EN
Բազային միավոր (BBU)՝ սիգնալի մշակման մեջ ֆունկցիաներ և պարտականություններ
Ժամանակակից բազային կայանների սրտում գտնվում է Բազային շերտի միավորը (BBU), որն իր վրա է վերցնում կարևորագույն սիգնալային մշակման աշխատանքները: Սա ներառում է մոդուլյացիան ու դեմոդուլյացիան, սխալների ուղղում, ինչպես նաև PDCP, RLC և RRC շերտերի ներառյալ տարբեր շերտերում ստանդարտների կառավարում: Մինչև ցանկացած տվյալ փոխանցվի օդով, այս միավորն ապահովում է, որ ամեն ինչ համապատասխանի 3GPP ստանդարտներին, որոնք կարգավորում են LTE-ն ու 5G NR ցանցերը: Այն, ինչ իսկապես տարբերակում է BBU-ներին, այն է, որ նրանք առանձնացնում են կառավարման հարթության գործառույթները համակարգի միջով տեղափոխվող իրական տվյալներից: Երբ նման գործառույթներ, ինչպիսին է միջանցքի կառավարումը, առանձին են կատարվում սովորական տվյալների հոսքից, սա հնարավորություն է տալիս ավելի խելացի ռեսուրսների հատկացման համար: Ցանցերը կարող են արագ հարմարվել անսպասելի կերպով աճող կամ նվազող ելքին՝ ապահովելով համակարգի անխափան աշխատանքը նույնիսկ գագաթնային օգտագործման ժամանակ:
Հեռավար ռադիոմիավորի (RRU) դերը ՌՀ փոխակերպման և անտենայի միջերեսի մեջ
Հեռավար ռադիոմիավորը (RRU) տեղադրվում է անմիջապես ալեհավաքների կողքին, որտեղ այն հիմքի շերտի սիգնալները վերածում է իրական ռադիոալիքների՝ օրինակ՝ 2.6 ԳՀց կամ 3.5 ԳՀց հաճախադարձերի: Այս տեղադրումը նվազեցնում է սիգնալի կորուստը, որն այդքան էլ մեծ է՝ մոտ 4 դԲ ամեն 100 մետրում, երբ օգտագործվում են սովորական կոաքսիալ կեղեքներ, հատկապես այս ավելի բարձր հաճախադարձերի դեպքում: Ի՞նչ է անում RRU-ն: Դրա միջոցով թվային տեղեկությունները վերափոխվում են անալոգային ձևի՝ տվյալների փոխանցման համար ներքևում, այն ուժեղացնում է սարքերից եկող թույլ սիգնալները՝ առանց լրացուցիչ աղմուկ ավելացնելու, և աշխատում է 700 ՄՀց-ից մինչև 3.8 ԳՀց բազմաթիվ հաճախադարձերի հետ՝ կրիչների խմբավորման միջոցով: Այս միավորները ալեհավաքների մոտ տեղադրելը նաև ցանցերի արձագանքման արագությունն ավելի մեծացնում է: Փորձարկումները ցույց են տվել, որ արձագանքման ուշացումը 25% -ով նվազում է հին համակարգերի համեմատ, որոնք կախված էին սարքավորումների միջև եղած երկար կեղեքներից:
Լրացուցիչ աշխատանքային գործընթաց. Ինչպես BBU-ն և RRU-ն ապահովում են ամբողջական սիգնալի փոխանցում
BBU-ն և RRU-ն աշխատում են համատեղ՝ օգտագործելով CPRI կամ eCPRI պրոտոկոլներով բարձրարագ ֆիբրային կապ՝ առաջացնելով անընդհատ սիգնալային շղթա թվային մշակումից մինչև օդային փոխանցում:
| Komponent | Պարտականություններ | Լայնաշերտ կապի պահանջ |
|---|---|---|
| BBU | Բազային շերտի մշակում, ռեսուրսների հատկացում | 10–20 Գբիթ/վրկ մեկ բջջի համար |
