Ինչպես է բազային միավորը բարձրացնում կապի սարքավորումների արդյունավետությունը

Բազային միավորի հիմնական գործառույթները 5G սիգնալի մշակման ընթացքում

Իրական ժամանակում սիգնալի մշակում. 5G ցանցերում 10 միլիվայրկյանից ցածր ուշացման ապահովում

Բազային միավորները կատարում են թվային սիգնալի մշակման կարևորագույն խնդիրներ, որոնք պետք է իրականացվեն սեղմ ժամանակային սահմաններում, ինչը դրանք դարձնում է 5G կիրառումների համար անհրաժեշտ՝ ինքնագնաց ավտոմեքենաների և գործարանային ավտոմատացման համակարգերի սուպեր արագ պատասխանման ժամանակի հասնելու համար: Այս միավորները ֆիզիկական շերտի աշխատանքն ավարտում են 2 միլիվայրկյանից պակաս ժամանակում, ինչը երկու ուղղությամբ փոխանցվող սիգնալների ընդհանուր ուշացումը 3GPP ստանդարտներով սահմանված 10 միլիվայրկյանի սահմանից ներքև պահում է: Զուգահեռ մշակման և հատուկ սարքային արագացումների միջոցով BBUs-ները կարող են կենդանի ռեժիմով կարգավորել ռեսուրսների օգտագործումը՝ կախված պայմանների փոփոխությունից: Սա նշանակում է, որ նրանք շարունակում են հարմարվել ցանցի բեռնվածությանը՝ նույնիսկ երբ ցանցերը շատ են բեռնված լինում հարվածային ժամերին կամ խոշոր իրադարձությունների ժամանակ:

Թվային սիգնալի պոմպակայան. Մոդուլյացիա, Կանալային կոդավորում և MIMO նախնական կոդավորում

ԲԲՕ-ի թվային սիգնալի պոմպակայանը ինտեգրում է երեք հիմնական գործառույթ՝ ապահովելու սիգնալի ամբողջականությունն ու սպեկտրալ արդյունավետությունը.

1. Մոդուլացիա բարձր կարգի սխեմաների օգտագործումը՝ ինչպիսիք են QAM-256 և QAM-1024-ը, տվյալները խիտ ռադիոալիքերի ձևավորում են
2. Կանալային կոդավորում lDPC-ն և Polar կոդերը բիթի սխալման մակարդակը նվազեցնում են մինչև 68%-ով 4G Turbo կոդերի համեմատ
3. MIMO նախնական կոդավորում ապահովում է ինտելեկտուալ ճառագայթի կառավարում, բարելավելով սպեկտրալ արդյունավետությունը 3.1 անգամ (Mobile Experts 2023)
   Ընդհանուր առմամբ, այս գործընթացները նվազեցնում են փաթեթների կորուստը և պահպանում են բարձր թրուփութը խիտ բնակեցված քաղաքային շրջակայքում:

Ուսումնասիրություն. Առաջատար BBU-ն 5G-ի քաղաքային տեղադրման ընթացքում նվազեցրել է վերբեռնման ուշացումը 42%-ով

Տոկիոյում 2023 թվականին կատարված փորձարկումը, որի ընթացքում օգտագործվեց առաջատար արտադրողի BBU 6630 մոդելը, ցույց տվեց կատարողականի զգալի բարելավում՝ վիրտուալացման և մեքենայական ուսուցման վրա հիմնված երթևեկության կանխատեսման շնորհիվ: Համակարգը հասեց հետևյալ ցուցանիշների.

• 42% նվազեցում միջին վերբեռնման ուշացման մեջ (9.2մվ-ից մինչև 5.3մվ)
• 17% բարելավում բջջային եզրերի թրուփութում
• 31% պակաս կապի խզումներ փոխանցման ընթացքում
  Այս արդյունքները հաստատում են BBU-ի դերը՝ որպես հուսալի 5G ցանցերի հաշվողական միջուկ, հատկապես բարձր խտությամբ քաղաքային տարածքներում:

Ցանցի արդյունավետություն՝ BBU-ի կողմից. ուշացման կրճատում, ինտենսիվության մասշտաբավորում և արդյունավետություն

Կենտրոնացված RAN (C-RAN). Դինամիկ ռեսուրսների կուտակում՝ BBU-ի վիրտուալացման միջոցով

