Mi teszi a BBU-t kompatibilissé az alapállomásokkal?

A BBU központi szerepe a BTS architektúrában és funkcionális integrációjában

Alapsávi feldolgozás vezérlése: Hogyan kezeli a BBU a modulációt, kódolást és erőforrás-allokációt

A bázisállomás (BTS) architektúrájának központjában az alapsávi egység (BBU) található, amely az összes lényeges digitális jelfeldolgozási munkát végzi. Gondoljon modulációs technikákra, csatornakódolási módszerekre és arra, hogyan történik a források dinamikus kiosztása különböző csatornák között. Amikor jeleket küld ki, ez az egység a nyers adatfolyamokat modulált szimbólumokká alakítja át különféle sémák segítségével, például a Quadrature Amplitude Modulation (QAM) alkalmazásával. Emellett hozzáadja az előre jelző hibajavító kódokat, hogy megvédje az adatokat a továbbítás során bekövetkező sérülésektől. Az igazi varázslat akkor történik, amikor ezek a valós idejű erőforrás-kiosztási algoritmusok működésbe lépnek, és az elérhető sávszélességet több felhasználó között osztják el, így senki sem marad túl sokáig várakozva az adataira, miközben biztosítják, hogy maximálisan kihasználjuk a rendelkezésre álló spektrumterületet. A vételi oldalon a BBU végzi az összes szükséges demodulációs és dekódolási munkát. És itt válik kiemelten fontossá a hatékony feldolgozóképesség, mivel ez befolyásolja mindent: az információátvitel sebességétől (késleltetés) az összes adatátviteli sebességig (sávszélesség-kihasználtság), valamint attól függ, hogy a rendszerek képesek-e megfelelően alkalmazkodni, ha a jelminőség váratlanul megváltozik.

Architekturális csatolás RF egységekkel: Jeláramlás alapsávi és rádiófrekvenciás rész között integrált BTS telepítésekben

Az alapsáv-egységek (BBU-k) szorosan együttműködnek a távoli rádióegységekkel (RRU-k) szabványos optikai összeköttetések révén, általában CPRI vagy eCPRI protokollokat használva. A feldolgozott alapsávjelek digitális adatként haladnak az BBU-tól az RRU-ig, miközben megtartják minőségüket az átvitel során. Amikor ezek a jelek elérkeznek az RRU-hoz, digitális formától analóg formára alakulnak, mielőtt rádiófrekvenciás sugárzás céljából erősítésre kerülnének az antennákon keresztül. A visszirányban, amikor az antennák rádiófrekvenciás jeleket fogadnak, azokat először az RRU helyszínén alakítják át digitális formába, majd küldik vissza az BBU-hoz, ahol a dekódolás történik. Ez a kétirányú, minimális késleltetésű kommunikációs útvonal pontos időzítést tesz lehetővé a különböző komponensek között. Ilyen szinkronizáció különösen fontos például a koordinált nyalábképzési technikákhoz és a tömeges MIMO rendszerekhez olyan hálózatokban, amelyek több bázisállomáson (BTS) oszlanak meg.

Szabványosított interfészek a BBU–BTS kölcsönös működőképességének lehetővé tételére

CPRI vs eCPRI: Késleltetés, sávszélesség és kompatibilitás hatások a BBU–RU kommunikációban

A CPRI protokoll hihetetlenül alacsony késleltetést kínál, 100 mikroszekundum alatt, ami elengedhetetlen az időérzékeny fizikai réteg műveleteihez. De van egy csapda, hogy hatalmas mennyiségű fronthaul sávszélességre van szüksége, 24,3 gigabitt másodpercenként antenna hordozóra. Ez komoly skálázhatósági problémákat okoz a sűrűn csomagolt 5G-hálózatok alkalmazásának kísérletében. A másik oldalon az eCPRI más megközelítést alkalmaz a csomag alapú Ethernet technológiával, valamint a funkcionális szétválasztással, mint például a Split-7.2. Ezek a változások körülbelül 60 százalékkal csökkentik a sávszélesség igényeit, miközben még mindig lehetővé teszik az alapsávegység részleges virtualizálását anélkül, hogy elveszítenék a fontos funkciókhoz szükséges kulcsfontosságú másodperc alatti válaszidőket. Van egy dolog, de amikor a műszeresok összekeverik a CPRI és eCPRI rendszereket, biztosra kell menniük, hogy a rádióegység összes firmware kompatibilis legyen. Különben a konfiguráció nem egyezik meg, ami kommunikációs meghibásodáshoz és a hálózaton belüli degradált szolgáltatásokhoz vezethet.

