSPAN / A5N / A221.0
LTE (5 MHz)N / A5N / A3.839.9
LTE (10 MHz)N / A10N / A3.879.8
La capacidad supone un uso máximo del 70% y tres sectores por estación base
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