Avaliação técnico econômica de alternativas backhaul e fronthaul para arquiteturas de rádio centralizado em cenários 5G indoor

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.