W 5G protokół backhaul odnosi się do zestawu protokołów komunikacyjnych i technologii wykorzystywanych do łączenia stacji bazowych 5G (gNB – gNodeB) z siecią szkieletową. Łącze typu backhaul to krytyczny element całej architektury sieci, odpowiedzialny za transport danych użytkownika i informacji sterujących między siecią dostępu radiowego (RAN) a siecią rdzeniową 5G. Wybór protokołu dosyłowego ma istotne konsekwencje dla wydajności, przepustowości i niezawodności sieci 5G.
Oto kluczowe aspekty i szczegóły dotyczące protokołu backhaul w 5G:
- Wymagania dotyczące dużej pojemności: 5G zapewnia znacznie wyższe szybkości transmisji danych i mniejsze opóźnienia w porównaniu do poprzednich generacji. W rezultacie protokół dosyłowy musi obsługiwać zwiększone zapotrzebowanie na pojemność, aby zapewnić efektywny transport dużych ilości danych pomiędzy stacjami bazowymi a siecią szkieletową.
- Niskie opóźnienia: Niezwykle niezawodna komunikacja o niskim opóźnieniu (URLLC) to kluczowa cecha sieci 5G, szczególnie w zastosowaniach takich jak pojazdy autonomiczne, automatyka przemysłowa i komunikacja w czasie rzeczywistym. Protokół typu backhaul musi być zaprojektowany tak, aby zminimalizować opóźnienia, zapewniając szybką i niezawodną transmisję danych wrażliwych na czas.
- Elastyczność i skalowalność: sieci 5G zaprojektowano z myślą o obsłudze różnorodnych usług i zastosowań. Protokół typu backhaul musi być elastyczny i skalowalny, aby dostosować się do różnych wymagań różnych aplikacji, począwszy od ulepszonego mobilnego Internetu szerokopasmowego (eMBB) po komunikację typu masywnej maszyny (mMTC) i URLLC.
- Przełączanie pakietów: Podobnie jak w poprzednich generacjach, 5G opiera się na komunikacji z komutacją pakietów do transportu danych. Protokół typu backhaul musi skutecznie obsługiwać ruch pakietowy oparty na protokole IP, aby obsługiwać różnorodny zakres usług i aplikacji działających w sieci 5G.
- Ethernet i protokoły IP: Ethernet to powszechna technologia stosowana w sieciach dosyłowych 5G. Zapewnia dużą przepustowość i elastyczność, dzięki czemu nadaje się do przenoszenia ruchu opartego na protokole IP. IP (Internet Protocol) jest podstawą routingu i adresowania w sieci typu backhaul, zapewniając prawidłowe dostarczanie pakietów danych.
- Segmenty fronthaul i midhaul: Sieć backhaul jest często podzielona na segmenty fronthaul i midhaul. Fronthaul łączy jednostkę radiową (RU) z jednostką rozproszoną (DU) w stacji bazowej, natomiast midhaul łączy DU z jednostką scentralizowaną (CU). Każdy segment może wykorzystywać różne protokoły w zależności od specyficznych wymagań radiowej sieci dostępowej.
- Technologie bezprzewodowe i światłowodowe: Połączenia typu backhaul można nawiązywać przy użyciu różnych technologii, w tym światłowodów i łączy bezprzewodowych. Światłowody zapewniają dużą przepustowość i małe opóźnienia, podczas gdy technologie bezprzewodowe, takie jak łącza mikrofalowe lub łącza fal milimetrowych, zapewniają elastyczność w scenariuszach wdrażania, w których ułożenie światłowodu stanowi wyzwanie.
- SyncE i IEEE 1588 Precision Timing: Precyzyjne taktowanie ma kluczowe znaczenie dla skoordynowanej komunikacji między stacjami bazowymi w sieci 5G. Synchronization Ethernet (SyncE) i IEEE 1588 Precision Timing Protocol są używane w celu zapewnienia dokładnego taktowania i synchronizacji w sieci typu backhaul.
- Obsługa podziału sieci: Sieci szkieletowe w 5G powinny być zaprojektowane tak, aby obsługiwały dzielenie sieci, umożliwiając operatorom tworzenie zwirtualizowanych, izolowanych sieci dostosowanych do konkretnych przypadków użycia. Dzielenie sieci zapewnia efektywne wykorzystanie zasobów i dostosowanie do różnorodnych usług.
- Środki bezpieczeństwa: Bezpieczeństwo jest sprawą najwyższej wagi w sieci dosyłowej, ponieważ chroni przed zagrożeniami cybernetycznymi i nieautoryzowanym dostępem. Wdrożono szyfrowanie, uwierzytelnianie i inne środki bezpieczeństwa w celu ochrony integralności i poufności danych przesyłanych przez łącze typu backhaul.
Podsumowując, protokół backhaul w 5G jest kluczowym elementem architektury sieci, odpowiedzialnym za sprawny transport danych użytkowników i informacji kontrolnych pomiędzy stacjami bazowymi a siecią rdzeniową. Protokół musi spełniać wymagania dotyczące dużej pojemności, małych opóźnień, elastyczności i skalowalności różnorodnych usług i aplikacji 5G.