Što čini BBU kompatibilnim s baznim prijenosnim stanicama?

Osnovna uloga BBU-a u arhitekturi BTS-a i funkcionalnoj integraciji

Orkestracija obrade baze: Kako BBU upravlja modulacijom, kodiranjem i dodjelom resursa

U srcu arhitekture bazne prijenosne stanice (BTS) nalazi se jedinica za osnovni opseg (BBU), koja upravlja svim osnovnim digitalnim obradama signala. Razmislite o stvarima poput tehnika modulacije, metoda kanalskog kodiranja i načina dinamičke dodjele resursa preko različitih kanala. Prilikom slanja signala, ova jedinica uzima sirove tokove podataka i pretvara ih u modulirane simbole kroz različite sheme kao što je kvadraturna amplitudna modulacija (QAM). Također dodaje kodove ispravljanja pogrešaka unaprijed kako bi se zaštitila podaci od oštećenja tijekom prijenosa. Pravi čarolija se dešava kada stupaju u akciju algoritmi za stvarnovremensku alokaciju resursa, koji raspodjeljuju dostupnu propusnost među više korisnika tako da nitko ne ostane zaglavio predugo čekajući svoje podatke, istovremeno osiguravajući maksimalnu iskorištenost spektra. Na prijemnoj strani, BBU obavlja sve potrebne zadatke demodulacije i dekodiranja. A ovdje posebno dolaze do izražaja snažne procesorske sposobnosti jer one utječu na sve – od brzine prijenosa informacija (latencija) do ukupnih stopa prijenosa podataka (propusnost) te na to jesu li sustavi u stanju pravilno prilagoditi rad kada se kvaliteta signala neočekivano promijeni.

Arhitektonsko spajanje s RF jedinicama: Tok signala od baza do RF u integriranim BTS postavkama

Jedinice za obradu baza (BBU) usko surađuju s udaljenim radio jedinicama (RRU) putem standardnih vlakana, obično koristeći protokole CPRI ili eCPRI. Obradjena bazna signalna stanja prenose se kao digitalni podaci s BBU-a na RRU, zadržavajući svoj kvalitetu tijekom prijenosa. Kada ti signali stignu do RRU-a, pretvaraju se iz digitalnog u analogni oblik prije pojačanja za prijenos radiofrekvencijskih signala kroz antene. U suprotnom smjeru, kada antene primaju RF signale, najprije se pretvaraju u digitalni oblik na lokaciji RRU-a, a zatim se šalju natrag na BBU gdje se vrši dekodiranje. Ova dvosmjerna komunikacijska veza s minimalnim kašnjenjem omogućuje točno sinkronizirano vrijeme između različitih komponenti. Takva sinkronizacija iznimno je važna za tehnike koordiniranog formiranja snopa i implementaciju masivnih MIMO sustava u mrežama raspoređenim preko više baznih prijenosnih postaja (BTS).

Standardizirani sučelja koja omogućuju interoperabilnost BBU–BTS

CPRI vs eCPRI: Implikacije latencije, propusnosti i kompatibilnosti za komunikaciju BBU–RU

Protokol CPRI nudi iznimno nisko kašnjenje ispod 100 mikrosekundi, što je apsolutno neophodno za one operacije sloja koji su osjetljivi na vrijeme. No postoji jedan problem — potrebna je ogromna količina propusnog opsega fronthaul veze, oko 24,3 gigabita u sekundi po nosaču antene. To stvara ozbiljne probleme s mogućnošću proširenja pri uvođenju u gusto pakirane 5G mreže. S druge strane, eCPRI koristi drugačiji pristup, temeljen na paketnoj Ethernet tehnologiji uz funkcionalne podjele kao što je Split-7.2. Ove promjene smanjuju potrebu za propusnim opsegom za otprilike 60 posto, a da pritom i dalje dopuštaju djelomičnu virtualizaciju baseband jedinice, bez gubitka ključnog vremena odziva ispod milisekunde koje je potrebno za važne funkcije. Postoji jedna stvar — kada operatori miješaju CPRI i eCPRI sustave, moraju osigurati kompatibilnost svih firmvera radio jedinica. U suprotnom dolazi do nepodudarnosti u konfiguraciji koje mogu dovesti do prekida komunikacije i pogoršanja usluga na mreži.