| RRU | Ռադիոհաճախականության փոխանցում, միջամտության նվազեցում | <1 մվրկ ուշացման շեմ |
Այս բաշխված ճարտարապետությունը կենտրոնացնում է BBU-ները՝ RRU-ները տեղադրելով աշտարակների գագաթներում, ինչը քաղաքային միջավայրում սպեկտրալ արդյունավետությունը բարձրացնում է 32%: Առանձնացումը թույլ է տալիս անկախ թարմացումներ և հատկապես օգտակար է O-RAN համակարգերի զարգացման համար:
Ֆիբրային միջակապի կապ՝ BBU և RRU միավորները միացնելու համար CPRI և eCPRI-ով
Բարձրարագ օպտիկական ֆիբրային կապի կապեր BBU-RRU հաղորդակցման մեջ
Օպտիկական մանրաթելերը կազմում են այսօրվա fronthaul ցանցերի հիմքը, թույլ տալով բարձր շառավղային հզորություն և նվազագույն ուշացում՝ BBUs-ները RRU-ներին միացնելիս: Այս մանրաթելերը կարող են փոխանցել տվյալներ 25 գիգաբիթ/վայրկյանից ավել արագությամբ, ինչը նշանակում է, որ նրանք հուսալիորեն փոխանցում են այդ թվայնացված ռադիո սիգնալները՝ առանց էլեկտրամագնիսական միջամտություններից առաջացող խնդիրների, ինչը հատկապես կարևոր է խիտ բնակեցված քաղաքային տարածքներում, որտեղ միաժամանակ շատ սարքավորումներ են աշխատում: CPRI ստանդարտը աշխատում է երկու ուղղությամբ մանրաթելի հետ՝ համաժամանակեցնելով BBU-ում կատարվող բազային մշակումը և RRU-ի կողմից իրականացվող RF աշխատանքը: Այս համաժամանակեցումը օգնում է պահպանել լավ սիգնալի որակ ամբողջ համակարգի ընթացքում՝ սկզբից մինչև վերջ:
CPRI և eCPRI. Fronthaul-ի արդյունավետության և շառավղային հզորության կառավարման համար նախատեսված պրոտոկոլներ
Երբ մենք տեղափոխվում ենք 5G ցանցերի, շատ օպերատորներ սկսել են օգտագործել այն, ինչը կոչվում է բարելավված CPRI կամ կարճ՝ eCPRI: eCPRI-ի հետաքրքրական առանձնահատկությունն այն է, որ այն նվազեցնում է շիրմային հզորության պահանջները մինչև տասն անգամ հին CPRI-ի համեմատ: Սակայն ավանդական CPRI-ն աշխատում է այլ կերպ: Այն յուրաքանչյուր ալերգի համար պահանջում է առանձին մանրաթելային կապ, և հետևում է Layer 1 գործողություններին: Բայց ահա խնդիրը. երբ գործ ունենք այնպիսի մեծ MIMO կառույցների հետ, որոնք այսօր շատ տարածված են, սովորական CPRI-ն պարզապես չի կարողանում մասշտաբավորվել: Հենց այստեղ է ուրախանում eCPRI-ն: Անցնելով Էթերնետի հիմնված տրանսպորտային մեթոդներին՝ այն հնարավորություն է տալիս մի քանի հեռավոր ռադիո միավորների կիսել ռեսուրսները այնպես կոչված ստատիստիկական մուլտիպլեքսավորման միջոցով: Ի՞նչ արդյունք: Շատ ավելի լավ արդյունավետություն fronthaul արդյունավետության տեսանկյունից՝ առանց լրացուցիչ ենթակառուցվածքների ծախսերի:
| Մետրիկ | CPRI (4G կենտրոնացում) | eCPRI (5G-ի օպտիմալացում) |
|---|---|---|
