Según Statista, se espera que el número de suscriptores móviles únicos a nivel mundial crezca en 160 millones, de 5.7 mil millones de suscriptores en 2020 a 5.86 mil millones en 2025, y este crecimiento masivo de datos significa más expectativas con respecto a la velocidad de los datos, la capacidad y la experiencia del cliente.


(Fuente: Moniem-Tech)

La tecnología 4G proporciona la arquitectura de red para transmitir enormes cantidades de datos a través de interfaces de radio móviles y, según el informe de GSMA, se espera que el 85 % o más de las conexiones móviles sean 4G o 5G. Esto requerirá un aumento masivo en la cantidad de antenas para acomodar a todos los nuevos suscriptores y otros dispositivos. Esto también aumentará la cantidad de procesamiento de señales que se debe manejar, lo que requiere cada vez más espacio para torres de telefonía celular, lo que plantea un problema importante, especialmente en áreas urbanas.

5G se trata de red de transporte

Como 5G admite diferentes casos de uso con nuevas tecnologías como MIMO masivo, espectro de banda alta y formación de haces, que conducen a una mayor capacidad de datos, que es uno de los desafíos de red tradicionales de las generaciones anteriores. Por ejemplo, 4G es compatible con la Interfaz de Radio Pública Común o CPRI. Por lo tanto, la primera pregunta es: ¿Qué es CPRI?

¿Qué es CPRI?

La iniciativa CPRI fue liderada inicialmente por un consorcio de proveedores, principalmente, Ericsson, Huawei, NEC, Nortel Networks y Siemens. La conexión entre las RRU y la estación base se conoce a menudo como "fronthaul".

La primera especificación se publicó en 2003 y cubre los datos del plano de usuario, los mecanismos de transporte del plano de control y los medios de sincronización. CPRI no exige una división funcional entre la unidad de radio y la unidad de procesamiento de banda base, pero sí hace referencia a una división funcional de radio que es RF-PHY (opción 8 de 3GPP).


Descripción de la interfaz CPRI(Fuente: Moniem-Tech)

El transporte tiene una estructura TDM con una tasa de bits constante y una escala con la cantidad de ramas de antena y el ancho de banda de antena admitido en el aire. CPRI es adecuado para conexiones punto a punto entre la unidad de radio (RU) y la unidad digital (BBU), donde la unidad digital está cerca del sitio de la antena.


Concepto Fronthual(Fuente: Moniem-Tech)

La Interfaz de Radio Pública Común, o CPRI, es un protocolo ampliamente utilizado para transmitir datos de RF digitalizados a través de fibra óptica entre radios y equipos de banda base. Como flujo serial sin posibilidad de agregación de paquetes, CPRI es ineficiente en cuanto al ancho de banda, lo que genera mayores costos de transporte. El grupo de trabajo IEEE 1914.3 ha desarrollado un nuevo estándar de radio sobre Ethernet (RoE) para abordar este problema.

El protocolo de radio sobre Ethernet (RoE) permite enviar tráfico de radio 4G a través de Ethernet estándar. Esto se hace encapsulando 4G en tramas Ethernet en el sitio celular con la puerta de enlace de fronthaul y utilizando otra puerta de enlace de fronthaul para desencapsularlo de nuevo a CPRI en el sitio central antes de enviarlo a la BBU 4G. La desencapsulación es necesaria en el sitio central porque las BBU 4G siguen utilizando CPRI.

Dado que CPRI es un flujo TDM de velocidad de bits constante con una interfaz en serie, para admitir CPRI sobre Ethernet, necesita convertir CPRI en pases Ethernet, un flujo constante de paquetes en la red, ofreciendo una carga plana. Teniendo en cuenta que se debe satisfacer la demanda pico, esta carga plana suele ser la carga pico. Por lo tanto, la conversión de CPRI a Ethernet en el conmutador/puerta de enlace termina utilizando mucho más ancho de banda en la red de transporte del que realmente es necesario.


