Why WDM is Essential in C-RAN Fronthaul Networks_ - Ultra High CPRI Link Capacity _ NETMANIAS

5/16/2015

Why WDM is essential in C­RAN fronthaul networks? ­ Ultra high CPRI link capacity | NETMANIAS English Edition Login | Register FREE!

Hear from CTOs of Korean Telcos (1) KT: Dr. Dongmyun Lee 'Leading 5G through wired/wireless integration'

NETMANIAS TECH‐BLOG

List Download PDF file

Why WDM is essential in C‐RAN fronthaul networks? ‐ Ultra high CPRI link capacity March 12, 2014 | By Steve Shin and Dr. Harrison J. Son ([email protected])

(Login Required)  Paper version Like This 16

Online viewer:  

 HTML   

 PDF Viewer (paper file)   

Share This Share

Our question in this post is: Why does the CPRI link between BBU (at CO) and RRH (at Cell Site) in C­ RAN require a ultra high Gbps bandwidth?     Before you read this post, we advise you to read our previous post, "CPRI (1): Emergence of C­RAN and CPRI overview".    The CPRI link capacities required between BBU and RRH in the C­RAN architecture are as follows: 

 

Tweet  

Like

Statistics

Date Pages

03/12/2014 4

Views Downloads Comments

8,855 258 0

  Table 1. CPRI data rates in function of radio technologies 

  In case of a network with LTE Carrier BW of 20MHz and 2x2 MIMO antenna configuration, the maximum IP throughput in the cell is only 150Mbps. So theoretically, a backhaul network with 150 Mbps should be able to handle the traffic. In reality, however, a CPRI link between BBU (at CO) and RRH (at Cell Site) requires a bandwidth as high as 2.4576Gbps. Why such a high bandwidth is needed?  

  Let's see how data traffic is delivered in a standalone base station, where BBU and RRH are kept together, as seen in Figure (a) below (Please note, in the 2X2 MIMO configuration illustration below, only one (instead of two) antenna is shown for the sake of simplicity). 

View All (264)

 

5G (8)  802.1X (1)  AP (1)  AP

In the LTE Baseband PHY layer, OFDM symbol waveforms (I waveform and Q waveform) are generated

controller (1)  ARP  (3)  Akamai (1)

once all the signal processing, such as channel coding, modulation, IFFT(inverse FFT), are completed.

http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=blog&no=6237

1/5

5/16/2015

Why WDM is essential in C­RAN fronthaul networks? ­ Ultra high CPRI link capacity | NETMANIAS Through sampling these two waveforms, you get a set of digital sample data (I sample 15 bits and Q

Antenna (1)  Authentication (2)

sample 15 bits), which then are sent to their associated DAC (Digital to Analog Converter), and

Backhaul (1)  Big Data (1)  Bridging (2)

converted into analog I/Q signals. Thereafter, once RF processing (modulation/mixing/power

C­RAN (8)  CDN (1)  CPRI (4)

amplification) is performed, the radio signal is finally radiated over the air through the antenna.  

CSI (1)  Cache (1)  Captive Portal (1)

(when LTE carrier BW is 20MHz), and the sampling bit­width for I and Q samples was 15 bits (LTE case).

Carrier Ethernet (3)  CoMP (5) Contela (1)  Control Plane  (4)

Therefore, the resulting I/Q sample data rate was 0.9216Gbps (=30bit/30.72Mhz). 