| Գոտու էֆեկտիվություն | 10 Գբիթ/վ կապի համար | 25 Գբիթ/վ ընդհանուր ֆոնդ |
| Լատենտության հանդուրժողականություն | < 100 մկմ | < 250 մկմ |
| Ֆունկցիոնալ բաժանում | Խիստ Layer 1 | Ընտրանքներ 7-2x բաժանումներ |
Այս էվոլյուցիան նվազեցնում է ֆրոնտհոլի ծախսերը 30%-ով և աջակցում է սանդղավանդային միլիմետրային ալիքների տարածմանը:
Ուշացում, Տարողություն և Համաժամանակյանություն Ֆրոնտհոլի Դիզայնում
Ճիշտ ժամանակացույցը շատ կարևոր է: Եթե սինխրոնացման սխալը գերազանցում է 50 նանովրկյանը, ապա խառնվում է փունջի ձևավորումը և 5G ցանցերում այլ ժամանակային ֆունկցիաները: Ուստի ժամանակակից ֆրոնտհոլի կառուցվածքներում օգտագործվում են օրինակ՝ IEEE 802.1CM TSN ստանդարտները, որպեսզի կառավարման սիգնալները ցանցով ճիշտ շարժվեն: Տվյալների ծավալը կառավարելու համար այժմ շատերը անցել են 25G ընդունիչ-հղիչների: Նրանք ազդանշանի կորուստը կառավարում են մոտ 1,5 դԲ կիլոմետրում, ինչը փաստացի երեք անգամ ավելի լավ է, քան հին 10G համակարգերը: Բոլոր այս թարմացումները նշանակում են, որ նույնիսկ այն դեպքում, երբ բազային միավորները պետք է տեղադրվեն կենտրոնական կառուցվածքի հեռացված ռադիո միավորներից 20 կիլոմետր հեռավորության վրա, մենք դեռևս կարող ենք ստանալ միլիվրկյանից ցածր պատասխանման ժամանակ:
Ցանցի Ճարտարապետության Էվոլյուցիա՝ D-RAN-ից մինչև C-RAN և vRAN
D-RAN և C-RAN. Ազդեցությունը BBU-ի տեղակայման և RRU-ի բաշխման վրա
Ավանդական տարածված RAN, կամ D-RAN կառույցներում, յուրաքանչյուր բջջային աշտարակ իր մոտ ունի սեփական Baseband Unit-ը՝ տեղադրված Remote Radio Unit-ի կողքին: Չնայած սա ապահովում է 1 միլիվայրկյանից ցածր սիգնալային ուշացում, սակայն նշանակում է, որ շատ սարքավորումներ մեծ մասամբ անօգտագործված են մնում և դա դժվարացնում է ռեսուրսների կիսումը աշտարակների միջև: Նորագույն Centralized RAN մոտեցումը բոլոր BBU-ները միավորում է կենտրոնական տեղերում, որոնք միացված են մանրամասն կայանների RRU-ներին մանրաթելային կաբելների միջոցով: Ըստ Dell'Oro ընկերության 2023 թվականի զեկույցում ներկայացված արդյունաբերական հետազոտությունների՝ այս փոփոխությունը կարող է կրճատել շահագործման ծախսերը 17%-ից մինչև հնարավոր 25%: Բացի այդ, ցանցի օպերատորները կարողանում են փոխադրել մշակման հզորությունը այնտեղ, որտեղ այն ամենաշատը պահանջվում է՝ կախված ցանցի ծանրաբեռնվածության օրվա ընթացքում փոփոխվող օրինաչափություններից:
Կենտրոնացված BBU ֆոնդեր C-RAN-ում՝ ռեսուրսների կիսման և արդյունավետության բարելավման համար
Կենտրոնացված կետերում BBUs-ների խմբավորման միջոցով օպերատորները կարող են կառավարել հարյուրավոր RRU-ներ մեկ կետից: Օգուտներն են՝
