Inmiddels is de vierde generatie mobiele netwerken (4G) al enkele jaren werkelijkheid en menig Nederlander beschikt over een smartphone die via dit netwerk toegang heeft tot internet. We zijn met z’n allen binnen no-time gewend geraakt aan de snelheid en kwaliteit van een 4G-verbinding. Video’s, foto’s, podcasts of muziek, het mag geen enkel probleem meer zijn.
Zo becijferde een grote telecomprovider dat het mobiele dataverbruik in 2015 zo’n 55 procent hoger lag dan in 2014! De conclusie is dus dat ons internetgedrag net zo makkelijk meegroeit met de vooruitgang in snelheid en capaciteit. Met andere woorden, het wordt tijd om het vizier op de vijfde generatie mobiele netwerken te richten. 5G komt er aan.
Wat is er nodig om onze infrastructuur klaar te maken voor de vijfde generatie netwerken? Het antwoord is: aanzienlijke aanpassingen. In Zuid-Korea worden er al voorbereidingen getroffen om het 5G-netwerk te kunnen realiseren. De dichtheid van het netwerk moet hoger worden en de stabiliteit moet worden verbeterd, al was het maar omdat onze afhankelijkheid van het netwerk ook blijft stijgen. Kortom: in de komende jaren wordt er een flink aantal nieuwe zendmasten gerealiseerd.
Dit brengt de nodige uitdagingen met zich mee. Zeker in stedelijke omgevingen is het kostbaar om nieuwe cell sites aan te leggen. Ook zou, met het doortrekken van de huidige technologie, het stroomverbruik enorm toenemen. En dat is nou net een kant die we niet op willen, toch?
Fronthaul versus backhaul
Gelukkig is er een technische innovatie die dit probleem goeddeels wegneemt: mobile fronthaul. Deze techniek maakt dat een doorsnee cell site anders in elkaar zit. In de huidige situatie bestaat een cell site grofweg uit twee onderdelen:
– Broadband unit (bbu), die de inkomende en uitgaande data monitort en bijhoudt;
– Radio unit (ru), die via een fysieke verbinding inkomende data omzet in een radiosignaal, en vice versa.
Je ziet het zo voor je, een zendmast achter hekken, met daarnaast een klein gebouwtje waarin de BBU zich bevindt. Al met al neemt een zendmast voor mobiele telefonie niet veel ruimte in, maar hoe is dat in de toekomst, als 5G een veel grotere dichtheid van zendmasten gaat vragen? Ruimtebesparing wordt dan ineens veel belangrijker. Maar ook op financieel vlak is het interessant om te kijken naar oplossingen waarin er minder bbu’s hoeven te worden ingericht. En dat is nu net wat mobile fronthaul mogelijk maakt.
Met het toepassen van mobile fronthaul-technologie, wordt er een centrale bbu ingericht (die heet dan centralized baseband controller), waar meerdere ru‘s (die heten dan standalone radio heads) op worden aangesloten. De afstand tussen die centrale unit en de radio units er omheen kan mogelijk oplopen tot tientallen kilometers. Het grote voordeel van deze aanpak is dat de radio units op zichzelf veel minder stroom gebruiken en ook veel minder lastig aan te leggen zijn. Anders gezegd, een netwerk dat de stabiliteit, continuïteit en capaciteit biedt die nodig is om 5G te realiseren, ligt binnen handbereik.
Latency is uit den boze
De ru’s liggen in een mobile fronthaul-toepassing in een cirkelopstelling om de bbu heen. De hoeveelheid data die over de glasvezelverbindingen in deze ring gaat, is gigantisch, zeker naar huidige maatstaven. Als we de stijgende lijn van dataverbruik van de afgelopen jaren doortrekken, halen we over vijf á tien jaar astronomische hoeveelheden data binnen. Al die data komt binnen en gaat weer naar buiten via een zendmast en er zijn meerdere zendmasten die in één opstelling aangesloten zijn. Dat vraagt enorm veel capaciteit van de verbindingen tussen de ru’s en de centrale bbu. Wederom levert dit vooral in stedelijke omgevingen een uitdaging op: het in gebruik nemen van voldoende dark fiber-verbindingen om een stabiele verbinding te realiseren, zou enorm kostbaar en infrastructureel heel ingewikkeld worden.
De oplossing voor dit probleem is Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM), een technologie die zorgt dat het lichtsignaal dat over een vezelpaar gaat, gebroken wordt en wordt omgezet in meerdere afzonderlijke signalen. Over DWDM schreef ik eerder een bijdrage voor Computable. De techniek verhoogt de capaciteit van een glasvezelverbinding gigantisch en maakt het ook mogelijk om latency tot een minimum te beperken, wat een vereiste is in een mobile fronthaul cirkelopstelling.
De conclusie: de vijfde generatie mobiele netwerken komt er aan en dat is ook nodig om met de immer stijgende behoefte mee te groeien, maar infrastructureel gaat het nogal wat vergen. Nieuwe technologieën, zoals mobile fronthaul en DWDM, helpen om de infrastructurele uitdaging op dit gebied aan te gaan.
