Xu hướng

Trong kỷ nguyên 5G, NG-RAN (Mạng truy cập vô tuyến thế hệ mới) và 5GC (Mạng lõi 5G) cùng nhau đang hình thành cơ sở hạ tầng cho kết nối 5G (Hình 1), có 3 ưu điểm chính: băng thông cao, độ tin cậy cao và độ trễ thấp. Một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất có thể cho phép các dịch vụ đa dạng dựa trên cách tiếp cận đám mây gốc đối với thiết kế phần cứng, kiến trúc phần mềm phân tán và triển khai tự động. Do đó, cần phải có uCPE chuyên nghiệp để thích ứng với quá trình đám mây hóa của các mạng, hệ điều hành và dịch vụ để chuyển đổi kỹ thuật số.

Thách thức

So với uCPE cũ, uCPE chuyên nghiệp có nhiều tính năng hơn, bao gồm các loại cổng I / O khác nhau (SFP, SFP +, RJ45, PoE), băng thông Ethernet lớn hơn, hiệu suất tối ưu và đa kết nối để cho phép nhiều kết nối hơn (có dây cũng như không dây) . UCPE chuyên nghiệp dựa trên SDN / NFV thích ứng, linh hoạt cho các ứng dụng gốc đám mây ở biên và có thể chạy các dịch vụ đa dạng cục bộ. Chia mạng sử dụng SDN / NFV trên kiến trúc hợp nhất gốc đám mây cung cấp các dịch vụ đa dạng cho uCPE chuyên nghiệp trong NG-RAN. uCPE bằng cách tận dụng đa kết nối, thông lượng cao và độ trễ đáng tin cậy có thể tiến hành ngay cả các ứng dụng tải nặng, chẳng hạn như Thực tế tăng cường (AR), Thực tế ảo (VR), hỗ trợ / lái xe tự động và các ứng dụng sản xuất thông minh.

Hình 1. NG-RAN và 5GC trong hệ thống 5G.

Với việc các thiết bị IoT tăng lên hàng ngày và chuyển tất cả các khía cạnh của cuộc sống sang định dạng trực tuyến, nhu cầu về độ trễ thấp và kết nối băng thông cao đang ở mức cao nhất. Để đáp ứng nhu cầu cao và cung cấp nguồn dự trữ cho tương lai, công nghệ mmWave hiện đang được cung cấp. Nó bao gồm dải tần 5G 2, trong phạm vi 24 GHz và 300 GHz, hoặc cụ thể hơn, trong giới hạn trên của sóng vô tuyến và phạm vi vi sóng. Trong khi đó, các mạng LTE, LTE Advanced và 5G phụ 6GHz chạy dưới 1 GHz và trong dải tần tầm trung là 3,4 GHz và 6 GHz (Hình 2). Với công nghệ mmWave được kích hoạt, người dùng có thể tận hưởng trải nghiệm eMBB (Băng thông rộng di động nâng cao) với tốc độ cao hơn và kết nối liền mạch trên nhiều ứng dụng. Đặc điểm kỹ thuật của mmWave tối đa hóa tiềm năng mạng đầy đủ của kết nối không dây thế hệ thứ năm, nhưng các thiết bị mạng hỗ trợ công nghệ này vẫn chưa sẵn sàng được sản xuất hàng loạt ra thị trường.

Hình 2. Các dải tần số trong Hệ thống 5G.

Giải pháp NEXCOM

UCPE chuyên nghiệp mới nhất của NEXCOM, Dòng DFA 1163, dựa trên bộ xử lý Intel® Atom® C3000 và được thiết kế để đáp ứng tất cả các ứng dụng được đề cập ở trên. Nó có công nghệ Intel QAT® bên trong CPU với công cụ mã hóa tích hợp để giảm tải khối lượng công việc của CPU. UCPE chuyên nghiệp này tích hợp chức năng PoE + cấp nguồn cho các thiết bị IoT và thiết bị dựa trên Ethernet. Một cổng LAN 10GbE SFP + sợi quang được thêm vào để truyền dữ liệu tới các bộ chuyển mạch Ethernet phía sau và xa hơn nữa đến các máy chủ trung tâm. Bên cạnh đó, DFA 1163 Series có các cổng đồng với các tốc độ liên kết khác nhau, hai cổng 2.5GbE RJ45, tám cổng chuyển mạch Ethernet 1GbE để kích hoạt các dịch vụ Ethernet cho các thiết bị IoT, chẳng hạn như VLAN và QoS.

Ngoài ra, các công nghệ không dây mới nhất - mô-đun 5G FR1 & FR2 và Wi-Fi 6 - được hỗ trợ để đáp ứng kết nối băng thông rộng không dây trong môi trường 5G riêng và công cộng. Một cách thay thế cho kết nối WAN là kết nối Ethernet đường dây cố định truyền thống, có thể đạt được bằng cách sử dụng phích cắm bộ chuyển đổi xDSL SFP vào bất kỳ cổng SFP nào. Tuy nhiên, tùy chọn kế thừa này đang phải đối mặt với làn sóng ngừng hoạt động lớn ở một số nơi trên thế giới.