- Սարքավորումների կոնսոլիդացում ՝ 24 բջիջային տեղադրումը պահանջում է 83% պակաս BBU շասսի, քան համարժեք D-RAN կազմաձևումները
- Էներգիայի Օպտիմիզացիա ՝ Բեռի բաշխումը նվազեցնում է բազային կայանների սպառողական հզորությունը 35%-ով (Ericsson-ի դեպքի ուսումնասիրություն, 2022)
- Գերազանց կոորդինացիա ՝ Թույլատրում է կոորդինացված բազամակետ (CoMP) ինչպես նաև արդյունավետ 5G միլիմետրային ալիքների ճառագայթման ձևավորման տեխնիկան
Վիրտուալացված RAN (vRAN). ԲԲՈՒ ֆունկցիաների էվոլյուցիան ամպի հիմնված մշակման մեջ
vRAN-ը բազային մշակումը անջատում է հատուկ սարքավորումներից՝ աշխատեցնելով վիրտուալացված BBU (vBBU) ֆունկցիաները առևտրային սեփական ամպի սերվերներում: Այս փոփոխությունը բերում է՝
- Շատ ճկուն մասշտաբավորում ՝ Մշակման ռեսուրսները դինամիկորեն մասշտաբավորվում են ըստ երթևեկության օրինաչափությունների
- Եզրային ինտեգրում : Օպերատորների 67%-ը vBBU-ները տեղադրում են Multi-access Edge Computing (MEC) հանգույցների կողքին՝ լատենսի նվազագույնի հասցնելու համար (Nokia 2023)
- Ինտերօպերաբելության մարտահարթեր : Չնայած մատակարարների տարասեռությանը, ենթա-700 միկրովրկյան սինխրոնացման հասնելու համար անհրաժեշտ է հատուկ արագացնող սարքավորում
D-RAN-ից C-RAN և vRAN էվոլյուցիան ընդգծում է, թե ինչպես է կենտրոնացումը և վիրտուալացումը բարելավում ցանցի արդյունավետությունը, մասշտաբավորումը և ծախսերի արդյունավետությունը:
O-RAN և Ֆունկցիոնալ Բաժանում. Վերասահմանելով BBU-RRU համագործակցությունը
O-RAN Alliance ստանդարտներ և ԲԲՈՒ ու RRU-ի համար բաց ինտերֆեյսի պահանջներ
Օ-ՌԱՆ դաշինքը ձգտում է ավելի բաց և համատեղելի ռադիոհասանելիության ցանցերի կառուցվածքների, սահմանելով ստանդարտ մեթոդներ հիմքի միավորների (BBU) և հեռացված ռադիոմիավորների (RRU) միջև հաղորդակցման համար: Սա նշանակում է, որ օպերատորները կարող են տարբեր մատակարարների սարքավորումները խառնել, ասելով հարկադրված չլինել մեկ մատակարարի էկոհամակարգում: Դաշինքը առաջարկել է այս բաղադրիչների միջև ֆունկցիաները բաժանելու տարբեր տարբերակներ, ինչպիսին է Օպցիա 7.2x-ը: Այս կառուցվածքում RLC և MAC շերտերը իրենց աշխատանքը կատարում են BBU-ում, իսկ ֆիզիկական շերտի ցածր մակարդակի գործառույթները և RF մշակումը իրականացվում են RRU կողմում: Անցյալ տարի Applied Sciences հրատարակված մեկ աշխատանք ցույց տվեց, որ այս կոնֆիգուրացիան առաջացնում է fronthaul ուշացումներ 250 միկրովրկյանից պակաս, ինչը բավականին հիանալի է՝ հաշվի առնելով, թե որքան զգայուն են անլար ցանցերը ժամանակային խնդիրների նկատմամբ: Իհարկե, այստեղ նաև կա փոխզիջում: Չնայած բաց ստանդարտները սարքավորումներ գնելիս ավելի շատ տարբերակներ են տալիս, սա նաև պահանջում է ավելի խիստ համակարգում բոլոր տարբեր մասերի միջև՝ ապահովելու համար, որ ամեն ինչ հարթ աշխատի առանց ընդհանուր կատարողականությանը վնաս հասցնելու:
Ֆունկցիոնալ բաժանման տարբերակներ (օրինակ՝ Բաժանում 7-2x) O-RAN ճարտարապետություններում
Split 7.2x ստանդարտը գործում է տարբեր կոմպոնենտների միջև մշակման խնդիրների բաշխմամբ՝ օգտագործելով երկու հիմնական մոտեցում: A կատեգորիայի դեպքում աշխատանքի մեծ մասը կատարվում է BBU կողմում, ինչը պարզեցնում է RRUs-ը, սակայն առաջացնում է ավելի շատ տրաֆիկ ֆրոնթ հոլ կապում: Ընդ որում, B կատեգորիան այդ մշակման խնդիրները տեղափոխում է դեպի RRU-ն ինքնուրույն: Այս կառուցվածքը ավելի լավ արդյունքներ է տալիս օգտատերերից եկող սիգնալների հետ աշխատելիս, թեև սա սարքավորումները ավելի բարդացնում է: Ըստ վերջերս հրապարակված արդյունաբերական զեկույցների, ցանցի օպերատորների մոտ երկու երրորդը ընտրել է B կատեգորիան իրենց massive MIMO տեղադրումների համար՝ ստանալով ավելի լավ վերահսկողություն սիգնալային միջամտությունների նկատմամբ: Տեխնոլոգիաների աշխարհը նաև շարունակում է զարգանալ: Վերցրեք, օրինակ, 2023 թվականի ULPI նախագիծը: Այս նոր մշակումը համակարգի ճարտարապետության մեջ հավասարեցման որոշակի գործառույթներ է տեղաշարժում՝ ամբողջ տիրույթում ավելի մեծ արդյունավետություն ձեռք բերելու համար: Այս տեսակի բարելավումներն են վերջերս O-RAN աշխատանքային խմբերի փաստաթղթերում առանձնահատուկ ընդգծված բաները:
Բաց ՌԱՆ-ի տեղադրման ընթացքում փոխադարձ գործառույթականության և արդյունավետության հավասարակշռում
Օ-ՌԱՆ-ը երկարաժամկետ փողի խնայողության հնարավորություն է տալիս և թույլ է տալիս աշխատել տարբեր մատակարարների հետ, սակայն դա դեռևս դժվար է այնքան լավ աշխատանքի հասցնել, որքան ավանդական ինտեգրված RAN համակարգերն են: Խնդիրը կապված է տարբեր արտադրողների կողմից առաջարկվող սարքավորումների արագացման հնարավորությունների և դրանց ծրագրային ապահովման հասունության տարբերությունների հետ: Սա իրական խնդիրներ է ստեղծում՝ փորձելով հասնել տվյալների փոխանցման և սպառման կարևոր չափանիշներին: Երբ ընկերությունները կենտրոնացված BBU ֆոնդեր են ստեղծում, նրանք առաջադեմ մասում էլ անհրաժեշտ ունենալ արհեստականորեն հուսալի կապ, ինչը պահանջում է թրթռոցը պահել մոտ 100 նանովրկյանից ցածր՝ ըստ արդյունաբերական ստանդարտների: Շատ փորձագետներ առաջարկում են սկզբում դանդաղ գործել, գուցե սկսել քաղաքների ավելի ցածր ռիսկային վայրերից, որտեղ խնդիրները խոշոր խառնաշփոթ չեն առաջացնի: Այս մոտեցումը թույլ է տալիս օպերատորներին ստուգել, արդյո՞ք ամեն ինչ ճիշտ է աշխատում և համապատասխանում է սպասելիքներին՝ մեծ տարածքներում ամբողջությամբ անցնելուց առաջ:
