Nola lankidetzen dira BBU eta RRU base-estazioetan eraginkortasunez?

Oinarrizko mailetako unitatearen (BBU) funtzioak eta ardurak seinale-prozesamenduan

Oinarrizko estazio modernoen zentroan dago Baseband Unit (BBU) unitatea, zeinek seinale-prozesamendu garrantzitsu guztiak burutzen dituen. Modulazioa eta demodulazioa, akatsen konponketa eta PDCP, RLC eta RRC barne izandako geruzen arteko protokoloen kudeaketa esaterako. Ez da ezer irrati-bidez bidaltzen lehen, unitate honek 3GPP-ek LTE eta 5G NR sareetarako ezarritako arauak betetzen direla ziurtatzen du. BBUek bereizten dituzte kontrol-planoaren funtzioak sistemaren bidez igarotzen den datu benetazkoa, hori da ezaugarri nabarmena. Esate baterako, esku-hartzearen kudeaketa datu-fluxu arruntetik banatzen denean, baliabideen esleipen adimentsuagoak posible bihurtzen dira. Horrela, sareek erabilerarako garai neurri handikoetan ere egokitzen dira trafikoaren hazkunde edo jeitsierarekin, eragiketak laster joaten jarraituz.

Remote Radio Unit (RRU) unitatearen rola RF bihurketan eta antenen interfazean

Uhin erradiko unitate (RRU) antenaren ondoan dago, non oinarrizko seinaleak 2,6 GHz edo 3,5 GHz maiztasuneko uhin erradiko erreal bihurtzen dituen. Kokapen honek seinale galera murrizten du, koaxial kable arruntak erabiliz gero asko izan daitekeena — 100 metroko hurbilketa bakoitzeko gutxi gorabehera 4 dB, batez ere maiztasun handiagoko barrutietan. Zer egiten du RRU-k? Digitalki informazioa analoggia bihurtu eta beheranzko datuak bidaltzea, gailuetatik itzulitako seinale ahulak indartzea gehiegizko sorbururik gehitze gabe, eta 700 MHz-tik 3,8 GHz-ra bitarteko maiztasun banda anitzekin lan egitea, garraio-bildurarekin (carrier aggregation) bidez. Unitate hauek antenetatik gertu jartzeak sarearen erantzun-denbora ere murrizten du. Saiakerkek erakutsi dutenez, latentzia %25 inguru murrizten da kable luzen zatiak erabiltzen zituzten sistemengandik aldentzen direnean.

Lan-fluxu osagarria: BBU eta RRU-k nola ahalbidetzen duten seinale transmisio osoa

BBU eta RRU-k CPRI edo eCPRI protokoloak erabiliz dute fibra-optiko bidezko lotura azkarra, prozesatze digitala eta airearen bidezko transmisioa bat egiteko seinale-kate jarraitu bat osatzeko.

Arkitektura banatua honek BBU-ak zentralizatzen ditu eraikinetan, baina RRU-ak dorreen goialdean kokatzen ditu, eraginkortasun espektrala %32 hiriguneetan hobetuz. Banaketa honek eguneratze independenteak baimentzen ditu eta bereziki baliagarria da O-RAN ekosistemetan bilakatzerakoan.

Fibra Optikoko Aurreko Konexioa: BBU eta RRU elkar konektatzea CPRI eta eCPRI erabiliz

BBU-RRU Komunikaziorako Fibra Optikoko Lotura Azkarra

Fibra optikoko kableek gaurko fronthaul sareen oinarria osatzen dute, BBUEk RRUEkin konektatzean banda-zabal handia eta latentzia minimoa ahalbidetuz. Kable hauek segundoan 25 gigabit baino gehiagoko datu-abiadurak erabili ditzakete, hau da, erradiazio digitizatu horiek fidagarritasunez eramaten dituzte interferentzia elektromagnetikoengandik sortutako arazorik gabe, hiri eremuen inguruan bereziki garrantzitsua dena, non ekipamendu asko lanean aritzen diren aldi berean. CPRI estandarra fibra bitxigarrarekin batera jarduten du BBUan egiten den oinarrizko tratamendua eta RRUak egiten duen RF lan fisikoa sinkronizatuta mantentzeko. Sinkronizazio honek sistemaren zehar seinale kalitate ona mantentzen laguntzen du hasieratik bukaerara arte.

