Fraunhofer-Gesellschaft

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Limits of Ethernet based X2 connections for LTE-Advanced base stations

 
: Farkas, P.; Schlosser, M.

Schäffer, C. ; Informationstechnische Gesellschaft -ITG-, Fachausschuß 5.3 Optische Nachrichtentechnik; Informationstechnische Gesellschaft -ITG-, Fachgruppe 5.3.3 Photonische Netze:
Photonische Netze. Vorträge der 13. ITG-Fachtagung 2012 : 7. bis 8. Mai 2012 in Leipzig
Berlin: VDE-Verlag, 2012 (ITG-Fachbericht 233)
ISBN: 978-3-8007-3437-5
S.112-115
Fachtagung Photonische Netze <13, 2012, Leipzig>
Englisch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer HHI ()
Inter-Zellen-Interferenz; Mobilnetz; inter-cell interference

Abstract
Data rates in mobile networks are expected to increase 40-fold from 2010 to 2015, mostly due to the trend that Internet access is getting increasingly wireless using smartphones and tablet devices. The enormous traffic demand poses a challenge for the new 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) system, where the initial Release 8 rolled out recently. The forthcoming LTE-Advanced standard (Release 10) will enable the aggregation of multiple frequency bands to increase the data rate. Traditional solutions need more spectrum or a higher density of base stations. An advanced approach is based on multi-cell signal processing where inter-cell interference is reduced using socalled coordinated multi-point (CoMP) techniques. For the realization of the X2 interfaces for the connection of the LTE-A base stations fiber based connections with 10G Ethernet interfaces are an option. The CoMP approaches in general have hard requirements for the end-to-end latencies between the base stations [1]. This paper will show a possible mobile backhaul topology, where adjacent base stations can have a relative long physical connection due to hops or fiber length. Such longer paths can cause higher latencies not only by transmission but also by switching and queuing over several nodes. We will discuss an analytical estimation of end-to-end latencies in multi node networks depending on the amount of hops and arriving frames. Further on these results will be compared to simulations of a packet switched network. The limits and requirements of the switches based on a 10G Ethernet approach will be presented as well.

 

Die Datenraten in den Mobilfunknetzwerken werden in den Jahren zwischen 2010 und 2015, als Folge von sich zunehmend verbreitenden internetfähigen mobilen Endgeräten voraussichtlich auf das Vierzigfache steigen. Solch ein hoher Datenverkehr stellt besondere Herausforderungen an das Long Term Evolution (LTE) System, das sich im Rahmen des Third Generation Partnership Project (3GPP), in der Release 8 derzeit im Ausbau befindet. Der nachfolgende Standard, LTE-Advanced (Release 10) ermöglicht die Bündelung mehrerer Frequenzbänder, um die Datenrate zu erhöhen. Traditionelle Ansätze benötigen mehr Bandbreite oder eine höhere Dichte von Basisstationen. Ein fortgeschrittenes Verfahren, basierend auf Multi-Zellen-Signalverarbeitung, reduziert Inter-Zellen-Interferenzen mit dem sogenannten Coordinated- Multi-Point (CoMP) Verfahren. Für die Umsetzung von X2-Schnittstellen für die Verbindung von LTE-A-Basisstationen sind glasfaserbasierte Verbindungen mit 10G-Ethernet-Schnittstellen eine mögliche Alternative. Im Allgemeinen haben CoMP-Verfahren strenge Anforderungen an End-to-End-Latenzen zwischen den Basisstationen [1]. In diesem Paper wird ein Topologie-Beispiel für Mobile-Backhaul-Netzwerke gezeigt, in dem benachbarte Basisstationen eine relativ lange physikalische Verbindung mit vielen Hops und Faserkilometer haben können. Solche lange Wege können zu höheren Latenzen führen, nicht allein wegen der Übertragung, sondern vielmehr auch durch Switching und Warteschlangenbildung über mehrere Knoten. Analytische Abschätzungen von End-to-End-Latenzen in Multi-Node- Netzwerken werden in Abhängigkeit der Anzahl von Hops und ankommenden Frames diskutiert. Die Ergebnisse werden mit den Simulationsergebnissen eines Packet-Switched-Netzwerks verglichen. Die Begrenzungen und Anforderungen für 10G-Ethernet-Switches werden vorgestellt.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-238865.html