Một trong những ứng dụng của DFA 1163 là cung cấp băng thông rộng không dây cho các thiết bị Công nghiệp 4.0 dựa trên công nghệ FWA. Bằng cách tích hợp eMBB và mMTC vào uCPE, các dịch vụ 5G được bản địa hóa bên trong uCPE để cho phép các ứng dụng gốc đám mây trong mạng riêng. Ngoài ra, DFA 1163 có thể được sử dụng làm cổng không dây, cổng bảo mật và uCPE tính toán biên cho các ứng dụng phức tạp.
Hiệu suất của DFA 1163 đối với kết nối băng thông rộng có dây và không dây, bao gồm 5G, Wi-Fi 6 và LAN, được trình bày trong bảng dưới đây. Nó đã được thử nghiệm trong cả hai môi trường 5G - Không độc lập (NSA) và Độc lập (SA). Chế độ NSA dựa trên kiến ​​trúc nơi các dịch vụ 5G được cung cấp mà không có mạng 5G đầu cuối, nhưng dựa trên cơ sở hạ tầng thế hệ trước (4G LTE), trong đó eNB / en-gNB dựa trên EN-DC (LTE-NR Dual Kiến trúc (Hình 3). Trong khi ở Kiến trúc độc lập NG-RAN và 5GC là một phần của hệ thống 5G (Hình 1) và không phụ thuộc vào mạng 4G.

Hình 3. Kiến trúc 5G NSA.

Hiệu suất 5G của DFA 1163 đã được xác nhận trong môi trường NSA của Chunghwa Telecom, nhà cung cấp dịch vụ di động lớn nhất Đài Loan, về tốc độ tải lên và tải xuống. Cấu hình thử nghiệm được liệt kê trong Bảng 1 và kết quả của lưu lượng dữ liệu 5G giữa DFA 1163 và NSA NG-RAN là 108,02 Mb / giây khi tải lên và 866,56 Mb / giây để tải xuống, đáp ứng trải nghiệm chung của người dùng khi truyền dữ liệu 5G.

Bảng 1. Cấu hình thử nghiệm 5G NSA và SA (FR1).

Thử nghiệm hiệu suất 5G của DFA 1163 trong môi trường SA được thực hiện bởi O'Prueba Technology Inc., một sản phẩm phụ từ Phòng thí nghiệm đo điểm chuẩn mạng uy tín (NBL) tại Đại học Quốc gia Chiao Tung (NCTU) ở Đài Loan, với việc sử dụng AMARI Callbox, một 5G trình mô phỏng mạng lõi và các công cụ IPerf để kiểm tra hiệu suất lưu lượng dữ liệu. Để biết cấu hình thử nghiệm, vui lòng tham khảo Bảng 1. Lưu lượng dữ liệu 5G từ DFA 1163 đi qua kết nối không dây để gửi / đạt được dữ liệu đến / từ Hộp thư gọi AMARI, mô phỏng 5G gNB với UPF để chuyển tiếp gói (IP, TCP UDP). Kết quả cho DFA 1163 trong môi trường SA 5G là 15,7 Mb / giây để tải lên và 306 Mb / giây để tải xuống (Bảng 3), đây chỉ là một con số tham khảo và không được xác định là giới hạn cao nhất.

Đối với thử nghiệm 5G FR2, DTA 1163M SKU với hỗ trợ ăng ten mmWave đã được sử dụng, cấu hình được hiển thị bên dưới trong Bảng 2. Thử nghiệm diễn ra trong môi trường phòng thí nghiệm nơi mạng 5G được tạo ra. DFA 1163M đã được thử nghiệm ở dải tần 5G NR n257, tương đương với 28 GHz ± 100 MHz.

Table 2. 5G SA (FR2) Test Configuration.

Kết quả thu được bằng thiết bị thử nghiệm là 1 Gbps khi tải lên và 3,8 Gbps khi tải xuống, vượt quá kết quả 5G NSA và SA (FR1) về lưu lượng Internet của chúng, nâng tốc độ truyền dữ liệu lên một cấp độ hoàn toàn mới. Tất cả các kết quả về hiệu suất không dây được tổng hợp và so sánh trong bảng sau.

Table 3. Comparison table of DFA 1163 performance results for wireless connectivity.

Hiệu suất đối với lưu lượng Wi-Fi 6 xuống và phát trực tuyến đã được thử nghiệm bởi bộ định tuyến Wi-Fi AP thương mại, kết quả thu được lần lượt là 846 Mbps và 749 Mbps. Để kiểm tra hiệu suất Ethernet, trình tạo gói IXIA đã được sử dụng. Hoạt động với chuyển tiếp IP ở chế độ hai hướng, DFA 1163 cho thấy kết quả nổi bật, được tóm tắt trong Bảng 4.

Table 4. DFA 1163 Ethernet Throughput Performance.

Các kết quả thu được xác nhận rằng DFA 1163 Series đã sẵn sàng được triển khai trong cả mạng 5G NSA và SA. Nó cũng được chứng minh là cung cấp kết nối Wi-Fi và Ethernet tuyệt vời, khiến nó trở thành uCPE chuyên nghiệp hoàn hảo cho mạng công cộng và riêng tư 5G về lâu dài.

Kết luận

Việc triển khai nền tảng đám mây là chìa khóa để kích hoạt các dịch vụ đa dạng trong Kiến trúc 5G. Dòng uCPE DFA 1163 chuyên nghiệp của NEXCOM được thiết kế với một bộ tính năng phong phú để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ của CommPRs cho các mạng công cộng và riêng tư. Nó có CPU đa lõi và Intel QAT®, tích hợp tùy chọn 4G LTE, 5G (FR1 và FR2), mô-đun Wi-Fi 5/6, công tắc PoE + và TSN cho SDN / NFV, tính toán biên, cổng băng thông rộng không dây và các ứng dụng bảo mật mạng . Dòng sản phẩm DFA 1163 của NEXCOM mang đến sự linh hoạt cho nhiều kết nối và khả năng mở rộng cao trong việc tạo ra một nơi làm việc được kết nối an toàn đồng thời trải nghiệm tiềm năng vượt trội của công nghệ mạng 5G.