Kako jedinica za osnovni opseg poboljšava performanse komunikacijske opreme?

Osnovne funkcije jedinice za osnovni opseg u obradi 5G signala

Obrada signala u realnom vremenu: Omogućavanje latencije ispod 10 ms u 5G mrežama

Jedinice za obradu osnovnog frekvencijskog pojasa obavljaju ključne zadatke digitalne obrade signala koji moraju biti izvršeni u vrlo kratkim vremenskim okvirima, što ih čini ključnima za postizanje izuzetno brzih vremena odziva potrebnih u 5G aplikacijama poput vožnje bez vozača i automatiziranih tvorničkih sustava. Ove jedinice obavljaju svoj rad na fizičkom sloju u manje od 2 milisekunde, čime ukupno kašnjenje signala u oba smjera ostaje ispod granice od 10 milisekundi propisane standardima 3GPP-a. Korištenjem tehnika poput paralelne obrade i posebnih hardverskih ubrzanja, BBU-ovi mogu dinamički prilagođavati korištenje resursa u skladu s promjenama uvjeta. To znači da nastavljaju stabilno raditi čak i kada su mreže preopterećene tijekom sati vršnog opterećenja ili tijekom velikih događaja.

Cjevovod digitalne obrade signala: Modulacija, kanalno kodiranje i MIMO predkodiranje

Cjevovod digitalne obrade signala u BBU-u integrira tri ključne funkcije kako bi maksimalno povećao integritet signala i spektralnu učinkovitost:

1. Modulacija korištenje višestrukih shema poput QAM-256 i QAM-1024 kodira podatke u gusto pakirane radio valove
2. Kanalno kodiranje s LDPC i Polar kodovima smanjuje stopu pogrešaka bita do 68% u odnosu na 4G Turbo kodove
3. MIMO precoding omogućuje inteligentno usmjeravanje snopa, poboljšavajući spektralnu učinkovitost za 3,1x (Mobile Experts 2023)
   Zajedno, ovi procesi minimaliziraju gubitak paketa i održavaju visok protok u gusto naseljenim urbanim sredinama.

Studija slučaja: Vrhunski BBU smanjuje latenciju u uplinku za 42% u urbanim 5G implementacijama

Poljski test 2023. godine BBU 6630 vodećeg proizvođača u Tokiju pokazao je značajna poboljšanja performansi kroz virtualizaciju i predikciju prometa upravljanu strojnim učenjem. Sustav je postigao:

• smanjenje prosječne latencije u uplinku za 42% (s 9,2 ms na 5,3 ms)
• poboljšanje propusnosti na rubu stanice za 17%
• 31% manje prekinutih veza tijekom preuzimanja
  Ovi rezultati potvrđuju ulogu BBU-a kao računskog jezgra pouzdanih 5G mreža, posebno u urbanim implementacijama velike gustoće.

BBU-vođena performansa mreže: Smanjenje latencije, skaliranje propusnosti i učinkovitost

Centralizirana RAN (C-RAN): Dinamičko grupiranje resursa putem virtualizacije BBU-a

Cloud RAN ili C-RAN postavke koriste virtualne jedinice za obradu signala koje zajedno povezuju računske resurse za više baznih stanica umjesto zasebnih uređaja svuda. Time se uklanjaju one izolirane hardverske konfiguracije koje smo ranije imali, smanjuju se troškovi rada otprilike za 30 posto, plus-minus, te omogućuje dinamično premještanje radnih opterećenja po potrebi u stvarnom vremenu. Kada dođe do naglog porasta prometa na mreži, sustav može zapravo preuzeti rezervne kapacitete s susjednih stanica koje nisu u potpunosti iskorištene i usmjeriti ih tamo gdje su najpotrebniji. Rezultat? Propusnost naraste skoro tri puta u odnosu na prijašnje vrijednosti, bez potrebe za kupnjom nove opreme. Prilično impresivno kad malo razmislite o tome.

Koordinacija masivnih MIMO sustava i ponovna upotreba spektra omogućena naprednim upravljanjem BBU

Napredni algoritmi BBU koordiniraju stotine elemenata antene kako bi omogućili precizno usmjeravanje snopa i prostorno multipleksiranje. To omogućuje više korisnika da istovremeno dijele isti frekvencijski pojas, povećavajući spektralnu učinkovitost za 47%. Usmjereno fokusiranje signala također svodi smetnje na minimum, podržavajući 5 puta gušće implementacije mreže uz održavanje pouzdanosti od 99,999% — ključno za aplikacije od kritične važnosti.

