5G: La cara cambiante del transporte móvil

Con los despliegues de 5G acelerándose en todo el mundo, es fácil sumergirse en el cuándo/qué/dónde de los servicios avanzados.

La clave de este debate es comprender las fases de los servicios 5G.

Las redes 5G de la fase 1 inicial se basan en los primeros estándares 5G que fueron ratificados y admiten servicios de banda ancha móvil mejorada (eMBB).

Estos se construyen utilizando la arquitectura no autónoma (NSA), que utiliza nuevas radios 5G y, en algunos casos, nuevas bandas de frecuencia, pero utiliza el núcleo móvil 4G existente.

Por lo tanto, los servicios eMBB actuales son esencialmente versiones más rápidas de los servicios 4G previamente disponibles.

Los servicios 5G de la fase 2 utilizarán el resultado de otras actividades de estandarización, incluida la arquitectura autónoma (SA) que agrega el nuevo núcleo 5G. El cambio a la arquitectura SA, combinado con una mayor innovación en la red de acceso radioeléctrico (RAN) y la arquitectura de transporte, permitirá a los operadores de telefonía móvil empezar a introducir nuevos tipos de servicios, como las comunicaciones de baja latencia ultra fiables (URLLC), que traerán consigo la nueva era de servicios móviles avanzados que antes no eran posibles en las redes móviles.

Se ha debatido mucho sobre estos posibles nuevos tipos de servicio y, por supuesto, es difícil predecir con exactitud cuáles serán las aplicaciones principales para 5G – tal vez el apoyo a los juegos de realidad aumentada o a las aplicaciones industriales/agrícolas avanzadas, o tal vez una aplicación en la que nadie ha pensado todavía, se hará evidente una vez que la infraestructura y las capacidades entren en funcionamiento. Cualesquiera que sean las aplicaciones decisivas (killer apps) que impulsarán el 5G durante la próxima década, es necesario realizar mucho trabajo dentro de las redes móviles para pasar de los servicios 5G relativamente de la fase 1 a las capacidades mucho más avanzadas de la fase 2.

Próximos pasos a medida que avanzamos a la fase 2

En el momento de escribir este artículo, hay 166 operadores de red en todo el mundo con redes 5G desplegadas de acuerdo con el mapa 5G de Ookla. Las actualizaciones de 5G SA comenzaron a enviarse a mediados de 2020, y los analistas del sector que hacen un seguimiento de los despliegues de 5G SA muestran que, en el primer trimestre de 2021, cuatro de estos operadores ya han comenzado a ejecutar redes SA en vivo. Evidentemente, estamos en las primeras etapas de los despliegues de 5G SA, pero se prevé que el número de operadores que ejecutan 5G SA empiece a aumentar significativamente a lo largo de 2021 y 2022.

En general, mientras nos preparamos para estos servicios 5G más avanzados, hay cuatro actividades principales que tienen lugar en las redes móviles:

1- Expansión de la huella 5G RAN: Independientemente de los cambios requeridos para los servicios de la fase 2, los operadores móviles están ampliando agresivamente su huella RAN 5G mediante la adición de antenas 5G a las macrocélulas 4G existentes y la adición de nuevas células pequeñas 5G para ampliar la cobertura de los servicios eMBB de la fase 1 inicial.
2- Migración continua al núcleo 5G SA: Como se ha mencionado anteriormente, los operadores móviles continuarán migrando del núcleo NSA basado en 4G al núcleo dedicado 5G SA.
3- Modernización del control de la red y de la arquitectura de orquestación: las arquitecturas 5G, como la fragmentación de la red y la computación de borde de acceso múltiple (MEC), requieren un control en todos los dominios de la red, desde el núcleo hasta la RAN, a través de la red de transporte. Esto requiere un entorno avanzado de control de la red multidominio, en el que la mayoría de los operadores están trabajando actualmente.
4- Preparación de la red de transporte: Para soportar las mayores demandas que la 5G impone a la red de transporte, los operadores de red están modernizando y rediseñando sus redes de transporte óptico.

Si observamos la red de transporte móvil y sus funciones de control y orquestación asociadas, hay un nivel considerable de actividad en muchos dominios dentro de la red para apoyar los puntos tercero y cuarto anteriores.

La 5G requiere la nueva arquitectura xHaul con dominios front-/mid-/backhaul, lo que representa un cambio significativo respecto a las redes predominantemente backhaul utilizadas en 4G. Los operadores de redes están determinando qué combinación de estos dominios necesitan inicialmente y con el tiempo, a medida que migran a los servicios de la fase 2.

Más allá del paso a esta nueva arquitectura, hay otras tendencias en el ámbito de las redes ópticas que están cambiando la forma en que se construyen las redes de transporte móvil:

El movimiento de apertura

Aprovechando las enseñanzas del mundo de los centros de datos, las redes de transporte están comenzando a adoptar la apertura y la desagregación. El tránsito a una red abierta y desagregada rompe con el enfoque tradicional de un solo proveedor para un dominio de red y divide la red en bloques funcionales que pueden utilizar un enfoque de mayor calidad utilizando productos de múltiples proveedores.

En el mundo de las redes ópticas, esta tendencia crea un sistema de línea abierto de un proveedor que transporta canales de más de un proveedor, en lugar del enfoque cerrado tradicional donde el sistema de línea y todos los canales son del mismo proveedor. Este enfoque rompe con el bloqueo de los proveedores y permite ciclos de innovación más rápidos dentro de la red. Las redes de transporte móvil están empezando a utilizar este enfoque, con organizaciones como el Telecom Infra Project (TIP) que ayuda a coordinar e impulsar la estandarización.

