Как да осигурите съвместимост между RRU и BBU в мрежата си?

Разбиране на функционалната връзка между RRU и BBU

Ролята на базовата лента (BBU) в съвременните радиодостъпни мрежи

В сърцето на радиодостъпните мрежи се намира базовата лентова единица (BBU), която всъщност е „мозъкът“ зад всички тези сложни операции. Тя се грижи за важни протоколи като PDCP (това е Протокол за конвергенция на пакетни данни за хората, които следят) и RLC (Контрол на радиовръзката). Какво правят те всъщност? Управляват неща като коригиране на грешки при възникване, компресиране на данни, за да пътуват по-бързо, и определяне на най-добрия начин за динамично разпределяне на ресурсите. Целият този процес осигурява надеждна връзка между нашите телефони и мрежата, към която са свързани. Сега, с въвеждането на 5G, BBU-та са станали още по-умни благодарение на нещо наречено SDAP (Протокол за адаптиране на служебни данни). Това нововъведение позволява на мрежите да бъдат много по-прецизни относно изискванията за качество на услугата и да решават кой тип трафик има приоритет, в зависимост от това какви услуги работят в даден момент.

Разбиране на функционалността на RRU и нейната интеграция в архитектурата на базовата станция

Удалените радиоустройства или RRUs по същество служат като точка на връзка между онези цифрови базови сигнали, с които работим, и действителните радиочестотни предавания. Тези устройства обикновено се поставят доста близо до самите антени, често на разстояние не повече от 300 метра. Те приемат цифровата информация от базовата станция и я преобразуват в аналогови вълни, които могат да се предават през въздуха. Освен това обработват и някои доста напреднали функции като техники за формиране на лъч и процеси с множество входове и изходи (MIMO). Разположението им толкова близо до мястото, където сигналите се излъчват, прави голяма разлика. Загубата на сигнал намалява значително, което е особено важно при работа с високочестотните 5G ленти, по-специално mmWave честотите. Поставянето на цялата RF обработка в периферията на мрежата, вместо в централни локации, позволява на операторите по-ефективно използване на честотния спектър. Освен това това намалява нуждата от сложни кабелни инсталации при големи проекти, където пространството е ограничено.

Обработка на сигнали и преобразуване между RRU и BBU в 4G и 5G системи

Отговорностите за обработката на сигнали значително се различават между 4G и 5G:

• 4G LTE : BBUs управлява MAC планирането и FEC кодирането, докато RRUs извършват основни модулационни схеми като QPSK и 16QAM.
• 5G NR : RRUs поемат по-сложни задачи като massive MIMO предварително кодиране и частична обработка на PHY слоя, намалявайки нуждата от fronthaul честотен обем с до 40% в сравнение с традиционните 4G CPRI системи (3GPP Release 15).

Този преход позволява по-ефективно използване на fronthaul капацитета и подпомага увеличените изисквания за пропускливост на 5G приложенията.

Влияние на функционалните разделяния в BBU (например O RAN разделяния като FH 7.2 и FH 8)

O RAN Alliance дефинира функционални разделяния, които преустрояват разпределението на обработката между BBU и RRU:

• Разделяне 7.2 (FH 7.2) : RRU извършва по-нисши PHY функции като FFT/iFFT и премахване на цикличен префикс, което изисква по-висока fronthaul честотна лента (до 25 Gbps), но запазва централизиран контрол.
• Разделяне 8 (FH 8) : Пълната PHY обработка се премества към RRU, като намалява нуждите от fronthaul до около 10 Gbps при цена на увеличение на забавянето с 15% (O RAN WG1 2022).

Тези гъвкави разделяния позволяват на операторите да оптимизират разходите, производителността и мащабируемостта в среди с множество доставчици, особено в рамките на виртуализирани RAN (vRAN).

