Koherentne moduły dla 5G backhaul, co powinien wiedzieć operator w Polsce i CEE

Dlaczego 5G sprawia, że stary backhaul przestaje działać

Przy 4G stacja bazowa generowała kilkaset megabitów ruchu. Dało się to obsłużyć klasycznym transceiverem, linią dzierżawioną, w ostateczności mikrofalą. Budżet optyczny był łaskawy, a inżynierowie sieci transportowej spali spokojnie. 5G zmienia tę matematykę w trzech miejscach jednocześnie.

Pierwsze miejsce to przepustowość. Jedna stacja 5G NR może generować kilkanaście gigabitów na sekundę na sektor. Przy kilku sektorach i agregacji ruchu z kilkunastu stacji w jednym węźle potrzebujesz łączy 100G, 200G albo więcej. To nie planowanie na przyszłość, tylko wymaganie na dziś.

Drugie miejsce to opóźnienie. Aplikacje, dla których buduje się 5G, czyli autonomiczne pojazdy, sterowanie maszynami w czasie rzeczywistym czy chirurgia zdalna, wymagają opóźnień poniżej milisekundy. Każda dodatkowa warstwa konwersji sygnału w sieci transportowej dokłada latencję. Im mniej urządzeń między stacją a rdzeniem sieci, tym mniejsze opóźnienie.

Trzecie miejsce to skala. Operator budujący pokrycie 5G na obszarze województwa ma setki węzłów do połączenia. Przy klasycznej architekturze z transponderami oznacza to setki dodatkowych urządzeń do zakupu, zasilenia, schłodzenia i obsługi serwisowej. Koszty operacyjne rosną liniowo z liczbą węzłów.

Trzy segmenty sieci transportowej 5G

Sieć transportowa 5G to nie jedna warstwa, tylko trzy, a każda ma inne wymagania.

Fronthaul łączy anteny (RU) z jednostkami rozproszonymi (DU). Wymaga precyzyjnej synchronizacji i bardzo niskich opóźnień, a dystanse są krótkie, zazwyczaj kilka kilometrów. Tu sprawdzają się klasyczne moduły SFP28 25G albo dedykowane rozwiązania eCPRI, a koherencja nie jest konieczna. Midhaul łączy jednostki rozproszone (DU) z centralnymi (CU). Dystanse są umiarkowane, a przepustowości rosnące, i tu pojawia się pierwsza przestrzeń dla modułów koherentnych, szczególnie gdy operator chce agregować ruch z wielu DU przez jedno włókno zamiast kłaść osobne kable do każdej lokalizacji. Backhaul łączy jednostki centralne (CU) z rdzeniem sieci IP/MPLS. Tu są największe dystanse, największa agregacja ruchu i największa presja na koszt na gigabit, i właśnie tu moduły koherentne mają najsilniejszy argument ekonomiczny.

Co konkretnie daje moduł koherentny w backhaul 5G

Weźmy konkretny przykład. Operator ma węzeł agregacyjny obsługujący dziesięć stacji 5G. Ruch z takiego węzła to łącznie 60 do 80 Gbit/s do przesłania do rdzenia sieci, kilkadziesiąt kilometrów dalej. W klasycznym podejściu to kilka łączy 10G na osobnych włóknach albo jedno łącze 100G z dedykowanym transponderem, czyli osobnym urządzeniem, z osobnym zasilaniem, osobnym zarządzaniem i kolejną pozycją na liście rzeczy do serwisowania.

Z modułem koherentnym GBC Photonics moduł 100G lub 400G wsuwasz bezpośrednio do portu routera agregacyjnego. Moduł emituje sygnał na konkretnej długości fali DWDM, na poziomie 0 dBm, gotowy do wejścia w istniejący multiplekser bez dodatkowych wzmacniaczy. Transponder znika z architektury. Gdy operator ma sto takich węzłów agregacyjnych, to sto transponderów mniej. Przy kosztach zakupu, zasilania i serwisu każdego z nich różnica w TCO przez pięć lat jest nietrywialną pozycją budżetową.

