Wie stellen Sie die Kompatibilität zwischen RRU und BBU in Ihrem Netzwerk sicher?

Das Verständnis der funktionalen Beziehung zwischen RRU und BBU

Die Rolle der Basisbandeinheit (BBU) in modernen Funkzugangsnetzen

Im Zentrum der Funkzugangsnetze befindet sich die Basisbandeinheit (BBU), die gewissermaßen als das Gehirn hinter all diesen komplexen Operationen fungiert. Sie übernimmt wichtige Protokolle wie PDCP (das ist Packet Data Convergence Protocol, für alle, die mitzählen) und RLC (Radio Link Control). Was diese genau tun? Nun, sie regeln Dinge wie die Behebung von Fehlern, wenn diese auftreten, komprimieren Datenmengen, damit sie schneller übertragen werden können, und entscheiden dynamisch, wie Ressourcen am besten zugewiesen werden. Dieser gesamte Prozess sorgt dafür, dass unsere Telefone zuverlässig mit dem jeweiligen Netzwerk kommunizieren, mit dem sie verbunden sind. Mit der Einführung von 5G sind BBUs durch etwas namens SDAP (Service Data Adaptation Protocol) noch intelligenter geworden. Diese Neuerung ermöglicht es den Netzen, sehr spezifisch auf Qualitätsanforderungen beim Service zuzugreifen, und zu entscheiden, welcher Datenverkehr je nach den gerade laufenden Diensten Vorrang erhalten soll.

Verständnis der Funktionalität der RRU und ihrer Integration in die Basisstationenarchitektur

Fernsteuergeräte oder RRUs fungieren im Wesentlichen als Verbindungspunkt zwischen den digitalen Basisbandsignalen, mit denen wir arbeiten, und tatsächlichen Hochfrequenzübertragungen. Diese Einheiten werden normalerweise in unmittelbarer Nähe zu den Antennen selbst platziert, oft nicht mehr als 300 Meter entfernt. Sie nehmen die digitalen Informationen von der Basisbandeinheit entgegen und wandeln sie in analoge Wellen um, die durch die Luft übertragen werden können. Außerdem übernehmen sie anspruchsvolle Aufgaben wie Beamforming-Techniken und MIMO-Signalverarbeitung (Multiple Input Multiple Output). Die Tatsache, dass sie sich so nahe an der Stelle befinden, an der die Signale tatsächlich ausgesendet werden, macht einen großen Unterschied. Der Signalverlust wird erheblich reduziert, was besonders bei den hochfrequenten 5G-Bändern, insbesondere mmWave-Frequenzen, von großer Bedeutung ist. Durch die Verlagerung dieser HF-Signalverarbeitung an den Netzwerkrand statt in zentrale Standorte können Betreiber ihre Spektrumressourcen effizienter nutzen. Zudem verringert sich der Aufwand für komplizierte Kabelverlegungen bei großflächigen Installationen, wo Platz knapp ist.

Signalverarbeitung und -umwandlung zwischen RRU und BBU in 4G- und 5G-Systemen

Die Signalverarbeitungsaufgaben unterscheiden sich erheblich zwischen 4G und 5G:

• 4G LTE : BBUs übernehmen die MAC-Scheduling- und FEC-Codierungsfunktionen, während RRUs grundlegende Modulationsverfahren wie QPSK und 16QAM verarbeiten.
• 5G NR : RRUs übernehmen fortgeschrittenere Aufgaben wie Massive-MIMO-Vorkodierung und teilweise PHY-Schichtverarbeitung, wodurch der Bedarf an Fronthaul-Bandbreite um bis zu 40 % im Vergleich zu traditionellen 4G-CPRI-Systemen reduziert wird (3GPP Release 15).

Diese Verlagerung ermöglicht eine effizientere Nutzung der Fronthaul-Kapazität und unterstützt die gestiegenen Durchsatzanforderungen von 5G-Anwendungen.