Протоколи за интерфейс на fronthaul: CPRI срещу eCPRI за свързване между RRU и BBU

Общ публичен радиоинтерфейс (CPRI) протокол за свързване и управление между RRU и BBU

CPRI продължава да бъде предпочитаното решение за връзки в предния хол в повечето 4G мрежи днес. По същество цялата обработка на физическия слой се извършва в края на BBU, докато цифровите I/Q проби се изпращат до RRU чрез специализирани оптични линии. Системата може да поема изключително ниски времена на закъснение под 100 микросекунди и предлага доста впечатляващи възможности за честотна лента, достигайки около 24,3 гигабита в секунда на сектор. Това помага за осигуряване на последователна производителност при различни мрежови условия. Но тук има една уловка, приятели. Цялата конфигурация е доста нееластична поради строгата си архитектура. Докато преминаваме към внедряване на 5G, това става проблем, тъй като новите мрежи се нуждаят от много по-гъвкави решения, които могат динамично да балансират натоварванията и да се интегрират гладко с облачната инфраструктура. Много оператори вече срещат затруднения при опитите си да мащабират съществуващите си системи, базирани на CPRI, за изискванията на следващо поколение.

Еволюция от CPRI към eCPRI във виртуализирана RAN (vRAN) и мрежи за 5G

Като отговор на недостатъците на традиционния CPRI, индустрията предложи eCPRI през 2017 г. Тази по-нова версия работи с пакети вместо с необработени потоци от I/Q данни, което значително намалява нуждата от пропускателна способност на fronthaul – според повечето оценки, с около 70%. Онова, което отличава eCPRI, е начина, по който се справя с функционалните разделяния, особено такива като конфигурацията на O-RAN Option 7.2x, при която части от обработката на физическия слой се прехвърлят към страната на RRU. Това всъщност допринася за повишаване на общата системна ефективност. Най-важното е, че eCPRI работи върху стандартни мрежи от тип Ethernet/IP, което позволява на операторите да споделят транспортната си инфраструктура между различни услуги и да внедряват софтуерно дефинирани решения, когато е необходимо. Въпреки това, съществуват реални предизвикателства при осигуряването на безпроблемна съвместимост. Наскорошно проучване на пазара от края на 2023 г. показа, че приблизително един от всеки пет мултивендорни комплекта среща проблеми по време на интеграция, защото доставчиците прилагат спецификациите по различен начин, създавайки бариери за съвместимост, с които никой всъщност не иска да се занимава.

Влияние на широчината на лентата и забавянето при интерфейси за fronthaul CPRI/eCPRI

CPRI работи много добре за онези ситуации с ниско забавяне, които виждаме при традиционни D RAN конфигурации, но има проблем, когато става въпрос за изискванията за честотна лента. Градовете особено страдат от това, защото всички тези данни оказват сериозно влияние върху съществуващата влакнена инфраструктура. Тук идва на помощ eCPRI с неговия подход, базиран на Ethernet, който прави мащабирането много по-лесно и по-евтино за реализиране, макар да изисква малко по-голяма толерантност към закъснението в сравнение със стандартния CPRI. При разглеждане на приложения за URLLC, като системи за автоматизация в заводи или автономни превозни средства, инженерите започнаха да използват хибридни методи за синхронизация. Тези подходи осигуряват достатъчна точност на времето за критични операции, като в същото време се възползват от гъвкавостта и производителността, които пакетната връзка към централата предлага.

Модели на мрежова архитектура и тяхното влияние върху интеграцията на RRU и BBU

Интеграция на RRU и BBU в 4G D RAN спрямо централизирани C RAN архитектури

Пейзажът на интеграцията между RRU и BBU е формиран предимно от два подхода: разпределена мрежа за радиодостъп (D RAN) и централизирана мрежа за радиодостъп (C RAN). За 4G мрежите, използващи D RAN, обикновено се срещат BBUs и RRUs, разположени заедно на всяка клетка, като по този начин се създават самостоятелни базови станции. Тази конфигурация е проста за инсталиране и синхронизация, но има недостатъци като дублиране на хардуер в различните локации и увеличено енергопотребление. От друга страна, C RAN прилага различен подход, като събира всички тези BBUs в централни локации. Централизирането на изчислителните ресурси позволява на операторите да използват оборудването си по-ефективно. Наскорошни изследвания от 2023 г. показват, че преминаването към C RAN може да намали енергийните разходи с около 28%. Въпреки това, има един улов: тези системи изискват силни fronthaul връзки, които обработват масивни потоци данни – между 10 и 20 Gbps CPRI трафик, движещ се напред-назад между отдалечените RRUs и централизираните BBUs.

