EN
Základní role BBU v architektuře BTS a funkční integrace
Řízení zpracování základního pásma: Jak BBU spravuje modulaci, kódování a přidělování zdrojů
V jádru architektury základnové stanice (BTS) se nachází jednotka pro zpracování základního pásma (BBU), která řídí veškeré klíčové úkoly digitálního zpracování signálů. Myslete na věci jako modulační techniky, metody kanálového kódování a dynamické přidělování prostředků mezi různé kanály. Při odesílání signálů tato jednotka převádí nezpracované datové proudy na modulované symboly pomocí různých schémat, jako je například kvadraturní amplitudová modulace (QAM). Také přidává kódy pro opravu chyb v dopředném směru, aby ochránila data před poškozením během přenosu. Skutečná magie nastává, když začnou fungovat algoritmy pro alokaci prostředků v reálném čase, které rozdělují dostupnou šířku pásma mezi více uživatelů tak, aby nikdo příliš dlouho nečekal na příjem svých dat, a zároveň se maximalizuje využití spektrálního prostoru. Na přijímací straně BBU provádí veškerou potřebnou práci s demodulací a dekódováním. A právě zde hraje silný výkon zpracování rozhodující roli, protože ovlivňuje vše – od rychlosti přenosu informací (latence) po celkové rychlosti přenosu dat (propustnost) a schopnost systémů se vhodně přizpůsobit při neočekávaných změnách kvality signálu.
Architektonické spojení s RF jednotkami: Tok signálu od základního pásma k RF v integrovaných BTS nasazeních
Základnové pásmové jednotky (BBU) úzce spolupracují s jednotkami vzdálených rádiových zařízení (RRU) prostřednictvím standardních optických spojů, obvykle pomocí protokolů CPRI nebo eCPRI. Zpracované signály základního pásma jsou přenášeny jako digitální data z BBU do RRU, přičemž si zachovávají svou kvalitu během přenosu. Jakmile tyto signály dosáhnou RRU, jsou převedeny z digitálního formátu do analogového a následně zesíleny pro vysílání na radiové frekvenci prostřednictvím antén. V opačném směru, když antény zachytí RF signály, jsou nejprve převedeny do digitální podoby v místě umístění RRU a poté přeneseny zpět do BBU, kde probíhá veškeré dekódování. Tato obousměrná komunikační cesta s minimální latencí umožňuje přesné časování mezi jednotlivými komponentami. Taková synchronizace je velmi důležitá například pro koordinované techniky formování paprsků a pro implementaci masivních systémů MIMO v sítích rozprostřených přes více základnových stanic (BTS).
Standardizovaná rozhraní umožňující interoperabilitu BBU–BTS
CPRI vs eCPRI: Dopady latence, šířky pásma a kompatibility na komunikaci BBU–RU
Protokol CPRI nabízí nesmírně nízkou latenci pod 100 mikrosekund, což je naprosto nezbytné pro časově citlivé operace fyzické vrstvy. Ale existuje jedna past: vyžaduje obrovské množství šířky pásma fronthaulu, přibližně 24,3 gigabitů za sekundu na nosnou frekvenci antény. To způsobuje vážné problémy se škálovatelností při nasazování v hustě zalidněných sítích 5G. Na druhou stranu eCPRI zvolil jiný přístup, využívající paketovou technologii Ethernet spolu s funkčními rozděleními, jako je Split-7.2. Tyto změny snižují potřebu šířky pásma přibližně o 60 procent, a přitom umožňují částečnou virtualizaci basebandové jednotky, aniž by byl ztracen ten důležitý submilisekundový čas odezvy potřebný pro klíčové funkce. Je tu ale jedna věc: pokud operátoři kombinují systémy CPRI a eCPRI, musí zajistit kompatibilitu veškerého firmwaru radiových jednotek. Jinak hrozí konfigurační nesrovnalosti, které mohou vést k přerušení komunikace a degradaci služeb napříč celou sítí.
