Šta čini BBU kompatibilnim sa baznim stanicama za prijenos podataka?

Osnovna uloga BBU-a u arhitekturi BTS i funkcionalnoj integraciji

Koordinacija obrade osnovnog opsega: Kako BBU upravlja modulacijom, kodiranjem i dodjelom resursa

U srcu arhitekture stanice osnovne prijenosne postaje (BTS) nalazi se jedinica za obradu baza (BBU), koja upravlja svim osnovnim poslovima digitalne obrade signala. Pomislite na stvari poput tehnika modulacije, metoda kanalnog kodiranja i načina dinamičke alokacije resursa preko različitih kanala. Kada se šalju signali, ova jedinica uzima sirove tokove podataka i pretvara ih u modulisane simbole kroz različite sheme kao što je kvadraturna amplitudska modulacija (QAM). Također dodaje kodove za ispravljanje grešaka unaprijed kako bi se zaštitili od oštećenja podataka tokom prijenosa. Prava magija se dešava kada stupaju u akciju algoritmi za alokaciju resursa u realnom vremenu, koji raspoloživi opseg frekvencija dijele između više korisnika tako da nitko ne ostane zaglavio predugo čekajući svoje podatke, istovremeno osiguravajući maksimalnu iskorištenost raspoloživog spektra. Na prijemnoj strani, BBU obavlja svu potrebnu demodulaciju i dekodiranje. A ovdje posebno dolaze do izražaja jakе sposobnosti obrade jer one utiču na sve – od brzine prijenosa informacija (kasnjenje) do ukupnih brzina prijenosa podataka (propusnost) i na to da li sistemi mogu pravilno reagovati kada se kvalitet signala neočekivano promijeni.

Arhitektonsko spajanje sa RF jedinicama: Tok signala od baznog opsega do RF u integrisanim BTS postrojenjima

Jedinice za obradu baza (BBU) rade u tesnoj vezi sa Udaljenim radio jedinicama (RRU) putem standardnih vlaknasto-optičkih veza, obično koristeći CPRI ili eCPRI protokole. Obradjena bazna signalna stanja se prenose kao digitalni podaci od BBU-a do RRU-a, pri čemu zadržavaju svoj kvalitet tokom prijenosa. Kada ti signali stignu do RRU-a, konvertuju se iz digitalnog u analogni oblik, a zatim se pojačavaju za prijenos radiofrekventnih signala putem antena. U suprotnom smjeru, kada antene primaju RF signale, oni se prvo pretvaraju u digitalni oblik na lokaciji RRU-a, a zatim se šalju nazad ka BBU-u gdje se vrši dekodiranje. Ova dvosmjerna komunikaciona linija sa minimalnim kašnjenjem omogućava tačno sinkronizovanje između pojedinačnih komponenti. Takva sinhronizacija izuzetno je važna za stvari poput koordiniranih tehnika formiranja snopa i implementaciju masivnih MIMO sistema u mrežama koje pokrivaju više Baznih prijenosno-prijemnih stanica (BTS).

Standardizirani interfejsi koji omogućavaju interoperabilnost BBU–BTS

CPRI u odnosu na eCPRI: implikacije kašnjenja, propusnosti i kompatibilnosti za komunikaciju BBU–RU

Protokol CPRI nudi izuzetno nisku latenciju ispod 100 mikrosekundi, što je apsolutno neophodno za one operacije fizičkog sloja osetljive na vrijeme. Međutim, postoji jedan problem — potrebna su ogromna količina propusnog opsega fronthaul veze, oko 24,3 gigabita po sekundi po antenskom nosaču. To stvara ozbiljne probleme sa skalabilnošću prilikom uvođenja u gusto pakovanim 5G mrežama. S druge strane, eCPRI koristi drugačiji pristup, primjenjujući paketsku Ethernet tehnologiju zajedno sa funkcionalnim podelama kao što je Split-7.2. Ove promjene smanjuju potrebe za propusnim opsegom za otprilike 60 posto, i dalje omogućavajući djelimičnu virtualizaciju baseband jedinice bez gubitka ključnog vremena odziva ispod milisekunde, koje je neophodno za važne funkcije. Postoji jedna stvar — kada operatori mešaju CPRI i eCPRI sisteme, moraju da budu sigurni da je sav firmware radio jedinica kompatibilan. U suprotnom dolazi do nepodudarnosti konfiguracije koje mogu dovesti do prekida komunikacije i degradiranih usluga širom mreže.

