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FEBBRAIO 2024 FIELDBUS & NETWORKS 36 Fieldbus & Networks che operano in FR1 e FR2, come radio MiMO mas- sive, microcelle, femtocelle, picocelle ecc. Il termine ‘backhaul’, o ‘backhaul mobile’, si rife- risce alla rete di trasporto che collega la rete cen- trale (CN-Core Network) e la rete di accesso radio (gNodeB nel 5G). Con l’aumento della densità dei siti di cella, l’importanza del backhaul wireless mobile e fisso è evidente, poiché sono necessari collegamenti ad alta capacità alla rete centrale. Il rapporto ‘Ericsson Microwave Outlook 2022’ mo- stra che entro il 2025 sarà necessaria una capacità di backhaul da 5 a 20 Gbps per sito per i siti cellu- lari urbani. Nella figura 1, il backhaul wireless è rappresentato da radio a microonde (μW) e in banda E (mmW). Le radio in banda E possono essere collegate alle radio μW o rappresentare un’alternativa con una mag- giore larghezza di banda dati rispetto alle radio μW. Si aprono dunque nuove opportunità di business grazie al 5G, mentre cresce la pressione sugli ope- ratori di telefonia mobile affinché forniscano rapi- damente (time-to-market) collegamenti di backhaul ad alta capacità, bassa latenza, affidabili, scalabili e a costi ottimizzati, sia in aree urbane che rurali. La differenza tra backhaul, midhaul e fronthaul Nella RAN 5G, la funzionalità dell’unità in banda base (BBU-BaseBand Unit) è suddivisa in unità distribuite (DU-Distributed Unit) e unità centraliz- zate (CU-Centralised Unit). Il modo in cui l’opera- tore sceglie di collocarle dipende dall’interfaccia fronthaul disponibile, dalla tecnologia di trasporto dei collegamenti e da quanto sia meglio che l’ela- borazione avvenga ai margini in modalità a bassa latenza rispetto a un approccio più centralizzato. La figura 2 mostra l’evoluzione architettonica della rete di accesso radio: il backhaul è una parte fon- damentale di ogni soluzione. − RAN del sito cellulare: configurazione tradizio- nale, in cui l’unità radio (RU-Radio Unit) e la funzionalità BBU sono ospitate in un sito cel- lulare. Un collegamento backhaul separato si collega alla rete centrale; − RAN centralizzata (split di basso livello): questo modello consente di centralizzare porzioni della rete all’edge del sito, offrendo così vantaggi di virtualizzazione (vBBU). Ciò spinge la capacità di elaborazione verso l’edge del sito e riduce la complessità del sito di cella, in quanto vi è presente solo il layer fisico. Tuttavia, per tra- sportare grandi quantità di dati tra la RU e la BBU centralizzata, oggi è necessario un col- legamento fronthaul: questa soluzione viene talvolta definita ‘split di basso livello’; − Split RAN (split di alto livello): consente di col- locare RU e DU nel sito di cella o di disporli separatamente, e promette di offrire vantaggi in termini di virtualizzazione (vBBU) e di effi- cienza dei costi. Il CN è situato separatamente nel sito edge: si tratta di una suddivisione di alto livello; − RU e DU sono collocati nel sito di cella, mentre il CN è situato nel sito periferico. Ciò significa che è necessario un collegamento midhaul per collegare un CN remoto (sito edge) a RU+DU (sito di cella); − RU, DU e CN collocati separatamente . Sia i modelli di RAN centralizzata, sia quelli di RAN divisa consentono l’implementazione di har- dware e software di più fornitori, il che dovrebbe portare a una maggiore efficienza dei costi per l’implementazione della rete. Le apparecchiature devono essere interoperabili (RU, DU, CU) per consentire di combinare le soluzioni dei vari for- nitori e sfruttare le efficienze: questo è il cuore dell’alleanza Open-RAN (O-RAN). In passato non è stato così, perché i fornitori di apparecchiature avevano soluzioni di interfaccia proprietarie che impedivano l’interoperabilità con apparecchiature di più fornitori. L’aspetto interessante è che oggi il fronthaul e il midhaul sono collegamenti che si stanno evol- vendo con l’implementazione da parte degli opera- tori di configurazioni RAN centralizzate e divise. La banda E può fornire una soluzione eccellente lad- dove la fibra ottica non è disponibile e/o l’instal- lazione di tale fibra sarebbe proibitiva dal punto di vista dei costi, o non praticabile come soluzione a breve termine. Vale la pena notare che una differenza fondamen- tale tra il 4G e il 5G è che nel 5G NR il tradizionale EPC (Evolved Packet Core), che funziona su har- dware specializzato e di solito si trova alla base o vicino alla torre cellulare, è stato diviso: in questo modo le singole funzioni possono essere eseguite su hardware Cots (Commerciale Off-The-Shelf). In effetti, nel 5G la rete centrale è più decentralizzata e le funzioni si sono spostate all’edge. Si veda la figura 3: le funzioni della rete centrale possono ora essere collocate all’edge, rendendo le comunicazioni più veloci e riducendo la latenza per gli utenti. Ciò consente anche lo ‘slicing’ della rete, che crea reti virtuali per requisiti applicativi specifici: una slice, per esempio, potrebbe fornire banda larga ad alta velocità, mentre un’altra slice potrebbe fornire connettività machine-to-machine per l’IoT. Inoltre, questa architettura edge cloud consente l’edge computing, in questo modo le reti possono disporre di piccoli data center vicino all’edge per supportare, per esempio, lo strea- ming video degli stessi contenuti, anziché cercare di effettuare il backhaul dei dati da una posizione centralizzata. In generale, questa architettura 5G crea efficienza e maggiore flessibilità nell’archi- tettura dell’accesso alla rete, dell’hardware, delle funzioni e del backhaul. Fig.1 - Topologia della rete 5G, compreso il backhaul Fig.2 - L’evoluzione della RAN