Ce qui rend le BBU compatible avec les stations de transmission de base ?

Rôle central du BBU dans l'architecture BTS et intégration fonctionnelle

Orchestration du traitement de bande de base : comment le BBU gère la modulation, le codage et l'allocation des ressources

Au cœur de l'architecture de la station de base (BTS) se trouve l'unité de bande de base (BBU), qui gère tous les traitements numériques essentiels des signaux. Pensez aux techniques de modulation, aux méthodes de codage de canal et à la manière dont les ressources sont allouées dynamiquement sur différents canaux. Lors de l'émission de signaux, cette unité prend des flux de données brutes et les transforme en symboles modulés à l'aide de diverses techniques telles que la modulation d'amplitude en quadrature (QAM). Elle ajoute également des codes de correction d'erreur directe pour protéger contre la corruption des données pendant la transmission. La véritable magie opère lorsque ces algorithmes d'allocation de ressources en temps réel entrent en jeu, répartissant la bande passante disponible entre plusieurs utilisateurs afin qu'aucun ne reste bloqué trop longtemps en attente de ses données, tout en assurant une utilisation maximale de l'espace spectral. À la réception, la BBU effectue tous les travaux nécessaires de démodulation et de décodage. C'est là que la puissance de traitement est cruciale, car elle influence des aspects tels que la vitesse de transmission des informations (latence), les débits globaux de transfert de données (débit) et la capacité des systèmes à s'adapter correctement lorsque la qualité du signal change de façon inattendue.

Couplage architectural avec les unités RF : flux de signal du bande de base vers RF dans les déploiements BTS intégrés

Les unités de bande de base (BBU) fonctionnent en étroite collaboration avec les unités radio distantes (RRU) via des connexions fibre standard, utilisant généralement les protocoles CPRI ou eCPRI. Les signaux de bande de base traités sont transférés sous forme de données numériques de la BBU vers la RRU tout en conservant leur qualité durant la transmission. Lorsque ces signaux atteignent la RRU, ils sont convertis du format numérique au format analogique avant d'être amplifiés pour la transmission en fréquence radio par l'intermédiaire des antennes. Dans le sens inverse, lorsque les antennes captent des signaux RF, ceux-ci sont d'abord transformés en format numérique au niveau de la RRU, puis transmis à la BBU où s'effectue le décodage. Ce chemin de communication bidirectionnel à délai minimal permet une synchronisation précise entre les différents composants. Une telle synchronisation est essentielle pour des techniques comme le beamforming coordonné ou la mise en œuvre de systèmes massifs MIMO dans des réseaux répartis sur plusieurs stations de transmission et réception (BTS).

Interfaces normalisées permettant l'interopérabilité entre BBU et BTS

CPRI vs eCPRI : Implications en termes de latence, de bande passante et de compatibilité pour la communication entre BBU et RU

Le protocole CPRI offre une latence incroyablement faible, inférieure à 100 microsecondes, ce qui est absolument essentiel pour les opérations sensibles au temps au niveau de la couche physique. Mais il y a un inconvénient : il nécessite d'importantes quantités de bande passante de fronthaul, environ 24,3 gigabits par seconde par porteuse d'antenne. Cela crée de sérieux problèmes d'évolutivité lors du déploiement dans des réseaux 5G densément peuplés. En revanche, l'eCPRI adopte une approche différente en utilisant une technologie Ethernet basée sur des paquets ainsi que des découpages fonctionnels tels que le Split-7.2. Ces changements réduisent les besoins en bande passante d'environ 60 pour cent tout en permettant une virtualisation partielle de l'unité de bande de base, sans perdre ce temps de réponse crucial inférieur à la milliseconde nécessaire aux fonctions importantes. Toutefois, lorsque les opérateurs mélangent des systèmes CPRI et eCPRI, ils doivent s'assurer que tous les micrologiciels des unités radio sont compatibles. Sinon, des incompatibilités de configuration peuvent entraîner des ruptures de communication et une dégradation des services sur l'ensemble du réseau.

spécifications 3GPP et O-RAN : Garantir la compatibilité multi-fournisseurs des BBU dans les écosystèmes BTS

La version 15 de 3GPP a établi certaines normes fondamentales concernant le fonctionnement conjoint des équipements, incluant notamment les partages de couches inférieures (pensez à l'Option 2) et la synchronisation temporelle pouvant varier de plus ou moins 1,5 microseconde. Cela contribue à garantir un comportement cohérent des unités de bande de base, quel que soit leur fabricant. Puis est arrivée l'O-RAN ALLIANCE avec sa propre approche, créant des interfaces ouvertes qui ne favorisent aucune entreprise en particulier. Leur spécification Fronthaul en est un bon exemple, séparant essentiellement le matériel du logiciel afin que les unités de bande de base de différents fabricants puissent fonctionner harmonieusement avec des unités radio, quelle que soit la configuration BTS retenue. Selon les données sectorielles de 2023, la majorité des opérateurs ont désormais adopté ces solutions O-RAN, environ 7 sur 10 au niveau mondial. La raison principale ? Ils souhaitent éviter d'être définitivement dépendants du matériel d'un seul fournisseur. Ce changement a également accéléré les tests entre fournisseurs différents et réduit le temps de certification des nouveaux produits.

Répartitions fonctionnelles et évolution du RAN : comment les responsabilités du BBU évoluent entre D-RAN, C-RAN et O-RAN

FH-7.2, FH-8 et autres répartitions : impact sur les exigences d'interface du BBU et la flexibilité d'intégration du BTS

Les répartitions fonctionnelles — normalisées par l'O-RAN Alliance — redéfinissent l'emplacement du traitement au niveau de la couche PHY, en transférant les responsabilités entre les unités radio (RUs), les unités distribuées (DUs) et les unités centralisées (CUs). Ces changements influencent directement la conception de l'interface du BBU et la flexibilité du déploiement du BTS :

• FH-7.2 déplace certaines fonctions PHY (par exemple, compression IQ, FFT/IFFT) vers l'unité radio (RU), réduisant ainsi les besoins en bande passante du fronthaul d'environ 40 % et facilitant l'adoption du cloud-RAN.
• FH-8 , qui conserve l'intégralité du traitement PHY au niveau de l'unité distribuée (DU), impose des contraintes de latence plus strictes (<250 µs), mais prend en charge des fonctionnalités avancées telles que la densification massive MIMO.

Par conséquent :

Chaque division impose des mécanismes de synchronisation matérielle distincts et un support de protocole, mais collectivement, ils éliminent les contraintes spécifiques au fournisseur et accélèrent l'évolutivité du réseau 5G.

Les principales capacités de BBU qui permettent directement la compatibilité BTS

La compatibilité des unités de bande de base (BBU) avec les stations de transceiver de base (BTS) repose sur cinq capacités fondamentales qui assurent une intégration transparente dans les architectures RAN modernes:

• Extensibilité : Allocation dynamique des ressources de traitement pour répondre aux augmentations de trafic et à l'expansion du réseausans mise à niveau du matérielpour répondre aux demandes en évolution de la capacité 5G.
• Puissance de traitement élevée : débit soutenu jusqu'à 100 Gbps pour la modulation, le codage et la planification en temps réelcritique pour le traitement du signal à faible latence et haute fidélité.
• Flexibilité des protocoles : prise en charge native des normes CPRI, eCPRI et O-RAN de réseau de réseau frontal grâce à des interfaces définies par logiciel, permettant l'interopérabilité entre les écosystèmes BTS hétérogènes.
• Prise en charge de la virtualisation : conception indépendante du matériel conforme aux principes du cloud-RAN, prenant en charge les charges de travail contenant des conteneurs et les modèles d'infrastructure en tant que service, dont la couverture devrait atteindre 40% des réseaux d'ici 2025.
• Conformité à la sécurité : chiffrement intégré, authentification mutuelle et gestion des clés alignés sur les cadres de sécurité 3GPP (par exemple, TS 33.501), assurant une confiance de bout en bout dans les environnements RAN ouverts.

Ensemble, ces capacités démantèlent les barrières propriétaires et fournissent un traitement du signal cohérent et fiable sur les déploiements RAN distribués, centralisés et hybrides.