모바일 프런트홀 (Mobile Fronthaul) 이란?

CTIA의 통계에 따르면 어마어마한 양의 모바일 데이터가 소비되고 있습니다. 모든 모바일 트래픽은 결국 전통적인 유선 (주로 광섬유) 네트워크를 통해 다시 전송되어야 합니다. 그것이 모바일 백홀 (Mobile Backhaul)이 시작되는 곳입니다.

그러나 이동할 수 있는 전제에 대해서도 이야기할 새로운 모바일 아키텍처가 있습니다.

모바일 백홀 (Mobile Backhaul)

가장 간단한 형태로, 백홀 (Backhaul)은 지리적으로 분산된 셀 사이트에서 MTSO (Mobile Switching Telephone Offices)로 트래픽을 백호링하여 모바일 네트워크를 유선 네트워크에 연결합니다. MTSO에 매크로 셀 사이트 (예 : 먼 거리에서 쉽게 볼 수 있는 대형 타워가 있는 사이트)를 상호연결하는 이러한 링크는 느린 TDM 기반 T1/E1 연결에서 패킷기반 Ethernet-over-Fiber 연결로 빠르게 이전하고 있습니다. 일반적으로 1Gbps 물리적 인터페이스를 통해 매크로 셀 사이트에 연결됩니다.

전형적인 매크로 셀 사이트 내에는 무선 유닛 (RU)에 연결된 BBU (Baseband Unit)가 들어있습니다. BBU (Baseband Unit)는 사용자 및 제어 데이터를 처리하는 반면 무선 유닛 (RU)는 타워 탑재 안테나를 통해 전파를 통해 전송되는 무선 신호를 생성합니다.

모바일 프런트홀 (Mobile Fronthaul)

프런트홀 (Fronthaul)은 중앙 집중식 기저대 컨트롤러와 수 킬로미터 떨어진 원격 셀 사이트에 설치된 독립형 무선 헤드로 구성된 새로운 유형의 RAN (Radio Access Network) 아키텍처와 관련됩니다. 이러한 BBU 및 RU 기능 블록은 이러한 기능을 수행하는 장비는 물론 모바일 백홀 (Mobile Backhaul) 모델보다 서로 멀리 떨어져 있습니다.

프런트홀 모델에서 RU 장비는 이제 RRH (Remote Radio Head)라고도 하지만 여전히 셀 사이트에 있습니다. BBU는 이제 여러 개의 RRH를 제공하는 중앙 집중식 및 보호된 위치로 재배치됩니다. 새로 중앙 집중화된 BBU와 여러 RRH를 상호 연결하는 광링크를 프런트홀 (Fronthaul)이라고 합니다.

무선 장비 공급 업체의 협업 컨소시엄은 이 프런트홀 (Fronthaul) 링크를 통해 실행되는 CPRI (Common Public Radio Interface) 프로토콜을 표준화했습니다. CPRI는 수십 킬로미터 이상 전송될 수 있으며 저가 및 유비쿼터스 SFP/SFP+와 호환되며, QAM (Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 비용 효율적인 변조 방식을 활용합니다.

용량, 도달 범위 및 특히 대기 시간과 관련된 CPRI의 고성능 요구 사항은 중앙 집중식 BBU와 여러 RRH 사이의 광섬유 연결을 요구합니다. 2.458Gbps, 3.072Gbps, 4.915Gbps, 6.144Gbps, 9.830Gbps 및 그 이상을 지원하는 CPRI 속도는 오늘날 일반적으로 배포되는 훨씬 낮은 1Gbps 매크로 백홀 링크와 비교할때 상대적으로 높습니다. 이 높은 CPRI 대역폭은 복잡하고 압축되지 않은 기저대 데이터 샘플과 직접적으로 관련이 있습니다.

