Mikä on integroidun BBU- ja tukiaseman yksikön ratkaisujen etuja?

Parannettu verkon suorituskyky integroiduilla BBU-ratkaisuilla

Tukiaseman yksikön perustoiminnot signaalinkäsittelyssä

Baseband-yksiköt (BBU:t) ovat olennaisesti nykyaikaisten soluverkkojen aivoja, jotka hoitavat kaiken digitaalisen signaalinkäsittelyn työn, korjaavat virheitä ja hallinnoivat signaalien modulointia. Kun nämä toiminnot keskitetään integroiduilla BBU:illa, varusteiden päällekkäisyyttä vähenee ja signaalin laatu paranee. Joidenkin vuoden 2024 Wireless Infrastructure -raportin tutkimusten mukaan parannukset ovat noin 35 % perinteisiin hajautettuihin järjestelmiin verrattuna. Miksi tämä on niin tärkeää? No, kun kaikki keskitetään, se auttaa etäisissä radiolaitteissa (RRU) pysymään täydellisessä synkronoinnissa. Ja rehellisesti sanottuna, tämä synkronointi on ehdottoman välttämätöntä, jotta 5G voi toimia moitteettomasti näillä haastavilla millimetriaaltofrekvensseillä.

Alhainen viive ja suuri siirtonopeus valmiissa 5G-verkoissa

Kun integroidut kantataajuusyksiköt otetaan käyttöön, ne vähentävät käsittelyviiveitä alle yhdeksi millisekunniksi, mikä mahdollistaa erittäin luotettavat alhaisen viiveen yhteydet. Näitä yhteyksiä tarvitaan erityisesti sellaisissa sovelluksissa kuin itseohjautuvat autot ja etäleikkaukset, joissa ajoitus on erittäin tärkeää. Kun nämä järjestelmät sijoitetaan keskitetyille paikoille, niiden avulla voidaan hallita kaistanleveyden jakautumista eri käyttäjien kesken, ja testit ovat osoittaneet, että tämä voi saavuttaa lähes 98 %:n tehokkuuden ruuhkautuneissa verkoissa. Todellisissa kenttätesteissä, jotka on tehty vilkkaille kaupunkialueille, on myös saavutettu odotettua parempia tuloksia. Verkon kapasiteetti kasvoi noin 40 %, kun insinöörit käyttivät seuraavan sukupolven BBU-yksiköitä, jotka on erityisesti suunniteltu toimimaan suurten antenniryhmien kanssa, joita kutsutaan massiivisiksi MIMO-järjestelmiksi.

Tapaus: Kaupunkialueen 5G-verkon käyttöönotto integroiduilla BBU-ratkaisuilla Soulissa

Soulissa oleva 5G-verkko hoitaa yhteydet noin 10 miljoonalle ihmiselle käyttäen niin sanottua keskitettyä BBU-arkkitehtuuria seuratakseen kaikkia yli 15 000 radiosolmua, jotka on hajautettu kaupungin alueelle. Kun siirryttiin näihin virtualisoituihin BBU-rakenteisiin, teleoperaattorit onnistuivat vähentämään laitteistokustannuksiaan noin neljänneksellä. Samalla he pystyivät saavuttamaan maksimilatausnopeuksia noin 2,5 gigabitin sekunnissa. Todellinen pelinvaihtaja oli, kun alkoi saada tietoanalytiikkaa suoraan näistä BBU-ryhmittymistä. Tämä mahdollisti liikenteen kärkien ennakoimisen ennen kuin ne edes tapahtuivat. Tuloksena oli huomattava lasku ruuhkista ruuhka-aikoina – noin 60 prosenttia vuoden 2024 Global Smart City -raportin mukaan. Kaupungit ympäri maailmaa tarkastelevat nyt Soulun lähestymistapaa mallina omien 5G-verkkojensa laajentamiseksi ilman budjetin rikkoutumista.

Keskitettyjen BBU-arkkitehtuurien kustannus- ja energiatehokkuus

Keskitetyt baseband-yksikkö (BBU) -arkkitehtuurit parantavat kustannustehokkuutta yhdistämällä useiden radioiden prosessointiresurssit. Operaattorit vähentävät käyttökustannuksia (OpEx) yhdistämällä ohjelmistopäivitykset ja ylläpidon – jolloin jokainen päivitys palvelee nyt samanaikaisesti 20–50 etäyksikköä.