DHCP (5)  Data Plane (4)  EPS

 

Bearer (3)  FTTH (6)

The massive I/Q samples generated this way are delivered to DAC through the built­in internal digital

Fronthaul (8)  GTP (2)  GUTI (1)

During the sampling process of the OFDM symbol waveforms, the sampling frequency was 30.72MHz

bus in the base station system.   Unlike the standalone base station, in C­RAN, BBU and RRH are kept separated from each other, and connected through the CPRI interface. Because radio parts are located in RRH, baseband I/Q samples

GiGAtopia (1)  Giga Internet (2) Gigabit Internet (2)  Google (6)

Google Global Cache (3)  HFR

must be delivered to DAC in RRH. As you can see in the Figure (b) below, I/Q sample data (0.9216Gbps)

(1)  HLS  (5)  HTTP Adaptive

are carried in the payload of a CPRI frame. These sample data and the control word added to them form

Streaming (5)  ICIC (1)  IMSI (1)  IP

a CPRI frame (0.983Gbps=16/15*0.9216Gbps). Then, after 8B/10B encoding process, the frame is

Routing (4)  Indentifier (1)

forwarded through the CPRI link (1.2288Gbps = 10/8*0.983Gbps) finally to RRH.

Interference Coordination (1)  IoT

  Now we know as each antenna requires 1.2288Gbps, 2X2 configuration with two antennas requires the

(3)

 KT (16)  Korea (14)

double CPRI link capacity of 2.4576Gbps.

L3 Switch (4)  LG U+ (11)

 

LTE (23)  LTE­A

In summary, in a standalone base station, I/Q samples can be simply delivered through the built­in internal digital bus to DAC. However, in C­RAN, I/Q samples are generated at BBU in CO, and thus must travel far to reach DAC at

(13)  LTE­H (2)  LTE­U (2)  LTE­

RRH in a cell site. And this requires a CPRI link with higher bandwidth.  

Unlicensed (1)  MEF (2)  MWC 2015

 

(3)  Netflix (1)  OSPF (1)  OTT (3)  On­ Net CDN (1)  Progressive Download (1)

QoS (3)  RRA (1)  RRH (1)  Radio Bank (1)  Routing  (3)  SDF  (3)  SK

Broadband (2)

 SK Telecom

(14)  Security (2)  Small Cell (1) Switching (2)  Tracking Area (1)  VLAN (1)  Video Streaming (2)  Wi­Fi  (5)

YouTube (6)  eICIC (1)  vRAN (1) LTE Subscribers Growth in Korea

>> view all statistics diagrams

  Let's assume a network with LTE Carrier BW of 20 MHz, 2x2 antenna configuration, and three RRHs (3­ sector) in a cell site. If we do math, each RRH will require the CPRI capacity of 2.4576Gbps, and thus each cell site will need the capacity of 7.3728Gbps.  

http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=blog&no=6237

2/5

5/16/2015

Why WDM is essential in C­RAN fronthaul networks? ­ Ultra high CPRI link capacity | NETMANIAS 2.4576 Gbps/RRH (20MHz, 2x2) x 3 RRHs = 7.3728Gbps   Then a network with two bands will require:    2.4576 Gbps/RRH (20MHz, 2x2) x 3 RRHs x 2 band = 14.7456Gbps   In this case, if each RRH uses one fiber link, each cell site would need six fiber links, which can be very costly.    As an effort to lower the fiber cost, now WDM equipment is installed between a CO and cell site, assigning different wavelengths to each RRH.    

Related Contents Why should jitter be minimized in CPRI fronthaul? ‐ frequency accuracy Netmanias Interview with HFR ‐ Fronthaul Solutions for LTE/LTE‐A C‐RAN (Cloud RAN) Evolution of Mobile RAN Architecture in LTE/LTE‐A Era (C‐RAN) C‐RAN Classification (1): Coverage‐based Required CPRI link capacity in function of radio technologies CPRI (1): Emergence of C‐ RAN/Fronthaul and CPRI overview NTT Docomo’s Advanced C‐ RAN Architecture SK Telecom: LTE Fronthaul and Backhaul Architecture

Delivering compressed I/Q samples, another possible way of lowering the fiber cost, will be introduced in the next post.      Read more: Required CPRI link capacity in function of radio technologies

You can download pdf file at http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=oneshot&no=6259  

http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=blog&no=6237

3/5

5/16/2015

Why WDM is essential in C­RAN fronthaul networks? ­ Ultra high CPRI link capacity | NETMANIAS

