Hvad gør, at BBU er kompatibel med basisstationer?

BBU's kernefunktion i BTS-arkitektur og funktionsintegration

Baseband-behandlingskoordination: Sådan styrer BBU modulation, kodning og ressourceallokering

I kernen af Base Transceiver Station (BTS) arkitekturen ligger Baseband Unit (BBU), som håndterer al den væsentlige digitale signalbehandling. Tænk på ting som modulationsmetoder, kanalkodningsteknikker og hvordan ressourcer dynamisk allokeres over forskellige kanaler. Når signaler sendes ud, tager denne enhed rå datastrømme og omdanner dem til modulerede symboler gennem forskellige systemer såsom Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Den tilføjer også forward error correction-koder for at beskytte mod datadannelse under transmission. Det virkelige mirakel sker, når disse realtidsressourceallokeringsalgoritmer træder i kraft, og spreder den tilgængelige båndbredde mellem flere brugere, så ingen sidder fast og venter for længe på, at deres data kommer igennem, samtidig med at vi sikrer maksimal udnyttelse af vores spektrumplads. I modtagerenden udfører BBU al nødvendig demodulering og dekodning. Og her er det, at stærke behandlingskapaciteter virkelig betyder noget, fordi det påvirker alt fra hvor hurtigt information bevæger sig (latens) til samlede datatransferrater (throughput) og om systemer kan tilpasse sig korrekt, når signalkvaliteten ændrer sig uventet.

Arkitektonisk kobling med RF-enheder: Signafløb fra basbånd til RF i integrerede BTS-installationer

Basebandenheder (BBU) arbejder tæt sammen med fjernradioenheder (RRU) via standard fiberforbindelser, typisk ved brug af enten CPRI- eller eCPRI-protokoller. De bearbejdede basebandsignaler sendes som digital data fra BBU til RRU, mens deres kvalitet bevares under transmission. Når disse signaler når RRU, konverteres de fra digitalt format til analogt, inden de forstærkes til radiosendelse via antenner. Når antenner modtager RF-signaler, omformes de først til digital form på RRU-placeringen og transmitteres derefter tilbage til BBU, hvor al dekodning foregår. Denne tovejs kommunikationssti med minimal forsinkelse muliggør nøjagtig tidsmæssig synkronisering mellem de forskellige komponenter. En sådan synkronisering er særlig vigtig for koordinerede stråledannelsesteknikker og implementering af massive MIMO-systemer i netværk spredt ud over flere basestrålingsstationer (BTS).

Standardiserede grænseflader der muliggør BBU–BTS interoperabilitet

CPRI vs eCPRI: Latens, båndbredde og kompatibilitetsimplikationer for BBU–RU kommunikation

CPRI-protokollen tilbyder utrolig lav ventetid under 100 mikrosekunder, hvilket er helt afgørende for de tidsfølsomme operationer på fysisk lag. Men der er et problem: den kræver enorme mængder fronthaul-båndbredde på omkring 24,3 gigabit i sekundet per antennebærer. Dette skaber alvorlige udfordringer med udskalbarhed, når man skal implementere det i tæt pakkerede 5G-netværk. Omvendt vælger eCPRI en anden tilgang ved at bruge pakkebaseret Ethernet-teknologi sammen med funktionsopdelinger såsom Split-7.2. Disse ændringer reducerer båndbreddes behov med cirka 60 procent, mens man stadig tillader delvis virtualisering af baseband-enheden, uden at miste den afgørende under-millisekund-svarstid, som er nødvendig for vigtige funktioner. Der er dog ét aspekt: når operatører blander CPRI- og eCPRI-systemer sammen, skal de sikre sig, at al firmware i radiounit er kompatibel. Ellers ender man med konfigurationsmismatches, som kan føre til kommunikationsbrud og nedgraderede tjenester på tværs af netværket.