Въздействието на виртуализираната RAN (vRAN) върху еволюцията на RRU в 5G

Технологията виртуализирана мрежа за радиодостъп (vRAN) по същество превръща единицата за базова лента (BBU) в софтуер, който работи на обикновени търговски сървъри вместо на специализирано хардуерно оборудване. Това разделяне позволява на операторите да мащабират ресурсите според нуждите, да внедряват актуализации по-бързо и да избягват скъпо собственическо оборудване. Когато става въпрос за мрежи 5G, vRAN насърчава нови начини за разделяне на функции, като например конфигурацията FH 7.2 по стандарта O-RAN. При този подход определени процеси от физическия слой могат всъщност да бъдат преместени по-близо до дистанционната радиоединица (RRU). Вземете примера с полевото тестване на Verizon през 2024 г. – те постигнаха около 40 процента по-малко закъснение при предаването на сигнала, когато използват такива съвместими RRU, които обработват данни от различни слоеве. Резултатите ясно показват как виртуализацията върви ръка за ръка с умни разпределени възможности за обработка.

Стандарти O-RAN и тяхното влияние върху съвместимостта и откритостта на връзката между базовата станция и радиоустройството

Алиансът O RAN има за цел създаването на отворени екосистеми за радиодостъп, където различно оборудване работи безпроблемно заедно. Те са разработили стандарти като Open Fronthaul (OFH), които позволяват на доставчици от различни фирми да съвместяват своите решения. Вземете например спецификацията за разделение 7.2x – тя задава конкретни правила за вида на IQ данните и управляващите съобщения, което прави възможно комбинирането на удалени радиоустройства с базови лентови устройства от различни производители. Според скорошен доклад на GSMA от 2025 г. нещо доста впечатляващо е установено – мрежите, изградени с O RAN съвместими компоненти, отстраняват проблеми с 92 процента по-бързо, благодарение на общи инструменти за наблюдение. Има и още добри новини. Първоначални тестове показват, че когато изкуствен интелект координира между RRUs и BBUs, ефективността на спектъра нараства с 15 до 20 процента. Тези цифри ясно показват колко важни са откритостта и автоматизацията в съвременната телекомуникационна среда.

Преодоляване на предизвикателствата за взаимна работоспособност между доставчици при развертания с множество доставчици на RRU и BBU

Предизвикателства поради собствени хардуер и софтуер в екосистемите RRU и BBU

Собственическите интерфейси продължават да бъдат голяма пречка при развертания на мултивендорски RAN. Над 62% от операторите докладват закъснения по време на интеграцията поради несъответстващи контролни протоколи между доставчиците (STL Partners 2025). Старите системи често разчитат на софтуерни стекове, специфични за доставчика, които затрудняват интеграцията с облаково-нативни, виртуализирани среди, което подкопава гъвкавостта, обещана от 5G и O RAN.

Осигуряване на съвместимост на оборудването между производителите в мрежите за фронтхол

Прилагането на отворените спецификации за фронтхол на O RAN значително намалява рисковете от непосочимост. Мрежите, използващи съвместимо оборудване, постигат 89% по-бърза интеграция в сравнение с тези, които разчитат на собственически решения. Ключови фактори за съвместимост включват:

• Синхронизация на времето в рамките на ±1,5 μs допуск
• Съвпадащи CPRI/eCPRI скорости на линия (в диапазона от 9,8 Gbps до 24,3 Gbps)
• Алгоритми за споделяне на спектъра

Стандартизацията осигурява безпроблемни прехвърляния и последователна производителност в сайтове с мешана доставка от различни доставчици.