Auswirkungen funktionaler Aufteilungen im BBU (z. B. O-RAN-Aufteilungen wie FH 7.2 und FH 8)

Vom O-RAN-Alliance definierte funktionale Aufteilungen verändern die Verteilung der Verarbeitung zwischen BBU und RRU:

• Aufteilung 7.2 (FH 7.2) : Die RRU übernimmt untere PHY-Funktionen wie FFT/iFFT und die Entfernung des zyklischen Präfixes, was eine höhere Fronthaul-Bandbreite (bis zu 25 Gbps) erfordert, jedoch die zentrale Steuerung beibehält.
• Aufteilung 8 (FH 8) : Die vollständige PHY-Verarbeitung wird zur RRU verlagert, wodurch die Fronthaul-Anforderungen auf etwa 10 Gbps sinken, jedoch mit einem Anstieg der Latenz um 15 % (O RAN WG1 2022).

Diese flexiblen Aufteilungen ermöglichen es Betreibern, Kosten, Leistung und Skalierbarkeit in Multi-Vendor-Umgebungen zu optimieren, insbesondere innerhalb virtualisierter RAN-(vRAN-)Architekturen.

Fronthaul-Schnittstellenprotokolle: CPRI vs. eCPRI für die Verbindung zwischen RRU und BBU

Common Public Radio Interface (CPRI) Protokoll für die Verbindung und Steuerung zwischen RRU und BBU

CPRI bleibt die bevorzugte Lösung für Fronthaul-Verbindungen in den meisten 4G-Netzen heute. Im Wesentlichen findet die gesamte PHY-Schicht-Verarbeitung am BBU-Ende statt, während die digitalisierten I/Q-Samples über dedizierte Glasfaserleitungen an die RRU gesendet werden. Das System kann extrem niedrige Latenzzeiten unter 100 Mikrosekunden bewältigen und bietet beeindruckende Bandbreitenkapazitäten von etwa 24,3 Gigabit pro Sekunde pro Sektor. Dies trägt dazu bei, eine gleichbleibende Leistung unter verschiedenen Netzwerkbedingungen sicherzustellen. Aber hier liegt ein Haken, meine Damen und Herren. Der gesamte Aufbau ist aufgrund seiner starren Architektur ziemlich inflexibel. Bei der Migration hin zur 5G-Einführung wird dies problematisch, da neuere Netze weitaus flexiblere Lösungen benötigen, die dynamisch Lasten ausgleichen und sich nahtlos in Cloud-Infrastrukturen integrieren lassen. Viele Betreiber stoßen bereits auf Probleme, wenn sie ihre bestehenden CPRI-basierten Systeme für Anforderungen der nächsten Generation skalieren wollen.

Evolution von CPRI zu eCPRI in virtualisierten RAN (vRAN) und 5G-Netzen

Als Reaktion auf die Mängel des traditionellen CPRI entwickelte die Branche im Jahr 2017 eCPRI. Diese neuere Version arbeitet mit Paketen statt mit rohen I/Q-Datenströmen, wodurch der Bedarf an Fronthaul-Bandbreite nach den meisten Schätzungen erheblich – um etwa 70 % – reduziert wird. Das Besondere an eCPRI ist die Art und Weise, wie es die Funktionsaufteilungen handhabt, insbesondere Konfigurationen wie O-RANs Option 7.2x, bei denen Teile der physischen Schicht-Verarbeitung auf die RRU-Seite verlagert werden. Dies trägt tatsächlich zur Steigerung der Gesamtsystemeffizienz bei. Am wichtigsten ist, dass eCPRI über Standard-Ethernet/IP-Netzwerke läuft, sodass Betreiber ihre Transportinfrastruktur zwischen verschiedenen Diensten gemeinsam nutzen und bei Bedarf softwaredefinierte Lösungen einführen können. Dennoch gibt es einige echte Probleme bei der nahtlosen Zusammenarbeit aller Komponenten. Eine aktuelle Marktanalyse aus dem späten Jahr 2023 zeigte, dass etwa jede fünfte Multi-Vendor-Konfiguration während der Integration auf Schwierigkeiten stößt, da Hersteller die Spezifikationen unterschiedlich implementieren und so Kompatibilitätshindernisse entstehen, mit denen niemand wirklich rechnen möchte.