specifikace 3GPP a O-RAN: Zajištění kompatibility BBU pro více dodavatelů v ekosystémech BTS
Vydání 15 3GPP stanovuje některé základní standardy pro to, jak zařízení spolupracuje, včetně věcí jako rozdělení nižších vrstev (zmyslete si možnost 2) a synchronizace načasování, která se může lišit o plus nebo minus 1,5 mikrosekundy. To pomáhá zajistit, aby se jednotky s základním pásmem chovaly konzistentně bez ohledu na to, kdo je vyrobil. Pak se objevila O-RAN ALLIANCE s vlastním přístupem, vytvářením otevřených rozhraní, které nepřednostňují žádnou konkrétní společnost. Jejich specifikace Fronthaulu je dobrým příkladem, v podstatě odděluje hardware od softwaru, takže základní pásmo jednotek od různých výrobců může hladce pracovat s rádiovými jednotkami v jakékoliv BTS nastavení dává smysl. Z hlediska průmyslových čísel od roku 2023 vyplývá, že většina operátorů je nyní na palubě s těmito řešeními O-RAN, zhruba 7 z 10 na celém světě. Hlavní důvod? Chtějí se vyhnout tomu, že budou navždy uvíznout u jednoho dodavatele. Tento posun také urychlil testování mezi různými dodavateli a zkrátil dobu certifikace nových produktů.
Funkční rozdělení a vývoj RAN: Jak se odpovědnosti BBU posouvají napříč D-RAN, C-RAN a O-RAN
FH-7.2, FH-8 a další rozdělení: dopad na požadavky na rozhraní BBU a flexibilitu integrace BTS
Funkční rozdělení standardizované Aliancí O-RANpředefinuje, kde dochází k zpracování vrstvy PHY, přesouvá odpovědnost mezi rádiovými jednotkami (RU), distribuovanými jednotkami (DU) a centralizovanými jednotkami (CU). Tyto změny přímo ovlivňují návrh rozhraní BBU a flexibilitu nasazení BTS:
- FH-7.2 přemístí částečné funkce PHY (např. kompresi IQ, FFT/IFFT) na železniční podnik, čímž sníží potřeby šířky pásma fronthaulu o ~ 40% a usnadní zavedení cloudové RAN.
- FH-8 , který si ponechává plné zpracování PHY na DU, ukládá přísnější omezení latence (< 250 μs), ale podporuje pokročilé funkce, jako je masivní ztělesnění MIMO.
Proto:
| Rozdělený typ | Klíčový dopad BBU | Flexibilnost BTS |
|---|---|---|
| FH-7.2 | Snížený tlak pásma | Umožňuje škálovatelné nasazení cloud-RAN |
| FH-8 | Požadavky na zpracování s nízkou latencí | Podporuje vysoce přesné, husté konfigurace MIMO |
Každý rozdělení vyžaduje odlišné mechanismy pro synchronizaci hardwaru a podporu protokolu, ale společně eliminují omezení specifická pro dodavatele a urychlují škálovatelnost sítě 5G.
Klíčové BBU schopnosti, které přímo umožňují kompatibilitu BTS
Kompatibilita základních pásem s základními vysílačkami závisí na pěti základních schopnostech, které zajišťují bezproblémovou integraci moderních architektur RAN:
- Škálovatelnost : Dynamické přidělování zpracovatelských zdrojů pro přizpůsobení se nárůstu provozu a rozšíření sítěbez modernizace hardwaruk uspokojení se měnících požadavků na kapacitu 5G.
- Vysoká výkonnost : Udržitelný výkon až 100 Gbps pro modulaci, kódování a plánování v reálném časekritický pro zpracování signálu s nízkou latencí a vysokou věrností.
- Flexibilita protokolu : Nativní podpora standardů CPRI, eCPRI a O-RAN fronthaul prostřednictvím softwarově definovaných rozhraní, které umožňují interoperabilitu v heterogenních ekosystémech BTS.
- Podpora virtualizace v případě, že je to možné, je třeba stanovit, že se v případě, že je to možné, použije se systém pro automatické připojení a pro připojení.
- Dodržování bezpečnostních předpisů : Vestavěné šifrování, vzájemné ověřování a správa klíčů v souladu s bezpečnostními rámci 3GPP (např. TS 33.501), které zajišťují důvěru od konce ke konci v otevřených prostředích RAN.
Společně tyto schopnosti odstraňují patentované bariéry a poskytují konzistentní a spolehlivé zpracování signálu napříč distribuovanými, centralizovanými a hybridními nasazeními RAN.
