Что такое Backhaul в сетевых технологиях? Функции, архитектура и реальное применение

Термин «бэкхол» можно определить как совокупность беспроводных каналов связи и оптоволоконных линий, необходимых для подключения основной сети к подсетям, чтобы пользователи могли получить доступ к Интернету. Его основная функция заключается в расширении зоны покрытия сети.

В этой статье мы подробнее рассмотрим, что такое бэкхол, его основные типы и ключевые области применения.

Что такое бэкхол

Бэкхол является основой беспроводного доступа в Интернет. Фактически, без бэкхола подключение к Интернету было бы невозможно.

Бэкхол сети имеет определённую иерархию, в которой все соединения связаны с центральной сетью. Эта часть соединения отвечает за связь с Интернетом. Доступ к опорной сети получают путём приобретения оптового коммерческого доступа.

Между точкой обмена интернет-трафиком и локальной сетью (LAN) могут находиться сети «средней мили». Это может быть канал WAN. Интернет-провайдеры, безусловно, подключены к инфраструктуре «средней мили».

Теоретически бэкхол можно использовать везде, но на практике он более распространен в сетях мобильной связи. Они необходимы для передачи информации от базовой станции к мобильным устройствам.   

Как выглядит сеть бэкхола

Для маршрутизации информации от одного конца до другого и обратно в Интернете необходимо наличие нескольких сегментов, обеспечивающих завершение процесса. Вот некоторые из них:

• Сеть доступа для соединения конечной точки и сети.
• Основная сеть необходима для распределения информации во вторичную сеть.
• Бэкхол — это соединение между сетью доступа и опорной сетью.

Соединение «бэкхол» может включать беспроводные, оптические и волоконно-оптические компоненты. При планировании «бэкхола» следует учитывать несколько важных критериев: скорость передачи данных или пропускную способность, а также задержку. «Бэкхол» напрямую влияет на гибкость, отсутствие перебоев и скорость трафика, поступающего конечному пользователю.

Основные типы бэкхола

Рассмотрим основные типы бэкхола, которые также можно разделить на дополнительные категории.

1. Проводной бэкхол

Как следует из названия, этот тип бэкхола преимущественно состоит из проводных линий, обычно по оптоволоконным сетям. В некоторых ситуациях соединения могут осуществляться по медным линиям T-1. Разумеется, оптоволоконные сети намного лучше с точки зрения пропускной способности и скорости.

Вот основные подкатегории проводного бэкхола:

• Медная линия. Эта технология в основном используется для сетей 2G и 3G. Когда-то этот вариант был очень популярен, но в настоящее время он в основном вытеснен оптоволокном.
• Темное оптоволокно. Этот ресурс необходим именно операторам беспроводной связи. Операторы могут арендовать такие волокна в количестве от 2 до 12 штук.
• Ethernet. Этот вариант обеспечивает огромную пропускную способность и полностью контролируется сетевыми провайдерами. Этот тип в основном используется предприятиями.

2. Беспроводной бэкхол

Беспроводные соединения можно реализовать с помощью микроволновых систем. Обычно для обеспечения таких соединений на вершине башни сотовой связи устанавливается микроволновая антенна. Для передачи сигнала используются специальные антенны.

Базовые станции в изолированных и сельских районах нуждаются в меньшей пропускной способности, и беспроводная магистральная сеть ориентирована именно на охватывание таких мест. Микроволновые технологии не способны удовлетворить требованиям трафика в городских регионах.

Для передачи изображений и звука используется лицензируемый радиочастотный спектр, называемый mmWave.  

3. Спутниковый бэкхол

Этот тип соединения используется в чрезвычайных ситуациях и считается нишевым решением для редких случаев. Например, когда в зоне бедствия срочно требуется подключение.

Эта технология обеспечивает пропускную способность 10–150 Мбит/с. Однако могут возникнуть риски, связанные с задержкой, и возможны некоторые задержки.

4. Wi-Fi-транспортная сеть

Wi-Fi-транспортная сеть работает за счёт установки фемтосоты в помещении пользователя, что обеспечивает беспроводное соединение как внутри, так и снаружи этого конкретного места. Кроме того, такое соединение предоставляет альтернативные возможности для пользователей, находящихся вне дома. Именно поэтому можно получить подключение, даже находясь за пределами зоны покрытия вашего оператора.

Вместо подключения к базовой станции для Wi-Fi-бэкхола используется точка доступа (проводной Ethernet-бэкхол). Они функционируют как транспортные узлы и развертывают точки доступа на периферии сети.

В результате Wi-Fi-бэкхол позволяет увеличить пропускную способность и расширить зону покрытия операторов беспроводной связи. Это отличное решение для мест, где другие варианты либо недоступны, либо слишком дороги.

Разница между фронтхолом и бэкхолом

Фронтхол — это часть соединения, необходимая для интерфейса переднего плана. Бэкхол — это часть, необходимая для соединения каналов передачи данных с интерфейсом переднего плана.

