¿Qué es el backhaul en redes? Funciones, arquitectura y usos del mundo real

El backhaul puede definirse como un conjunto de enlaces inalámbricos y de fibra óptica necesarios para conectar una red principal con las subredes, de modo que los usuarios puedan acceder a Internet. Su función principal es ampliar la cobertura de la red.

En este artículo, aprenderemos más sobre el backhaul, sus principales tipos y sus aplicaciones clave.

¿Qué es el backhaul?

El backhaul constituye una base fundamental para la conexión inalámbrica a Internet. De hecho, sin backhaul no habría conexión a Internet.

El backhaul de la red tiene una jerarquía específica en la que todas las conexiones están vinculadas a la red central. Esta parte de la conexión se encarga de la comunicación con Internet. El acceso a la red central se obtiene mediante la adquisición de acceso comercial al por mayor.

Puede haber redes de «milla intermedia» entre el punto de intercambio de Internet y la red de área local (LAN). Esto podría ser un enlace WAN. Los proveedores de servicios de Internet están, sin duda, conectados a la infraestructura de «milla intermedia».

En teoría, los backhauls pueden utilizarse en cualquier lugar, pero en la práctica son más habituales en las redes móviles. Son necesarias para transmitir información desde la estación base a los dispositivos móviles.   

Cómo es una red de backhaul

Para enrutar la información de un extremo a otro y de vuelta en Internet, deben existir varios segmentos para completar el proceso. Estos son algunos de ellos:

• Red de acceso para conectar el punto final y la red.
• La red primaria es necesaria para la distribución de la información a la red secundaria.
• El backhaul es una conexión entre la red de acceso y la red central.

La conexión de backhaul puede incluir componentes inalámbricos, ópticos y de fibra. A la hora de planificar el backhaul, deben tenerse en cuenta varios criterios importantes, como la velocidad de transferencia o el ancho de banda, así como la latencia. El backhaul influye directamente en la flexibilidad, las interrupciones y la velocidad del tráfico que llega al usuario final.

Principales tipos de backhaul

Analicemos los principales tipos de backhaul, que también pueden dividirse en categorías adicionales.

1. Backhaul por cable

Como su nombre indica, este tipo de backhaul consiste principalmente en líneas por cable, normalmente a través de redes de fibra óptica. En algunas situaciones, las conexiones pueden realizarse a través de líneas T-1 de cobre. Por supuesto, las redes de fibra óptica son mucho mejores en términos de capacidad y velocidad.

Estas son las principales subcategorías del backhaul por cable:

• Línea de cobre. Se trata de una tecnología utilizada principalmente para 2G y 3G. Esta variante fue muy popular en su momento, pero ha sido sustituida en su mayor parte por la fibra.
• Fibra oscura. Este material es necesario específicamente para los operadores de telefonía móvil. Estos operadores pueden alquilar estas fibras en paquetes de entre 2 y 12 fibras en total.
• Ethernet. Esta opción ofrece una enorme capacidad de ancho de banda y está totalmente controlada por las empresas de servicios de red. Este tipo lo utilizan principalmente las empresas.

2. Enlace de retorno inalámbrico

Las conexiones inalámbricas pueden establecerse mediante microondas. Por lo general, para conseguir estas conexiones, se instala una antena parabólica de microondas en la parte superior de una torre de telefonía móvil. Se utilizan antenas específicas para transmitir la señal.

Las estaciones base situadas en zonas aisladas y rurales necesitan menos ancho de banda, y el backhaul inalámbrico se centra en llegar a estas ubicaciones. La tecnología de microondas no podría satisfacer los requisitos de tráfico en las zonas urbanas.

Para la transmisión de datos de imagen y sonido, se utiliza un espectro inalámbrico con licencia denominado «mmWave».  

3. Enlace de retorno por satélite

Este tipo de conexión se utiliza en caso de emergencia y se considera una solución especializada para situaciones excepcionales. Por ejemplo, cuando hay una zona afectada por una catástrofe que requiere una conexión de forma inminente.

Esta tecnología ofrece acceso a una capacidad de entre 10 y 150 Mbps. Sin embargo, puede haber algunos riesgos relacionados con la latencia, así como posibles retrasos.

4. Backhaul Wi-Fi

El backhaul Wi-Fi funciona colocando una femtocélula en el domicilio del usuario para garantizar la conexión inalámbrica dentro y fuera de esa ubicación concreta. Además, esta conexión ofrece acceso a opciones alternativas para los usuarios que se encuentran fuera de su hogar. Por eso es posible obtener conexión incluso cuando no te encuentras en la zona de cobertura de tu proveedor.

En lugar de conectarse a una estación base, para el backhaul Wi-Fi se utiliza un punto de acceso (backhaul Ethernet por cable). Estos funcionan como nodos de transporte y despliegan puntos de acceso en la periferia de la red.

Como resultado, el backhaul Wi-Fi permite mejorar la capacidad y la cobertura de los operadores de telefonía móvil. Se trata de una solución ideal para aquellas ubicaciones en las que otras opciones no están disponibles o resultan demasiado caras.

Diferencia entre fronthaul y backhaul

El fronthaul es la parte de la conexión necesaria para la interfaz frontal. El backhaul es la parte necesaria para enlazar los canales de datos con la interfaz frontal.

Por ejemplo, en una C-RAN (red de acceso radioeléctrico centralizada), el fronthaul describe la transmisión desde la BBU a la RRH. Gracias a esta tecnología de fronthaul, los operadores de telefonía móvil pueden utilizar elementos de banda base y de radio extraíbles.

