Що таке бекхол в мережах? Функції, архітектура та реальне використання

Термін «бекхол» можна визначити як сукупність бездротових каналів зв’язку та оптоволоконних ліній, необхідних для підключення основної мережі до підмереж, щоб користувачі могли отримати доступ до Інтернету. Його основною функцією є розширення зони покриття мережі.

У цій статті ми дізнаємося більше про бекхол, його основні типи та ключові сфери застосування.

Що таке бекхол

Бекхол є фундаментальною основою бездротового підключення до Інтернету. Фактично, без бекхолу підключення до Інтернету було б неможливим.

Мережа «бекхоул» має певну ієрархію, в якій усі з’єднання пов’язані з центральною мережею. Ця частина з’єднання відповідає за зв’язок з Інтернетом. Доступ до магістральної мережі отримують шляхом придбання оптового комерційного доступу.

Між точкою обміну інтернет-трафіком та локальною мережею (LAN) можуть існувати мережі «середньої милі». Це може бути канал WAN. Інтернет-провайдери, безперечно, підключені до інфраструктури «середньої милі».

Теоретично мережі бекхолу можна використовувати будь-де, але на практиці вони більш поширені в мобільних мережах. Вони необхідні для передачі інформації від базової станції до мобільних пристроїв.   

Як виглядає мережа «бекхол»

Щоб маршрутизувати інформацію від одного кінця до іншого та назад в Інтернеті, для завершення процесу має бути кілька сегментів. Ось деякі з них:

• Мережа доступу для з’єднання кінцевої точки з мережею.
• Основна мережа потрібна для розподілу інформації до вторинної мережі.
• Мережа «бекхол» — це з’єднання між мережею доступу та опорною мережею.

З’єднання «бекхол» може включати бездротові, оптичні та волоконно-оптичні компоненти. Під час планування «бекхолу» слід враховувати кілька важливих критеріїв, а саме: швидкість передачі даних або пропускну здатність, а також затримку. «Бекхол» безпосередньо впливає на гнучкість, відсутність перебоїв та швидкість трафіку, що досягає кінцевого користувача.

Основні типи бекхолу

Розглянемо основні типи бекхолу, які також можна розділити на додаткові категорії.

1. Провідний бекхол

Як видно з назви, цей тип бекхолу переважно складається з провідних ліній, зазвичай через оптоволоконні мережі. У деяких ситуаціях з’єднання можна здійснювати через мідні лінії T-1. Звичайно, оптоволоконні мережі набагато кращі з точки зору пропускної здатності та швидкості.

Ось основні підкатегорії дротового бекхолу:

• Мідна лінія. Ця технологія переважно використовується для мереж 2G та 3G. Цей варіант колись був дуже популярним, але зараз його здебільшого замінило оптоволокно.
• «Темне» оптоволокно. Цей матеріал особливо необхідний операторам мобільного зв’язку. Ці волокна оператори мобільного зв’язку можуть орендувати у вигляді пакетів від 2 до 12 волокон загалом.
• Ethernet. Цей варіант забезпечує величезну пропускну здатність і повністю контролюється компаніями, що надають мережеві послуги. Цей тип переважно використовується підприємствами.

2. Бездротовий магістральний канал

Бездротове з’єднання можна реалізувати за допомогою мікрохвиль. Зазвичай для забезпечення такого з’єднання на вершині вишки стільникового зв’язку встановлюється мікрохвильова антена. Для передачі сигналу використовуються спеціальні антени.

Базові станції у віддалених та сільських місцевостях потребують меншої пропускної здатності, і бездротовий магістральний канал орієнтований саме на забезпечення зв’язку в цих районах. Мікрохвильова технологія не здатна задовольнити вимоги до трафіку в міських регіонах.

Для передачі зображень та звуку використовується ліцензований діапазон радіочастот, відомий як mmWave.  

3. Супутниковий магістральний канал

Цей тип з’єднання використовується в надзвичайних ситуаціях і вважається нішевим рішенням для рідкісних випадків. Наприклад, коли в зоні катастрофи терміново потрібне підключення.

Ця технологія забезпечує пропускну здатність у діапазоні 10 – 150 Мбіт/с. Однак можуть виникнути певні ризики, пов’язані з затримкою, а також можливі затримки у передачі даних.

4. Wi-Fi-магістраль

Wi-Fi-магістраль працює за рахунок розміщення фемтосоти в помешканні користувача, що гарантує бездротове з’єднання в межах та поза межами цього конкретного місця. Крім того, це з’єднання надає доступ до альтернативних варіантів для користувачів, які перебувають поза межами свого дому. Саме тому можна отримати підключення навіть тоді, коли ви перебуваєте поза зоною покриття вашого оператора.

Замість підключення до базової станції для Wi-Fi-бекхолу використовується точка доступу (дротовий Ethernet-бекхол). Вони виконують функцію транспортних вузлів і розгортають точки доступу на периферії мережі.

У результаті Wi-Fi-бекхол дає змогу збільшити пропускну здатність і зону покриття операторів бездротового зв’язку. Це чудове рішення для місць, де інші варіанти або недоступні, або занадто дорогі.

Відмінність між фронтхолом та бекхолом

Фронтхол — це частина з’єднання, необхідна для інтерфейсу переднього кінця. Бекхол — це частина, необхідна для зв’язку каналів передачі даних з інтерфейсом переднього кінця.