3GPP og O-RAN-specifikationer: Sikrer kompatibilitet mellem BBU fra flere leverandører på tværs af BTS-økosystemer

Release 15 af 3GPP fastsætter nogle grundlæggende standarder for, hvordan udstyr fungerer sammen, herunder ting som lavere lagsplit (tænk på mulighed 2) og timing sync, der kan variere med plus eller minus 1,5 mikrosekunder. Det hjælper med at sikre, at basisbåndsenhederne opfører sig konsekvent uanset hvem der har lavet dem. Så kommer O-RAN ALLIANCE med deres egen tilgang, der skaber åbne grænseflade, der ikke favoriserer nogen bestemt virksomhed. Deres Fronthaul-specifikation er et godt eksempel, der adskiller hardware fra software, så baseband enheder fra forskellige producenter kan arbejde problemfrit med radioenheder i hvad end BTS-opstillingen giver mening. Hvis man ser på industriens tal fra 2023, viser det, at de fleste operatører er med på disse O-RAN-løsninger nu, omkring 7 ud af 10 globalt. Den vigtigste årsag? De vil undgå at blive fanget med en leverandør udstyr for evigt. Denne ændring har også fremskyndet testningen mellem forskellige leverandører og reduceret certificeringstiden for nye produkter.

Funktionelle opdelinger og RAN-evolution: hvordan BBU-ansvar skifter på tværs af D-RAN, C-RAN og O-RAN

FH-7.2, FH-8 og andre dele: Virkning på BBU-grænseflader og fleksibilitet i forbindelse med BTS-integration

Funktionelle opdelinger standarderet af O-RAN Alliance gendefinerer, hvor PHY-lagbehandling finder sted, skifter ansvar mellem radioenheder (RU), distribuerede enheder (DU) og centraliserede enheder (CU). Disse skift påvirker direkte BBU-grænsefladen design og BTS implementering fleksibilitet:

• FH-7.2 flytter delvise PHY-funktioner (f.eks. IQ-kompression, FFT/IFFT) til jernbanevirksomheden, hvilket reducerer brugen af fronthaul-båndbredde med ~ 40% og letter indførelsen af cloud-RAN.
• FH-8 , som bevarer fuld PHY-behandling på DU, pålægger strengere latensbegrænsninger (< 250 μs), men understøtter avancerede funktioner som massiv MIMO-dænsning.

Derfor:

Hver deling kræver forskellige hardware synkroniseringsmekanismer og protokolstøtte, men i fællesskab eliminerer de leverandørspesifikke begrænsninger og fremskynder skalerbarheden af 5G-netværket.

Nøgle BBU-funktioner, der direkte muliggør BTS-kompatibilitet

En Baseband Unit (BBU) kompatibilitet med Base Transceiver Stations (BTS) hænger på fem grundlæggende evner, der sikrer problemfri integration på tværs af moderne RAN-arkitekturer:

• Skaleringsevne : Dynamisk tildeling af processorressourcer for at imødekomme trafikspændinger og netudvidelseuden opgradering af hardwarefor at imødekomme de udviklende krav til 5G-kapacitet.
• Høj processtyrke : Vedvarende gennemstrømning på op til 100 Gbps til realtidsmodulation, kodning og planlægning: kritisk for signalbehandling med lav latence og høj troværdighed.
• Protokol fleksibilitet : Nativ støtte til CPRI-, eCPRI- og O-RAN-fronthaulstandarder gennem softwaredefinerede grænseflader, der muliggør interoperabilitet på tværs af heterogene BTS-økosystemer.
• Virtualiseringstjeneste : Hardware-agnostisk design, der er i overensstemmelse med cloud-RAN-principperne, og som understøtter containeriserede arbejdsbyrder og infrastruktur-som-en-tjeneste-modeller, der forventes at dække 40% af netene inden 2025.
• Sikkerhedsoverholdelse : Indbygget kryptering, gensidig autentificering og nøglestyring, der er tilpasset 3GPP-sikkerhedsrammerne (f.eks. TS 33.501), hvilket sikrer end-to-end tillid i åbne RAN-miljøer.

Sammen afmonterer disse muligheder proprietære barrierer og leverer konsekvent, pålidelig signalbehandling på tværs af distribuerede, centraliserede og hybrid RAN-udrulninger.