3GPP i O-RAN specifikacije: Osiguravanje kompatibilnosti BBU više dobavljača unutar BTS ekosistema

Izdanje 15 od 3GPP-a postavilo je osnovne standarde za način na koji oprema funkcioniše zajedno, uključujući stvari poput podjele donjih slojeva (npr. opcija 2) i sinhronizacije vremena koja može varirati za plus ili minus 1,5 mikrosekunde. Ovo pomaže da se osigura dosljedno ponašanje jedinica za obradu baza neovisno o proizvođaču. Zatim dolazi O-RAN ALLIANCE sa svojim pristupom, kreirajući otvorene interfejse koji ne favorizuju nijednu određenu kompaniju. Njihova specifikacija Fronthaul je dobar primjer, zapravo odvajanje hardvera od softvera tako da jedinice za obradu baza različitih proizvođača mogu glatko funkcionisati s radio jedinicama u bilo kojoj BTS konfiguraciji koja ima smisla. Pregled brojki iz industrije iz 2023. godine pokazuje da većina operatera sada prihvata ova O-RAN rješenja, otprilike 7 od 10 globalno. Glavni razlog? Žele da izbjegnu zavisnost od opreme jednog dobavljača zauvijek. Ovaj pomak također je ubrzao testiranje između različitih dobavljača i skratio vrijeme potrebno za certifikaciju novih proizvoda.

Funkcionalni splitovi i evolucija RAN-a: Kako se odgovornosti BBU-a mijenjaju između D-RAN, C-RAN i O-RAN

FH-7.2, FH-8 i drugi splitovi: Uticaj na zahtjeve interfejsa BBU-a i fleksibilnost integracije BTS-a

Funkcionalni splitovi — standardizovani od strane O-RAN Alliance-a — definišu gdje se obrada na sloju PHY dešava, prebacujući odgovornosti između radio jedinica (RUs), distribuiranih jedinica (DUs) i centralizovanih jedinica (CUs). Ovi pomaci direktno oblikuju dizajn interfejsa BBU-a i fleksibilnost ugradnje BTS-a:

• FH-7.2 pomjera dijelove funkcija PHY sloja (npr. kompresiju IQ signala, FFT/IFFT) ka RU-u, smanjujući potrebu za propusnošću fronthaul veze za oko 40% i olakšavajući uvođenje cloud-RAN rješenja.
• FH-8 , koji zadržava punu obradu PHY sloja na DU-u, nameće strože zahtjeve u pogledu latencije (<250 µs), ali podržava napredne funkcije kao što je gustina massive MIMO tehnologije.

Kao posljedica toga:

Svaki split nameće posebne mehanizme sinhronizacije opreme i podršku protokolima—ali ukupno, oni uklanjaju ograničenja vezana za proizvođača i ubrzavaju skalabilnost 5G mreže.

Ključne sposobnosti BBU-a koje izravno omogućuju kompatibilnost sa BTS-om

Kompatibilnost jedinice za obradu signala (BBU) sa stanicama za prijenos i prijem signala (BTS) zasniva se na pet osnovnih sposobnosti koje osiguravaju besprijekornu integraciju u savremene RAN arhitekture:

• Skalabilnost : Dinamička alokacija resursa za obradu kako bi se prilagodili skokovi u prometu i proširenje mreže—bez nadogradnje opreme—i time zadovoljili sve složeniji zahtjevi kapaciteta 5G mreže.
• Visoka snaga procesiranja : Stalni protok do 100 Gbps za obradu u realnom vremenu, modulaciju, kodiranje i zakazivanje — ključno za signalnu obradu sa niskim kašnjenjem i visokom vjernosti.
• Fleksibilnost protokola : Ugrađena podrška za CPRI, eCPRI i O-RAN fronthaul standarde putem softverski definisanih sučelja, omogućavajući interoperabilnost u heterogenim BTS ekosistemima.
• Podrška za virtualizaciju : Dizajn neovisan o hardveru, u skladu s principima cloud-RAN-a, koji podržava kontejnerizirane radne opterećenja i modele infrastrukture-kao-usluge, što se očekuje da pokrije 40% mreža do 2025. godine.
• Surog Compliance : Ugrađeno šifrovanje, međusobna autentifikacija i upravljanje ključevima u skladu sa 3GPP sigurnosnim okvirima (npr. TS 33.501), osiguravajući end-to-end povjerenje u otvorenim RAN okruženjima.

Zajedno, ove mogućnosti uklanjaju proprietarne barijere i omogućavaju dosljednu, pouzdanu obradu signala u distribuiranim, centraliziranim i hibridnim RAN implementacijama.