Mit érdemes figyelembe venni az alapsávú egység kiválasztásakor 5G hálózatoknál

Ismerje meg az alapsávú egység szerepét a 5G kompatibilitásban

Hogyan határozza meg a 5G kompatibilitás az alapsávú egység kiválasztását

Az 5G-hálózatok felé haladás azt jelenti, hogy a szolgáltatóknak olyan alapsávi egységekre (BBU) van szükségük, amelyek több rádiós hozzáférési technológiát is kezelni tudnak, például a 3G-t, a 4G-t, és most már az 5G-t is ugyanazon a platformon. A 2025-ös iparági jelentések szerint a különböző régiókban történő 5G bevezetésről, ezek több üzemmódot támogató képességei segítenek csökkenteni a felesleges berendezéseket, és megkönnyítik a hálózatok fokozatos bővítését nagyobb átalakítások nélkül. Azonban a mai BBUsok komoly kihívásokkal néznek szembe: sokkal szélesebb sávokat kell kezelniük, mint korábban, akár 400 MHz-es sávszélességet is elérve. Emellett működőképeseknek kell lenniük a nagy MIMO-rendszerekkel, amelyek 64-ról akár 256 antennáig is terjedhetnek. Mindez kb. tízszer nagyobb számítási teljesítményt igényel, mint ami a 4G technológia idején szükséges volt.

Alapsávi egység (BBU) főbb összetevői, amelyek lehetővé teszik az 5G támogatását

Az alapvető összetevők közé tartozik:

• Többmagos processzorok valós idejű jelmodulációhoz és demodulációhoz
• eCPRI interfészek akár 25 Gbps-os fronthaul adatátviteli sebességet támogató
• Felhőnatív szoftververmek hálózatszeletelés és késleltetés-optimalizálás lehetővé tétele

Ezek együttesen biztosítják az 5G 1 ms-os késleltetési céljait, valamint támogatják az extrém megbízható, alacsony késleltetésű kommunikációt (URLLC). A fejlett BBUs egységek mesterséges intelligencián alapuló hibajavítást is integrálnak, amely csökkenti a jelzajt akár 52%-kal is nagy interferenciájú környezetekben.

A bázisállomás egység funkcionális felosztásai és hatásuk a hálózati teljesítményre

A 3GPP funkciók szétosztásának módja különböző architektúrák között (amelyeket 2-től 8-ig terjedő opcióknak neveznek) lényegében meghatározza, hogy a feldolgozás hol történik elsősorban a központi egységek és a periférián elhelyezkedő egységek között. Vegyük például a Split 7-es verziót. Ez a konkrét beállítás a fizikai réteg egy részét áthelyezi a távoli rádióegységekre, ami valójában körülbelül 60 százalékkal csökkenti a szükséges fronthaul sávszélességet. De itt is van egy buktató: a rendszer most sokkal pontosabb időszinkronizációt igényel, körülbelül plusz-mínusz 130 nanoszekundum pontossággal. Ez pedig jelentős tényező, amikor milliméterhullámú 5G hálózatokat telepítenek nagyvárosokban, ahol sok az épület és infrastruktúra.

Telepítési architektúrák értékelése: D-RAN, C-RAN és Open RAN

Elosztott vs. központosított RAN: hatások a bázisállomás egység telepítésére

A hálózati állomások elosztott rádiós hálózatáról (D-RAN) a központosított rádiós hálózatra (C-RAN) történő áttérés alapvetően megváltoztatja, hogyan kezelik az alapsávi egységek (BBU) a jelfeldolgozási feladatokat. A hagyományos D-RAN rendszereknél minden cellaállomás saját BBU berendezéssel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy az üzemeltetők lényegesen megnövekedett karbantartási munkával és energiafogyasztási költségekkel néznek szembe. Más a helyzet azonban a C-RAN architektúrára váltva. A BBUs egységek központi helyekre való koncentrálásával a hálózatszolgáltatók akár körülbelül 40 százalékkal csökkenthetik a telephelyi karbantartási igényeket – ezt mutatta ki a Dell'Oro tavalyi kutatása. Emellett ez a rendszer lehetővé teszi az egyes rádióegységek közötti okosabb erőforrás-elosztást az egész hálózaton belül. Mit jelent mindez a hardverkövetelmények szempontjából? A modern BBUs egységeknek támogatniuk kell az ultra gyors fronthaul kapcsolatokat 2 milliszekundesnél alacsonyabb késleltetéssel, valamint éldiszpozíciós (edge computing) funkciókat kell beépíteniük, ha versenyképesek akarnak maradni a mai követelőző 5G-szolgáltatási elvárások mellett.

