Published March 1, 2023
| Version v1
Publication
Open
Reliable and cost-efficient protection scheme for 5G fronthaul/backhaul network
Creators
- 1. Pakistan Council of Scientific & Industrial Research
- 2. Air University
- 3. Islamia University of Bahawalpur
- 4. University of Engineering and Technology Peshawar
- 5. King Fahd University of Petroleum and Minerals
- 6. Institute of Technology Sligo
Description
One of the challenges for Mobile Network Operators (MNO) in 5G deployment is to ensure reliability in the various sections of the network as the new services and applications, for instance, video on demand, telemedicine, online learning, smart transportation and augmented reality require not only high bandwidth but also demand uninterrupted service. However, this reliability requires substantial investment. Therefore, MNO only deploys protection or backup resources in the network unless it is cost-effective. The study aims to present a reliable and low-cost protection scheme based on an Ultra-Dense Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network (UDWDM PON) for the transport layer of the 5G network, i.e., for the fronthaul/backhaul section. We have evaluated the Capital Expenditure (CAPEX) cost of UDWDM PON with and without protection in a dense urban area. We also measure the figure of merit between the cost and reliability of the system and, subsequently, confirm that the proposed protection scheme can achieve system reliability up to four nines with very low additional CAPEX investment. Finally, the efficacy of the proposed protection scheme is also demonstrated through simulation experiments.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتمثل أحد التحديات التي تواجه مشغلي شبكات الهاتف المحمول (MNO) في نشر 5G في ضمان الموثوقية في الأقسام المختلفة من الشبكة حيث تتطلب الخدمات والتطبيقات الجديدة، على سبيل المثال، الفيديو عند الطلب والتطبيب عن بُعد والتعلم عبر الإنترنت والنقل الذكي والواقع المعزز ليس فقط عرض نطاق ترددي عالٍ ولكن أيضًا طلب خدمة دون انقطاع. ومع ذلك، تتطلب هذه الموثوقية استثمارات كبيرة. لذلك، تنشر MNO فقط موارد الحماية أو النسخ الاحتياطي في الشبكة ما لم تكن فعالة من حيث التكلفة. تهدف الدراسة إلى تقديم مخطط حماية موثوق به ومنخفض التكلفة يعتمد على شبكة بصرية سلبية متعددة الإرسال بتقسيم الطول الموجي فائق الكثافة (UDWDM PON) لطبقة النقل لشبكة الجيل الخامس، أي لقسم الجبهي/الخلفي. لقد قمنا بتقييم تكلفة النفقات الرأسمالية (CAPEX) لـ UDWDM PON مع وبدون حماية في منطقة حضرية كثيفة. نقيس أيضًا رقم الجدارة بين تكلفة النظام وموثوقيته، وبعد ذلك، نؤكد أن مخطط الحماية المقترح يمكن أن يحقق موثوقية النظام حتى أربع نقاط باستثمار رأسمالي إضافي منخفض للغاية. أخيرًا، يتم أيضًا إثبات فعالية مخطط الحماية المقترح من خلال تجارب المحاكاة.Translated Description (French)
L'un des défis pour les opérateurs de réseaux mobiles (MNO) dans le déploiement de la 5G est d'assurer la fiabilité dans les différentes sections du réseau, car les nouveaux services et applications, par exemple, la vidéo à la demande, la télémédecine, l'apprentissage en ligne, le transport intelligent et la réalité augmentée nécessitent non seulement une bande passante élevée, mais également un service ininterrompu. Cependant, cette fiabilité nécessite des investissements importants. Par conséquent, MNO ne déploie que des ressources de protection ou de sauvegarde dans le réseau, sauf si cela est rentable. L'étude vise à présenter un schéma de protection fiable et peu coûteux basé sur un réseau optique passif à multiplexage par répartition en longueur d'onde ultra-dense (UDWDM PON) pour la couche transport du réseau 5G, c'est-à-dire pour la section fronthaul/backhaul. Nous avons évalué le coût des dépenses en capital (CAPEX) du PON UDWDM avec et sans protection dans une zone urbaine dense. Nous mesurons également le facteur de mérite entre le coût et la fiabilité du système et, par la suite, confirmons que le système de protection proposé peut atteindre la fiabilité du système jusqu'à quatre neuf avec un très faible investissement supplémentaire en CAPEX. Enfin, l'efficacité du schéma de protection proposé est également démontrée par des expériences de simulation.Translated Description (Spanish)