CPRI vs. eCPRI: Fronthaul efizientzia eta banda-zabalaren kudeaketarako protokoloak

5G sareetara doanez gero, eragile askok hau ezagutzen duten CPRI hobetua edo labur eCPRI adoptatzen hasi dira. eCPRI interesgarria dena da zaharragoak diren CPRI bertsioekin alderatuta behar dituen banda-zabalera hamar aldiz murrizten duela. Hala ere, CPRI tradizionalak bestelako moduan funtzionatzen du. Antena bakoitzeko fibra-konexio bereiziak behar ditu eta Layer 1 eragikuntzat zehartzat hartzen du. Baina hainbat MIMO konfigurazio handietan ohikoak izaten ari direnean, CPRI arruntak ez du eskalatu behar bezala. Horregatik eCPRIk nabarmendu egiten da. Ethernet-en oinarritutako garraio metodoetara aldatuz, estatistika-multiplexazioa deiturikoa erabiliz, urruneko erradio-unitate anitzek baliabideak partekatzea ahalbidetzen du. Emaitza? Infraegitura kostu gehigarririk gabe, fronthaul efizientzia hobea.

Bilakaera honek aurreko ataleko kostuak %30 murrizten ditu eta milimetrotako uhin eskalagarriak erabiltzea bultzatzen du.

Aurreko Ataleko Diseinuan Latentzia, Edarontasun eta Sinkronizazio Kontuak

Denbora egokia izateak asko du berebiziko garrantzia. Sinkronizazio-akatsa 50 nanosegundo baino handiagoa bada, 5G sareetan erradiodifusioa eta denborarekin lotutako beste funtzio guztiak nahasten dira. Horregatik, gaur egungo aurreko atalaren konfigurazioek IEEE 802.1CM TSN estandarrekin bezalako teknologiak erabiltzen dituzte sarean zehar kontrol seinaleak behar bezala mugitzeko. Datu kantitatea kudeatzean, gehienek orain 25G transzeptoreetara aldatu dira. Istripu galera km bakoitzeko 1,5 dB ingurukoa kudeatzen dute, eta horrek 10G sistema zaharrak bi hirurek baino hobea da. Berezko unitateak urruneko irrati unitateetatik 20 kilometrora kokatu behar diren arkitektura zentralizatuetan ere, eguneraketa hauek esan nahi dute erantzun-denborak milisegundotik behera mantentzen ditugula.

Sareen Arkitekturaren Bilakaera: D-RAN-tik C-RAN-era eta vRAN-era

D-RAN kontra C-RAN: BBUaren instalazioan eta RRUen banaketan eraginak

Tradizionalki, RAN Banatua edo D-RAN konfigurazio bakoitzean, geltoki bakoitzak bere Oinarrizko Maiztasun Unitatea (BBU) du Urruneko Irrati Unitatearen (RRU) ondoan. Honek seinale atzerapena milisegundu baino gutxiagotan mantentzen du, baina gehienetan erabilerarik gabeko ekipamendu kopuru handia dakar, eta zaildu egiten du geltokien artean baliabideen partekatzea. Hurbilketarako RAN Zentralizatu berriak BBU horietan guztietan hartu eta kokaleku zentralizatuetan bildu, hainbat tokiko RRUekin kable optiko bidez lotuta. Dell'Ororen 2023ko ikerketa sektoreari dagokionez, aldaketa honek kostu eraginak %17 inguru murriztu ditzake, eta %25era hurbildu daitezke. Gainera, sare eragileek prozesatzeko ahalmena egokitu dezakete eguneko trafiko-ereduen arabera non beharrezkoa den.

C-RAN-en BBU puntu zentralizatuak baliabideen partekatzea eta eraginkortasuna hobetzeko

BBUak instalazio zentralizatuetan bilduz, eragileek RRUs ehunak kudeaitezke kokaleku bakar batetik. Onurak hauek dira:

• Hardwarearen kontsolidazioa : Geltoki D-RAN baliokide batekin alderatuta, gelaxka 24ko instalazio batek BBU karroza 83% gutxiago behar ditu
• Energia-optimizazioa : Karga-balanzeak oinarrizko estazioaren energia-kontsumoa %35 murrizten du (Ericsson-en kasu-ikerketa, 2022)
• Koordinazio aurreratua : Koordenatutako multipuntua (CoMP) bezalako teknikak galarazten ditu 5Gren milimetro-uhinen erradiatzeko modu eraginkorra lortzeko

RAN birtualizatua (vRAN): BBU funtzioen eboluzioa hodeiko prozesamendura

vRAN-ek oinarrizko tratamendua berezko hardwaretik banatzen du, BBU birtualizatuaren (vBBU) funtzioak merkatuan eskuragarri dauden hodei-zerbitzarietan exekutuz. Aldaketa honek ekartzen ditu hauek:

1. Eskalatze flexiblea : Prozesuaren baliabideak dinamikoki eskalatzen dira trafiko-ereduen arabera
2. Mugakako integrazioa : Operatzaileen %67ak vBBUak instalatzen ditu Sartu Anitzeko Koma Mugakoa (MEC) nodoekin latentzia gutxitzeko (Nokia, 2023)
3. Intereraginkortasun-arazoak : Azpiko 700 μs-ko sinkronizazioa lortzeak azelerazio-hardware berezian behar du, hornitzaileen aniztasuna arreta izanda ere

