Какво да се има предвид при избор на базова единица за 5G мрежи

Разбиране на ролята на базовата единица при съвместимостта с 5G

Как съвместимостта с 5G формира избора на базова единица

Преминаването към 5G мрежи означава, че операторите се нуждаят от базови модули (BBU), способни да обработват множество радиодостъпни технологии, включително 3G, 4G и сега вече и 5G, всички на една и съща платформа. Според последни индустриални доклади от 2025 г. относно това как 5G се разгръща в различни региони, наличието на тези мултимодови възможности помага за намаляване на дублираното оборудване и улеснява разширяването на мрежите с времето без големи преустройства. Днешните BBU обаче стоят пред сериозно предизвикателство. Те трябва да управляват значително по-широки канали в сравнение с преди, понякога достигайки чак до 400 MHz лента. Освен това трябва да работят с мощните MIMO конфигурации, които могат да включват от 64 до дори 256 антени. Всичко това води до необходимостта от около десет пъти повече изчислителна мощност в сравнение с тази, необходима по времето на 4G технологията.

Основни компоненти на базов модул (BBU), осигуряващи поддръжка на 5G

Съществените компоненти включват:

• Мултиядрени процесори за модулация и демодулация на сигнала в реално време
• eCPRI интерфейси поддържащи скорости на данните в fronthaul до 25 Gbps
• Облачно-нативни софтуерни стекове възможност за мрежово нарязване и оптимизация на латентността

Тези функции работят заедно, за да отговарят на целите на 5G за латентност от 1 ms и да поддържат ултранадеждна комуникация с ниска латентност (URLLC). Усъвършенстваните BBU също интегрират коригиране на грешки, задвижвано от изкуствен интелект, което намалява сигналните деформации с до 52% в среди с високи смущения.

Функционални разделяния в базовата лента и тяхното влияние върху производителността на мрежата

Начинът, по който 3GPP разделя функциите в различните архитектури (те ги наричат Опции от 2 до 8), по същество определя къде се извършва по-голямата част от обработката – между централните единици и тези на ръба. Вземете например Разделяне 7. Тази конкретна конфигурация премества част от работата на физическия слой към отдалечените радиоединици, което всъщност намалява нужната честотна лента за fronthaul с около 60 процента. Но има и уловка. Системата сега изисква много по-добро синхронизиране по време, с точност от порядъка на плюс или минус 130 наносекунди. А това е от голямо значение при разгръщането на милиметрови вълни 5G мрежи в големи градове, пълни със сгради и инфраструктура.

Оценка на архитектурите за разграждане: D-RAN, C-RAN и Open RAN

Разпределена срещу централизирана RAN: Последици за разполагането на базови лентови устройства

Преходът от разпределена радиодостъпна мрежа (D-RAN) към централизирана радиодостъпна мрежа (C-RAN) принципно променя начина, по който блоковете за базова честота обработват задачите по обработка на сигнала. При традиционните D-RAN конфигурации всяка клетъчна станция разполага със собствено оборудване за BBU, което означава, че операторите са изправени пред значително увеличена поддръжка и разходи за електроенергия. Положението се променя при прехода към C-RAN архитектура. Като консолидират тези BBU в централни локации, доставчиците на мрежи могат да намалят нуждите от поддръжка на местата с около 40 процента, според проучване на Dell'Oro от миналата година. Освен това тази конфигурация позволява по-интелигентно разпределяне на ресурси между различните радиоблокове в рамките на мрежата. Какво означава това за изискванията към хардуера? Съвременните BBU трябва да поддържат ултрабързи fronthaul връзки със закъснение под 2 милисекунди и да включват функции за крайна обработка (edge computing), за да успяват с изискванията на днешните изискващи 5G услуги.

