Review Paper All-Optical Network Capacity for 5G Cellular Fronthaul

Dalam makalah ini, peneliti menyelidiki penggunaan fast wavelength switching optical transmitters dan wavelength selective space switching all-optical network untuk aplikasi fronthaul seluler. Kapasitas sistem dihitung dengan menggunakan tenggat waktu yang ketat untuk mengetahui gangguan yang muncul dari kebutuhan radio dan kendala fisik jaringan optik. Hasilnya menunjukkan bahwa pendekatan yang diusulkan dapat mengurangi biaya hardware hingga 50% serta memenuhi persyaratan latensi dari sistem fronthaul 5G yang berkembang. Analisis dampak dari memvariasikan time switching pada transmitter dan reconfiguration time pada space switch di mana sistem ini menawarkan potensi keuntungan dibandingkan dengan jaringan tetap pada umumnya.

Sistem telekomunikasi seluler berkembang pesat hingga saat ini menuju jaringan 5G. Kebutuhan bandwidth yang terus meningkat diperlukan juga adanya peningkatan performa pada teknologi. Adapun penelitian ini menggunakan ultra-low latensi dengan spesifikasi Common Public Radio Interface (CPRI). Penelitian ini membahas terkait evolusi konsep Cloud Radio Access Network (C-RAN). C-RAN memainkan peran penting dalam jaringan seluler dengan meningkatkan efisiensi energi jaringan melalui pembagian kapasitas secara optimal. Fronthaul seluler adalah elemen jaringan kunci dalam arsitektur C-RAN, karena menghubungkan Base Band Unit (BBU) dan Remote Radio Head (RRH). BBU dapat dikumpulkan pada titik pusat dengan menggunakan koneksi latensi ultra rendah yang disebut “Fronthaul” ke RRH menggunakan Common Public Radio Interface (CPRI) untuk mengangkut versi digital dari sinyal Frekuensi Radio (RF) antara masing-masing pasangan BBU / RRH.

Penelitian ini mengeksplorasi kapasitas jaringan menggunakan teknik yang diusulkan pada jaringan pusat data dan aplikasi jaringan akses dalam jaringan semua-optik menggunakan superchannels yang terdiri dari subchannel 100 Gbps. Adapun spesifikasi ultra low latensi pada penelitian ini menggunakan CPRI. Standar CPRI menggunakan struktur framing yang terdefinisi dengan baik sehingga spesifikasi CPRI diajukan menjadi kandidat kuat dikarenan CPRI telah berhasil diterapkan pada pengembangan jaringan sebelumnya seperti pada 4G. CPRI telah bekerja dengan baik untuk sistem 3G dan 4G, biasanya digunakan untuk ethernet optik untuk menyediakan fronthaul latensi rendah dengan bandwidth yang mendukung sinyal RF yang diambil sampelnya. Simulasi jaringan pada penelitian ini dijalankan merujuk pada penggunaan MATLAB. Model numerik berdasarkan persamaan ini dikembangkan di MATLAB di mana jumlah situs sel yang dilayani oleh TRX fleksibel bertambah dan jumlah sub-saluran meningkat ketika melebihi syarat pada batasan latensi.

Pada bagian hasil simulasi menunjukkan bahwa pameter lalu lintas CPRI digunakan untuk menghasilkan beban konstan dari bank BBU. Data menunjukkan jumlah maksimum situs sel yang dapat dilayani oleh TRX fleksibel (yaitu kapasitas sistem) dengan jumlah sub-saluran per superchannel ketika kapasitas maksimum tercapai. Hasilnya juga menunjukkan bahwa latensi maksimum yang dialami oleh HyperFrame selalu kurang dari target 1 ms untuk 5G. Pada kapasitas maksimum untuk CPRI opsi 9, TRX dapat melayani 13 lokasi sel (yaitu 39 pasangan BBU / RRH) dengan menggunakan superchannel yang terdiri dari 6 subchannel. Menariknya, perhitungan berbasis bandwidth akan menyarankan bahwa 13 situs sel akan membutuhkan bit rate bernilai maksimum dan oleh karena itu dapat dilayani oleh TRX superchannel dengan hanya 5 subchannel. Hilangnya efisiensi yang disebabkan oleh peristiwa switching yang disimulasikan dalam makalah ini menyebabkan superchannel membutuhkan 6 subchannel. Hasil ini menunjukkan bahwa sistem dapat dirancang yang menggunakan TRX fleksibel tunggal untuk menggantikan 13 TRX saluran tunggal. Dengan asumsi bahwa TRX fleksibel berisi 6 laser untuk membuat superchannel dalam kasus ini, ada kemungkinan bahwa pendekatan ini dapat menghasilkan penghematan Capital Expenditure (CAPEX) sebesar 50%

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa metode yang digunakan dinilai efektif karena mampu mengurangi biaya hardware hingga 50%. metode penelitian ini juga memenuhi persyaratan latensi pada sistem fronthaul 5G dengan potensi keuntungan pada penerapan konsep ini lebih menjanjikan. Adapun hal yang ingin dikembangkan terletak pada arsitektur jaringan yang belum bisa diterapkan secara dinamis. Harapannya penerapan dan inovasi pada penelitian ini berdampak besar tidak hanya pada CAPEX tetapi juga pada Operating Expenditure (OPEX). .

Project Author(s)

Muh. Tri Nur Pamungkas (23220322)