D-RAN-tik C-RAN-era eta vRAN-era egindako bilakaera erakusten du nola hobetzen diren sareen eraginkortasuna, eskalagarritasuna eta kostu-eraginkortasuna zentralizazioak eta birtualetasunak

O-RAN eta Funtzio-banaketak: BBU-RRU arteko kolaborazioa berriro definituz

O-RAN Aliantza Estandarrak eta BBU eta RRUrentzako Interfaze Irekien Baldintzak

O-RAN Aliantza sare irekiagoak eta bateragarriagoak izateko lan egiten ari da, unitate oinarrizkoen (BBU) eta irrati unitate urrunenen (RRU) arteko komunikaziorako estandar metodoak ezarriz. Honek esan nahi du eragileek hornitzaile desberdinetako ekipamenduak nahastu eta parekatu ditzaketela, hornitzaile bakarreko ekosisteman sartu beharrean. Aliantzak osagai hauek funtzioz banatzeko modu ezberdinak sortu ditu, hala nola Aukera 7.2x. Konfigurazio honetan, RLC eta MAC geruzak BBU-n egiten dituzte beraien lanak, baina geruza fisikoaren zeregin beheagokoak eta RF prozesamendua RRU aldean gertatzen dira. Applied Sciences aldizkarian argitaratutako azkenengo artikulu batek adierazi zuen konfigurazio honek aurrealdeko atzerapenak 250 mikrosegundoren azpian mantentzen dituela, emaitza ikaragarria kontuan hartuta sare trinkoek denborarekiko zer neurritan sentikorrak diren. Halere, talka bat ere badago. Estandar irekiak erostaldi orduan aukera gehiago eskaintzen dituztenez, osagai guztien artean koordinazio zorrotzagoa eskatzen dute, sistema osoa arazorik gabe eta errendimendua gutxitu gabe funtzionatzea bermatzeko.

O-RAN arkitekturako funtzio-banaketa aukerak (adibidez, banaketa 7-2x)

Split 7.2x estandarra osagai desberdinen artean prozesu-zereginak banatuz funtzionatzen du, bi hurbilketa nagusirekin. Kategoria A-rekin, lan gehiena BBU aldean gertatzen da, RRUs errazteko baina aurrealdeko konexioan trafiko gehiago sortuz. Bestela, Kategoria B-k prozesatzeko zeregin horiek RRU batera eramaten ditu. Konfigurazio honek hobeto funtzionatzen du erabiltzaileek bidalitako seinaleekin arazten denean, nahiz eta hardwarea konplikatuagoa izan. Azkenengo jakinarazpen industrialek adierazten dutenez, operadoreen bi herenek gutxi gorabehera Kategoria B hautatu dute MIMO masiboaren instalazioetan seinaleen interferentzien gaineko kontrol hobea lortzeko. Teknologia ere bilakaka doa aurrera. Adibidez, 2023ko ULPI proiektua. Garapen berri honek ekuazionerako funtzio batzuk sistemaren arkitekturan barruan mugitzen ditu, errendimendu hobetuak lortuz guztietan zehar. Hobekuntza mota hauek dira azken aldian O-RAN lanean ari diren taldeen dokumentuek nabarmendu dituztenak.

Interoperabilitatea eta Errendimendua Orekatzea Open RAN Instalazioetan

O-RANEk diru aurrezteko aukera ekarri dezake denborarekin eta hornitzaile desberdinekin lan egitea baimentzen du, baina tradizionalki integratutako RAN sistemek bezain ondo funtzionatzea lortzea oraindik lan zaila da. Arazoak fabrikatzaile ezberdinen arteko hardware azelerazio gaitasunen eta softwarearen erabiltzerragoko mailaren arteko aldeetatik datorkigu. Horrek arazo larriak sortzen ditu datuen irteeraren eta energia kontsumoaren neurri garrantzitsuok lortzen saiatzerakoan. Enpresak BBU puntu zentralizatuak konfiguratzen dituztenean, aurrealdean konexio oso fidagarriak behar dituzte ere, industria estandarrek adierazten dutenez, jiterra hurbil edo 100 nanosegundotik behera mantentzea eskatzen duena. Adituek lehenengo pauso geldiak ematea gomendatzen dute, agian hiri barruan arrisku gutxiago dakarten lekuetan hasita, non arazoek ez dituzten istripurik handirik eragiten. Hurbilketa honek eragileei guztiak behar bezala funtzionatzen duten eta espero diren betetzen dituzten ala ez probatzeko aukera ematen die, eskualde handiagoetan erabat sartu baino lehen.