Bandbreite- und Latenzimplikationen von CPRI/eCPRI-Fronthaul-Schnittstellen

CPRI funktioniert sehr gut in Niedrig-Latenz-Szenarien, wie sie bei herkömmlichen D-RAN-Setups auftreten, aber es gibt ein Problem hinsichtlich der Bandbreitenanforderungen. Besonders Städte haben hier Schwierigkeiten, da all diese Daten eine erhebliche Belastung für die bestehende Glasfaserinfrastruktur darstellen. Hier setzt eCPRI mit seinem auf Ethernet basierenden Ansatz an, wodurch die Skalierung deutlich einfacher und kostengünstiger umzusetzen ist, auch wenn dafür eine etwas höhere Latenz toleriert werden muss im Vergleich zum Standard-CPRI. Bei URLLC-Anwendungen wie Fabrikautomatisierungssystemen oder selbstfahrenden Autos setzen Ingenieure zunehmend hybride Synchronisationsmethoden ein. Diese Ansätze gewährleisten eine ausreichend genaue Zeitsteuerung für kritische Vorgänge und profitieren gleichzeitig von der Flexibilität und Leistung, die die paketbasierte Fronthaul-Übertragung bietet.

Netzwerkarchitekturmodelle und deren Auswirkungen auf die RRU-BBU-Integration

RRU- und BBU-Integration in 4G-D-RAN im Vergleich zu zentralisierten C-RAN-Architekturen

Die Integration von RRU und BBU wird hauptsächlich von zwei Ansätzen geprägt: Distributed RAN (D RAN) und Centralized RAN (C RAN). Bei 4G-Netzen, die D RAN verwenden, finden wir typischerweise BBUs und RRUs gemeinsam an jedem Zellstandort, wodurch eigenständige Basisstationen entstehen. Die Einrichtung ist einfach bezüglich Installation und Synchronisation, weist jedoch Nachteile wie Hardware-Duplikation über verschiedene Standorte hinweg und einen erhöhten Energieverbrauch auf. Im Gegensatz dazu verfolgt C RAN einen anderen Ansatz, indem alle BBUs an zentralen Standorten zusammengefasst werden. Durch diese Bündelung der Rechenressourcen können Betreiber ihre Ausrüstung effizienter nutzen. Aktuelle Forschungsergebnisse aus dem Jahr 2023 zeigen, dass der Wechsel zu C RAN die Energiekosten um etwa 28 % senken kann. Allerdings besteht ein Nachteil darin, dass diese Systeme leistungsfähige Fronthaul-Verbindungen erfordern, die massive Datenströme bewältigen müssen – zwischen 10 und 20 Gbps an CPRI-Traffic, die zwischen den entfernten RRUs und den zentralisierten BBUs ausgetauscht werden.

Die Auswirkung von virtualisiertem RAN (vRAN) auf die Entwicklung der RRU in 5G

Die Virtualized Radio Access Network (vRAN)-Technologie wandelt die Basisbandeinheit (BBU) im Wesentlichen in eine Software um, die auf handelsüblichen Servern statt auf spezieller Hardware läuft. Diese Trennung ermöglicht es Betreibern, Ressourcen nach Bedarf zu skalieren, Aktualisierungen schneller bereitzustellen und nicht an teure proprietäre Geräte gebunden zu sein. Im Bereich der 5G-Netze treibt vRAN neue Ansätze zur Aufteilung von Funktionen voran, wie beispielsweise die FH-7.2-Konfiguration des O-RAN-Standards. Bei diesem Ansatz können bestimmte physische Schicht-Prozesse näher an die Remote Radio Unit (RRU) verlagert werden. Ein Beispiel ist der kürzlich durchgeführte Feldtest von Verizon im Jahr 2024: Dabei zeigte sich eine um etwa 40 Prozent geringere Verzögerung bei der Signalübertragung, wenn kompatible RRUs eingesetzt wurden, die die Verarbeitung über verschiedene Schichten hinweg übernehmen. Die Ergebnisse verdeutlichen eindrucksvoll, wie Virtualisierung und intelligente verteilte Verarbeitungsfähigkeiten Hand in Hand gehen.

O-RAN-Standards und ihr Einfluss auf Fronthaul-Interoperabilität und Offenheit

Die O-RAN-Allianz dreht sich darum, offene Funkzugangsnetzwerk-Ökosysteme zu schaffen, bei denen verschiedene Geräte nahtlos zusammenarbeiten. Sie hat Standards wie Open Fronthaul (OFH) entwickelt, die es verschiedenen Anbietern ermöglichen, kompatibel miteinander zu arbeiten. Nehmen wir beispielsweise die 7.2x-Split-Spezifikation: Sie legt genaue Regeln dafür fest, wie IQ-Daten und Steuerungsnachrichten aussehen sollen, wodurch es möglich wird, Remote-Radio-Einheiten mit Basisbandeinheiten verschiedener Hersteller zu kombinieren. Ein kürzlich veröffentlichter GSMA-Bericht aus dem Jahr 2025 kam zu einer beeindruckenden Erkenntnis: Netzwerke, die aus O-RAN-kompatiblen Komponenten aufgebaut sind, lösten Probleme um 92 Prozent schneller, da sie überall über gemeinsame Überwachungswerkzeuge verfügten. Und es gibt noch weitere gute Nachrichten: Frühe Tests zeigen, dass bei KI-gestützter Koordination zwischen RRUs und BBUs die Spektrumeffizienz um 15 bis 20 Prozent steigt. Diese Zahlen verdeutlichen wirklich, warum Offenheit und Automatisierung in der heutigen Telekommunikationslandschaft so wichtig sind.

Überwindung von Interoperabilitätsproblemen bei Mehrfachanbieter-RRU-BBU-Installationen

Herausforderungen aufgrund proprietärer Hardware und Software in RRU-BBU-Ökosystemen

Proprietäre Schnittstellen bleiben eine große Hürde bei Mehrfachanbieter-RAN-Installationen. Über 62 % der Betreiber berichten von Verzögerungen bei der Integration aufgrund nicht kompatibler Steuerungsprotokolle zwischen verschiedenen Anbietern (STL Partners 2025). Bestehende Systeme stützen sich häufig auf anbieterspezifische Software-Stacks, die sich einer Integration in cloudbasierte, virtualisierte Umgebungen widersetzen und damit die durch 5G und O-RAN versprochene Flexibilität untergraben.

Sicherstellung der Gerätekompatibilität über verschiedene Hersteller hinweg in Fronthaul-Netzwerken

Die Übernahme der offenen Fronthaul-Spezifikationen nach O-RAN reduziert Interoperabilitätsrisiken erheblich. Netzwerke, die konforme Geräte einsetzen, erreichen eine 89 % schnellere Integration im Vergleich zu solchen, die auf proprietäre Lösungen angewiesen sind. Zu den entscheidenden Kompatibilitätsfaktoren zählen:

• Zeitsynchronisation innerhalb einer Toleranz von ±1,5 μs
• Kompatible CPRI/eCPRI-Leitungsdatenraten (von 9,8 Gbps bis 24,3 Gbps)
• Algorithmen für die gemeinsame Nutzung von Spektrum

Standardisierung gewährleistet nahtlose Übergänge und konsistente Leistung auf Standorten mit gemischten Anbietern.

Fallstudie: Fehlgeschlagene Integration aufgrund nicht übereinstimmender CPRI-Leitungsraten

Zurück im Jahr 2023 gab es ein Bereitstellungsproblem, bei dem ein 4G-RRU-System für CPRI-Option 8 mit einer Rate von 10,1 Gbps an eine 5G-fähige BBU angeschlossen wurde, die jedoch eCPRI mit 24,3 Gbps benötigte. Was geschah danach? Ein massiver Bandbreitenmismatch von etwa 58 %, der zu erheblichen Signalqualitätsproblemen führte, die immer wieder auftraten. Die Analyse nach dem Fehlerfall zeigte, dass dieses gesamte Durcheinander hätte verhindert werden können, wenn vor der Installation nur jemand überprüft hätte, ob die Schnittstellen korrekt zueinanderpassen. Die Einhaltung standardisierter Dokumentationsrichtlinien und ordnungsgemäße Konformitätstests hätten diesen Fehler frühzeitig erkennen können. Eigentlich ziemlich grundlegende Maßnahmen, wurden aber offenbar während der Einrichtung übersehen.

