FPGA-Based Testbed for Synchronization on Ethernet Fronthaul with Phase Noise Measurements

Cloud radio access network (C-RAN) is a recent trend of RAN architecture positioned to help the operators to address challenges of new wireless services, such as emerging 4G and 5G mobile networks. C-RAN uses baseband processing units in a central server which connects to the radio front-ends at cell sites via the so-called fronthaul network. The fronthaul infrastructure is currently provided by CPRI (Common Public Radio Interface) and OBSAI (Open Basestation Architecture Initiative) industry standards which use dedicated optical links with high deployment costs. An alternative is to use Ethernet technology aiming to reuse of network infrastructure available in many commercial buildings. However, in contrast to the traditional synchronous fronthaul, Ethernet suffers with packet delay variation (PDV) and challenging synchronization recovery. This work presents a complete and flexible testbed to evaluate Ethernet-based fronthaul. The system is validated via extensive measurements that show the effects of synchronization procedures and network impairments on regenerated clock phase noise

FPGA-based testbed for fronthaul signal compression: implementation and validation

In recent years the world has seen an increasing demand for mobile services with high capacity and low cost. Such requirements forced the radio access technologies to be rethought. Among the different architectures proposed in literature, one that has got a lot of attention was the Centralized Radio Access Network (C-RAN). This strategy proposes to share the network resources through the centralization of the base-band processing and, as a result, reduce the network cost. Even though the centralization can bring several benefits, it also increases the distance between the point where the signal is captured and the point where it is processed. The link connecting both points is called fronthaul. In this scenario, the existing fronthaul technologies do not fit in the flexibility and cost requisites expected for the next generation mobile network, mainly due to the usage of dedicated optical links. One solution to these problems is the usage of Ethernet to transport fronthaul data, due to its ubiquitous presence, flexibility and low cost. In this work, a testbed for fronthaul based on Ethernet is presented, along with the implementation details and validation results. Also motivated by the Ethernet’s bandwidth limitation, this work presents the VHDL implementation of a compression technique for LTE signals, evaluated in real transport conditions with the testbed. The obtained results indicate that it is possible to utilize the Ethernet network infrastructure for fronthaul transport. Although, it is necessary to reduce the requirements of Fronthaul stream through, for example, the application of signal compression techniques and synchronization methods.FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da PesquisaNos últimos anos o mundo tem visto uma demanda crescente por serviços móveis de alta capacidade e baixo custo, isto tem forçado as tecnologias da rede de acesso móvel a serem repensadas. Entre as diferentes arquiteturas propostas na literatura, uma que ganhou bastante atenção é a centralização dos recursos da rede. Essa estratégia propõe compartilhar os recursos da rede através da centralização do processamento em banda-base, e como resultado reduzir o custo da rede. Apesar da centralização trazer vários benefícios, ela também aumenta a distancia entre o ponto onde os sinais são capturadas e o ponto onde são processados, o link que conecta esses dois pontos é chamado de fronthaul. Nesse cenário, as tecnologias de fronthaul existentes não são apropriadas para os requisitos de flexibilidade e custo esperados para a próxima geração de redes fronthaul, devido principalmente ao uso de links óticos dedicados. Uma solução para esses problemas é a utilização de Ethernet para transportar o trafego fronthaul, devido a sua onipresença, flexibilidade e baixo custo. Neste trabalho um testbed para fronthaul baseado em Ethernet ´e apresentado, juntamente com os detalhes de implementação e resultados de validação. Além disso, motivado pela limitação em banda existente no Ethernet, este trabalho apresenta a implementação em VHDL de um algoritmo de compressão de sinais LTE, avaliado em uma rede Ethernet real através do testbed. Os resultados obtidos indicam que é possível utilizar a infra-estruturar provida pela rede Ethernet no transporte de fronthaul. Por outro lado é necessário reduzir os requisitos exigidos pelo tráfego fronthaul. Através, por exemplo, da aplicação da compressão de sinais e de técnicas de sincronismo