Nyílt RAN és kölcsönös működőképesség: A rugalmas alapsávi megoldások jövője

Az Open RAN megközelítés lehetővé teszi, hogy különböző gyártók együttműködjenek szabványos interfészek révén, mint amilyet az O-RAN Open Fronthaul specifikációja mutat. Néhány friss tanulmány szerint, amelyeket alkalmazott tudományok területén dolgozó szakemberek készítettek, a hálózati szolgáltatók, amelyek nyílt RAN alapközpontú egységeket (BBU) vezetnek be, kb. 30 százalékkal gyorsabban juttatják piacra az új funkciókat, mint azok, akik zárt rendszerekhez ragaszkodnak. Ahhoz azonban, hogy ez a rugalmasság ténylegesen működjön, ezeknek a BBUs-egységeknek kompatibiliseknek kell lenniük meghatározott 3GPP szabványokkal, például a 7-2x vagy a 8 verzióval. Az első felhasználók itt is kimutatják preferenciáikat – körülbelül kétharmaduk az O-DU és az O-CU funkciók egyetlen fizikai egységbe való integrálását részesíti előnyben, ahelyett, hogy külön tartanák őket.

Irányítási, automatizálási és kezelési képességek értékelése

Irányítósík-robosztusság az alapközpontú architektúrában

A BBU-n belüli vezérlősík kulcsfontosságú szerepet játszik az olyan késleltetés-érzékeny 5G alkalmazásoknál, mint az ipari IoT-rendszerek és az önvezető rendszerek, ahol a zavartalan működés elengedhetetlen. Amikor a hálózatok csúcsidőben túlterheltek, ennek az alkomponensnek megfelelően kell kezelnie a jelzésforgalmat, miközben biztosítja a szükséges prioritásokat. A legtöbb modern rendszer ma már speciális hardvergyorsítókat tartalmaz, amelyeket megbízható hibajavítási módszerek egészítik ki, így garantálva a kívánt működést. A tényleges terepi adatok elemzése során kiderült, hogy a decentralizált vezérlési megközelítések körülbelül 37%-kal csökkentik a csomagvesztést az öregedett központosított modellekhez képest. Ez a javulás különösen fontos olyan alkalmazásoknál, ahol akár a minimális késleltetés is komoly problémákat vagy biztonsági kockázatokat okozhat.

Automatizálási és Orchestration funkciók intelligens BBU-kezeléshez

A mai alapsávú egységek olyan automatizált rendszerekre támaszkodnak, amelyek a forgalom pillanatnyi helyzetének megfelelően állítják be az erőforrásokat. Ez a képesség különösen fontos ahhoz, hogy a 5G hálózatszeletelés megfelelően működjön. A rendszerekbe épített koordinációs platformok valójában mesterséges intelligenciát használnak annak felismerésére, mikor torlódhat fel a hálózat, és adatforgalmat terelnek át még mielőtt problémák lépnének fel. A legutóbbi tanulmányok szerint ez a fajta intelligens útválasztás körülbelül felére csökkenti az emberi beavatkozás szükségességét. Emellett ugyanezek a platformok sokkal gördülékenyebben kezelik a firmware-frissítéseket és egyéb konfigurációs módosításokat, mint a régebbi módszerek. Mindezt úgy teszik, hogy folyamatosan kompatibilisek maradjanak a legújabb 3GPP előírásokkal anélkül, hogy jelentős megszakításokat okoznának az ügyfelek napi szinten használt szolgáltatásaiban.

Skálázhatóság és jövőbiztonság biztosítása az alapsávú egységek tervezésében

A modern 5G hálózatok esetében az alapsávi egységeknek (BBU) már az első naptól jól kell teljesíteniük, ugyanakkor képeseknek kell lenniük az idővel történő alkalmazkodásra. Az iparág mostanában igazán elfogadta a méretezhető és moduláris terveket, mivel ezek kiválóan működnek a különböző technológiai generációk során. Egy 2024-es tanulmány valójában valami meglehetősen érdekeset mutatott ki – az olyan rendszerek, amelyek cserélhető alkatrészekből épülnek fel, átlagosan körülbelül 30%-kal csökkentik az összes költséget a rögzített komponensekkel rendelkező rendszerekhez képest. A legtöbb vezető felszerelés gyártó szintén csatlakozott ehhez a tendenciához. Ezek a vállalatok moduláris BBU alvázakat árulnak, amelyek lehetővé teszik a szolgáltatók számára, hogy részenként frissítsenek. Gondoljunk például virtuális hálózati funkciók (VNF-ek) beiktatására, vagy csak régebbi processzorok cseréjére anélkül, hogy mindent le kellene bontani és újrakezdeni.

A 4G-ről 5G-re történő átállásoknál az adaptív BBU-tervek minimalizálják a szolgáltatáskimaradásokat a visszafelé kompatibilitás fenntartásával. A virtualizált RAN (vRAN) architektúrák például lehetővé teszik a szoftveralapú frissítéseket az 5G New Radio (NR) felé, miközben megőrzik a meglévő LTE-kapcsolatot, elkerülve a költséges „teljes körű cseréket”, amelyek 2023-ban a telepítési késleltetések 42%-áért voltak felelősek.

A rendszerek jövőbiztossá tétele valójában azon zökkenőmentes frissítési megközelítéseken múlik, ahol a szoftvereket éppen a rendszeres karbantartási ellenőrzésekkel egy időben frissítik, és senki nem is veszi észre a leállásokat. Az újabb bázisállomás-egységek (BBU) ezt a trükköt tartalékenergia-forrásokkal, elkülönített vezérlési és adatutakkal, valamint automatikus visszakapcsolási rendszerekkel oldják meg hibák esetén. Vegyünk például egy nagy európai távközlési vállalatot, amely sikerrel fenntartotta majdnem hibátlan, 99,999%-os rendelkezésre állást, miközben fokozatosan telepítette az 5G hálózatot. Ezekhez speciális, felhőalapú menedzsment platformokat használtak, amelyek egyszerre koordinálják a különböző helyszíneken zajló frissítéseket. Nem rossz teljesítmény, figyelembe véve, mennyire összetett lett a modern hálózatok szerkezete.

Processzor technológia és költséghatékonyság elemzése

BBU processzorlehetőségek: GPP, DSP és SoC kompromisszumok

A BBU teljesítménye erősen függ a processzor kiválasztásától, amelynek három fő típusát használják az 5G bevezetések során:

Az általános célú processzorok (GPP-k) lehetővé teszik a gyors szoftverfrissítéseket, de sugárformálási feladatok során 38%-kal több energiát fogyasztanak, mint a digitális jelfeldolgozó egységek (DSP-k) (2024-es Mobilhálózatok Jelentés). A rendszer-chip (SoC) megoldások kiegyensúlyozott módszert kínálnak, 12 TeraOPS/mm² teljesítményt nyújtanak masszív MIMO-feldolgozáshoz, és 60%-kal csökkentik a fizikai méretet a diszkrét megvalósításokhoz képest.

Mesterséges intelligencia és gépi tanulás az alapsávi jelfeldolgozásban

A mesterséges intelligenciával kiegészített BBUsz-egységek optimalizálják az erőforrás-elosztást, dinamikus forgalmi körülmények között 53%-kal csökkentve a késleltetést. A gépi tanulási modellek 89%-os pontossággal jósolják előre a torlódásokat, lehetővé téve a proaktív terheléselosztást a virtualizált BBUsz-csoportokon belül.

Teljes tulajdonlási költség: Teljesítmény, innováció és költségvetés egyensúlya

A prémium processzorok nyilvánvalóan magasabb kezdeti árral rendelkeznek, általában 50–70 százalékkal drágábbak a szabványos lehetőségeknél. Ami azonban megfontolásra érdemessé teszi őket, az a lenyűgöző energiahatékonyságuk, amely nagy léptékű műveletek esetén évente körülbelül nyolc dollárt és húsz centet takaríthat meg wattonként. A bázisállomás egységek (BBU) moduláris tervezése szintén forradalmi változást jelentett. Ezek a rendszerek 8-tól 10 évig tartanak, mivel lehetővé teszik a terepi frissítéseket az FPGA modulokon keresztül, valamint a rendszeres szoftveralapú rádiófrissítéseket. A Deloitte 2023-ban közzétett kutatása szerint a távközlési vállalatok akkor 22 százalékkal gyorsabban érik el megtérülésüket, ha hardvercseréiket a 3GPP specifikációk kiadásával időzítik, nem pedig véletlenszerű időközönként végzik el ezeket.

GYIK szekció

Milyen szerepe van egy bázisállomás egységnek (BBU) a 5G hálózatokban?

Egy 5G-hálózatban a bázisállomás-egység (BBU) felelős több rádiós hozzáférési technológia kezeléséért, beleértve a 3G-t, 4G-et és 5G-t egyetlen platformon. Széles sávszélességű csatornákat kezel, és támogatja a masszív MIMO konfigurációkat, ami jelentős számítási teljesítményt igényel.

Hogyan befolyásolja a C-RAN-re való átállás a bázisállomás-egységeket?

A Centralizált RAN (C-RAN) rendszerre való átállás összevonja a bázisállomás-egységeket, csökkentve ezzel a karbantartási és energiafogyasztási költségeket. Lehetővé teszi az intelligensebb erőforrás-felhasználást, így a bázisállomás-egységeknek ultra gyors fronthaul kapcsolatokat és peremszámítástechnikát (edge computing) kell kezelniük a 5G-szolgáltatások optimális biztosítása érdekében.

Milyen előnyökkel járnak az Open RAN bázisállomás-egységek használata?

Az Open RAN bázisállomás-egységek különböző gyártók számára nyújtanak lehetőséget a szabványos interfészeken keresztüli együttműködésre, így gyorsabb funkcióbevezetést tesznek lehetővé a zárt rendszerekhez képest. Ezek az egységek megfelelnek a 3GPP specifikus szabványos felosztásainak az együttműködőképesség érdekében.

Hogyan befolyásolja a processzor kiválasztása a BBU teljesítményét?

A BBU teljesítményét nagymértékben befolyásolja a processzor kiválasztása, ahol az általános célú processzorok (GPP-k), digitális jelfeldolgozók (DSP-k) és rendszer-chip (SoC) megoldások különböző erősségekkel, korlátozásokkal és energiahatékonysággal rendelkeznek.