Bewährte Verfahren zur Sicherstellung der Kompatibilität zwischen RRU und BBU während der Bereitstellung

Vor der Bereitstellung erfolgt die Überprüfung der Schnittstellenprotokolle und Synchronisationsanforderungen

Die Sicherstellung der Protokollkompatibilität und der richtigen Synchronisationsparameter steht vor jeder Integrationsarbeit an erster Stelle. Für Ingenieure, die an diesen Themen arbeiten, ist es sehr wichtig zu prüfen, ob alle Parteien dieselben Fronthaul-Standards wie CPRI oder eCPRI verwenden. Außerdem müssen sie sicherstellen, dass die Symbolraten übereinstimmen, und herausfinden, welche IQ-Komprimierungseinstellungen verwendet werden – besonders relevant in den heutzutage häufig vorkommenden gemischten 4G- und 5G-Szenarien. Laut einer Studie aus dem vergangenen Jahr entstehen etwa zwei Drittel aller Bereitstellungsaufschlüsse dadurch, dass nicht ordnungsgemäß alles im Voraus überprüft wurde. Deshalb wird eine sorgfältige Prüfung entscheidend, wenn ältere Radio Remote Units mit neueren Baseband Units verbunden werden sollen. Die Zahlen belegen dies deutlich und zeigen, wie wichtig gründliche Vorbereitung tatsächlich ist.

Sicherstellung der Qualität der Glasfaser und der Signalintegrität bei RRU-BBU-Verbindungen

Glasfaserverbindungen müssen den ITU-T G.652-Standards entsprechen, um die Signalintegrität zu gewährleisten. Wichtige Anforderungen sind:

• Dämpfung unter 0,25 dB/km bei 1310 nm
• Biegeradius nicht enger als 30 mm
• Reflexion von APC/UPC-Steckverbindern unter 55 dB

Feldstudien zeigen, dass unsachgemäße Handhabung von Glasfaserkabeln während der Installation für 42 % der Signalverluste nach der Inbetriebnahme in 5G-Netzen im mittleren Frequenzbereich verantwortlich ist, was die Bedeutung geschulter Techniker und Qualitätskontrollen unterstreicht.

Standardisierungsstrategien unter Verwendung der Spezifikationen des O-RAN-Alliance für Multi-Vendor-Setups

Die Vorgabe der O-RAN-Konformität über Steuerungs-, Nutz- und Datenebene hinweg reduziert die Abhängigkeit von einzelnen Herstellern um 58 %, wie aus Interoperabilitätsbenchmarks aus dem Jahr 2024 hervorgeht. Betreiber sollten die Einhaltung folgender Punkte durchsetzen:

• Standardisierte Nachrichtenformate (M-Plane, CUS)
• Schnittstellen für Service-Management und Orchestrierung (APIs)
• Genauigkeitsanforderungen an die Zeitmessung (±16 ppb für 5G-Standalone)

Solche Richtlinien fördern die langfristige Flexibilität, vereinfachen die Fehlersuche und unterstützen die automatisierte Bereitstellung.

Überwachung und Fehlerbehebung von Kompatibilitätsproblemen nach der Bereitstellung

Nach der Integration ist es wichtig, während der Überwachung mehrere zentrale Metriken im Auge zu behalten. Dazu gehören beispielsweise die BER (Bitfehlerrate), EVM (Error Vector Magnitude) sowie die Latenzjitter, die bei eCPRI-Systemen unter 200 Nanosekunden liegen sollte. Heutzutage stehen automatisierte Tools zur Verfügung, die gemäß den Spezifikationen von 3GPP TR 38.801 arbeiten. Die meisten Ingenieure empfinden diese als hilfreich, da sie etwa 8 von 10 Funktionsaufteilungsproblemen innerhalb eines Tages tatsächlich beheben. Vergessen Sie auch regelmäßige Prüfungen nicht. Die Einhaltung der Empfehlungen nach ETSI EN 302 326 sorgt dafür, dass alles langfristig reibungslos funktioniert. Dadurch bleiben die Systeme stabil und arbeiten weiterhin gut zusammen, auch wenn sich die Netzwerke ständig verändern und wachsen.