Ahora, intentemos explicar cómo funcionan conjuntamente el fronthaul y el backhaul. Desde los MSC, la información se transmite a la BBU a través del backhaul, lo que suele realizarse mediante líneas Ethernet (en la mayoría de los casos). A continuación, el fronthaul se inicia cuando los datos se transmiten desde la BBU al RRH a través del backhaul. Los usuarios obtienen la conexión a través de CPRI.  

Cómo funciona el backhaul

Así es como funciona el backhaul:

• Los datos del backhaul, incluidas las imágenes y los materiales de sonido procedentes de la estación base móvil inalámbrica, se transmiten al MSC u otros posibles puntos centrales de intercambio. A continuación, la transmisión se realiza a una red de telecomunicaciones inalámbrica. Además, este enfoque es necesario para el reenvío del tráfico desde la estación móvil a la torre de telefonía móvil.
• El proceso de transmisión se realiza habitualmente mediante microondas o fibra óptica/cobre. Un MSC, o centro de conmutación móvil, es un lugar donde los operadores instalan routers de Internet. Las conexiones transmiten datos al MSC.
• Las conexiones de fibra óptica se utilizan principalmente en zonas urbanas densamente pobladas, mientras que las de microondas se emplean con mayor frecuencia en zonas rurales y aisladas, como montañas, islas y otras.
• La mayoría de las torres de telefonía móvil suelen estar conectadas a redes de fibra óptica en los mercados desarrollados. En cambio, en los mercados en desarrollo aún se pueden utilizar líneas de cobre.
• Repasemos cómo funcionan los enlaces de retorno tomando como ejemplo una llamada telefónica:
• Una señal procedente del teléfono móvil se envía a la antena a través del espectro de radiofrecuencia.
• Estas ondas de radio se convierten en enlace de retorno en la torre de telefonía móvil.
• A continuación, esta señal se envía a la estación de agregación a través del backhaul.
• Después, antes de su entrega, se consolida el tráfico.
• La señal de la llamada se toma del backhaul, se adapta al formato necesario y utiliza una torre de telefonía móvil para llegar al usuario correspondiente.

Quién utiliza la tecnología de backhaul

La tecnología de backhaul la utilizan principalmente organizaciones gubernamentales, proveedores de fibra óptica y operadores de telefonía móvil. En concreto, las empresas que utilizan esta tecnología pertenecen al sector de las telecomunicaciones, como T-Mobile y otras. Uno de los operadores de telefonía móvil que utiliza el backhaul es Verizon.

El backhaul puede ser una excelente opción para los proveedores de servicios de fibra óptica cuando el uso de la fibra les resulta demasiado costoso o cuando, de otro modo, la ubicación es inaccesible. Además, las redes de respuesta ante emergencias pueden alquilar estos servicios en caso de necesidad.

Aplicaciones clave del backhaul

El enorme aumento de los datos y los contenidos de vídeo también incrementa la demanda de backhaul. En la actualidad, el backhaul tiene una aplicación clave en la mayoría de los ámbitos, así que repasemos algunos de ellos.

1. Ampliación de la conectividad pública en una red de área metropolitana (MAN)

Algunas ciudades utilizan una MAN, o red de área metropolitana. Son necesarias para ampliar la conectividad pública en zonas como calles, parques, tiendas y otros lugares. Los usuarios pueden acceder a esta conexión incluso sin que se haya instalado el cableado.

2. Mejora de la seguridad operativa

Con el uso de esta tecnología, es posible mejorar la seguridad operativa. Imaginemos que las redes de vigilancia rastrean una posible actividad delictiva, pero el enlace se interrumpe por algún motivo. De este modo, se podría perder información crucial, y la conexión puede reforzarse mediante backhaul inalámbrico. Además, permite obtener acceso directo a Internet.

3. Apoyo al despliegue del 5G

El backhaul 5G puede ser inalámbrico, por cable o de fibra óptica, y ofrece un abanico más amplio de posibilidades tanto a los operadores de telefonía móvil como a las empresas privadas. Estas oportunidades están abiertas tanto al sector privado como al público.

4. Resolución de problemas de redes móviles

Muchos problemas de las redes móviles pueden resolverse con esta tecnología; concretamente, nos referimos a la densificación de la red 5G y al aumento de la capacidad. Con los enlaces de retorno, es posible reducir la latencia, gestionar diferentes servicios e incluso aumentar la capacidad.

5. Fortalecimiento de las redes privadas

Las redes privadas ofrecen un acceso más amplio al IoT y a otros entornos institucionales. Existe una enorme necesidad de capacidad para las aplicaciones empresariales, y el backhaul puede ser una excelente opción para ello. Esta tecnología es un componente importante de la arquitectura de las redes privadas.

6. Modernización de las infraestructuras críticas

Las infraestructuras críticas deben ser extremadamente seguras y, al mismo tiempo, muy accesibles. Durante mucho tiempo, estas infraestructuras utilizaban tecnologías restrictivas, pero ahora todo está cambiando poco a poco. Muchas empresas están empezando a utilizar 4G y 5G, y estas tecnologías requieren backhaul.

Reflexiones finales

El backhaul es una tecnología extremadamente importante que la mayoría de los usuarios finales ni siquiera conocen. Sin embargo, influye directamente en la experiencia de Internet, especialmente para los usuarios de dispositivos móviles. Por eso, las empresas y las grandes organizaciones deberían intentar comprender esta práctica y utilizarla de forma eficaz.