我們都知道 5G 的承諾：超快的速度和更高的響應能力(更低的延遲)，但你有沒有想過這對手機信號塔背后的網絡意味著什么?5G 的幾個方面正在密謀可能壓倒前傳網絡——你的手機和互聯(lián)網之間的鏈接之一。
考慮一下您使用當前部署的 4G LTE 網絡的體驗。當很多人同時開始使用手機時，例如在擁擠的體育場中場休息時，或者當飛機降落并且每個人都重新打開手機時，連接速度似乎停止了，網絡響應速度變?yōu)榱? 當每部手機都試圖以當前 4G 速度的 100 倍流式傳輸 4K 視頻或處理下載時會發(fā)生什么?
我們可以處理速度嗎?
首先，手機和手機信號塔頂部的無線電需要處理更高的數(shù)據傳輸速率。使用新的 5G 頻段(包括更高頻率的毫米波頻段)、更寬的帶寬和更復雜的調制方案，無線鏈路應該能夠支持更高的 5G 傳輸速率和更低的延遲。制造作為智能手機和基站無線電核心的調制解調器芯片組的高通公司最近展示了 4Gbps 峰值傳輸速率作為一個令人信服的數(shù)據點。
但新的 5G 基站不僅必須處理更高的每用戶傳輸速率，還必須支持每個蜂窩站點更多的用戶。新的 5G 技術大規(guī)模 MIMO(多輸入多輸出)將利用蜂窩塔上的大型天線陣列同時處理更多用戶，同時提高傳輸速率和連接可靠性。
第三個復雜因素是大規(guī)模 MIMO 需要的射頻數(shù)據流比服務的用戶數(shù)量多得多。每個天線都需要一個單獨的信號，并且可以使用超過 100 個天線。第四，無線電接入網絡(稱為 C-RAN)的集中化正在將一些無線電處理功能移回移動核心，這意味著更大的未壓縮無線電數(shù)據需要傳輸更大的網絡部分。
這是一場完美風暴：每個用戶的傳輸率更高，用戶更多，數(shù)據流比用戶多，未壓縮數(shù)據流更大。這些變化中的每一個都會強調從基站到互聯(lián)網的連接;結合起來，它們構成了一個更大的問題。
問題的核心
蜂窩塔上的無線電通過前傳網絡和回傳網絡連接到互聯(lián)網。前傳網絡將未壓縮的無線電數(shù)據傳輸?shù)椒Q為基帶單元 (BBU) 的處理站點?；爻叹W絡將分組數(shù)據從 BBU 傳輸?shù)交ヂ?lián)網。BBU 以前位于蜂窩塔的底部，但網絡虛擬化和 C-RAN 使運營商能夠將 BBU 從單個蜂窩塔移到更靠近網絡中心的位置。由于可以通過集中處理和管理來降低基礎設施成本，因此像 C-RAN 這樣的服務提供商。
在這種配置中，挑戰(zhàn)在于從 BBU 到蜂窩塔無線電的前傳鏈路。這就是數(shù)十或數(shù)百個 MIMO 流的未壓縮無線電數(shù)據創(chuàng)建多達兩個數(shù)量級的流量的地方。4G LTE 網絡使用稱為通用公共無線電接口 (CPRI) 的 2003 年前傳標準。CPRI 支持高達 10 Gbps 的數(shù)據速率，跨越超過 10 公里(略超過 6 英里)，適用于采用 C-RAN 架構的 4G LTE 網絡。新的 5G 基站可能需要高于 600 Gbps 的數(shù)據速率，這可能需要新的光纖并且服務提供商在經濟上無法接受。
eCPRI 是由一組 5G 網絡設備供應商 CPRI 論壇開發(fā)的基于數(shù)據包的前傳接口。成員預計現(xiàn)有 CPRI 規(guī)范的效率和鏈路容量利用率將不足以滿足 5G 網絡的需求。資料來源：CPRI 論壇
其他提議的解決方案包括無線電單元和 BBU 之間不同級別的功能劃分(在基礎設施成本和易于管理方面有各種權衡)、數(shù)據壓縮(由于5G 所需的較低延遲可能無法工作)、或減少大規(guī)模 MIMO 基站上的天線數(shù)量。
服務提供商和網絡設備制造商正在評估針對前傳數(shù)據緊縮的不同解決方案。系統(tǒng)級仿真是此類評估中的重要工具。通過參數(shù)化系統(tǒng)模型，可以評估不同的架構，并可以整體比較前傳數(shù)據負載。
與此同時，作為一名工程師，在學術期刊和新聞文章中看到吞吐量和延遲性能、連接可靠性、網絡架構和基礎設施部署成本之間的權衡是一種有趣的體驗。
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