Desafios do novo backhaul incluem aplicações em tempo real

Publicado em Segurança, Virtualização, SDN, por Juniper em 22/01/2017


A necessidade de mais capacidade e desempenho criada pelos serviços LTE (Long Term Evolution ou evolução de longo prazo) e por seus modelos de negócios, além das características da LTE-A (LTE Advanced ou LTE avançada), geram outros tipos de demandas para o backhaul. Até agora, a topologia, a engenharia e as funções suportadas pelo backhaul atenderam bem às operadoras. Porém, nas novas redes, as demandas giram em torno da latência, sincronismo e segurança. Por isso, é obrigatória uma revisão radical do projeto da rede e da funcionalidade de seus equipamentos. Estas questões são abordadas em um artigo preparado por Patrick Donegan, analista-chefe da Heavy Reading, para a Juniper Networks. A íntegra do artigo, em inglês, está neste PDF.


O foco deste trabalho está nas novas características do backhaul para atender aos objetivos das operadoras nos próximos cinco anos. Várias funções do LTE-A podem ser implementadas na rede de acesso via rádio (RAN ou Radio Access Network) por um simples upgrade de software. Duas delas são o CoMP (Coordinated Multi Point, multiponto coordenado), que é usado para interagir com o equipamento de usuário, enviando e recebendo dados de diversos pontos, de modo a garantir um ótimo desempenho; e a eICIC (enhanced Inter-Cell Interference Coordination, coordenação aprimorada da interferência entre células). A LTE CoMP é uma estrutura que vem sendo desenvolvida para o LTE-A. Trata-se, basicamente, de um conjunto de diferentes técnicas que possibilitam a coordenação dinâmica da transmissão e da recepção em diversas estações radiobase (ERBs).


Mas reequipar o backhaul para suportar algumas das novas funções da RAN tem muitas implicações. Diante das exigências do LTE e do LTE-A, as operadoras precisam se preocupar não apenas com a seleção de seus fornecedores, mas devem rever a arquitetura e a topologia do backhaul existente para ter um novo projeto que considere um balanceamento ótimo do core, dos sites de agregação e dos hubs.

 

Cinco pilares de crescimento


As operadoras móveis precisam pensar nos fatores que vão orientar seus negócios nos próximos anos:

1. A capacidade da rede tem de aumentar muito, a cada ano, seja pela adição de espectro, maior densidade de cell sites e técnicas inovadoras de eficiência espectral.
2. Devem ser implementados novos serviços e aplicações que gerem receita, a exemplo de voz sobre LTE (VoLTE, na sigla em inglês) e LTE broadcast, que é o mecanismo mais eficiente para distribuir o mesmo conteúdo para vários usuários.
3. O desenho da rede deve ser realizado tendo em vista requisitos de desempenho muito mais estritos, considerando métricas críticas e exigências como latência e sincronismo de rede.
4. As relações com parceiros e concorrentes devem ser otimizadas. No caso de provedores OTT (over the top), como Google e Facebook, as operadoras devem rever regularmente se tais empresas são consideradas parceiras, concorrentes ou um pouco de cada.
5. Tornar a SDN rentável. Essa tecnologia promete inúmeras oportunidades para reduzir custos, melhorar o desempenho da rede e aumentar receitas. Manter-se em sintonia com estas oportunidades é essencial para suportar os outros quatro pilares de crescimento.

 

Demandas da RAN e SDN no backhaul


Em geral, muita atenção é dada às demandas da RAN (Radio Access Network) porque ela é a rede mais dispendiosa da operadora. Mas também deve ser considerado que o investimento no backhaul precisa estar em sintonia com o investimento na RAN porque, do contrário, os ganhos de desempenho esperados desta rede simplesmente não se concretizam. As RAN utilizarão mais espectro e, em conjunto com técnicas de agregação (CoMP, elCIC), busca-se maior capacidade e velocidade. Ainda em linha com a busca por maiores velocidades, cresce a quantidade de sites com o uso de micro e small cells. Por fim, considera-se o uso de RAN centralizadas ou baseadas em nuvem, como forma de obter ganhos de eficiência de espectro.



A figura acima mostra como a Vodafone é um exemplo de operadora que prioriza a construção de um backhaul de grande capacidade, capaz de suportar mais de 1 Gbit/s por site. Mais de 90% da rede da Vodafone, na Europa, suporta um backhaul de grande capacidade - boa parte usa microwave na última milha.


A novidade é que agora o requisito apenas por capacidade não vem sozinho, mas em conjunto com demandas por baixa latência, segurança e sincronismo.


Aplicações em tempo real como VoLTE e alguns serviços OTT introduzem mais exigências de latência para o backhaul. Para a VoLTE, os planejadores de redes precisam garantir que haja capacidade suficiente na rede e que a priorização acordada para cada pacote de áudio seja reforçada fim a fim e por meio de cada domínio de rede, seja o backhaul, o core ou a RAN. Esta priorização é especialmente crítica no backhaul, pois envolve uma diversidade grande de protocolos e meios como, por exemplo, fibra óptica, micro-ondas, xDSL - todos eles com particularidades referentes a latência.


Se segurança era um elemento inerente nos sistemas 2G e 3G, agora com o LTE é algo que as operadoras móveis precisam projetar, implementar e gerenciar como um conjunto de requisitos da sua rede, seja para a criptografia do tráfego, autenticação de eNodeBs, utilizando PKIs (Public Keys Infrastructure), e proteção contra ataques originados nos dispositivos. Tais características de segurança podem ser implementadas de forma distribuída no backhaul, sem a dependência de elementos centralizados que podem interferir na latência do tráfego.


Novos serviços ao usuário final, como LTE broadcast, e novas funções de capacidade de rede, como CoMP e eICIC, exigem sincronismo mais rigoroso do que qualquer operadora móvel atingiu antes, incluindo necessidades de sincronismo não apenas de frequência, mas também de fase. Disponibilizar este nível de sincronismo requer um backhaul mais capaz e com suporte a mecanismos de sincronização por frequência e fase sob pena de impactar o uso dos serviços e funções citadas.


Por fim, backhaul de rede, em geral, não são o foco da indústria de telecom, quando se trata de transformar a rede com NFV e SDN. No entanto, a introdução de um paradigma SDN no backhaul promete aumentar a velocidade na identificação das ineficiências na rede, detectadas e corrigidas em tempo real em sintonia com as demandas dos serviços das operadoras móveis. Assim, conceitos de SDN podem ser utilizados na otimização do roteamento no backhaul da rede, considerando aspectos como a utilização de links ou ainda a degradação do sinal micro-ondas por condições meteorológicas.

 

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