Ključni učinak :

• Smanjenje latencije: Odgovor u području ispod 10 ms za industrijski IoT
• Skaliranje propusnosti: 40 Gbps po ćeliji u mmWave implementacijama
• Energetska učinkovitost: 60% niža potrošnja po gigabajtu u odnosu na distribuirane RAN sustave

Ključni hardverski komponenti koji pokreću performanse jedinice za obradu osnovnog opsega

Ubrzavanje putem FPGA/ASIC-a: Postizanje veće FFT propusnosti u odnosu na starinske x86 sustave

Programabilni logički nizovi (FPGAs) uz posebne integrisane sklopove (ASICs) nude računarsku snagu potrebnu za obradu 5G signala u stvarnom vremenu, nadmašujući starije x86 sisteme kada je u pitanju brža obrada i manja ukupna potrošnja energije. Ovi specijalizirani čipovi znatno ubrzavaju zadatke koji se mogu obrađivati istovremeno, kao što su izračunavanja brze Fourierove transformacije o kojima se uvijek govori, a koja su gotovo neophodna za ispravnu modulaciju i demodulaciju u ovim velikim MIMO konfiguracijama koje danas svuda vidimo. Kada tvrtke napuste uobičajene procesore i pređu na rješenja s FPGA ili ASIC čipovima, efektivno skidaju sve zahtjevne operacije sa glavnog procesora. Ovaj pristup smanjuje kašnjenja u obradi, ali i uštedi znatan iznos električne energije. Neki studiji pokazuju smanjenje potrošnje energije od oko jedne trećine do gotovo polovice u gradskim područjima gdje se ove tehnologije implementiraju.

Procesor, DSP, memorija i integracija sučelja u modernom dizajnu BBU-a

Današnje jedinice za obradu baza danas stiskaju mnogo toga u jednu kutiju – razmišljajte o višejezgrenim procesorima koji rade uz posebne procesore digitalne obrade signala, puno brze memorije te različitim standardnim spojevima uklopljenim u jedan kompaktan paket. DSP obavlja većinu zahtjevnog posla kada je u pitanju modulacija signala, demodulacija nazad te obrada složenih zadataka kodiranja kanala. U međuvremenu, redovni procesori brinu se o stvarima poput upravljanja mrežnim rezovima i drugim protokolima više razine. Kada je riječ o obradi ogromnih količina radiofrekvencijskih podataka koji dolaze, sinkrona DRAM služi kao međuspremnik, baratajući brzinama preko 200 gigabita u sekundi, čime se sprječava zagušenje tijekom neizbježnih vrhunskih opterećenja prometa. A kad već govorimo o spajanjima, postoji nekoliko važnih sučelja koja omogućuju glatko funkcioniranje svih ovih komponenti.

• eCPRI : Omogućuje fronthaul povezivost s niskom latencijom
• 25GbE : Podržava agregaciju backhaul veze
• PCIe Gen4 : Olakšava visokobrzinsku komunikaciju između čipova
  Ovaj vrlo integrirani dizajn uklanja sukobe na sabirnici, osiguravajući determinističku latenciju ispod 100 µs za ultra-pouzdane aplikacije.

Strateške prednosti baseband jedinica: skalabilnost, energetska učinkovitost i pripremljenost za budućnost

O-RAN kompromisi: Balansiranje disperzije i dosljednosti performansi BBU-a

Koncept Open RAN zapravo potiče više dobavljača da uđu na tržište i potiče inovacije odvajanjem hardverskih od softverskih komponenti. Međutim, ovaj pristup stvara probleme pri održavanju stabilnih performansi jedinice za obradu baze podataka na različitoj opremi. Modularni sustavi omogućuju lakše skaliranje i proširenje, a mogu smanjiti potrošnju energije za oko 30 posto, prema Izvješću o učinkovitosti telekomunikacija iz prošle godine. No, ove prednosti dolaze uz cijenu. Sustav zahtijeva strogo poštivanje specifikacija sučelja, jer inače dolazi do problema s varijacijama vremenskog signaliziranja i nesuglasnim stopama prijenosa podataka. Kada je riječ o aplikacijama gdje milisekunde imaju značaja, poput sustava automatizacije u tvornicama povezanih putem IoT uređaja, mrežni davatelji usluga nemaju izbora nego osigurati besprijekorno funkcioniranje svih elemenata od početka do kraja. Strateška ugradnja BBUs znači pronalaženje optimalne točke ravnoteže između prilagodljivosti koju nude otvorene platforme i onoga što je potrebno za ispunjavanje strogiht zahtjeva nadolazećih specifikacija 5G-Advanced-a, pa čak i još nedefiniranih standarda 6G.