Análise e planeamento de redes de acesso C-RAN sobre ethernet

Abstract

Recentemente, com o aumento dos dispositivos móveis e do tráfego gerado por estes, surgiu a necessidade de reformular a arquitetura das redes de acesso móvel atuais. Com o intuito de alcançar este objetivo, prevê-se que seja implementado o paradigma C-RAN, que permite centralizar o processamento, promover positivamente a utilização da rede e reduzir os custos de operação e manutenção. Na primeira parte, é feito um estudo de pior caso da aplicação da Ethernet como meio de transporte do CPRI na rede fronthaul que interliga as RRHs, geograficamente distribuídas, com o nó central onde reside a BBU pool. Nesta parte, são comparadas duas redes baseadas em Ethernet: as redes EPON e as redes switched Ethernet. O estudo feito mostra que as redes switched Ethernet permitem suportar um número de RRHs maior do que as redes EPON e, para o mesmo número de RRHs, permitem alcançar maiores coberturas geográficas. Além disso, mostra-se que o uso de prioridades e de diferentes valores de tamanho de pacotes Ethernet permite ganhos adicionais de cobertura geográfica nas redes switched Ethernet. Após se concluir das vantagens da switched Ethernet, a segunda parte do trabalho realizado propõe algoritmos de planeamento de redes fronthaul baseadas nesta tecnologia. Os algoritmos são avaliados em cenários gerados aleatoriamente com dois objetivos; o primeiro é avaliar a sua eficiência e o segundo é avaliar os ganhos que se obtêm com o uso de prioridades e de tamanhos de pacotes diferentes na rede Ethernet de suporte.

Recently, with the increase of mobile devices and the traffic generated by them, the need to reformulate the architecture of the current mobile access networks has arisen. In order to achieve this goal, the C-RAN paradigm is expected to be adopted, which allows the processing centralization, positive promotion of network usage and reduction of operation and maintenance costs. In the first part, a worst case study is carried out on the use of Ethernet as a means of transporting CPRI radio signals in the fronthaul network that interconnects the geographically distributed RRHs, with the central node where the BBU pool is hosted. In this part, two Ethernet-based network technologies are compared: the EPON networks and the switched Ethernet networks. The study shows that switched Ethernet networks allow a larger number of RRHs to be supported than EPON networks and, for the same number of RRHs, it also allows a larger geographic coverage. In addition, it is shown that the use of priorities and different Ethernet packet sizes allows additional geographic coverage gains in switched Ethernet networks. After concluding the advantages of switched Ethernet, the second part of the work proposes algorithms for fronthaul network planning based on this technology. The algorithms are evaluated in randomly generated scenarios with two objectives; the first is to evaluate their efficiency and the second is to evaluate the gains that are obtained by using different priorities and packet sizes in the supporting Ethernet network.