   

Thank you for visiting Netmanias! Please leave your comment if you have a question or suggestion. Name

 

Password

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Characters: 0, Words: 0

Comment

Related Contents Why should jitter be minimized in CPRI fronthaul? ‐ frequency accuracy Date: 07/04/2014, Netmanias Tech‐Blog Tags: C‐RAN, CPRI, Fronthaul Topic: Mobile, Network Basic

4,562

 0

Netmanias Interview with HFR ‐ Fronthaul Solutions for LTE/LTE‐A C‐RAN (Cloud RAN) Date: 05/27/2014, Netmanias Tech‐Blog Tags: C‐RAN, CPRI, CoMP, Fronthaul, LTE, LTE‐A, SK Telecom Topic: Mobile, Korea ICT

9,321

 0

8,955

 2

3,077

 0

4,852

 0

10,976

 0

5,290

 0

8,340

 0

Evolution of Mobile RAN Architecture in LTE/LTE‐A Era (C‐RAN) Date: 04/16/2014, Netmanias Tech‐Blog Tags: C‐RAN, CSI, CoMP, LTE, LTE‐A, SK Telecom Topic: Mobile

C‐RAN Classification (1): Coverage‐based Date: 03/26/2014, Netmanias One‐Shot Gallery Tags: C‐RAN, D‐RAN, Fronthaul Topic: Mobile

Required CPRI link capacity in function of radio technologies Date: 03/24/2014, Netmanias One‐Shot Gallery Tags: C‐RAN, CPRI, Fronthaul Topic: Mobile

CPRI (1): Emergence of C‐RAN/Fronthaul and CPRI overview Date: 03/04/2014, Netmanias Tech‐Blog Tags: C‐RAN, CPRI, Fronthaul, LTE, LTE‐A Topic: Mobile

NTT Docomo’s Advanced C‐RAN Architecture Date: 02/10/2014, Netmanias One‐Shot Gallery Tags: NTT, C‐RAN, Fronthaul, Carrier Aggregation Topic: Mobile

SK Telecom: LTE Fronthaul and Backhaul Architecture Date: 02/04/2014, Netmanias One‐Shot Gallery Tags: Backhaul, C‐RAN, Fronthaul, LTE, SK Telecom Topic: Mobile, Korea ICT

http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=blog&no=6237

4/5

5/16/2015

Why WDM is essential in C­RAN fronthaul networks? ­ Ultra high CPRI link capacity | NETMANIAS

. Netmanias' Clients and Partners

 

 

   

.  KT .  SK Telecom .  .         

Samsung

AVREN EVENTS

ETRI

   

HFR

SBVK

 

 

Davolink

ETNEWS

 

 

Solbox Qwilt

DDAILY

 

 

   

   

   

 

NETMANIAS

English Edition

Netmanias.com

Mobile  |  Network Basic  |  Content Delivery  |  Korea ICT  |  Site Map

Account Information

Register FREE!  |  Login

Working with Us

Advertize with Us  |  Professional Consulting Services  |  Contact Us

Connect with Netmanias

LinkedIn  |  Sildeshare  |  Facebook  |  Twitter  |  Google+  |  RSS  |  Bookmark  |  Newsletters

NMC Consulting Group Co., Ltd. 2F, Namyeong Building 730‐13, Yeoksam‐dong, Gangnam‐gu, Seoul 135‐921, Korea

  3832 NE 88th Street Seattle, WA 98115 USA

NMC Consulting Group is an advanced and professional network consulting company, specializing in IP network areas (e.g., FTTH, Metro Ethernet and IP/MPLS), service areas (e.g., IPTV, IMS and CDN), and wireless network areas (e.g., Mobile WiMAX, LTE and Wi‐Fi) since 2002. Copyright © 2002‐2015 NMC Consulting Group. All rights reserved.

http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=blog&no=6237

5/5