Как базовата единица подобрява производителността на комуникационното оборудване?

Основни функции на базовото лентово устройство при обработката на сигнали в 5G

Обработка на сигнали в реално време: осигуряване на забавяне под 10 мс в мрежите 5G

Базовите лентови устройства извършват критични задачи за цифрова обработка на сигнали, които трябва да се изпълнят в строго определени временни интервали, което ги прави жизненоважни за постигане на изключително бързото време за отговор, необходимо при 5G приложения като автономни автомобили и системи за автоматизация в заводи. Тези устройства завършват работата си на физическия слой за по-малко от 2 милисекунди, като поддържат общото закъснение за сигнали, предавани напред-назад, значително под лимита от 10 милисекунди, зададен от стандарта на 3GPP. С използването на техники като паралелна обработка и специализирани хардуерни ускорения, БЛУ могат да настройват употребата на ресурсите си в реално време според променящите се условия. Това означава, че продължават да работят плавно, дори когато мрежите са силно натоварени по време на висок сезон или големи събития.

Цифрова обработка на сигнала: Модулация, Канално кодиране и MIMO прецизиране

Цифровата обработка на сигнала в БЛУ интегрира три ключови функции, за да осигури максимална цялостност на сигнала и спектрална ефективност:

1. Модулация чрез използване на високи порядъци като QAM-256 и QAM-1024 се кодират данни в плътни радиовълнови форми
2. Канално кодиране с LDPC и Polar кодове намалява грешките при предаването на битове с до 68% в сравнение с 4G Turbo кодовете
3. MIMO предкодиране осигурява интелигентно насочване на лъчите, подобрявайки спектралната ефективност с 3,1 пъти (Mobile Experts 2023)
   Заедно тези процеси минимизират загубата на пакети и осигуряват висока пропускателна способност в гъсто населени градски среди.

Кейс Стади: Водещ BBU намалява забавянето при качване с 42% в градски 5G мрежи

Полево изпитване от 2023 г. на BBU 6630 на водещ производител в Токио демонстрира значителни постижения чрез виртуализация и прогнозиране на трафика, задвижвано от машинно обучение. Системата постига:

• 42% намаление на средното забавяне при качване (от 9,2 ms до 5,3 ms)
• 17% подобрение на пропускателната способност при границата на клетката
• 31% по-малко прекъснати връзки по време на предавания
  Тези резултати потвърждават ролята на BBU като изчислително ядро на надеждни 5G мрежи, особено при развертания в гъсто населени градски зони.

Производителност на мрежата, задвижвана от BBU: Намаляване на забавянията, мащабиране на пропускателната способност и ефективност

Централизирана радиодостъпна мрежа (C-RAN): Динамично обединяване на ресурси чрез виртуализация на BBU

Настройките на Cloud RAN или C-RAN използват виртуални базови модули за обработка, които обединяват изчислителната мощност за няколко мобилни базови станции, вместо да имат отделни устройства навсякъде. Това премахва изолираните хардуерни конфигурации, които познавахме до сега, намалява експлоатационните разходи с около 30 процента и позволява преоразпределяне на товара в реално време според нуждите. Когато има внезапен скок в мрежовия трафик, системата може да използва резервния капацитет от съседни клетки, които не се използват напълно, и да го насочи към местата, където е най-необходим. Резултатът? Пропускливостта нараства почти три пъти спрямо предишното ниво, без да е нужно закупуването на ново оборудване. Доста впечатляващо, като се замисли човек.

Масивна MIMO координация и повторно използване на спектъра, осъществени чрез напреднало управление на BBU

Напреднали алгоритми за BBU координират стотици антенни елемента, за да осигурят прецизно формиране на лъч и пространствено мултиплексиране. Това позволява на множество потребители да споделят една и съща честотна лента едновременно, като повишава спектралната ефективност с 47%. Поставянето на сигнала в определена посока също минимизира смущенията, подпомагайки 5 пъти по-гъсти мрежови развертвания, като запазва надеждност от 99,999% — критично за приложения с важна роля.