3GPP i O-RAN specifikacije: Osiguravanje kompatibilnosti BBU-a s više proizvođača u svim BTS ekosustavima

3GPP-ova verzija 15 postavila je neke osnovne standarde za to kako oprema radi zajedno, uključujući stvari poput podjele donjih slojeva (mislite na opciju 2) i sinhronizacije vremena koja se može razlikovati za plus ili minus 1,5 mikrosekunde. To pomaže da se osigura da se jedinice baznog benda ponašaju dosljedno bez obzira tko ih je napravio. Onda dolazi O-RAN ALLIANCE s vlastitim pristupom, stvarajući otvorene sučelje koje ne favoriziraju ni jednu određenu tvrtku. Njihova Fronthaul specifikacija je dobar primjer, u osnovi odvaja hardver od softvera tako da bazne jedinice od različitih proizvođača mogu raditi glatko s radio jedinicama u bilo kojoj BTS postavke ima smisla. Prikaz podataka iz 2023. pokazuje da je većina operatora sada spremna za ova O-RAN rješenja, oko 7 od 10 globalno. Glavni razlog? Ne žele zauvijek ostati sa opremom jednog dobavljača. Ova promjena je također ubrzala testiranje između različitih proizvođača i skratila vrijeme za certificiranje novih proizvoda.

Funkcionalni splitovi i razvoj RAN-a: Kako se odgovornosti BBU-a mijenjaju između D-RAN, C-RAN i O-RAN rješenja

FH-7.2, FH-8 i drugi splitovi: Utjecaj na zahtjeve sučelja BBU-a i fleksibilnost integracije BTS-a

Funkcionalni splitovi — standardizirani od strane O-RAN Alliancea — ponovno definiraju gdje se obrada sloja PHY obavlja, te prebacuju odgovornosti između radio jedinica (RUs), distribuiranih jedinica (DUs) i centraliziranih jedinica (CUs). Ovi pomaci izravno utječu na dizajn sučelja BBU-a i fleksibilnost ugradnje BTS-a:

• FH-7.2 pomiče djelomične funkcije PHY sloja (npr. kompresiju IQ signala, FFT/IFFT) u RU, smanjujući potrebu za propusnošću fronthaul veze za oko 40% i olakšavajući prihvaćanje cloud-RAN rješenja.
• FH-8 , koji zadržava potpunu obradu PHY sloja na DU-u, nameće strože zahtjeve u pogledu latencije (<250 µs), ali podržava napredne značajke poput gustoće massive MIMO mreže.

Kao posljedica toga:

Svaki split nameće posebne mehanizme sinkronizacije opreme i podršku protokola — ali zajedno uklanjaju ograničenja vezana uz proizvođača i ubrzavaju skalabilnost 5G mreže.

Ključne sposobnosti BBU-a koje izravno omogućuju kompatibilnost s BTS-om

Kompatibilnost jedinice za obradu baznog frekvencijskog pojasa (BBU) s baznim prijenosnim stanicama (BTS) ovisi o pet temeljnih sposobnosti koje osiguravaju besprijekornu integraciju unutar modernih RAN arhitektura:

• Skalabilnost : Dinamička alokacija resursa za obradu kako bi se prilagodili porastu prometa i proširenju mreže — bez nadogradnje opreme — te zadovoljili razvojne zahtjeve kapaciteta 5G.
• Visoka računska snaga : Održivi protok do 100 Gbps za stvarno vrijeme modulacije, kodiranja i zakazivanja — ključno za obradu signala s niskim kašnjenjem i visokom vjernosti.
• Fleksibilnost protokola : Nativna podrška za CPRI, eCPRI i O-RAN fronthaul standarde putem sučelja definiranih softverom, omogućujući interoperabilnost u heterogenim BTS ekosustavima.
• Podrška virtualizaciji : Dizajn neovisan o hardveru, usklađen s načelima cloud-RAN-a, koji podržava radne opterećenja u kontejnerima i modele infrastrukture-kao-servisa koje će do 2025. godine obuhvatiti 40% mreža.
• Sigurnosni propisi : Ugrađeno šifriranje, međusobna autentifikacija i upravljanje ključevima u skladu s 3GPP okvirima za sigurnost (npr. TS 33.501), osiguravajući krajnju povjerenje u otvorenim RAN okruženjima.

Zajedno, ove mogućnosti uklanjaju vlasničke barijere i pružaju dosljednu, pouzdanu obradu signala u distribuiranim, centraliziranim i hibridnim RAN implementacijama.