5G-verkkotekniikan standardointi on vielä kesken, mutta jo nyt tiedetään, että se tulee tarkoittamaan isoja muutoksia sekä operaattoreille että laitevalmistajille. Datanopeudet kasvavat monikymmenkertaisiksi samalla kun linkkiin vaaditaan alle millisekunnin viive, joten ratkaisut antennien, verkko-ohjaimien ja runkoverkon välillä tulevat mullistumaan merkittävästi nykyisistä 4G-toteutuksista.
Oululainen Sarokal Test Systems on esitellyt X-STEP V -testerin, joka vastaa moniin näistä uusisa vaatimuksista. Se tukee eCPRI-määrityksiä ja jopa 25 gigabitin datanopeuksia antennin ja kantataajuusosan välillä. Sarokalin teknologiajohtaja Kari Vierimaa sanoo, että nopeuslisäys on iso hyppy. Mutta riittääkö se tulevaisuuden verkkoihin?
- Riittää ja ei riitä. Yleisesti tällä hetkellä kentällä olevat CPRI-toteutukset käyttävät 2,5 gigabitin nopeutta, joten uusin nopeus on tähän verrattuna 10-kertainen. Käytetystä teknologiasta ja arkkitehtuurista riippuen antennin ja tukiaseman välinen datanopeus tulee vaihtelemaan 10-150 gigabitin välillä. Kun yhdessä tukiasemassa saattaa olla kymmeniä tai satoja antenneja, alkavat datamäärät olla valtavia, Vierimaa kuvaa.
5G-arkkitehtuuria on kuitenkin kehitetty hajautettuun suuntaan, jotta valtavasta datamäärästä ja -nopeusvaatimuksista selvitään. Osa signaaliprosessoinnista tehdään perinteisen tukiaseman ulkopuolella, jopa antennielementissä. Kaikkea laskentaa ei voida Vierimaan mukaan keskittää yhteen paikkaan.
- Osa laskennasta hajautetaan verkkoon. Virtuaaliset tukiasemaratkaisut tulevat yleistymään, jolloin samalla palvelinkeskuksella voisi pyöriä esimerkiksi Facebook-palvelut ja tukiasemalaskenta. Resursseja jaetaan tällöin käytön mukaan ja liikenne suunnataan sinne, missä käyttäjät milläkin hetkellä ovat.
Vierimaan mukaan tukiaseman ja antennin välinen yhteys - tekninen termi on fronthaul - tulee jakautumaan eri tasoihin. - Tällä hetkellä maailmalla puhutaan Fronthaul 1-, 2- ja 3-tasoista ja jokaiselle tasolle tulee olemaan omat vaatimuksensa aikatarkkuuden, latenssin ja nopeuden osalta.
- Fronthaulin datamäärä kasvaa helposti yli 25 gigabitin, jolloin on pakko käyttää useita rinnakkaisia linkkejä. Osa signaalinkäsittelystä tehdään tarvittaessa jo analogiapuolella, jolloin reitittimeen siirrettävä datamäärä pienenee ensimmäisessä fronthaul-linkissä. Jotta hyvin nopeisiin 5G- vasteaikoihin päästään kriittisissä verkkopalveluissa, voidaan osa liikenteestä ohjata suoraan haluttuun palveluun jo reitittimeltä. Tällöin reititin tarjoaa osan runkoverkon palveluista, Vierimaa selventää.
Reitittimeltä liikenne jatkuu toista fronthaul-linkkiä pitkin seuraavalle reitittimelle, joka kokoaa liikennettä yhteen ja käsittelee dataa tarvittaessa. Kolmas fronthaul-verkko on yhteys lopulliseen tukiasemalaskentaan, josta data siirtyy runkoverkkoon. Tulevat 5G-ratkaisut ovat erilaisia yhdistelmiä eri tavoin hajautettuja ratkaisuja.
- Komponentteja voidaan myös yhdistää, jolloin rakenne yksinkertaistuu. Esimerkiksi antenni, RF-osa ja reititin voidaan yhdistää yhdeksi aktiiviantenniksi. Kun tekniikka tulee tutuksi ja 5G-arkkitehtuurin toimivuus saadaan varmistettua alkaa fronthaul-verkon rakenne monimutkaistua. Silloin samassa kuidussa voidaan sekoittaa eri dataliikenteitä, Vierimaa kuvaa.
Suojattu flash-muisti tarjoaa verkkoon liitetyille laitteille ja järjestelmille laitteistopohjaisen suojauskerroksen ja täyttää NIST SP800-193 -ohjeistuksen mukaiset häiriönsietovaatimukset. Muistipiireihin erikoistuneen Winbondin kehittämä suojattu flash-piiri on myös suoraan korvaava ja täysin yhteensopiva tavanomaisten NOR-flash-piirien kanssa.