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

Abstract:
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.