Backhaul modeling for CoMP

Backhaul transport constraints considerations for CoMP

Nokia Siemens Networks, Nokia R1-111033

LTE 네트워크의 주요 인터페이스인 S1과 X2는 eNB와 EPC의 연결, 다른 eNB간의 X2 연결을 한다. LTE 요구 사항에 따르면, S1-U및 X2-U는 동일한 peak date rate 전송 용량을 가지지만, X2-U 지연은 일반적으로 S1-U보다 높다. S1-C및 X2-C는 제한된 정보 비트를 전송한다. 이는 X2-U의 대량 데이터 전송은 HO 발생 과정에서 차지한다.

실제로 X2 성능이 RAN3에서 LS를 기반으로 물리적인 매체 (광섬유/케이블/마이크로웨이브)와 backhaul link 아키텍쳐 (Tree/Mesh)등에 따라 매우 변수이며, 최대 지연은 20ms 정도이며, 일반적으로 평균 지연은 10ms 이다. backhaul 전송 네트워크 지연과 X2 인터페이스의 용량은 미래에 최적화 하지만, 사실 X2는 IP 기반의 인터페이스라는 사실은 아직 달성가능한 대기 시간을 제한 할 수 있다. 또한 중앙 집중식 스케줄링을 가정하지만, X2 인터페이스를 통해 CoMP 전략은 필요할때 스케줄링 관련 정보를 사용할 수 있는지 확인하기 위해 지연은 최악의 가정예로 작동해야 한다.

 DL CoMP 전략 제안은 Joint processing, Coordinated Scheldule/Beamforming, 그리고 Dynamic cell selection로 분류될 수 있다. 그리고 dynamic cell selection은 joint processing의 special type이다. 복잡성 관점에서 볼때, Joint transmission scheme는 아마도 높은 이득과는 더 도전이다.  UL CoMP 에 관해서는 Uplink CoMP 수신은 multiple reception points 및 또는 간섭을 제어하는 셀 사이에서 cordinated scheduling (CS) 결정에서 전송 신호의  joint reception (JR)을 포함 할 수 있다. ICIC 또는 eICIC는 또한 유망한 기술이다. 일반적으로, ICIC또는 eICIC는 기존 CoMP에 비하여 eNB 사이 looser 상호작용이 있다. RRM 아키텍처 측면에서 CoMP는 일반적으로 coordinate scheduling 정보(분산과 달리 독립적인 스케줄러 사이의 동적 반복 예약 조정은 적합치 않음) 를 위해 집중 제어가 필요한 반면 CS/CB와 JP 사이의 주요  차이점은 데이터를 한 곳에서 사용할 수 있는지 다양한 조율 포인트에 가능한지이다. 공간 도메인 ICIC를 예를 들어, 중앙 집중식 컨트롤러는 는 필요하지 않고 오직 일부 느린 다양한 정보는 셀 사이에서 공유하고 스케줄링을 위해 입력으로 사용된다. backhaul 전송 링크의 관점에서 요구 사항은 ICIC 솔루션 과 같은 장기 협력 전략과  CoMP과 같은 단기 솔루션으로 전략을 분류하는것은 합리적이다. 높은 용량과 낮은 지연 시간 요구 사항이 현재 X2 인터페이스에 대해 현실적이지 않다고 감안할때 우리는 신중하게 eICIC 및 CoMP를 분할하고 종합 연구 항목에서 CoMP 방식에 대해 더 집중해야 하며 X2를 통한 CoMP는 작동하지 않도록 제안을 한다.

Backhaul modelling for CoMP

Orange, Telefónica R1-111174

실제 모바일 백홀 기술은 3주류 가정에서 분류 할 수 있다.

• 광섬유 : point to point (BBU 호스텔링에 대해 필요), point to multipoint (GPON)

• 구리 : ATM, VDSL, 등

• Microwave

실제 backhaul 지연 시간은 기술에 따라 다르고 네트워크 토폴로지, 예로 두 개의 통신 eNodeB 사이의 장비의 수, 결과적으로 네트워크에서 노드의 배열 (star, tree or other patterns) 즉 실용적인 제한 대신 직접 연결된 여러 네트워크를 통한 X2 논리적 링크가 필요하다. 그림은 현실적인 토폴로지의 예를 보여주고 있다. 그림에서 두 이웃 eNodeB는  X2가 몇개의 집적 라우터를 통과 해야만 한다. 노란색 링크에서 집적 라우터에서 대기열(혼잡의 경우)이 활성화 되있다면, 추가적인 지연(전형적인 1-3ms)이 지연에 추가 될 수 있다.

그림 1 : backhaul network topology의 예

따라서, 네트워크 전개에서 각각의 장비는 point-to-point 섬유로 연결되며, 근처의 두 eNodeB 사이의 실제 X2 지연은 일부 링크에 대한 몇 밀리초의 순서에 있을수 있으며, 기타 링크도 1 밀리초 이하로 남아 있을수 있다.

또한, eNodeb 사이의 X2는 링크 보안을 보장하기 위해 네트워크 토폴로지 ( 첫번째 네트워크 컨트롤러, 또는 코어 네트워크 까지 등)에 하나 이상의 레벨 이상 이동해야 할 수 도 있다. 이 또한 링크에 추가로 여분의 지연을 추가한다. 특히 네트워크 전개에 있는 운영자는 물리적인 링크를 소유하지 않으며 ( 네트워크 공유 시나리오 등), 링크 보안은 각 eNodeB와 코어 네트워크 사이의 보장 가능한 IP security 터널과 같은 링크 보안을 구축하는 것이다. IP security는 지연 제한(암호화 및 보안 게이트웨이 라우팅)링크의 높은 용량(높은 오버헤드)에 대해 부정적이다. 심지어 point-to-point 섬유 기술, 일반적인 지연 (10-20ms)이 될 수 있도록.

전반적으로, 우리는 가능한 기술과 실용적인 제약 을 모두 차지하고, 다음 지연 카테고리가 실제 전개에서 발생 할 수 있는 다른 구성을 생각해본다.

• Zero latency: intra-site CoMP, RRH connected to BBU hostels via dedicated point-to-point fiber

• Very low latency <1 ms: point-to-point fiber, microwave

• Low latency 1-5 ms: fiber, copper, microwave

• Normal latency 10-20 ms: expected Rel-8 X2 deployment, fiber with IPsec

한편, backhaul 용량은 기술에 따라 달라진다. 제 2의 표 1에 따르면, 다음과 같은 능력 카테고리는 식별 할 수 있다.

• 10 Gbps (e.g. 10 Gigabit Ethernet)

• 1 Gbps (e.g. Microwave, Gigabit Ethernet over fiber)

• 150 Mbps (e.g. enhanced copper technology)

주어진 전송 기술은 대기 시간이 실제 전개에 따라 몇 지연 카테고리에 속할 수 있지만, 용량은 상수이다.예를 들어, Gigabit Ethernet point-to-point fiber의 두 eNodeB 사이의 backhaul 지연 시간은 eNodeB 사이의 노드의 수에 따라 매우 낮은고 낮은 지연 카테고리에 속할 수 있지만, 단일 용량 카테고리 ( 예, 1 Gbps)와 결합 할 수 있다. 따라서 (지연, 용량) 조합은 용량 범주가 서로 다른 지연 카테고리와 결합 할 수 있도록 해야한다.