Käyttökustannusten vähentäminen BBU-yhdistämisen avulla

BBU-yhdistäminen alentaa virrankulutusta 18–22 % vuoden 2023 tietokeskusten tehokkuusvertailujen mukaan, koska tarpeettomat jäähdytysjärjestelmät poistuvat. Siirtyminen hajautetusta keskitettyyn BBU-ratkaisuun vähentää vuosittaista OpExia 9 200 Yhdysvaltain dollaria tyypillisellä 5G-makroasemalla.

Miten integroidut BBU:t vähentävät virrankulutusta ja laitteistokustannuksia

Edistyneet BBUn hallinnoivat jokaista radiolaitetta 45 W:n teholla optimoiduilla ASIC-piireillä, aiemmasta 68 W:sta. Yhteiset virtalähteet ja 48 V:n DC-jakauma vähentävät energiahukkaa, säästäen 4 800 dollaria vuodessa kohtaa kohden verrattuna hajautettuihin ratkaisuihin.

Tietopiste: GSMA-raportti osoittaa 30 % alhaisemman energiankäytön keskitetyillä BBU:illa

GSMA-tutkimus vahvistaa, että keskitetyt BBUn vähentävät verkon energiatiheyttä 30 %:lla (GSMA 2023). Kun 150 radiolaitetta keskitetään kolmeen BBU-keskukseen, operaattorit saavuttavat kuukausittaiset sähkösäästöt 800 kW:n edestä – vastaten noin 230 kodin vuotuista sähkönkulutusta.

Strategia: Kustannustehokkaan BBU-yhdistämisen toteuttaminen alueverkoissa

Verkkosuunnittelijat maksimoivat säästöt käyttämällä skaalautuvia BBU-kotelorakenteita, jotka tukevat asteittaisia päivityksiä. Vaiheittainen 36-kuukautinen käyttöönotto neljässä alueellisessa keskuksessa vähentää alkuperäisiä pääomakustannuksia 62 %:lla verrattuna koko verkon uudelleenrakentamiseen.

Laajennettavuus ja joustavuus dynaamisissa verkkoympäristöissä

Modulaarinen BBU-suunnittelu tarpeen mukaan tapahtuvaan kapasiteetin laajentamiseen

Modulaariset BBU-arkkitehtuurit mahdollistavat teleoperaattoreille kapasiteetin skaalauksen tarkasti kysynnän mukaan. Vaihdettavat komponentit mahdollistavat asteittaiset päivitykset ilman kalliita "kokonaisvaihtoja". Keski-tason operaattori Kaakkois-Aasiassa laajensi 5G-kattavuuttaan 40 % kuudessa kuukaudessa käyttämällä tätä lähestymistapaa, jolloin infrastruktuurisijoitukset ovat linjassa tilaajakannan kasvun kanssa.

IoT-kasvun tukeminen skaalautuvalla BBU-asennuksella: Esimerkki Intian maaseudulta

Yhteensä 150 kylässä Intian maaseudulla asennettiin pienempiä baseband-yksiköitä käsittelemään noin 220 000 maatalouden IoT-anturia, jotka seuraavat asioita, kuten maan kosteusasteita ja paikallisia sääolosuhteita, samalla kun signaaliviive pysyy alle 50 millisekunnissa. Tämän lähestymistavan kiinnostava puoli on säästöt verrattuna vanhoihin menetelmiin, joissa käytettiin suuria solukkomastoja. Joidenkin viime vuonna julkaistujen tutkimusten mukaan alkuperäiset kustannukset ovat noin 60 prosenttia pienemmät, kuten Modular Network Expansion -raportti kertoo joustavista infrastruktuuriratkaisuista.

Pilvipohjainen RAN (C-RAN) -arkkitehtuuri ja keskitettyjen BBUn rooli

C-RAN hyödyntää keskitettyjä BBU-rakennuksia dynaamiseen prosessointiresurssien jakoon radiolaitteiden välillä. Vuoden 2023 Mumbain krikettimaailmanmestaruuskisojen aikana yksi suurimmista operaattoreista siirsi 85 % BBU-kapasiteetistaan stadionialueille, tarjoten 2,3 Gbps:n huippunopeuden 90 000 samanaikaiselle käyttäjälle. Keskitetty rakenne vähentää resurssien päällekkäisyyttä alle 10 %:iin verrattuna hajautettujen järjestelmien 35–40 %:iin.