Основно въздействие :

• Намаляване на забавянето: Под 10 ms отговор за индустриален IoT
• Мащабиране на пропускателната способност: 40 Gbps на клетка при mmWave развертвания
• Енергийна ефективност: 60% по-ниско енергопотребление на гигабайт спрямо разпределена RAN

Ключови хардуерни компоненти, задвижващи производителността на базовата лента

Ускорение FPGA/ASIC: Постигане на по-висока скорост на FFT в сравнение със старите x86 системи

Полетопрограмируемите логически масиви (FPGAs) заедно със специализираните интегрални схеми (ASICs) предлагат изчислителната мощ, необходима за обработка на сигнали от 5G в реално време, като надминават по-старите x86 системи по отношение на по-бързо изпълнение на задачи и по-ниска общо консумация на енергия. Тези специализирани чипове значително ускоряват задачи, които могат да се обработват паралелно, като например пресмятането на бързото преобразувание на Фурие, за което често се говори и което е почти задължително за правилната модулация и демодулация в съвременните големи MIMO конфигурации. Когато компании преминават от обикновени централни процесори към решения с FPGA или ASIC, те ефективно прехвърлят тежките операции извън основния процесор. Този подход намалява забавянията при обработката, като едновременно с това спестява значително количество електроенергия. Някои проучвания показват намаляване на потреблението на енергия с около една трета до почти половината в градски райони, където се прилагат тези технологии.

Процесор, DSP, памет и интеграция на интерфейси в съвременната конструкция на BBU

Днешните базови станции вграждат много функции в един-единствен блок – мислете за многоядрени процесори, работещи рамо до рамо със специализирани цифрови сигнали процесори, обемиста високоскоростна памет и разнообразни стандартни връзки, всички обединени в един компактен пакет. Цифровият сигнален процесор (DSP) извършва основната работна тежест по модулиране на сигнали, демодулация и обработка на сложни задачи по кодиране на канали. Междувременно обикновените процесори се грижат за неща като управление на мрежови сегменти и други протоколи от по-високо ниво. За обработка на огромни количества данни в радиочестотния диапазон, постъпващи синхронно, се използва динамична памет с произволен достъп (SDRAM), която действа като буфер и поддържа скорости над 200 гигабита в секунда, осигурявайки плавна работа дори при внезапни върхове в трафика. Когато става въпрос за връзки, има няколко важни интерфейса, които осигуряват безпроблемната съвместна работа.

• eCPRI : Осигурява връзка с ниско забавяне за преден хол
• 25GbE : Поддържа агрегиране на заден хол
• PCIe Gen4 : Осигурява високоскоростна връзка между чиповете
  Тази плътно интегрирана архитектура премахва конкуренцията за шината, осигурявайки детерминирано закъснение под 100 µs за ултра-надеждни приложения.

Стратегически предимства на базовите станции: мащабируемост, енергийна ефективност и бъдеща сигурност

Компромиси при O-RAN: Балансиране на декомпозицията и последователността в производителността на BBU

Концепцията Open RAN всъщност насърчава повече доставчици да влязат на пазара и стимулира иновациите, като раздели хардуера от софтуерните компоненти. Въпреки това, този подход създава проблеми при опитите за поддържане на стабилна производителност на базовата станция в различно оборудване. Модулните системи позволяват по-лесно мащабиране и разширяване и освен това могат да намалят енергийното потребление с около 30 процента според Доклада за телекомуникационна ефективност от миналата година. Но тези предимства идват с цена. Системата изисква стриктно спазване на спецификациите за интерфейсите, в противен случай ще възникнат проблеми с вариациите в сигнала и непоследователни скорости на предаване на данни. Когато става дума за приложения, при които имат значение милисекунди, например системи за автоматизация в заводи, свързани чрез IoT устройства, мрежовите доставчици нямат друг избор, освен да се уверят, че всичко работи безпроблемно от начало до край. Стратегическото разполагане на BBU означава намирането на оптималния баланс между гъвкавостта, която предлагат отворените платформи, и изискванията за стриктна производителност, необходими за изпълнение на предстоящите спецификации на 5G-Advanced и дори все още неопределени стандарти за 6G.