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Mobiler / mobiler Backhaul

 Mobiler / mobiler Backhaul

In jedem Telekommunikationsnetz besteht der Backhaul-Teil des Netzwerks aus den Verbindungen zwischen dem Kernnetz und den kleinen abgelegenen Teilnetzen am Rand.

Typischerweise werden für ein Mobilfunknetz die Backhaul-Elemente verwendet, um Daten von den Basisstationen oder Knoten Bs oder eNode Bs in die zentralen Bereiche des gesamten Netzwerks zu übertragen.

Da Netzwerke mehr Daten übertragen, bilden die mobilen Backhaul- oder zellularen Backhaul-Elemente einen zunehmend wichtigen Teil des gesamten zellularen Systems.

Grundlagen des Mobilfunknetzes

Obwohl sich die Topologien von Mobilfunknetzen entwickeln, wenn sich die Netze von 2G auf 3G und dann auf 4G bewegen, gibt es bestimmte Elemente, die gleich bleiben. Diese zeigen, wie die mobilen Backhaul-Elemente in das gesamte Netzwerk passen.

Bei der Betrachtung von Netzwerkinfrastrukturen ist es am besten, mit einem GSM-Netzwerk zu beginnen, da dies das Bild aufbaut und zeigt, wie sich die Backhaul-Elemente im Laufe der Jahre entwickelt haben.

Das grundlegende GSM-Netz besteht aus einer Vielzahl von Basisstations-Transceivern (BTS), die mit einer Basisstationssteuerung (BSC) verbunden sind, die sich möglicherweise entfernt mit einer zentral gelegenen BTS oder sogar innerhalb der mobilen Vermittlungsstelle MSC befindet. Anfangs trug das GSM-System nur Sprache, aber mit der Einführung von GPRS und EDGE wurden auch Datendienste übertragen. Die Sprache wurde leitungsvermittelt, aber die Daten wurden paketvermittelt.

Als Teil des GSM-Standards wurden spezielle Schnittstellen entwickelt, um diese Elemente zu verbinden. Die BTS / BSC-Verbindung war die Abis, und die BSC / MSC-Schnittstelle (Sprache) wurde als A und die BSC / SGSN (Daten) als Gb-Schnittstelle bezeichnet.

Als UMTS eintraf, wurden verschiedene Schnittstellen eingeführt, um dem neuen System gerecht zu werden. Die BTS blieb als Knoten B erhalten, und das Äquivalent einer BSC war der Radio Network Controller, RNC. Die Verbindung vom Knoten B zum RNC wurde als Iub bezeichnet, und vom RNC zum MSC waren die Iu-cs und vom RNC zum SGSN für Daten die Iu-ps.

In Bezug auf die Bereiche, in denen mobile Backhaul-Technologien anwendbar sind, können alle Abis-, A-, Gb- und Iu-Links unter dem Banner für mobiles Backhaul enthalten sein.

Backhaul-Typen

Es gibt verschiedene Technologien, mit denen mobiles Backhaul bereitgestellt werden kann. Die Wahl eines Betreibers hängt von der erforderlichen Leistung und der Zugänglichkeit der Website für verschiedene Formen des Backhaul ab.

Die verschiedenen Technologien für den mobilen Backhaul umfassen:

  • E1 / T1: Die E1 / T1-Systeme wurden in der Telekommunikation häufig eingesetzt, als 2G-Technologien einschließlich GSM eingeführt und eingesetzt wurden. Diese Schaltungen könnten parallel betrieben werden, um zusätzliche Kapazität bereitzustellen, wodurch die Anforderungen für eine Vielzahl von Backhaul-Situationen erfüllt werden können. Heutzutage werden andere Formen des Backhaul verwendet, um viel höhere Datenraten zu ermöglichen, obwohl viele dieser Schaltungen immer noch in Gebrauch sind.
  • Carrier Ethernet: Carrier Ethernet ist ein ideales Format für mobiles Backhaul und wird in dieser Anwendung häufig verwendet. Es bietet eine erhebliche Bandbreite mit einer Schnittstelle / einem Protokoll nach Industriestandard. Es kann über Kupfer, Faser oder Mikrowelle getragen werden.
  • DSL: Technologien wie DSL, ADSL usw. werden zunehmend für Backhaul-Offload-Techniken verwendet. Beispielsweise wechseln viele Mobiltelefone zu Wi-Fi, wenn sie sich in Reichweite eines Hotspots befinden, und viele davon werden über eine Art DSL-Verbindung wieder verbunden. Darüber hinaus wird eine zunehmende Anzahl von Femtozellen in Privathaushalten eingesetzt, in denen wiederum ADSL usw. weit verbreitete Formen der Datenverbindung sind, die die mobile Backhaul-Verbindung bilden.