Virtualisoitujen ja ohjelmallisesti määriteltävien BBU-ratkaisujen hyödyntäminen joustavuuden saavuttamiseksi

Virtualisoidut BBU-alustat saavuttavat 92 % laitteistopohjaisesta signaalinkäsittelysuorituksesta GPU-kiihdytetyillä säiliöillä. Yksi eurooppalainen operaattori käyttää ohjelmallisesti määriteltyä järjestelmää, joka säätää resurssijakoa 15 minuutin välein, vähentäen energiankulutusta 18 % ilman, että vaarannetaan 99,999 %:n palvelun saatavuutta – mikä on ratkaisevan tärkeää yritystason 5G-verkon viipaloinnin kannalta vaihtelevissa kuormituksissa.

Edistyneiden RAN-arkkitehtuurien mahdollistaminen: C-RAN:n ja O-RAN:n integrointi

BBU:n rooli yhteentoimivuudessa ja avoimissa RAN-ekosysteemeissä

Kantataajuusyksiköt (BBU:t) ovat perusta yhteentoimiviin avoimiin RAN-ekosysteemeihin, erottaen laitteisto- ja ohjelmistokerrokset. Nykyaikaiset BBU:t sisältävät O-RAN Alliancen määrittelemät standardoidut rajapinnat, mikä mahdollistaa eri valmistajien laitteiden saumattoman integroinnin. Tämä siirtymä poistaa vanhat rajoitukset, joissa omavaraiset BBU–radiotason yksikkö (RU) -yhdistelmät lukitsivat operaattorit yhden valmistajan ekosysteemiin.

Omavarainen vs. avoimet rajapinnat BBU–RRU-viestinnässä

Vanhat BBU-RRU-ratkaisut joutuivat käyttämään omaleimaisia ratkaisuja, kuten CPRI:tä, mikä käytännössä lukitsi verkkotoimittajat kalliisiin ratkaisuihin, jotka eivät sopeutuneet hyvin muuttuviin tarpeisiin. Avointen fronthaul-standardien, kuten eCPRI:n ja O-RANin 7.2x-spesifikaatioiden, myötä pelikenttä on kuitenkin täysin muuttunut. Nyt teleoperaattorit voivat todella yhdistellä eri valmistajien baseband-yksiköitä ja radiolaitteita vapaasti keskenään. Otetaan esimerkiksi suuri aasialainen teleoperaattori, joka leikkasi käyttöönoton kustannuksia noin 22 prosenttia viime vuonna siirtyessään avoimen rajapinnan BBUsiin, jotka toimivat ainakin kuuden eri RU-valmistajan laitteiden kanssa. Tämänlainen joustavuus tarkoittaa, että operaattorit eivät enää joudu yhden toimittajan luokse panttivanhemmiksi.

Tapaus: O-RAN-liiton monitoimittaja-BBU- ja O-RU-integraation kokeilut

O-RAN Alliancen vuonna 2023 suorittama koe saavutti 98 %:n onnistumisasteen useiden toimittajien BBU-O-RU-käsittelyssä sekä kaupunki- että maaseutualueilla. Osallistujat ylläpitivät alle 3 ms:n viiveitä käyttäen kolmen kilpailevan valmistajan BBU-laitteita, mikä vahvisti arkkitehtuurin yhteistoimivuuden. Nämä tulokset tukevat GSMA:n ennustetta, jonka mukaan 38 %:lla maailman matkapuhelinverkon sivustoista on Open RAN -BBU:t vuoteen 2027 mennessä.

Toimittajariippumattomien verkkojen rakentaminen BBU- ja O-RAN-yhteistyön kautta

Virtualisoimalla BBU-toiminnot ja omaksumalla O-RAN:n hajautetun kehyksen operaattorit voivat dynaamisesti jakaa tukiaseman resursseja eri toimittajien laitteistojen kesken. Tämä purkaa suljettujen "pihapiirien" rajoitukset ja mahdollistaa 40 %:n vanhojen BBU-laitteiden korvaamisen standardoiduilla yksiköillä päivitysten yhteydessä – strategia, joka ennustetaan säästävän 12 miljardia dollaria globaalissa RAN-kulutuksessa vuoteen 2026 mennessä.

