बेसबैंड यूनिट संचार उपकरणों के प्रदर्शन में सुधार कैसे करती है?

5G सिग्नल प्रोसेसिंग में बेसबैंड यूनिट के मुख्य कार्य

रीयल-टाइम सिग्नल प्रोसेसिंग: 5G नेटवर्क में 10ms से कम की विलंबता सक्षम करना

बेसबैंड इकाइयाँ महत्वपूर्ण डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग कार्यों को संभालती हैं जो कड़े समय के दायरे में होने चाहिए, जिससे स्वचालित वाहनों और कारखाना स्वचालन प्रणालियों जैसे 5G अनुप्रयोगों में अति-तीव्र प्रतिक्रिया समय प्राप्त करना संभव होता है। ये इकाइयाँ भौतिक परत के कार्य को 2 मिलीसेकंड से भी कम समय में पूरा कर देती हैं, जिससे 3GPP मानकों द्वारा निर्धारित 10 मिलीसेकंड की सीमा के भीतर सिग्नल के आदान-प्रदान की कुल देरी बनी रहती है। समानांतर प्रोसेसिंग और विशेष हार्डवेयर बूस्ट जैसी तकनीकों के साथ, बीबीयू परिवर्तित परिस्थितियों के अनुसार अपने संसाधन उपयोग को त्वरित रूप से ढल सकते हैं। इसका अर्थ है कि भीड़ भाड़ के समय या बड़ी घटनाओं के दौरान नेटवर्क बहुत व्यस्त होने पर भी वे निर्बाध रूप से काम करते रहते हैं।

डिजिटल सिग्नल पाइपलाइन: मॉड्यूलेशन, चैनल कोडिंग, और MIMO प्रीकोडिंग

सिग्नल बखतरबंदता और वर्णक्रम दक्षता को अधिकतम करने के लिए बीबीयू की डिजिटल सिग्नल पाइपलाइन तीन महत्वपूर्ण कार्यों को एकीकृत करती है:

1. मॉडुलेशन qAM-256 और QAM-1024 जैसी उच्च-क्रम योजनाओं का उपयोग घने रेडियो तरंगरूपों में डेटा को एन्कोड करने के लिए किया जाता है
2. चैनल कोडिंग lDPC और पोलर कोड्स के साथ 4G टर्बो कोड्स की तुलना में बिट त्रुटि दर में 68% तक कमी आती है
3. MIMO प्रीकोडिंग बुद्धिमतापूर्ण बीम स्टीयरिंग को सक्षम करता है, जो स्पेक्ट्रल दक्षता में 3.1 गुना सुधार करता है (मोबाइल एक्सपर्ट्स 2023)
   एक साथ, ये प्रक्रियाएं सघन शहरी वातावरण में पैकेट नुकसान को न्यूनतम करती हैं और उच्च थ्रूपुट बनाए रखती हैं।

केस अध्ययन: शीर्ष-स्तरीय BBU शहरी 5G तैनाती में अपलिंक लेटेंसी में 42% की कमी लाता है

टोक्यो में एक प्रमुख निर्माता के BBU 6630 के 2023 के क्षेत्र परीक्षण ने आभासीकरण और मशीन लर्निंग आधारित ट्रैफ़िक भविष्यवाणी के माध्यम से महत्वपूर्ण प्रदर्शन लाभ प्रदर्शित किए। प्रणाली ने प्राप्त किया:

• औसत अपलिंक लेटेंसी में 42% की कमी (9.2ms से घटकर 5.3ms)
• सेल-एज थ्रूपुट में 17% का सुधार
• ड्रॉप हुए कनेक्शन में 31% कमी हस्तांतरण के दौरान
  ये परिणाम BBU की भूमिका की पुष्टि करते हैं, जो विशेष रूप से उच्च-घनत्व वाले शहरी तैनाती में, विश्वसनीय 5G नेटवर्क के संगणना कोर के रूप में है।