3GPP és O-RAN specifikációk: a többszolgáltató BBU-k kompatibilitásának biztosítása a BTS ökoszisztémákban

A 3GPP 15. kiadása néhány alapvető szabványt határoz meg a berendezések együttműködéséről, beleértve az alsó rétegek felosztását (gondoljuk a 2. lehetőséget) és az időzítési szinkronizációt, amely plusz vagy mínusz 1,5 mikroszekundummal változhat. Ez segít biztosítani, hogy a baseband egységek következetesen viselkedjenek, függetlenül attól, hogy ki készítette őket. Aztán jött az O-RAN ALLIANCE, a saját megközelítésükkel, nyitott interfészeket hozva létre, amelyek nem részesítik előnyben egyetlen céget sem. A Fronthaul specifikációjuk jó példa, alapvetően elválasztják a hardvert a szoftvertől, így a különböző gyártók alapsávegységek zökkenőmentesen működhetnek a rádióegységekkel, bármilyen BTS beállítás is értelmes. A 2023-as iparági számok alapján a legtöbb üzemeltető már alkalmazza ezeket az O-RAN megoldásokat, világszerte 10 üzemeltetőből 7 ilyen megoldást. A fő oka? Nem akarnak örökre egy gyártó berendezései közé ragadni. Ez a változás gyorsította a különböző gyártók közötti tesztelést és lerövidítette az új termékek tanúsítási idejét.

Funkcionális szétválasztás és RAN-fejlődés: Hogyan változnak a BBU-kötelességek a D-RAN, C-RAN és O-RAN-on keresztül

FH-7.2, FH-8 és más szétválasztások: a BBU interfészkövetelményekre és a BTS integrációs rugalmasságra gyakorolt hatás

Az O-RAN Alliance által szabványosított funkcionális felosztások újradefiniálják, hogy hol történik a PHY réteg feldolgozása, és a felelősségeket a rádióegységek (RU), a elosztott egységek (DU) és a központosított egységek (CU) között helyezik át. Ezek a változások közvetlenül alakítják a BBU interfésztervezést és a BTS telepítési rugalmasságát:

• FH-7.2 a PHY funkciók (pl. IQ tömörítés, FFT/IFFT) részleges áttelepítése a vasúti társaságra, ami ~ 40%-kal csökkenti a fronthaul sávszélesség-igényeket, és megkönnyíti a felhő-RAN alkalmazását.
• FH-8 , amely a DU-nál teljes PHY feldolgozást tart fenn, szigorúbb késleltetési korlátozásokat (<250 μs) ró, de olyan fejlett funkciókat támogat, mint a tömeges MIMO sűrítés.

Következésképpen:

Minden egyes megosztás külön hardver szinkronizációs mechanizmusokat és protokollt támogat, de együttesen megszünteti a gyártó-specifikus korlátozásokat és felgyorsítja az 5G hálózat skálázhatóságát.

Fontos BBU képességek, amelyek közvetlenül lehetővé teszik a BTS kompatibilitást

A bázissávegységek (BBU) kompatibilitása a bázisátvevő állomásokkal (BTS) öt alapvető képességre épül, amelyek a modern RAN-architektúrák zökkenőmentes integrációját biztosítják:

• Skálázhatóság : A feldolgozó erőforrások dinamikus elosztása a forgalomnövekedés és a hálózat bővítése érdekében hardverfrissítés nélkül az 5G kapacitás változó igényeinek kielégítése érdekében.
• Magas feldolgozóerő : 100 Gbps-ig tartó folyamatos átviteli sebesség valós idejű moduláció, kódolás és ütemezéshezkritikus az alacsony késleltettségű, nagy hűségű jelfeldolgozáshoz.
• Protokollrugalmasság : A CPRI, eCPRI és az O-RAN fronthaul szabványok nativen támogatása szoftvermeghatározott interfészek révén, lehetővé téve a heterogén BTS ökoszisztémák közötti interoperabilitást.
• Virtualizációs támogatás a "Hardware-agnostic design" (hardvermentes tervezés) a "cloud-RAN" elveknek megfelelően, a konténeresített munkaterheléseket és az infrastruktúra-szolgáltatásként-modelleket támogató modelleket támogatva, amelyek 2025-re a hálózatok 40%-át fogják lefedni.
• Biztonsági megfelelés : Beépített titkosítás, kölcsönös hitelesítés és kulcskezelés a 3GPP biztonsági keretrendszerekkel (pl. TS 33.501) összhangban, biztosítva a nyílt RAN környezetekben a végtől végig érvényesített bizalmat.

Ezek a képességek együttesen lebontják a tulajdonjogos akadályokat, és következetes, megbízható jeladást biztosítanak a elosztott, központosított és hibrid RAN telepítéseken.