Tulevaisuuden trendit: tekoäly, reuna-laskenta ja älykkäät BBU-alustat

Tekoälyllä parannettu signaalinkäsittely ja ennakoiva huolto BBU:ssa

Tekoälyllä toimivat BBUn laitteet parantavat huomattavasti 5G-signaalien modulointia ja virheiden korjausta, mikä vähentää käsittelyviiveitä noin 40 % verrattuna perinteisiin staattisiin menetelmiin viimeisimpien vuoden 2024 teleliikennealan vertailutestien mukaan. Nämä älykkäät järjestelmät analysoivat menneitä suorituskykytietoja tunnistaakseen mahdollisia laiteongelmia jo ennen niiden esiintymistä – joskus jopa kolme päivää etukäteen – jolloin yritykset voivat korjata ongelmat ennen kuin asiakkaat edes huomaavat ne. Otetaan esimerkiksi ruuhkaisat verkkokaudet. Tekoälyn ohjaamat tukiasemayksiköt säätävät itse beamforming-asetuksiaan pitääkseen palvelun laadun tasaisena koko päivän ajan. Tämä ei ole hyödyksi vain asiakaskokemuksen kannalta, vaan säästää myös korjauskustannuksissa, sillä huoltokustannukset laskevat yhteensä noin 18 %.

BBU jakaautuneiden reuna-laskentasolmujen perustana

Perinteinen keskitetty BBU-malli on nykyisin antamassa periksi uudelle – hajautetuille reuna-laskentakeskuksille, jotka sijaitsevat noin 1–2 km päässä todellisista käyttäjistä. Laskentatehon sijoittaminen tähän asti lähelle tekee kaiken eron sovelluksissa, joissa millisekunnit ratkaisevat, kuten itseliikkuvien tehdaslaitteiden tai työntekijöitä ohjaavien lisätyn todellisuuden järjestelmien käytössä monimutkaisen koneiston ympärillä. Tulevaisuudessa suurin osa analyytikoista on samaa mieltä siitä, että noin kaksi kolmasosaa teleoperaattoreista aikoo ottaa käyttöön tällaiset reuna-laskentaan valmiit BBUn seuraavien parin vuoden aikana. Pääasiallinen syy? Käsitellä kaikki data, joka saapuu liitettyjen laitteiden kautta älykkäiden kaupunkien aloitteiden ja teollisten valvontaverkkojen kautta, jotka seuraavat reaaliaikaisesti kaikkea lämpötilan vaihteluista rakenteelliseen eheyteen.

Verkkotoimintojen automatisointi tekoälyohjatulla BBU-hallinnalla

Tekoälyllä varustetut BBUn hallinnoivat spektriä itsenäisesti, priorisoivat hätäpalvelut ja uudelleenohjaavat liikennettä ruuhkautumisen aikana. Stressitestien mukaan nämä järjestelmät vähensivät manuaalisia toimenpiteitä 83 %:lla samalla kun ne ylläpitivät 99,999 %:n käytettävyyttä. Palveluntarjoajat raportoivat 22 %:n nopeamman vianmäärityksen käyttäen luonnollisen kielen käsittelyä (NLP), joka muuntaa teknikoiden kyselyt reaaliaikaisiksi diagnostiikoiksi.

Autonomisten verkkojen valmistautuminen älykkäiden BBU-päivitysten kautta

Uusimmat kantataajuusyksiköt tulevat nyt mukanaan rakennetulla keskittelemättömällä oppimisjärjestelmällä, joka mahdollistaa televerkkojen itsesäätelyn paikallisten liikennekuormien mukaan samalla kun arkaluontainen tieto pysyy turvassa. Otetaan esimerkiksi Japanin Rakuten Mobile – he onnistuivat vähentämään 5G-erillisen käyttöönoton aikaa noin 35 %:lla siirtyessään ohjelmistomääriteltyihin BBU:hun. Näiden älykkäiden alustojen todellinen mielenkiinto piilee siinä, kuinka ne luovat pohjan itsenäisesti toimiville verkoille. Kuvittele mastot, jotka säätävät signaalitehoaan automaattisesti voimakkaiden sadekuurojen tai jalkapallo-otteluiden viikonloppuisina, kun tuhannet ihmiset kokoontuvat yhtä aikaa stadioneihin.