CBRS Gateway Devices: la clave para la interoperabilidad entre el sector LTE-privado

En pocas palabras…

El gateway CBRS ofrece comunicación gestionada de datos, voz, vídeo e IoT a una red fija de acceso inalámbrico como WiFi o Ethernet-LAN. El gateway es el router que funciona como punto de acceso para proporcionar acceso a la infraestructura inalámbrica fija de Banda 48 (LTE privada) y potencialmente utilizada en 5G, a través de la frecuencia de 3.5 GHz.

En el siguiente artículo, nos sumergiremos más profundamente en el CBRS Getaway:

Para entender de qué se trata el gateway CBRS y cómo funciona, comencemos por definir el CBRS, su arquitectura y sus componentes.

¿Qué es CBRS?

Los operadores móviles inalámbricos, las redes de acceso inalámbrico fijo o incluso los nuevos despliegues inalámbricos de la IoT están buscando continuamente nuevas formas de obtener un espectro adicional. Eso es lo que hace el CBRS…. abre nuevas bandas de frecuencia en los 3.5 GHz.

CBRS significa Servicio de Radio de Banda Ancha Ciudadana y es la banda de frecuencias de transmisión de 3.5GHz, reservada para ciertos servicios inalámbricos dentro de los Estados Unidos. El espectro total de la banda es de 3550 a 3700 MHz, que es de 150 MHz de ancho. CBRS fue liberado por el FCC como espectro adicional para los nuevos usuarios de banda ancha móvil. La totalidad de 150MHz se comparte entre tres niveles designados por la FCC, los titulares, PAL y GAA.

Con el CBRS, los operadores de banda ancha inalámbrica podrán ahora desplegar redes de espectro LTE5G sin licencia. Este servicio beneficiará a los operadores inalámbricos porque pueden mejorar su servicio LTE y también puede ayudar al público en general, incluidas las PYME o empresas, porque podrán crear sus propias redes LTE privadas.

La arquitectura de 3 niveles

Aunque todo el espectro de 150 MHz ha sido utilizado por el radar, la marina y el ejército de los EE.UU., ahora está disponible comercialmente y libre bajo ciertas reglas marco. El espectro seguirá siendo utilizado por los usuarios federales y no federales, pero se compartirá con el público en general y el público comercial. Con el fin de salvaguardar a esos usuarios críticos, el CBRS sigue las reglas de la arquitectura de 3 niveles:

  1. Los titulares: Se trata de los “usuarios VIP” que actualmente operan en la banda de 3.5 GHz, como el servicio fijo por satélite, el radar de la Marina de los Estados Unidos, la Marina, etc. Estos servicios tendrán prioridad sobre la banda y estarán protegidos contra la interferencia de otros niveles.
  2. Licencias de acceso prioritario (PALs): Estos usuarios tendrán la oportunidad de pujar por una parte de los 3550-3650 MHz de la banda. La licencia se otorgará para un solo censo de hasta tres años, y con autorización no renovable. Es probable que los proveedores de servicios móviles, de cable o de otro tipo caigan dentro de este nivel.
  3. Acceso General Autorizado (GAAs): Con ello se pretende abrir el acceso al espectro al público en general. Si no hay ninguna porción de la banda dada a los niveles superiores, el GAA puede tener acceso en cualquier parte de la banda de 3550-3700 MHz.

Aunque la mayoría de los componentes no están estrictamente ligados a un nivel específico en la arquitectura, es probable que comencemos a ver muchos nuevos dispositivos comerciales disponibles para el Acceso General Autorizado (en lugar de macrocélulas, Radares, etc)…. Un buen ejemplo de ello es el CBRS Gateway, que introducirá una mayor interoperabilidad entre dispositivos CBRS y no CBRS.