BBU-संचालित नेटवर्क प्रदर्शन: विलंबता में कमी, थ्रूपुट में वृद्धि, और दक्षता

केंद्रीकृत RAN (C-RAN): BBU आभासीकरण के माध्यम से गतिशील संसाधन समूहन

क्लाउड रेडियो एक्सेस नेटवर्क (सी-आरएएन) सेटअप में कई सेल साइट्स के लिए संयुक्त प्रसंस्करण शक्ति वाली आभासी बेसबैंड इकाइयों का उपयोग होता है, जिससे हर जगह अलग-अलग उपकरण रखने की आवश्यकता नहीं रहती। इससे पहले जैसे अलग-थलग आधारभूत ढांचे समाप्त हो जाते हैं, चल रहे खर्चों में लगभग 30 प्रतिशत तक की कमी आती है, और वास्तविक समय में आवश्यकतानुसार कार्यभार को स्थानांतरित करना संभव हो जाता है। जब नेटवर्क ट्रैफ़िक में अचानक वृद्धि होती है, तो सिस्टम वास्तव में उन आसपास के सेल्स से अतिरिक्त क्षमता प्राप्त कर सकता है जो पूरी तरह उपयोग में नहीं लाए जा रहे हैं, और उसे जहाँ सबसे अधिक आवश्यकता होती है वहाँ भेज सकता है। परिणाम? बिना कोई नया उपकरण खरीदे, प्रसंस्करण क्षमता पहले की तुलना में लगभग तीन गुना तक बढ़ जाती है। जब आप इसके बारे में सोचते हैं, तो यह काफी शानदार लगता है।

उन्नत बीबीयू नियंत्रण द्वारा सक्षम मैसिव एमआईएमओ समन्वय और वर्णक्रम पुन: उपयोग

उन्नत BBU एल्गोरिदम सटीक बीमफॉर्मिंग और स्थानिक बहुसंकेतन प्रदान करने के लिए सैकड़ों एंटीना तत्वों के समन्वय करते हैं। इससे एक ही आवृत्ति बैंड को एक साथ कई उपयोगकर्ताओं द्वारा साझा किया जा सकता है, जिससे वर्णक्रम दक्षता में 47% की वृद्धि होती है। दिशात्मक संकेत फोकसिंग हस्तक्षेप को भी न्यूनतम करती है, 5x घने नेटवर्क तैनाती का समर्थन करती है, जबकि 99.999% विश्वसनीयता बनाए रखती है—जो मिशन-आलोचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।

प्रमुख प्रभाव :

• विलंबता में कमी: औद्योगिक IoT के लिए उप-10ms प्रतिक्रिया
• थ्रूपुट स्केलिंग: mmWave तैनाती में प्रति सेल 40 Gbps
• ऊर्जा दक्षता: वितरित RAN की तुलना में प्रति गीगाबाइट 60% कम शक्ति

बेसबैंड यूनिट प्रदर्शन को शक्तिशाली बनाने वाले प्रमुख हार्डवेयर घटक

FPGA/ASIC त्वरण: पुराने x86 सिस्टम की तुलना में उच्चतर FFT थ्रूपुट प्राप्त करना

फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरेज़ (FPGAs) और एप्लिकेशन स्पेसिफिक इंटीग्रेटेड सर्किट्स (ASICs) के साथ 5G सिग्नल को वास्तविक समय में संभालने के लिए आवश्यक कंप्यूटिंग शक्ति प्रदान की जाती है, जो पुराने x86 सिस्टम की तुलना में तेज़ी से कार्य करने और कुल मिलाकर कम ऊर्जा का उपयोग करने में बेहतर हैं। ये विशेष उद्देश्य चिप्स उन कार्यों के लिए गति बढ़ाते हैं जिन्हें समानांतर रूप से संसाधित किया जा सकता है, जैसे कि Fast Fourier Transform गणनाएँ जिनके बारे में हर कोई बात करता है, जो अब हर जगह देखे जाने वाले बड़े MIMO सेटअप में मॉड्यूलेशन और डीमॉड्यूलेशन को सही ढंग से करने के लिए लगभग आवश्यक हैं। जब कंपनियाँ सामान्य CPU से FPGA या ASIC समाधानों पर जाती हैं, तो वे मूल रूप से मुख्य प्रोसेसर से भारी कार्यों को हटा देती हैं। इस दृष्टिकोण से प्रसंस्करण देरी में कमी आती है और साथ ही बिजली की काफी बचत भी होती है। कुछ अध्ययनों में दिखाया गया है कि शहरी क्षेत्रों में इन तकनीकों के तैनात होने पर लगभग एक तिहाई से लेकर लगभग आधे तक बिजली के उपयोग में कमी आती है।

