Kako Baza jedinica poboljšava performanse komunikacione opreme?

Osnovne funkcije baze jedinice u obradi 5G signala

Obrada signala u realnom vremenu: Omogućavanje kašnjenja ispod 10 ms u 5G mrežama

Jedinice za obradu baza podataka obavljaju kritične zadatke digitalne obrade signala koji moraju biti izvršeni u strogo ograničenim vremenskim okvirima, što ih čini ključnim za postizanje izuzetno brzih vremena odziva potrebnih u 5G aplikacijama poput vozila bez vozača i sistema automatizacije u fabrici. Ove jedinice završavaju svoj rad na fizičkom sloju u manje od 2 milisekunde, čime ukupno kašnjenje signala u oba smjera ostaje znatno ispod granice od 10 milisekundi predviđene standardima 3GPP. Korištenjem tehnika poput paralelne obrade i posebnih hardverskih ubrzanja, BBU-ovi mogu dinamički prilagoditi korištenje resursa u skladu sa promjenama uslova. To znači da održavaju stabilan rad čak i kada su mreže preopterećene tokom špica ili velikih događaja.

Digitalni signalni tok: Modulacija, kanalno kodiranje i MIMO predkodiranje

Digitalni signalni tok BBU-a integriše tri ključne funkcije kako bi maksimalno povećao integritet signala i spektralnu efikasnost:

1. Modulacija korištenjem visokonaponskih shema poput QAM-256 i QAM-1024 kodira se podatak u guste radio talase
2. Kodiranje kanala s LDPC i Polar kodovima smanjuje stopu grešaka po bitu za čak 68% u odnosu na Turbo kodove 4G
3. MIMO predkodiranje omogućava inteligentno usmjeravanje snopa, poboljšavajući spektralnu efikasnost 3,1 puta (Mobile Experts 2023)
   Zajedno, ovi procesi minimaliziraju gubitak paketa i održavaju visok protok u gustim urbanim sredinama.

Studija slučaja: Vodeći BBU smanjuje kasnjenje prijenosa za 42% u urbanim 5G implementacijama

Ispitivanje u terenu 2023. godine vodećeg proizvođača BBU 6630 u Tokiju pokazalo je značajna poboljšanja performansi kroz virtualizaciju i predikciju prometa upravljanu mašinskim učenjem. Sistem je postigao:

• 42% smanjenje prosječnog kašnjenja prijenosa (sa 9,2 ms na 5,3 ms)
• 17% poboljšanje protoka na rubu ćelije
• 31% manje prekinutih veza tokom prelaza
  Ovi rezultati potvrđuju ulogu BBU-a kao računskog jezgra pouzdanih 5G mreža, posebno u urbanim implementacijama sa visokom gustinom.

BBU-vođena performansa mreže: Smanjenje latencije, skaliranje propusnosti i efikasnost

Centralizovana RAN (C-RAN): Dinamičko grupisanje resursa kroz virtualizaciju BBU-a

Cloud RAN ili C-RAN postavke koriste virtualne jedinice za obradu signala koje zajednički koriste procesorsku snagu za više baznih stanica umjesto odvojenih uređaja svuda. Time se uklanjaju one izolovane hardverske konfiguracije koje smo ranije imali, smanjuju se troškovi rada za otprilike 30 posto i omogućava dinamičko preusmjeravanje opterećenja u stvarnom vremenu. Kada dođe do naglog porasta prometa na mreži, sistem može privremeno iskoristiti rezervnu kapacitet bliskih ćelija koje nisu u potpunosti opterećene i usmjeriti je tamo gdje je najpotrebnija. Rezultat? Propusnost se poveća skoro tri puta u odnosu na prethodno stanje, bez potrebe da se kupuje nova oprema. Prilično impresivno kad se malo bolje razmisli.

Koordinacija masivnog MIMO-a i ponovno korištenje spektra omogućeno naprednom kontrolom BBU-a

Napredni BBU algoritmi koordiniraju stotine elemenata antene kako bi omogućili precizno usmjeravanje snopa i prostorno multipleksiranje. Ovo omogućava više korisnika da istovremeno dijele isti frekvencijski opseg, povećavajući spektralnu efikasnost za 47%. Usmjeravanje signala također minimizira smetnje, podržavajući 5 puta gušće mrežne implementacije uz održavanje pouzdanosti od 99,999% – ključno za aplikacije od vitalne važnosti.

Ključni uticaj :

• Smanjenje latencije: Reakcija ispod 10 ms za industrijski IoT
• Povećanje propusnosti: 40 Gbps po ćeliji u mmWave implementacijama
• Energetska efikasnost: 60% niža potrošnja energije po gigabajtu u odnosu na distribuirane RAN mreže

Ključni hardverski komponenti koji pokreću performanse jedinice za obradu baze podataka

Ubrzanje putem FPGA/ASIC-a: Postizanje veće FFT propusnosti u odnosu na starje x86 sisteme

Polja programabilnih logičkih kola (FPGA) uz specijalizirane integrisane sklopove (ASIC) nude izračunavajuću snagu potrebnu za obradu 5G signala u realnom vremenu, nadmašujući starije x86 sisteme kada je u pitanju brža obrada i niža ukupna potrošnja energije. Ovi namjenski čipovi znatno ubrzavaju zadatke koji se mogu obrađivati istovremeno, kao što su proračuni Brze Fourierove transformacije o kojima se uvijek govori, a koji su gotovo neophodni za ispravnu modulaciju i demodulaciju u modernim MIMO konfiguracijama koje su danas svuda prisutne. Kada kompanije napuste uobičajene procesore i pređu na FPGA ili ASIC rješenja, oni efektivno uklanjaju sve zahtjevne operacije sa glavnog procesora. Ovaj pristup smanjuje kašnjenje u obradi, ali i uštedi znatnu količinu električne energije. Neki studiji pokazuju smanjenje potrošnje energije od oko jedne trećine do gotovo polovine u gradskim područjima gdje su ove tehnologije uvedene.

Procesor, DSP, memorija i integracija sučelja u modernom dizajnu BBU-a

Današnje jedinice baze pakuju dosta toga u jednu kutiju — mislite na višejezgrene procesore koji rade uz specijalizovane digitalne signal procesore, obilje brze memorije i sve vrste standardnih konekcija ukomponovanih u jedan kompaktan paket. DSP obavlja većinu zahtjevnih zadataka kada je u pitanju modulacija signala, demodulacija istih i obrada složenih zadataka kodiranja kanala. U međuvremenu, redovni procesori se bave stvarima poput upravljanja mrežnim segmentima i drugim zadacima vezanim za gornje protokole. Kada je riječ o obradi ogromnih količina radiofrekventnih podataka koji dolaze, sinhrona DRAM služi kao bafer, obrađujući brzine preko 200 gigabita u sekundi, čime se sprječava zagušenje tokom neizbježnih vrhova prometa. A kad već govorimo o konekcijama, postoji nekoliko važnih sučelja koja omogućavaju glatko funkcionisanje svih ovih komponenti.

• eCPRI : Omogućava fronthaul povezivost sa niskom latencijom
• 25GbE : Podržava agregaciju backhaul veze
• PCIe Gen4 : Olakšava visokobrzinsku komunikaciju između čipova
  Ovaj vrlo integrisani dizajn eliminira sukobe na sabirnici, osiguravajući determinističku latenciju ispod 100 µs za ultra-pouzdane aplikacije.

Strateške prednosti Baseband jedinica: skalabilnost, energetska efikasnost i osiguranje budućnosti

Kompromisi u O-RAN arhitekturi: Balansiranje deagregacije i konzistentnosti performansi BBU

Koncept Open RAN zapravo potiče više dobavljača da uđu na tržište i podstiče inovacije odvajanjem hardverskih od softverskih komponenti. Međutim, ovaj pristup stvara probleme kada se pokušava održati stabilan rad jedinice za obradu baza podataka na različitoj opremi. Modularni sistemi omogućavaju lakše skaliranje i proširenje, a mogu smanjiti potrošnju energije za oko 30 posto, prema Izvještaju o efikasnosti telekomunikacija iz prošle godine. Ali ove prednosti dolaze uz cijenu. Sistem zahtijeva strogo poštovanje specifikacija sučelja, u suprotnom će doći do problema sa varijacijama vremena signala i nekonzistentnim stopama prijenosa podataka. Kada je riječ o aplikacijama gdje milisekunde imaju značaja, kao što su sistemi automatizacije u fabrici povezani putem IoT uređaja, mrežni provajderi nemaju izbora nego da osiguraju besprekorno funkcionisanje svih komponenti od početka do kraja. Strateška ugradnja BBUs znači pronalaženje optimalne tačke ravnoteže između prilagodljivosti koju nude otvorene platforme i zahtjeva za ispunjenje strogiht performansi budućih specifikacija 5G-Advanced, pa čak i još nedefinisanih standarda 6G.