Componentes clave de la arquitectura del CBRS

El espectro CBRS puede ser soportado por la tecnología LTE, incluyendo sus protocolos, dispositivos, etc. Ahora cualquiera es capaz de instalar su propia red celular LTE (y 5G en el futuro) en sus instalaciones, de la misma manera que instalaría Wi-Fi.

Dado que el CBRS puede desplegarse con LTE, funciona de forma similar a la tecnología, en términos del modelo de red: Core, Access y Distribución.

SAS

El Sistema de Acceso al Espectro (SAS) es uno de los elementos más importantes en el despliegue del CBRS. El SAS se encarga de gestionar y asignar el espectro de 3.5 GHz de forma dinámica en los tres niveles de la arquitectura CBRS. Es un sistema de coordinación central que asigna canales de radio únicos a cada usuario para evitar interferencias. Un proxy entre el SAS y el administrador puede acceder a la infraestructura y ayudar a gestionar múltiples conexiones entre múltiples redes. Por último, la FCC y el ESC son las instituciones que salvaguardan los usos comerciales y los usos tradicionales.

Puntos de acceso CBSD (AP)

El CBSD significa Citizens Broadband Radio Service Device y puede ser un punto de acceso que conecta la red móvil con los teléfonos o UEs. Un Punto de Acceso CBSD puede ser un eNodeB compatible con CBRS cuando se despliega el LTE privado.

Endpoints de CBRS

Los puntos finales del CBRS son la infraestructura de borde que conectará al usuario final con los puntos de acceso del CBSD.

  1. El Gateway CBRS: El gateway ofrece servicios gestionados de datos, voz, vídeo y otros servicios a una red de acceso inalámbrico fijo. El CBRS Gateway es la clave para la interoperabilidad del CBRS porque conectará diferentes tecnologías de banda ancha móvil como LTE, LTE-A Pro (CBRS) y potencialmente 5G en un futuro próximo. La pasarela conectará estas tecnologías de banda ancha con las tecnologías tradicionales de interiores, como Ethernet-LAN o Wi-Fi.
  2. El CBRS UE: Los equipos de usuario CBRS (UE) son dispositivos de usuario final que admiten la banda de 3.5 GHz. Al igual que la mayoría de los dispositivos son compatibles con la tecnología inalámbrica Wi-Fi, la mayoría de los equipos serán compatibles con CBRS en el futuro, entre los que se incluyen teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, dispositivos de IoT cámaras, sensores, etc.

El Gateway CBRS

El CBRS Gateway ofrece nuevas oportunidades para las PYMES y empresas que deseen crear su propia red privada LTE aprovechando el espectro CBRS compartido. El gateway debe ser capaz de conectarse sin problemas a redes existentes como Ethernet-LAN o WiFi y abrir el acceso a la banda de 3.5GHz.

La pasarela también ofrece a los proveedores de servicios de Internet o de cable la oportunidad de eliminar las redes de cableado y reducir los costes. Un operador de banda ancha móvil puede utilizar la infraestructura LTE, incluyendo EPC y eUTRAN para proporcionar acceso a Internet y reutilizarlo para CBRS. Por ejemplo, en lugar de instalar un nuevo cableado en una nueva área rural, un eNodeB para proporcionar una señal a un gateway CBRS basado en el hogar podría ser suficiente.

Uno de los mayores desafíos de la CBRS es la interoperabilidad. Los nuevos dispositivos deberán estar operativos con los puntos de acceso. Una solución a la falta de estandarización podría ser la pasarela CBRS.

La gateway CBRS puede servir como medio de “Compatibilidad” entre dispositivos CBRS y dispositivos no CBRS.
Operadores de Telefonía Móvil: Uno de los casos más utilizados para el CBRS Gateway es el de los operadores móviles que desean mejorar su servicio LTE. Simplemente instalarían un punto de acceso CBSD o utilizarían su infraestructura LTE existente para proporcionar Internet. La señal LTE y el ancho de banda pueden ser mejorados (o incluso un nuevo despliegue 5G), siempre y cuando el usuario final tenga un UE o Gateway que soporte CBRS.