Например, в C-RAN (централизованной сети радиодоступа) фронтхол описывает передачу данных от BBU к RRH. Благодаря этой технологии фронтхола операторы беспроводной связи могут использовать элементы основной полосы частот и съемные радиоэлементы.

Теперь попробуем объяснить, как фронтхол и бэкхол работают вместе. Из MSC информация передается в BBU через бэкхол, что чаще всего осуществляется по линиям Ethernet. Затем запускается фронтхол, когда данные передаются из BBU в RRH через бэкхол. Пользователи получают подключение через CPRI.  

Как работает бэкхол

Вот как функционирует бэкхол:

• Данные бэкхола, включая изображения и звуковые материалы с базовой станции мобильной связи, передаются в MSC или другие возможные центральные точки обмена. После этого происходит передача в сеть беспроводной связи. Кроме того, этот подход необходим для перенаправления трафика от мобильной станции к базовой станции.
• Передача обычно осуществляется с помощью микроволновых каналов или оптоволоконных/медных линий. MSC, или мобильный коммутационный центр, — это место, где операторы устанавливают интернет-маршрутизаторы. Эти соединения передают данные в MSC.
• Оптико-волоконные соединения в основном используются в густонаселённых городских районах, тогда как микроволновые — чаще в сельских и изолированных районах, таких как горы, острова и т. д.
• На развитых рынках большинство башен сотовой связи, как правило, подключено к оптоволоконным сетям. В то время как в развивающихся странах по-прежнему могут использоваться медные линии.
• Рассмотрим, как функционируют магистральные линии связи, на примере телефонного звонка:
• Сигнал от мобильного телефона посылается на антенну с помощью радиочастотного спектра.
• Эти радиоволны преобразуются в магистральный сигнал на базовой станции.
• Затем этот сигнал передается на агрегационную станцию через сеть бэкхол.
• Далее, перед доставкой, трафик консолидируется.
• Сигнал вызова принимается из сети бэкхол, преобразуется в нужный формат и с помощью базовой станции доставляется нужному пользователю.

Кто использует технологию бэкхола

Технология бэкхола в основном используется государственными организациями, провайдерами оптоволоконных услуг и операторами беспроводной связи. Если говорить конкретно, то компании, использующие эту технологию, относятся к телекоммуникационному сектору, например, T-Mobile и другие. Одним из операторов беспроводной связи, использующих бэкхол, является Verizon.

Бэкхол может стать отличным выбором для поставщиков оптоволоконных услуг, когда использование оптоволокна обходится им слишком дорого или местоположение иначе недоступно. Кроме того, сети экстренного реагирования могут арендовать такие услуги в случае необходимости.

Основные области применения бэкхола

Огромный рост объемов данных и видеоконтента также повышает спрос на бэкхол. В настоящее время бэкхол находит широкое применение в большинстве сфер, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

1. Расширение общественного доступа к сети в городской сети (MAN)

Некоторые города используют MAN, или городскую сеть. Они необходимы для расширения общественного доступа к сети на таких территориях, как улицы, парки, магазины и т. д. Этот доступ доступен пользователям даже без прокладки кабеля.

2. Повышение эксплуатационной безопасности

Использование этой технологии позволяет повысить эксплуатационную безопасность. Представьте себе, что сети мониторинга отслеживают возможную преступную деятельность, но по какой-то причине связь прерывается. В результате можно упустить важную информацию, а беспроводной бэкхол позволяет укрепить эту связь. Кроме того, можно получить прямой доступ к Интернету.

3. Поддержка развертывания 5G

Транспортная сеть 5G может быть беспроводной, проводной или оптоволоконной и открывает более широкие возможности как для операторов беспроводной связи, так и для частных компаний. Такие возможности доступны как для частного, так и для государственного секторов.

4. Решение проблем мобильных сетей

С помощью этой технологии можно решить множество проблем мобильных сетей; в частности, речь идет об уплотнении сетей 5G и обеспечении большей пропускной способности. Благодаря транспортным сетям можно снизить задержку, управлять различными услугами и даже увеличить пропускную способность.

5. Укрепление частных сетей

Частные сети обеспечивают более широкий доступ к Интернету вещей (IoT) и другим институциональным средам. Существует огромная потребность в пропускной способности для корпоративных приложений, и сеть обратной связи может стать отличным решением для этого. Эта технология является важным компонентом архитектуры частных сетей.

6. Модернизация критически важной инфраструктуры

Критически важная инфраструктура должна быть чрезвычайно безопасной и в то же время очень доступной. Долгое время в этой инфраструктуре использовались ограничительные технологии, но сейчас ситуация постепенно меняется. Многие компании начинают использовать 4G и 5G, а эти технологии требуют наличия бэкхола.

Заключительные мысли

Бэкхол — это чрезвычайно важная технология, о которой большинство конечных пользователей даже не подозревают. Однако она напрямую влияет на качество работы в Интернете, особенно для мобильных пользователей. Именно поэтому компании и крупные организации должны постараться разобраться в этой технологии и эффективно её использовать.