Примерен случай: Провалена интеграция поради несъответстващи скорости на CPRI линия

През 2023 г. възникна проблем при разграждане, при който беше свърнат комплект 4G RRU за CPRI опция 8, работещ на 10,1 Gbps, към 5G-готов BBU, който всъщност се нуждаеше от eCPRI при 24,3 Gbps. Какво се случи след това? Масивно несъответствие в пропускателната способност от около 58%, което доведе до сериозни проблеми с качеството на сигнала, които постоянно се повтаряха. Анализът след инцидента показа, че целият този хаос можеше да бъде предотвратен, ако някой беше проверил дали интерфейсите съвпадат правилно преди инсталирането. Следването на стандартните насоки за документация и провеждането на надлежащи тестове за съответствие биха уловили тази грешка още в началото. Наистина основни неща, но очевидно са били пренебрегнати по време на настройката.

Най-добри практики за осигуряване на съвместимост между RRU и BBU по време на разграждане

Проверка преди разграждане на интерфейсни протоколи и изисквания за синхронизация

Правилното установяване на съвместимостта на протоколите и параметрите за синхронизация има приоритет, преди да започне интеграцията. За инженерите, работещи по тези въпроси, е от голямо значение да проверят дали всички страни са съгласни по отношение на стандарти за фронтхол като CPRI или eCPRI. Те също така трябва да се уверят, че скоростите на символите съвпадат, и да определят какви настройки за компресия на IQ се използват, което е особено важно в смесените ситуации с 4G и 5G, които често се срещат днес. Според проучване от миналата година около две трети от всички забавяния при разграждане се дължат на неправилна предварителна проверка. Затова правилното тестване става абсолютно критично при свързване на по-стари радиоудалени устройства с нови базови лентови устройства. Числата наистина потвърждават колко решаваща е внимателната подготовка.

Осигуряване на качеството на оптичното влакно и цялостността на сигнала при връзките между RRU и BBU

Оптичните влакна трябва да отговарят на стандарта ITU T G.652, за да се запази цялостността на сигнала. Основните изисквания включват:

• Загуба под 0,25 dB/km при 1310 nm
• Радиус на огъване не по-малък от 30 mm
• Отражателна способност на APC/UPC конекторите под 55 dB

Полеви проучвания показват, че неправилното обращане с оптични влакна по време на инсталиране е причина за 42% от инцидентите със загуба на сигнал след разверзване в мрежи за среден диапазон 5G, което подчертава значението от квалифицирани техници и проверки за осигуряване на качеството.

Стратегии за стандартизация чрез спецификации на O-RAN Alliance за решения с оборудване от различни доставчици

Задължителното спазване на O-RAN изисквания в контролния, потребителския и данъчния план намалява зависимиостта от доставчик с 58% според интероперабилностните показатели от 2024 г. Операторите трябва да гарантират спазването на:

• Стандартизирани формати на съобщения (M Plane, CUS)
• API за управление на услуги и оркестрация
• Прагове за точност на синхронизация (±16 ppb за 5G standalone)

Такива политики насърчават дългосрочна гъвкавост, опростяват отстраняването на неизправности и подпомагат автоматизираното предоставяне.

Наблюдение и отстраняване на проблеми със съвместимостта след внедряване

След интеграцията е важно да се наблюдават няколко ключови метрики по време на мониторинг. Те включват неща като BER или частота на битови грешки, EVM, което означава величина на грешка на вектора, както и проверка на джитъра на забавянето, който трябва да остава под 200 наносекунди при работа с eCPRI системи. В момента има налични автоматизирани инструменти, които работят според спецификациите на 3GPP TR 38.801. Повечето инженери намират тези инструменти за полезни, тъй като те всъщност отстраняват около 8 от всеки 10 функционални проблема с разпределението в рамките само на един ден. Не забравяйте и редовните проверки. Следването на препоръките на ETSI EN 302 326 осигурява плавна работа с течение на времето. Това помага системите да останат стабилни и в същото време да работят добре заедно, дори когато мрежите продължават да се променят и разширяват.