Escenarios de casos de uso de Gateway CBRS

Operadores de cable: Los operadores de cable suelen ofrecer sus servicios a través de la infraestructura alámbrica.  Por lo general, un hogar se conecta a Internet para obtener cable a través de una puerta de enlace con cable. Con una gateway CBRS, podríamos empezar a ver a los operadores de cable instalando pequeños dispositivos celulares en vecindarios enteros o incluso en ciudades para proporcionar señal de 3.5 GHz a la gateway.

Redes privadas LTE: Los últimos pero no menos populares son las redes privadas LTE. Las empresas o PYMES probablemente utilizarán pequeñas células LTE o infraestructura que soportan CBRS para operar sus redes LTE privadas. Es probable que operen bajo los niveles GAA y en algunos casos PAL para obtener los beneficios de la movilidad y velocidad de LTE.

Las características del gateway CBRS

El CBRS Gateway deberá ser compatible con la tecnología existente, fácil de configurar y gestionar, rápido, seguro y robusto. A continuación se presentan algunas características que pueden encontrarse en un CBRS Gateway.

  • Tecnología de antenas. El CBRS Gateway debe ser capaz de recibir la señal CBRS de 3.5 GHz. Un arreglo de antena MIMO 4X4 con agregación de portadora (CA) podría ser la solución óptima para recibir la señal de una pequeña célula situada en el exterior.
  • La banda ancha del CBRS debe ser capaz de transformarse en señal para redes domésticas tradicionales como Wi-Fi o Ethernet LAN..
  • Fácil configuración. El dispositivo puede configurarse fácilmente como LAN o WLAN. Debe soportar interfaces Gigabit Ethernet para proporcionar una red interna rápida.
  • Administración sencilla. Un gateway que proporciona Internet a una LAN puede ser administrada a través de la Nube. De esta forma, se puede acceder a la red y gestionarla de forma remota.
  • Un componente clave que introduce el gateway CBRS es la seguridad. Como el gateway puede ayudar a reducir el Punto Único de Fallo e introducir métodos de autenticación más fuertes..
  • Cuerpo robusto y compacto. Dado que el gateway está recibiendo una señal de banda ancha móvil, podría montarse en lugares peculiares como evehículos de respuesta a emergencias, estadios, aparcamientos, etc. Dado que estos dispositivos pueden estar situados a menudo en el exterior, su carcasa debe estar endurecida y ser resistente a temperaturas extremas.

Un ejemplo de una pasarela CBRS es el módulo PGN600 LTE de Lanner que es un módem de radio LTE Ready para comunicaciones de misión crítica. El módulo PGN600 añade soporte total para la banda CBRS privada LTE 48 y frecuencias orientadas a la seguridad pública (FirstNet) y es compatible con las pasarelas de comunicación y seguridad de Lanner para vehículos, comunicación industrial e IIoT.

Resumen

El CBRS Gateway puede crear circunstancias favorables para empresas, operadores de banda ancha móvil e incluso pequeñas y medianas empresas que buscan ampliar el horizonte inalámbrico. La banda de alta frecuencia sin licencia de CBRS está creando oportunidades similares a las que ofrecía WiFi antes, pero esta vez con velocidades mucho más rápidas y rangos de cobertura más amplios. La banda CBRS de 3.5 GHz proporciona un mayor ancho de banda que las tecnologías inalámbricas actuales, lo que podría incluso constituir una vía para nuevos despliegues de 5G.

Las pasarelas CBRS están pensadas para ofrecer tecnología CBRS que ayudará a los operadores a ampliar su cobertura LTE o a crear nuevos despliegues 5G. También ayudará al público en general a crear sus propias Redes LTE Privadas . El CBRS Gateway toma la señal inalámbrica y la transforma en una tecnología de acceso más amigable o tradicional.


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