Es gibt auch eine Reihe von Medien, über die die Daten übertragen werden können.

  • Kupfer: Kupfer ist eine der traditionellen Methoden zum Übertragen von Daten. Die Geschwindigkeiten sind nicht so hoch wie die, die mit Fasern erreicht werden können. Technologien wie E1 / T1 und DSL usw. verwenden häufig Kupfer für das Medium, über das die Daten übertragen werden.
  • Ballaststoff: Glasfaserverbindungen werden zunehmend installiert und verwendet. Sie sind zuverlässig und haben eine viel höhere Bandbreite als Kupfer.
  • Mikrowellen-Backhaul: Mikrowelle ist besonders nützlich in Situationen, in denen es nicht möglich ist, eine Kupfer- oder Glasfaserverbindung zu betreiben. Remote-Standorte, an denen keine physische Verbindung hergestellt werden kann oder an denen kleine Zellen auf Straßenmöbeln montiert sind, sind ideale Möglichkeiten für die Verwendung von Mikrowellen-Backhaul.

Es gibt viele Techniken, Technologien und Varianten der Bereitstellung von mobilem oder zellularem Backhaul. Mit zunehmender Bandbreite und einer größeren Anzahl von Basisstationen muss eine zunehmende Vielfalt von Optionen in Betracht gezogen werden, um den zellularen Backhaul bereitzustellen.

Backhaul-Kapazität

Eines der Schlüsselelemente eines zellulären Backhaul-Systems ist seine Kapazität.

Die zellulare Backhaul-Kapazität muss den erwarteten Anforderungen für die Basisstation oder eine andere von ihr bediente Verbindung entsprechen. Andernfalls werden die zu transportierenden Daten entweder verzögert oder gehen verloren.

Die Anforderungen an die Backhaul-Kapazität spielen eine große Rolle bei der Festlegung der Gesamtlösung. Da die Investitionen in den Backhaul eines vollständigen Netzwerks hoch sind und auch die Kosten für das Hinzufügen weiterer Kapazitäten hoch sind, ist es wichtig, zu Beginn die erforderliche Kapazität zu installieren.

Einer der Hauptfaktoren, der die Art der erforderlichen mobilen Backhaul-Fähigkeit bestimmt, sind die Kapazitätserwartungen. Bei der Entscheidung für die Backhaul-Lösung muss der maximale Verkehr geschätzt werden, der von der Zelle übertragen wird. Ähnliche, aber unterschiedliche Berechnungen sind für das Backhaul-System zwischen der BSC oder RNC und dem Kernnetzwerk erforderlich.

Um die für die mobile Backhaul-Lösung erforderliche Kapazität abzuschätzen, muss die Kapazität für das Funkzugangsnetz, d. H. Die Funkschnittstelle mit den Mobiltelefonen, untersucht werden, um die maximale Kapazität und die wahrscheinliche Nutzung zu ermitteln.

Anforderungen an die Backhaul-Kapazität für verschiedene Systeme

Da sich zellulare Systeme aus ihren frühen 2G-GSM-Technologien entwickelt haben, sind die Anforderungen an den Daten-Backhaul schnell gestiegen, da die Datennutzung und die Kapazität und Fähigkeit des Funkzugangsnetzwerks gestiegen sind. Anhand der grundlegenden Systemdetails können die maximalen Backhaul-Anforderungen geschätzt werden.

Die Kapazität des Mobilfunknetzes hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab:

  • Bandbreite verfügbar.
  • Spektrale Effizienz des zellulären Systems.
  • Anzahl der Sektoren, die von der Basisstation bedient werden.
  • In einigen Fällen, ob Sprache oder Daten übertragen werden.

Wenn man das System des Systems, seine Bandbreite und andere Faktoren kennt, kann man die typische Kapazität des Funkzugangsnetzes und damit die erforderliche zellulare Backhaul-Kapazität abschätzen.


Annäherungen an die Anforderungen an die zelluläre Backhaul-Kapazität
Zellulares SystemStimme
Spektrum
(MHz)
Daten
Spektrum
(MHz)
Sprachspektrale Effizienz
(Bits / Hz)
Datenspektrale Effizienz
(Bits / Hz)
Erforderliche Bandbreite (Mbit / s)
GSM1.2N / A0.52N / A1.3
KANTE1.22.30.5216,1
HSPAN / A5N / A221.0
LTE (5 MHz)N / A5N / A3.839.9
LTE (10 MHz)N / A10N / A3.879.8
Die Kapazität setzt eine Spitzenauslastung von 70% und drei Sektoren pro Basisstation voraus
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