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metadata.dc.type: Dissertação
Issue Date: 28-May-2019
metadata.dc.creator: FERNANDES, André Lucas Pinho
metadata.dc.contributor.advisor1: COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque
metadata.dc.contributor.advisor-co1: FARIAS, Fabrício de Souza
Title: Avaliação técnico econômica de alternativas backhaul e fronthaul para arquiteturas de rádio centralizado em cenários 5G indoor
Other Titles: Technical economic evaluation of alternatives backhaul and fronthaul for centralized radio architectures in 5G indoor settings
metadata.dc.description.sponsorship: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Citation: FERNANDES, André Lucas Pinho. Avaliação técnico econômica de alternativas backhaul e fronthaul para arquiteturas de rádio centralizado em cenários 5G indoor. Orientador: João Crisóstomo Weyl Albuquerque Costa. 2019. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2019. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/11326. Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: As redes de transporte possuem um papel fundamental no atendimento das demandas de qualquer sistema de telecomunicações. A quinta geração de sistemas de telecomunicação móvel, o 5G, busca dar suporte a uma sociedade altamente digitalizada, a qual possui altas demandas de operação. CRA (Centralized Radio Architeture – Arquitetura de Rádio Centralizado) tem emergido como alternativa de transporte tecnicamente capaz de atender o 5G. Esta solução divide a rede de transporte em duas seções, o backhaul e o fronthaul, os quais podem se subdividir em vários níveis de enlaces, sejam eles ópticos, metálicos ou baseados em micro-ondas. A viabilidade de qualquer tecnologia para suporte ao 5G não depende apenas do atendimento técnico de requisitos, sejam de tráfego, cobertura, disponibilidade ou outros, mas também dos aspectos econômicos de instalação e operação das tecnologias. Nesse contexto, este trabalho realiza uma análise técnica e econômica para CRAs atendendo o ambiente indoor no contexto 5G. Para tal fim, um modelo de previsão de tráfego de referência é utilizado e um conjunto de modelos para dimensionamento, previsão de comportamento de falhas e custos foram propostos e desenvolvidos, os quais são genéricos e podem ser aplicados a diferentes tipos de configuração de redes ou ambientes, seja no indoor ou outdoor, de forma que os dois últimos modelos se baseiam em uma modelagem Markoviana resolvida por simulação. As análises focaram em CRAs instaladas no ambiente indoor, onde os usuários passam a maior parte de seu tempo, considerando um cenário urbano de alta densidade, fronthaul com níveis de enlaces ópticos e metálicos ou somente metálicos, assim como backhaul baseado em PON (Passive Optical Network – Rede Óptica Passiva). As alternativas fronthaul consideradas foram híbrida óptico-metálica usando transceptores bidirecionais de 10 e 32 Gbps, assim como, totalmente metálica usando o padrão G.(mg)fast, fazendo ou não uso do modo de transmissão fantasma, o qual é uma técnica para a criação de canais diferenciais virtuais a partir de pares trançados reais, resultando no aumento de capacidade em cabos metálicos. Os padrões de PONs considerados para backhaul são 40 Gigabit PON e wavelength division multiplexing PON, já as topologias em termos de proteção contra falhas de equipamentos são básica (desprotegida), protegida no nível de alimentação, protegida no nível de alimentação e terminal de linha óptica, e protegida no terminal de linha óptica e em ambos os níveis (alimentação e distribuição). Os resultados obtidos indicam que a melhor alternativa de fronthaul para CRA, atendendo uma edificação mediana de um cenário urbano de alta densidade, é a totalmente metálica usando padrão G.(mg)fast com modo de transmissão fantasma. Além disso, também indicam que PONs podem ser viáveis como backhaul 5G se esquemas proteção forem usados, e que num cenário urbano de alta densidade, o padrão 40 Gigabit PON é o mais viável técnica e economicamente parabackhaul de CRAs.
Abstract: The transport networks have a key role fifth in the support of demands of any telecommunications system. The fifth generation of mobile communication systems, the 5G, seeks to support a highly digitalized society, which has high operational demands. CRA (Centralized radio architecture) are emerging as a technically capable transport alternative to support 5G. Such solution divides the transport network into two sections, backhaul and fronthaul, which can be subdivided into several levels of links, whether optical, metallic or based on microwave. The viability of any technology to support the 5G does not only depend of technical requirements, whether traffic, coverage, availability or others, but also of the installation and operation economic aspects of the technologies. In this context, this work performs an technical and economic analysis for CRAs attending the indoor environment in the 5G context. To this end, a reference traffic forecast model is utilized and a set of models for dimensioning, predicting fault behavior and costs have been proposed and developed, which are generic and can be applied to different types of networks configurations or environments, whether indoor or outdoor, in a way that the two last mentioned models are based on a Markovian model solved by simulation. The analysis focused on CRAs installed in the indoor environment, where users spend most of their time, considering a high-density urban scenario, fronthaul with optical and metallic link levels or only metallic, as well PON (Passive Optical Network) based backhaul. The considered fronthaul alternatives were optical-metallic hybrid using 10 and 32 Gbps bidirectional transceivers, as well as all-metallic using the standard G.(mg)fast, making use or not of the phantom mode transmission, which is a technique to create virtual differential channels from real twisted pairs, resulting in increased capacity for metallic cables. The PON considered standards for the backhaul are 40 Gigabit PON and wavelength division multiplexing PON. The considered protection topologies against equipment failures for the PON backhaul are basic (unprotected), protected at the feeder level, protected at the feeder level and optical line terminal, and protected at the optical line terminal and at both levels feeder and distribution). The obtained results indicates that the best fronthaul alternative for CRA, supporting a average building of a high density urban scenario, is the all metallic using the standard G.(mg)fast with phantom mode transmission. In addition, they also indicate that PONs can be viable as backhaul 5G if protection schemes are used, and that in a dense urban setting, the 40 Gigabit PON standard is technically and economically the most viable for CRAs backhaul.
Keywords: Análise de redes
Sistemas de comunicação móvel
Análise econômico-financeira
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source: 1 CD-ROM
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