RoE (Fuente: Moniem-Tech)

¿CPRI es adecuado para 5G?

Como mencioné antes, 5G admite diferentes casos de uso con diferentes requisitos, lo que lleva a la introducción de nuevas divisiones en la pila de protocolos RAN, la división de capa inferior (LLS), también conocida como fronthaul, y la división de capa superior (HLS), que lleva a diferentes divisiones con diferentes requisitos de latencia y ancho de banda según el caso de uso y el escenario.


Arquitectura del protocolo RAN como se analiza en 3GPP TR 38.801 (Fuente: Moniem-Tech)

La división de la capa inferior, entre la unidad de radio (RU) y la unidad de banda base (BBU), se basaba en 4G en la interfaz de radio pública común (CPRI) en el segmento de transporte fronthaul. En 5G, para proporcionar una mejor eficiencia de velocidad y escalabilidad de nodos, se trasladó más funcionalidad de banda base a la radio y se introdujo la nueva interfaz eCPRI basada en Ethernet. La eficiencia de velocidad y la escalabilidad se deben al hecho de que eCPRI transporta datos de capa entre la radio y los nodos de cómputo RAN 5G, mientras que CPRI transporta muestras de portadora de dominio de tiempo por antena. Por ese motivo, CPRI no es adecuado para 5G, lo que da lugar a una nueva evolución denominada eCPRI, ya que cuando pasamos a 5G, la fibra entre las RRU y la unidad de banda base va a transportar mucho más tráfico, y eso dificulta la realización de una interfaz en serie.

¿Qué es eCPRI?

La especificación eCPRI ha sido desarrollada por Ericsson AB, Huawei Technologies Co. Ltd, NEC Corporation y Nokia. Es un protocolo basado en paquetes destinado a redes de transporte basadas en paquetes (Ethernet o IP). El 31 de agosto de 2017, Ericsson AB, Huawei Technologies Co. Ltd, NEC Corporation y Nokia publicaron las especificaciones eCPRI.

eCPRI brinda a la red de acceso por radio más flexibilidad y, al aprovechar las tecnologías estándar de la industria como Ethernet y la sincronización 1588v2(PTP), permite una reducción en los costos de fronthaul.


Descripción de la interfaz eCPRI (Fuente: Moniem-Tech)

En comparación con el CPRI, eCPRI permite disminuir las demandas de velocidad de datos entre RRU y BBU a través de una descomposición funcional flexible al tiempo que limita la complejidad de la RRU.


(Fuente: Moniem-Tech)

La especificación eCPRI soportará 5G y permitirá una mayor eficiencia para satisfacer las necesidades previstas para las redes móviles 5G. A diferencia de CPRI, la especificación eCPRI soporta una mayor flexibilidad en el posicionamiento de la división funcional dentro de la capa física de la estación base celular.

Conclusión

eCPRI facilita nuevos modelos de implementación como las RAN centralizadas (CRAN) que complementan el modelo de RAN distribuida (DRAN) comúnmente implementado en la actualidad. La coordinación de RAN y una mayor utilización de la banda base son más escalables con nodos de cómputo de RAN implementados en sitios centrales. eCPRI en DRAN mejora la eficiencia de la red en el sitio debido a la reducción de los requisitos de capacidad en la red fronthaul, así como las capacidades de expansión de puertos y trunking de enlaces en conmutación Ethernet/IP. Se trata de una interfaz de tráfico en tiempo real que utiliza un nuevo LLS, utilizando tecnologías estándar que han demostrado una mejor escalabilidad del ancho de banda y, por lo tanto, permiten el uso de sofisticados algoritmos de coordinación para garantizar el mejor rendimiento de radio posible.

Fuente: https://moniem-tech.com/2022/10/19/la-evolucion-de-4g-a-5g-mediante-la-transformacion-de-cpri-a-ecpri/