Dlaczego 0 dBm ma znaczenie właśnie przy backhaul 5G

To szczegół techniczny, który w kontekście 5G backhaul przekłada się bezpośrednio na koszty projektu. Większość dostępnych na rynku modułów koherentnych nadaje sygnał z mocą zbliżoną do minus 10 dBm, podczas gdy istniejące systemy DWDM są wyregulowane pod sygnał o mocy od minus 3 do 0 dBm. Efekt jest taki, że przy minus 10 dBm musisz dodać wzmacniacz EDFA między modułem a multiplekserem, czyli dodatkowe urządzenie, dodatkowy koszt, dodatkowy pobór mocy i gorszy parametr OSNR.

Moduły GBC Photonics nadają sygnał na poziomie 0 dBm natywnie, bez miniaturowego EDFA dobudowanego do modułu jako protezy. Wchodzą bezpośrednio do istniejącego systemu DWDM bez żadnych modyfikacji, a moc nadawania można precyzyjnie regulować w zakresie 10 dB, dopasowując ją do konkretnego toru optycznego. Przy budowie sieci backhaul 5G z dziesiątkami lub setkami węzłów eliminacja wzmacniacza na węzeł to realna oszczędność CAPEX i uproszczenie projektu, które inżynierowie doceniają przy odbiorze technicznym.

Modulacja a zasięg, praktyczny wybór dla backhaul

Moduły koherentne GBC Photonics 400G OpenZR+ obsługują kilka trybów modulacji. To nie jest szczegół specyfikacyjny, tylko narzędzie, które inżynier sieci dobiera do konkretnego odcinka backhaul. Ten sam fizyczny moduł pozwala na różne konfiguracje na węzeł, więc operator standaryzuje zakupy i magazynowanie na jednym typie sprzętu, a parametry dostosowuje do rzeczywistości konkretnej trasy. W testach na trasie Poznań, Frankfurt, czyli blisko 1000 km, moduły 400G w trybie 8QAM osiągnęły stabilną transmisję 300G bez zewnętrznych transponderów.

SRD, szczegół który ma znaczenie przy skali 5G

Operator budujący backhaul 5G na obszarze kilku województw ma do czynienia z heterogenicznym środowiskiem sprzętowym, czyli routerami i switchami od różnych producentów, kupowanymi w różnych przetargach, z różnymi wymaganiami kompatybilności modułów. Środowisko GBC Photonics SRD (Smart Recode Device) pozwala zaprogramować moduł do pracy z konkretnym producentem sprzętu z poziomu aplikacji na smartfonie, bez wysyłania modułu do serwisu i bez czekania na przyjazd technika. Inżynier w terenie, przy węźle agregacyjnym, konfiguruje moduł w kilka sekund. Jeden typ modułu w magazynie zamiast osobnych wersji na producenta, a przy skali backhaul 5G, z setkami węzłów i kilkoma dostawcami sprzętu aktywnego, to uproszczenie logistyki, które liczy się w czasie i pieniądzach.

Co to oznacza dla operatora w Polsce i CEE konkretnie

Rynek 5G w Polsce i regionie CEE jest w miejscu, w którym decyzje infrastrukturalne podejmowane dziś będą determinować koszty operacyjne przez całą dekadę. Backhaul zbudowany na klasycznych transponderach będzie kosztować więcej w utrzymaniu, będzie trudniejszy do skalowania i będzie wymagał wymiany szybciej niż backhaul oparty na modułach koherentnych pluggable.

Operatorzy, którzy wdrożyli już architektury IPoDWDM w swoich sieciach szkieletowych, raportują oszczędności kosztów inwestycyjnych rzędu 65 procent w porównaniu z tradycyjnymi strukturami DWDM, redukcję poboru mocy od 70 procent na brzegu sieci do 90 procent w rdzeniu oraz zmniejszenie zajętości powierzchni w węzłach nawet o 80 procent. Backhaul 5G nie jest siecią szkieletową w skali ogólnopolskiej, ale zasady ekonomiczne są te same, czyli mniej urządzeń, mniejsza moc, prostsze zarządzanie i skalowalność bez wymiany infrastruktury.

Dobry projekt backhaul 5G z modułami koherentnymi zaczyna się od czterech pytań: jakie są dystanse między węzłami agregacyjnymi a rdzeniem sieci, jakie włókna są dostępne na tych trasach, jaki sprzęt aktywny pracuje lub będzie pracować w węzłach oraz jaka jest planowana przepustowość na węzeł w perspektywie trzech lat. Odpowiedz na te cztery pytania, a my przygotujemy rekomendację z budżetem optycznym i kalkulacją TCO!

FAQ