Отворена RAN и съвместимост: Бъдещето на гъвкавите решения за базова честота

Подходът Open RAN позволява на различни доставчици да работят заедно благодарение на стандартни интерфейси, като този в спецификацията на O-RAN за отворен фронтхол. Според някои скорошни проучвания на специалисти в приложните науки, мрежовите оператори, които внедряват базови станции с отворен RAN (BBU), обикновено пускат нови функции около 30 процента по-бързо в сравнение с тези, използващи затворени системи. За да работи тази гъвкавост обаче, тези BBU трябва да са съвместими с конкретни разделяния на стандарти 3GPP, включително опции като 7-2x или 8. Първите потребители показват предпочитания и тук – около две трети от тях избират комбиниране на функциите O-DU и O-CU в един физически блок, вместо да ги държат отделно.

Оценка на възможностите за контрол, автоматизация и управление

Устойчивост на контролния план в архитектурата на базовата станция

Контролната равнина в рамките на BBU има наистина важна роля, когато става въпрос за осигуряване на плавна работа при онези приложения за 5G, чувствителни към латентност, които виждаме в индустриални IoT конфигурации и системи за автономно управление. Когато мрежите са натоварени по време на върхови периоди, този компонент трябва правилно да обработва целия сигнален трафик, като дава приоритет там, където е необходимо. Повечето съвременни системи вече включват специализирани хардуерни ускорители заедно с надеждни методи за корекция на грешки, за да се гарантира правилното функциониране. Анализът на реални полеви данни показва, че декентралните подходи намаляват загубата на пакети с около 37% в сравнение с по-старите централизирани модели. Такова подобрение има голямо значение за приложения, при които дори малки закъснения могат да предизвикат сериозни проблеми или безопасностни рискове.

Функции за автоматизация и оркестрация за интелигентно управление на BBU

Съвременните базови станции разчитат на автоматизирани системи, които нагласяват ресурсите според трафика в даден момент. Тази възможност е от решаващо значение за правилното функциониране на сегментирането в мрежите 5G. Оркестриращите платформи, вградени в тези системи, всъщност използват изкуствен интелект, за да откриват кога мрежите може да се претоварят, и след това пренасочват данните преди да са възникнали проблеми. Според последни проучвания, този вид интелигентно маршрутизиране намалява нуждата от ръчно вмешателство с около половината. Освен това същите платформи осъществяват актуализации на фърмуера и други конфигурационни корекции много по-плавно в сравнение с по-старите методи. Те гарантират съвместимост с най-новите спецификации на 3GPP, без да причиняват сериозни прекъсвания в услугите, от които клиентите зависят ежедневно.

Осигурете мащабируемост и защита срещу остаряване при проектирането на базови станции

За съвременните 5G мрежи единиците за базова лента (BBU) трябва да работят ефективно още от първия ден, но също така да могат да се адаптират с времето. Промишлеността наскоро активно е приела мащабируеми и модулни конструкции, тъй като те се представят много добре в различни поколения технологии. Наскорошно проучване от 2024 г. всъщност показа нещо доста интересно – системите, изградени със сменяеми компоненти, обикновено намаляват общите разходи с около 30%, в сравнение с тези с фиксирани компоненти. Повечето от основните производители на оборудване също се включват в тази тенденция. Те продават тези модулни BBU шасита, които позволяват на операторите да надграждат поетапно. Мислете за неща като добавяне на виртуализирани мрежови функции (VNFs) или просто смяна на по-стари процесори, без да се налага да разглобяват всичко и да започват наново.

При преходите от 4G към 5G, гъвкавите проекти на BBU минимизират прекъсванията в услугите чрез запазване на обратната съвместимост. Архитектурите на виртуализирана RAN (vRAN) например позволяват софтуерно дефинирани ъпгрейди към 5G New Radio (NR), като същевременно поддържат традиционната LTE свързаност, избягвайки скъпите „пренаписвания“, които допринесоха за 42% от закъсненията при разграждането през 2023 г.