오늘날 모바일 네트워크의 백홀과 프런트호 사이에는 상당한 차이가 있습니다. 특히 프로토콜, 용량, 대기 시간, 도달 범위 및 관련 응용프로그램 간의 차이가 있습니다. 그러나 백홀과 프런트홀은 미래의 끊임없이 변화하는 모바일 네트워크에서 계속해서 자리잡을 것입니다.

5G 네트워크에서 핵심이 될 Fronthaul (프론트홀) 이란?

Fronthaul은 기지국의 (무선) 셀 사이트 장치 (원격 무선 헤드 또는 무선 장치라고도 함)를 데이터 센터의 중앙에 있는 디지털 장치 (베이스밴드 장치라고도 함)에 연결하는 경로입니다.

목표로 하는 대용량 및 데이터 속도 KPI는 대역폭면에서 대용량의 안테나 요소 (예 : 방대한 MIMO)와 대규모 스펙트럼 (예 : mmWave)에 대한 액세스 필요성을 의미합니다. 그 결과 Fronthaul (수십 Gbps 광통신 및 무선)에서 훨씬 더 큰 파이프의 필요성을 높이고 필요한 Fronthaul 용량을 제한하는 방법을 제시합니다. 이 기능이 없으면 현재 CPRI 기반 방법과 비교하여 압축 및/또는 새로운 덜 요구되는 기능적 분할을 통해 확장할 수 없게 됩니다. 이 새로운 기능 분리는 종종 다양한 포럼에서 핵심인 최신규격 NGFI (Next Generation Fronthaul Interface)라고 합니다.

Backhaul보다 훨씬 더 엄격한 레이턴시 (Latency) 방식의 Fronthaul은 에지 네트워킹 (Edge Networking) 및 컴퓨팅 리소스를 지능적으로 활용할 뿐만 아니라 매우 빠르고 탄력적인 포워딩이 필요합니다.

비용 측면에서 볼때 광섬유 및 전용 CPRI에서 Fronthaul에 대한 종속성을 낮출 필요가 있습니다. 또한 특수화된 BBU 하드웨어에서 네트워크 기능을 원활하게 이동시킬 수 있는 가상화된 중앙 및 원격 장치로 전환해야 할 필요도 있습니다. 따라서 NFV는 Fronthaul이 포용해야할 핵심 기술입니다. Fronthaul 스위칭 네트워크를 제어하려면 융통성과 민첩성을 실현하는데 필요한 프로그래밍 가능하고 중앙 집중화가 필요합니다. SDN은 분명히 Fronthaul 스위치를 제어하기 위해 수용해야할 패러다임입니다.

5G KPI를 충족하는 Backhaul 및 Fronthaul을 위해서는 가용한 공통 기술을 사용하여 진화해야 한다는 것이 분명해 집니다. 이들은 다음을 포함합니다.

● Gbps 광 또는 무선 전송

● 빠르고 유연하며 탄력적인 패킷 기반 스위칭 (시간에 민감한 네트워킹 사용)

● SDN 기반 제어

● NFV

● 에지 네트워킹 및 컴퓨팅

이 공통기술 세트는 전통적으로 Backhaul 및 Fronthaul이었던 것의 경계를 제거하고 완전한 융합으로 이끌고 있습니다.

5G에서 Fronthaul 및 Backhaul에 대한 논의가 동일한 SDN 기반 제어하에서 동일한 패킷 기반 스위칭 패브릭 (Packet-based Switching Fabric)을 통해 전송되고 다중화되는 트래픽 클래스중 하나로 변환될 수 있는 통합 교차 네트워크 (Integrated Crosshaul Network)의 출현을 보게될 것입니다. 따라서 교차 네트워크 (Crosshaul Networking) 리소스 및 기능의 통합 세트는 인프라에서 사용할 수 있는 연산 자원 (에지 포함)의 잇점을 얻고 코어 네트워크와의 의사 결정을 조정할 지능형 NFV 담당자에게 제공됩니다.

Fronthaul과 Backhaul의 융합이 오고 있으며, 내일 볼 수 있는 5G 네트워크의 큰 부분을 형성할 것입니다.