आधुनिक BBU डिज़ाइन में प्रोसेसर, DSP, मेमोरी और इंटरफ़ेस एकीकरण

आज के बेसबैंड यूनिट्स इन दिनों एक ही बॉक्स में बहुत कुछ समाहित करते हैं - बहु-कोर प्रोसेसर के साथ-साथ विशेष डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर, उच्च गति वाली मेमोरी की पर्याप्त मात्रा, और सभी प्रकार के मानक कनेक्शन एक साथ समेटे हुए। सिग्नल को मॉड्यूलेट करने, उन्हें वापस डीमॉड्यूलेट करने और जटिल चैनल कोडिंग कार्यों को संभालने के मामले में DSP सबसे अधिक काम करता है। इस बीच, सामान्य प्रोसेसर नेटवर्क स्लाइस के प्रबंधन और अन्य ऊपरी स्तर के प्रोटोकॉल कार्यों जैसी चीजों को संभालते हैं। आने वाले विशाल रेडियो फ्रीक्वेंसी डेटा के साथ निपटने के लिए, सिंक्रोनस DRAM बफर के रूप में कार्य करता है, जो 200 गीगाबिट प्रति सेकंड से अधिक की गति को संभालता है, जिससे अपरिहार्य ट्रैफ़िक के उछाल के दौरान भी सब कुछ बैकअप में नहीं पड़ता। और कनेक्शन की बात करें, तो इस सबे को सुचारू रूप से काम करने में सहायता करने के लिए कई महत्वपूर्ण इंटरफ़ेस शामिल हैं।

• eCPRI : कम विलंबता वाले फ्रंटहॉल कनेक्टिविटी को सक्षम करता है
• 25GbE : बैकहॉल एग्रीगेशन का समर्थन करता है
• PCIe Gen4 : उच्च-गति इंटर-चिप संचार को सुगम बनाता है
  यह घनिष्ठ रूप से एकीकृत डिज़ाइन बस कंटेंशन को खत्म कर देता है, जिससे अत्यंत विश्वसनीय अनुप्रयोगों के लिए निर्धारक विलंबता 100µs से कम रहती है।

बेसबैंड इकाइयों के रणनीतिक लाभ: स्केलेबिलिटी, ऊर्जा दक्षता और भविष्य के अनुकूलन

ओ-आरएएन में समझौते: असंयोजन और बीबीयू प्रदर्शन स्थिरता के बीच संतुलन

ओपन रेन की अवधारणा वास्तव में हार्डवेयर को सॉफ्टवेयर घटकों से अलग करके बाजार में अधिक विक्रेताओं के प्रवेश को प्रोत्साहित करती है और नवाचार को बढ़ावा देती है। हालाँकि, अलग-अलग उपकरणों में बेसबैंड यूनिट के प्रदर्शन को स्थिर रखने की कोशिश करते समय इस दृष्टिकोण से समस्याएँ उत्पन्न होती हैं। मॉड्यूलर प्रणालियाँ आसान स्केलिंग और विस्तार की अनुमति देती हैं, और पिछले साल के टेलीकॉम एफिशिएंसी रिपोर्ट के अनुसार ये ऊर्जा खपत में लगभग 30 प्रतिशत की कमी भी कर सकती हैं। लेकिन इन लाभों की एक कीमत है। प्रणाली इंटरफ़ेस विनिर्देशों के सख्त अनुपालन की आवश्यकता होती है, अन्यथा सिग्नल समय भिन्नताओं और असंगत डेटा स्थानांतरण दरों के साथ समस्याएँ होंगी। जब मिलीसेकंड के मामले में आवेदनों जैसे IoT उपकरणों के माध्यम से जुड़े कारखाने स्वचालन प्रणालियों के साथ निपटना होता है, तो नेटवर्क प्रदाताओं के पास पूरी प्रक्रिया में सब कुछ बिल्कुल सहज ढंग से काम करना सुनिश्चित करने के अलावा कोई विकल्प नहीं होता। BBUs को रणनीतिक रूप से तैनात करने का अर्थ है खुले प्लेटफॉर्म द्वारा प्रदत्त अनुकूलनीयता और आगामी 5G-एडवांस्ड विनिर्देशों के सख्त प्रदर्शन आवश्यकताओं और यहां तक कि अभी तक परिभाषित नहीं 6G मानकों को पूरा करने की आवश्यकता के बीच संतुलन खोजना।