Подготвянето на системите за бъдещето всъщност се свежда до тези безпроблемни подходи за актуализация, при които софтуерът се обновява точно по време на редовните проверки за поддръжка и никой дори не забелязва прекъсването. Новите базови станции постигат този ефект чрез резервни източници на захранване, отделни пътища за управление и данни, както и автоматични системи за връщане при проблем. Вземете за пример една голяма телекомуникационна компания в Европа, която успя да поддържа мрежата си в действие с почти безупречен достъп от 99,999%, докато постепенно внедрява 5G. Те използваха специални уеб базирани платформи за управление, които координират всички актуализации на различни локации едновременно. Не е зле, като се има предвид колко сложни са станали съвременните мрежи.

Анализ на технологията на процесора и икономическа ефективност

Опции за процесори за BBUs: компромиси между GPP, DSP и SoC

Производителността на BBU силно зависи от избора на процесор, като се използват три основни типа в 5G развертанията:

Процесорите с общо предназначение (GPPs) позволяват бързи софтуерни ъпдейти, но консумират 38% повече енергия в сравнение с цифровите сигнали процесори (DSPs) по време на задачи за формиране на лъч (2024 Mobile Networks Report). Решенията системи-в-чип (SoC) предлагат балансиран подход, осигурявайки 12 TeraOPS/mm² за обработка при massive MIMO и намаляване на физическия обем с 60% в сравнение с дискретни реализации.

Изкуствен интелект и машинно обучение в обработката на базов сигнал

BBU-та, подобрени с изкуствен интелект, оптимизират разпределението на ресурси, намалявайки забавянето с 53% при динамични трафик условия. Моделите за машинно обучение предсказват претоварване с точност от 89%, което позволява превантивно разпределяне на натоварването във виртуализирани BBU групи.

Обща цена на притежание: Балансиране между производителност, иновации и бюджет

Премиум процесорите определено имат по-висока първоначална цена, като обикновено струват между 50 и 70 процента повече в сравнение със стандартните варианти. Онова, което ги прави привлекателни за разглеждане, е тяхната впечатляваща енергийна ефективност, която може да спести приблизително осем долара и двадесет цента на ват всяка година при големи операции. Модулният дизайн на базовите станции (BBU) също беше революционен. Тези системи служат от осем до десет години, тъй като позволяват ъпгрейд на полето чрез FPGA модулите, както и редовни ъпдейти чрез софтуерно дефинирани радио системи. Според изследване, публикувано от Deloitte през 2023 г., телекомуникационните компании постигат възвръщаемост на инвестициите около 22 процента по-бързо, когато синхронизират подмяната на хардуера с пускането на спецификациите на 3GPP, вместо да го правят в случайни интервали.

Часто задавани въпроси

Каква е ролята на базова станция (BBU) в мрежите 5G?

Базовата единица (BBU) в мрежите 5G е отговорна за обработването на множество технологии за радиодостъп, включително 3G, 4G и 5G, на една единствена платформа. Управлява канали с голяма честотна лента и поддържа масивни MIMO конфигурации, което изисква значителна изчислителна мощност.

Как преходът към C-RAN повлиява върху базовите единици?

Преходът към централизирана RAN (C-RAN) консолидира базовите единици, намалявайки разходите за поддръжка и енергопотребление. Той позволява по-интелигентно разпределение на ресурсите, като изисква базовите единици да обработват ултрабързи fronthaul връзки и крайно изчисляване за оптималното предоставяне на услуги 5G.

Какви са предимствата от използването на Open RAN базови единици?

Отворените RAN базови единици позволяват на различни доставчици да сътрудничат чрез стандартни интерфейси, ускорявайки внедряването на нови функции в сравнение със затворени системи. Тези единици трябва да отговарят на конкретни стандартизирани разделяния по 3GPP за осигуряване на съвместимост.

Как изборът на процесор влияе върху производителността на BBU?

Производителността на BBU се влияе значително от избора на процесор, като опциите като универсални процесори (GPP), цифрови сигнализационни процесори (DSP) и решения тип систем-в-чип (SoC) предлагат различни предимства, ограничения и енергийна ефективност.