Наприклад, у C-RAN (централізованій мережі радіодоступу) фронтхол описує передачу даних від BBU до RRH. Завдяки цій технології фронтхолу оператори бездротового зв’язку можуть використовувати елементи основної смуги та знімні радіоелементи.

Тепер спробуємо пояснити, як фронтхол і бекхол функціонують разом. З MSC інформація передається до BBU через бекхол, що зазвичай здійснюється за допомогою ліній Ethernet (у більшості випадків). Потім запускається фронтхол, коли дані передаються від BBU до RRH через бекхол. Користувачі отримують з’єднання через CPRI.  

Як працює «бекхоул»

Ось як працює «бекхоул»:

• Дані «бекхоулу», включаючи зображення та аудіоматеріали з базової станції мобільного зв’язку, передаються до MSC або інших можливих центральних пунктів обміну. Після цього здійснюється передача до мережі бездротового зв’язку. Також цей підхід необхідний для перенаправлення трафіку від мобільної станції до вишки стільникового зв’язку.
• Процес передачі зазвичай здійснюється за допомогою мікрохвиль або оптоволоконних/мідних ліній. MSC, або мобільний комутаційний центр, — це місце, де оператори встановлюють інтернет-маршрутизатори. Ці з’єднання передають дані до MSC.
• Оптоволоконні з’єднання переважно використовуються в густонаселених міських районах, тоді як мікрохвильові — частіше в сільських та віддалених районах, таких як гори, острови тощо.
• На розвинених ринках більшість базових станцій зазвичай підключені до оптоволоконних мереж. Натомість у країнах, що розвиваються, досі можуть використовуватися мідні лінії.
• Розглянемо, як функціонують магістральні мережі, на прикладі телефонного дзвінка:
• Сигнал із мобільного телефону надсилається до антени за допомогою радіочастотного спектра.
• Ці радіохвилі перетворюються на магістральний сигнал у базовій станції.
• Потім цей сигнал надсилається до агрегаційної станції через мережу backhaul.
• Далі, перед передачею, трафік консолідується.
• Сигнал дзвінка береться з мережі backhaul, перетворюється у потрібний формат і за допомогою базової станції досягає потрібного користувача.

Хто використовує технологію backhaul

Технологія backhaul переважно використовується урядовими організаціями, провайдерами оптоволоконного зв’язку та операторами мобільного зв’язку. Якщо говорити конкретно, то компанії, що використовують цю технологію, належать до телекомунікаційного сектору, наприклад T-Mobile та інші. Одним із операторів мобільного зв’язку, що використовує backhaul, є Verizon.

Backhaul може стати чудовим вибором для постачальників послуг на основі оптоволокна, коли використання оптоволокна є для них надто дорогим або місце розташування є недоступним іншим чином. Крім того, мережі екстреної допомоги можуть орендувати такі послуги у разі необхідності.

Основні сфери застосування backhaul

Стрімке зростання обсягів даних та відеоконтенту також збільшує попит на backhaul. Наразі backhaul має ключове застосування у більшості сфер, тож розглянемо деякі з них.

1. Розширення публічного доступу до мережі в мережі метрополітену (MAN)

Деякі міста використовують MAN, або мережу метрополітену. Вони потрібні для розширення публічного доступу до мережі в таких місцях, як вулиці, парки, магазини та інші. Цей доступ доступний користувачам навіть без прокладання кабелю.

2. Підвищення операційної безпеки

Завдяки використанню цієї технології можна підвищити операційну безпеку. Уявіть, що мережі моніторингу відстежують можливу злочинну діяльність, але з’єднання з якихось причин переривається. У такому випадку можна втратити важливу інформацію, а бездротовий бекхол дозволяє зміцнити з’єднання. Крім того, можна отримати прямий доступ до Інтернету.

3. Підтримка розгортання 5G

Мережа 5G може бути бездротовою, дротовою або волоконно-оптичною і надає ширші можливості як операторам бездротового зв’язку, так і приватним корпораціям. Такі можливості відкриті як для приватного, так і для державного секторів.

4. Вирішення проблем мобільних мереж

За допомогою цієї технології можна вирішити багато проблем мобільних мереж, зокрема йдеться про ущільнення мережі 5G та забезпечення більшої пропускної здатності. Завдяки магістральним мережам можна знизити затримку, керувати різними послугами та навіть збільшити пропускну здатність.

5. Посилення приватних мереж

Приватні мережі забезпечують ширший доступ до Інтернету речей (IoT) та інших інституційних середовищ. Існує величезний попит на пропускну здатність для корпоративних додатків, і мережа «бекхол» може стати чудовим рішенням для цього. Ця технологія є важливою складовою архітектури приватних мереж.

6. Модернізація критичної інфраструктури

Критична інфраструктура має бути надзвичайно безпечною і водночас дуже доступною. Довгий час у цій інфраструктурі використовувалися обмежувальні технології, але зараз ситуація поступово змінюється. Багато компаній починають використовувати 4G та 5G, а ці технології потребують мережі «бекхол».

Підсумкові думки

Backhaul — це надзвичайно важлива технологія, про яку більшість кінцевих користувачів навіть не знає. Однак вона безпосередньо впливає на якість роботи в Інтернеті, особливо для мобільних користувачів. Ось чому компанії та великі організації повинні намагатися зрозуміти цю практику та ефективно її використовувати.