Uno de los desafíos para los operadores de redes móviles (MNO) en el despliegue de 5G es garantizar la confiabilidad en las diversas secciones de la red, ya que los nuevos servicios y aplicaciones, por ejemplo, video bajo demanda, telemedicina, aprendizaje en línea, transporte inteligente y realidad aumentada, no solo requieren un gran ancho de banda, sino que también exigen un servicio ininterrumpido. Sin embargo, esta fiabilidad requiere una inversión sustancial. Por lo tanto, el MNO solo implementa recursos de protección o copia de seguridad en la red a menos que sea rentable. El estudio tiene como objetivo presentar un esquema de protección fiable y de bajo coste basado en una red óptica pasiva de multiplexación por división de longitud de onda ultradensa (UDWDM pon) para la capa de transporte de la red 5G, es decir, para la sección fronthaul/backhaul. Hemos evaluado el coste de gasto de capital (CAPEX) de la pon UDWDM con y sin protección en una zona urbana densa. También medimos la cifra de mérito entre el costo y la confiabilidad del sistema y, posteriormente, confirmamos que el esquema de protección propuesto puede lograr la confiabilidad del sistema hasta cuatro nueves con una inversión CAPEX adicional muy baja. Finalmente, la eficacia del esquema de protección propuesto también se demuestra a través de experimentos de simulación.Files
pdf.pdf
Files
(16.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:84021484821b7bcfa7503a27c40da96f
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- خطة حماية موثوقة وفعالة من حيث التكلفة لشبكة الجيل الخامس الأمامية/الخلفية
- Translated title (French)
- Schéma de protection fiable et rentable pour le réseau 5G fronthaul/backhaul
- Translated title (Spanish)
- Esquema de protección fiable y rentable para la red 5G fronthaul/backhaul
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4322765714
- DOI
- 10.1016/j.heliyon.2023.e14215
References
- https://openalex.org/W1634835418
- https://openalex.org/W1967136483
- https://openalex.org/W1968836158
- https://openalex.org/W2003898195
- https://openalex.org/W2011520772
- https://openalex.org/W2017361404
- https://openalex.org/W2050026436
- https://openalex.org/W2060466453
- https://openalex.org/W2063567794
- https://openalex.org/W2064969374
- https://openalex.org/W2094163628
- https://openalex.org/W2100957383
- https://openalex.org/W2106524132
- https://openalex.org/W2123014599
- https://openalex.org/W2135668906
- https://openalex.org/W2137123115
- https://openalex.org/W2144304725
- https://openalex.org/W2264542643
- https://openalex.org/W2279794355
- https://openalex.org/W2310994884
- https://openalex.org/W2325214827
- https://openalex.org/W2476665547
- https://openalex.org/W2550583255
- https://openalex.org/W2561583959
- https://openalex.org/W2599512536
- https://openalex.org/W2625909145
- https://openalex.org/W2802295688
- https://openalex.org/W2803646903
- https://openalex.org/W2895059999
- https://openalex.org/W2944278712
- https://openalex.org/W2947489899
- https://openalex.org/W2983306685
- https://openalex.org/W3000997368
- https://openalex.org/W3021095854
- https://openalex.org/W3034940264
- https://openalex.org/W3044280499
- https://openalex.org/W3092515333
- https://openalex.org/W3102213005
- https://openalex.org/W3141873484
- https://openalex.org/W3148225273
- https://openalex.org/W3214740770
- https://openalex.org/W4214845462
- https://openalex.org/W4231183736
- https://openalex.org/W4232694003
- https://openalex.org/W4232796043
- https://openalex.org/W4234413700
- https://openalex.org/W4235501574
- https://openalex.org/W4239675333
- https://openalex.org/W4290466011
- https://openalex.org/W4300080451