Gli architetti di rete possono supportare una vasta gamma di topologie di rete basate sul concetto C-RAN. In particolare, si prevede che le architetture small cell basate su C-RAN, se implementate insieme a reti macrocellulari e microcellulari, consentano di ottenere significativi risparmi in termini di spese in conto capitale e costi operativi, che a loro volta potrebbero tradursi in risparmi per gli utenti finali.
Requisiti di collegamento e opzioni di installazione:
Per migliorare la capacità di rete e la qualità del servizio, sia le architetture tradizionali che quelle emergenti soddisferanno i requisiti di velocità di trasmissione dati più elevati offerti dai protocolli LTE e LTE-Advanced. Questi protocolli offrono un'efficienza spettrale significativamente maggiore grazie a una serie di tecniche a livello fisico (PHY) e MAC, come l'aggregazione di portanti (CA), il MIMO, il Coordinated Multi-point (CoMP), la cancellazione delle interferenze e altre ancora. In particolare, LTE-A offre l'aggregazione di un massimo di cinque portanti LTE da 20 MHz. Se combinate con il MIMO, le tecniche CA possono raggiungere velocità fino a centinaia di gigabit/s tra le unità radio e di banda base (ovvero, il collegamento locale o front-haul). Una volta disponibile la quantizzazione dei campioni I e Q, il ricevitore può applicare vari tipi di cancellazione delle interferenze, decodifica MIMO e algoritmi CoMP per migliorare il rapporto segnale/rumore nella rete. La Tabella 1 mostra un esempio di calcolo per un sistema LTE-A a 3 settori con cinque portanti da 20 MHz.
Per il trasporto dei dati sul collegamento locale, gli operatori possono utilizzare le connessioni in fibra o via cavo esistenti. In alternativa, possono impiegare tecnologie emergenti come il fronthaul wireless. La decisione di implementare queste tecnologie è generalmente influenzata dai limiti infrastrutturali. Ad esempio, nelle aree urbane densamente popolate, l'installazione di nuove fibre è complessa oppure è necessaria una soluzione salvaspazio; in questi casi, un collegamento wireless risulterebbe più adatto. D'altro canto, nelle aree che già dispongono di connessioni in fibra ottica, gli operatori possono sfruttare l'infrastruttura esistente.
Indipendentemente dalla modalità di implementazione, i fornitori di apparecchiature devono offrire una soluzione efficiente e a basso consumo energetico, facilmente adottabile anche da sistemi di maggiore capacità. Queste soluzioni efficienti si traducono in genere nell'utilizzo di connettori ottici a basso costo, in una riduzione del numero di collegamenti e in un miglioramento dell'efficienza spettrale nella rete di collegamento locale. Un modo per ottenere questi risparmi è la compressione dei dati. Ad esempio, con una compressione 2:1 nel collegamento locale nelle reti C-RAN e small cell, è possibile raggiungere velocità di trasmissione dati fino a 4,9152 Gbps utilizzando un connettore ottico che supporta solo fino a 2,5 Gbps. Utilizzando connettori ottici con velocità di trasmissione dati inferiori e un numero ridotto di collegamenti, è possibile ridurre sia i costi che il consumo energetico. Inoltre, con questa configurazione, è facile trasportare campioni I<sub>I</sub> a 15 bit e Q<sub>Q</sub> a 15 bit per un massimo di tre settori con MIMO 2x2 e due portanti componenti LTE (una a 10 MHz e una a 20 MHz) in un singolo sistema. Ciò, a sua volta, offre l'opportunità di applicare tecniche avanzate di cancellazione delle interferenze e di gestione del carico, basate sulla quantizzazione dei campioni I e Q, che riducono i costi e il consumo energetico del sistema nella rete di accesso radio. La Figura 1 illustra un esempio di architettura di sistema basata su C-RAN e una small cell con compressione I2Q.
Requisiti di prestazione:
Oltre a una migliore efficienza spettrale, i protocolli wireless mantengono una certa qualità del segnale (ad esempio, l'entità del vettore di errore o EVM) per garantire una specifica qualità del servizio sulla rete. Inoltre, i requisiti EVM possono variare a seconda delle tecniche di modulazione. La Tabella 2 riassume i requisiti EVM di LTE-A per diverse tecniche di modulazione. Altri protocolli wireless, come WCDMA e GSM, hanno requisiti simili.
Esempio di prestazioni:
Per ottenere un livello di qualità del servizio superiore, la tecnologia di compressione utilizzata nella rete front-haul deve soddisfare i requisiti EVM specificati dai protocolli wireless. Inoltre, i metodi di compressione scelti devono mantenere un margine di sicurezza sufficiente per gli altri moduli nella catena del segnale, in modo che gli operatori possano ottenere prestazioni EVM ottimali insieme a una maggiore velocità di trasmissione della rete. La Figura 2 mostra un esempio tipico di spettro del segnale nel downlink 3GPP E-TM3.1 e le corrispondenti prestazioni EVM con la tecnologia di compressione dati I2Q. In questo esempio, un segnale LTE-A a 20 MHz viene compresso e decompresso con un EVM inferiore all'1% RMS per un rapporto di compressione di 2:1. Ciò lascia un margine di sicurezza sufficiente per gli altri moduli nella catena del segnale per soddisfare i requisiti EVM del sistema.
Abstract:
Organizzazioni e operatori stanno valutando diverse tecniche di compressione per una semplice evoluzione verso sistemi a maggiore capacità nelle reti di accesso radio tradizionali ed emergenti. Con un livello più elevato di EVM (Enhanced Value Management), è possibile ottenere la compressione dei dati nelle reti wireless mantenendo al contempo un margine di sicurezza sufficiente per gli altri moduli nella catena del segnale. Basandosi sui campioni I e Q disponibili in una soluzione predisposta per la compressione, architetti di sistema e OEM avranno l'opportunità di ottimizzare le prestazioni del sistema attraverso una suite di tecniche avanzate di elaborazione del segnale e di condivisione delle risorse di rete nelle reti C-RAN (Computer-Aided Rank-to-Radio) emergenti e nelle reti small cell.
Autore:
A cura di: Mohammad Akhter, Chief Architect, Integrated Device Technology, Inc.