TIP también está impulsando la desagregación en la capa IP de la red de transporte de forma aún más rápida, al desagregar las funciones clásicas de los enrutadores en las redes móviles, como el enrutador de gateway del sitio celular en gateway desagregado para sitios de celda (DCSG). El DCSG divide el router en hardware de la caja blanca abierta y software de sistema operativo de red. Las implementaciones de DCSG ya están en marcha, con pruebas de red en vivo e implementaciones de red iniciales en los principales operadores de telefonía móvil de todo el mundo.

Rebanado de red y MEC

Para hacer posible los perfiles de servicio paralelos requeridos en 5G sin forzar a toda la red a ser diseñada al nivel de servicio de la más alta calidad, se utiliza el concepto de segmentación para segmentar la red y soportar económicamente diferentes clases de servicio.

La segmentación afecta todos los recursos de la red, desde la RAN hasta el núcleo a través de la red de transporte.

En consecuencia, la red de transporte desempeña un papel importante, pero de apoyo, en el rebanado de extremo a extremo. Las redes de transporte utilizarán los mecanismos existentes para crear dinámicamente rebanados rígidos (de capacidad fija) y suaves (de capacidad variable) de manera similar a cualquier otro requisito de transporte de datos. El verdadero desafío para los operadores de red es la gestión de estos segmentos a través de la red de transporte como parte de un segmento más amplio de extremo a extremo con RAN y componentes centrales y para asignar el requisito de servicio a los recursos de rebanado específicos.

Estrechamente vinculado al concepto de fragmentación está el movimiento hacia la MEC, que impulsa los recursos de computación y almacenamiento, esencialmente las capacidades del centro de datos, más cerca del cliente, ya sea a través de redes fijas o móviles. Una vez más, desde una perspectiva de la red de transporte, esta tendencia está relacionada en gran parte con la administración/control de la red y la vinculación con las funciones de orquestación de la red que impulsan la automatización de la red de transporte para apoyar el despliegue de las funciones MEC.

Hasta la fecha, la MEC está más avanzado en términos de despliegues que el rebanado de red (slicing), aunque hasta ahora se trata principalmente de redes fijas en lugar de móviles.

En estas aplicaciones, los operadores de centros de datos utilizan las ubicaciones de los centros de datos existentes para ofrecer capacidades de computación y almacenamiento a los operadores y clientes empresariales.

Dentro de las redes móviles, la MEC está prevista para los futuros servicios de la fase 2 de baja latencia y, potencialmente también para la virtualización de las funciones RAN, sustituyendo el hardware RAN por el software en las ubicaciones de la MEC. ¡Ciertamente, un área interesante para seguir observando!

Conseguir el rendimiento subyacente correcto

Además de los nuevos cambios arquitectónicos con xHaul, rebanado de red y MEC, los operadores de red se están centrando en garantizar que la red óptica subyacente esté preparada para las demandas de alto rendimiento de la 5G. Las redes ópticas siempre han soportado redes móviles con una función de backhaul resistente y de alta capacidad que se ajusta a las exigencias de rendimiento requeridas por la generación concreta de tecnología móvil.

La 5G aumenta esos requisitos con exigencias de sincronización significativamente más estrictas, mayores demandas de capacidad y una operación de menor latencia.

Debido a la velocidad fija de la luz, las posibilidades de reducir la latencia dentro de la red de transporte son limitadas y, por lo tanto, se necesita MEC para el cambio significativo de latencia que requerirán algunos servicios 5G. Sin embargo, cuando es posible, los operadores móviles están utilizando opciones de menor latencia dentro de la red de transporte para apoyar el cambio a la MEC.

La sincronización cubre la compleja tarea de entregar el tiempo y sincronización de los relojes de red centralizados a las torres celulares dentro de límites muy estrechos. 5G trae nuevas técnicas de radio dentro de la RAN que requieren que la red de transporte entregue una sincronización y tiempo muy precisos, a veces a niveles de precisión de nanosegundos. En paralelo a las demandas más altas, también hay una tendencia a alejarse de depender totalmente de la sincronización basada en los satélites en favor de la sincronización basada en la redo un híbrido de ambos. Por lo tanto, los operadores de red también están mejorando el rendimiento de sincronización de sus redes de transporte, lo que puede ser una tarea importante.

Puede parecer obvio que, a medida que pasa el tiempo y los usuarios utilizan más y más datos, las redes de transporte móvil necesitan aumentar la cantidad de tráfico hacia / desde cada sitio celular. Se prevé que la 5G impulse un crecimiento significativo del ancho de banda a través de un aumento del uso de datos por usuario y la proliferación de “usuarios” con la comunicación de máquina a máquina desde el internet de las cosas. En consecuencia, algunos operadores de telefonía móvil están evaluando nuevos enfoques radicales, como el uso de nuevas ópticas de punto a multipunto que pueden aumentar significativamente el ancho de banda a cada sitio celular y reducir drásticamente el costo de la red.

La red de transporte óptico siempre ha desempeñado un papel clave en la sustentación de las redes móviles, y el paso a la 5G aumenta en gran medida la importancia de la red de transporte en el rendimiento general de la red y el servicio de extremo a extremo.

El paso a la 5G está impulsando cambios importantes en la red de transporte con nuevas arquitecturas, mayores demandas de rendimiento y nuevos enfoques que impulsarán una innovación más rápida. Todavía estamos en las primeras etapas de esta migración, con cambios considerables que se producirán en los próximos años a medida que las ofertas de servicios 5G comiencen a expandirse hacia nuevos servicios de fase 2.

Por Ing. Ariel D. Sastre Analista de Redes y Telecomunicaciones.

See the original post here: https://itconnect.lat/portal/2021/09/02/5g-0000000002021/

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