Fronthaul-Datenkompression für kommende C-RAN- und Small-Cell-Netzwerke

Netzwerkentwickler können verschiedene Topologien auf Basis des C-RAN-Konzepts unterstützen. Die Small-Cell-Architekturen auf C-RAN-Basis bieten zusammen mit einem Makro- und Mikro-Mobilfunknetzwerk erheblich niedrigere Investitions- und Betriebskosten, was wiederum zu günstigeren Preisen für den Endverbraucher führt. Um die Netzwerkkapazität und die Quality-of-Experience (QoE) zu verbessern, müssen die herkömmlichen und die kommenden Architekturen die höheren Datenraten der LTE- und LTE-Advanced-Protokolle unterstützen. Diese Protokolle bietet eine wesentlich größere Spektraleffizienz durch verschiedene Techniken auf PHY- und MAC-Ebene, zum Beispiel Carrier-Aggregation (CA), MIMO, Coordinated-Multi-Point (CoMP), Interferenzunterdrückung etc. Vor allem LTE-A bietet eine Zusammenlegung von bis zu fünf 20-MHz-LTE-Trägern. Zusammen mit MIMO erreichen CA-Techniken Hunderte von GBit/s zwischen den Funk- und Basisband-Einheiten (Fronthaul). Sobald die quantisierten I- und Q-Werte zur Verfügung stehen, sollte der Empfänger verschiedene Interferenzunterdrückungs-, MIMO-Dekodier- und CoMP-Algorithmen durchführen, um den Signal-Rauschabstand (SNR) im Netzwerk zu verbessern. Tabelle 1 zeigt eine Berechnung für ein 3-Sektor LTE-A-System mit fünf 20-MHz-Trägern.

Um Daten in das Fronthaul zu transportieren, können die Betreiber die bestehenden Glasfaser- oder Kabelverbindungen verwenden. Alternativ können sie auf neue Techniken wie Fronthaul-über-Funk-Verbindungen bauen. Die Entscheidung wird durch die Infrastruktur-Voraussetzungen beeinflusst: In dicht besiedelten, städtischen Gebieten ist es schwer, neue Glasfaser-Leitungen zu verlegen oder Lösungen mit geringem Platzbedarf umzusetzen. Hier würde sich eine Funkverbindung eher eignen. Andererseits können Betreiber in Gebieten, die bereits mit Glasfasernetzen bestückt sind, die Vorteile dieser bestehenden Infrastruktur nutzen.