Cloud RAN կամ C-RAN կառույցները օգտագործում են վիրտուալ բազային միավորներ, որոնք միավորում են մի քանի բջջային կայանների համար մշակման ուժը՝ փոխարենը, որ ամենուր առանձին սարքեր ունենալը: Սա վերացնում է այն մեկուսացված սարքավորումները, որոնք նախկինում տեսնում էինք, կրճատում է շահագործման ծախսերը մոտ 30 տոկոսով (ավելի քիչ կամ շատ), և թույլ է տալիս իրական ժամանակում աշխատանքային ծանրաբեռնվածությունը տեղափոխել ըստ անհրաժեշտության: Երբ ցանցում առաջանում է հանկարծակի ավելցուկային ծանրաբեռնվածություն, համակարգը իրականում կարող է օգտագործել հարակամ բջիջների ազատ հզորությունը, որոնք լրիվ չեն օգտագործվում, և ուղղել այն այնտեղ, որտեղ ամենաշատն է պահանջվում: Ի՞նչ արդյունք: Թրուփութը գրեթե եռապատկվում է նախորդի համեմատ՝ առանց նոր սարքավորումներ գնելու: Բավականին տպավորիչ է, երբ մտածում ես:

Մեծաքանակ MIMO համակարգում և սպեկտրալ կրկնօգտագործում՝ առաջադեմ BBU կառավարման շնորհիվ

Բարդ BBU ալգորիթմները համակարգում են հարյուրավոր անտենային էլեմենտներ, որպեսզի ապահովեն ճշգրիտ փունջի ձևավորում և տարածական բազմապատկում: Սա թույլ է տալիս մի քանի օգտագործողների միաժամանակյա օգտագործել նույն հաճախադարանային շղթան՝ ավելացնելով սպեկտրային արդյունավետությունը 47%-ով: Ուղղորդված սիգնալի կենտրոնացումը նաև նվազագույնի է հասցնում միջամտությունը՝ աջակցելով 5 անգամ խիտ ցանցային տեղադրումներին՝ պահպանելով 99.999% հուսալիությունը, որը կարևոր է կենսական կարևորության կիրառումների համար:

Հիմնական ազդեցություն :

• Լատենսիության կրճատում՝ արդյունաբերական IoT-ի համար ենթա 10 մվ
• Թրուփութի մասշտաբավորում՝ 40 Գբիթ/վ մեկ բջջի համար mmWave տեղադրումներում
• Էներգաէֆեկտիվություն՝ 60%-ով ցածր հզորություն մեկ գիգաբայթի համար x86 տարածված RAN-ի համեմատ

Հիմնական սարքային բաղադրիչներ, որոնք ապահովում են բազային միավորի արդյունավետությունը

FPGA/ASIC արագացում՝ ավելի բարձր FFT թրուփութ հասնելու համար հին x86 համակարգերի համեմատ

Դաշտային ծրագրավորելի դարպասների զանգվածները (FPGA-ները) և հատուկ նշանակության ինտեգրված սխեմաները (ASIC-ները) առաջարկում են այն հաշվողական ուժը, որն անհրաժեշտ է 5G սիգնալների հետ աշխատելու համար իրական ժամանակում, ավելի արագ աշխատելով, քան հին x86 համակարգերը՝ ավելի քիչ էներգիա օգտագործելով: Այս հատուկ նշանակության միկրոսխեմաները իրականում արագացնում են զուգահեռ մշակման ենթակա խնդիրները, ինչպիսիք են Ֆուրիեի արագ փոխակերպման հաշվարկները, որոնք հիմնականում անհրաժեշտ են MIMO համակարգերում մոդուլյացիան ու դեմոդուլյացիան ճիշտ կատարելու համար: Երբ ընկերությունները սովորական CPU-ներից անցնում են FPGA կամ ASIC լուծումներին, նրանք հիմնականում հիմնական պրոցեսորից հեռացնում են ծանր հաշվարկները: Այս մոտեցումը նվազեցնում է մշակման ուշացումները՝ միաժամանակ էլեկտրաէներգիայի մեծ քանակություն խնայելով: Որոշ ուսումնասիրություններ ցույց են տալիս, որ քաղաքային տարածքներում այս տեխնոլոգիաների կիրառման դեպքում էներգախնայողությունը կազմում է մոտ մեկ երրորդից մինչև կեսից մոտ

Պրոցեսոր, DSP, հիշողություն և ինտերֆեյսների ինտեգրում ժամանակակից BBU դիզայնում

Այսօրվա բազային միավորները շատ բան են տեղավորում մեկ տուփում՝ մի քանի միջուկ ունեցող պրոցեսորներ, որոնք աշխատում են մասնագիտացված թվային սիգնալների պրոցեսորների կողքին, բարձր արագությամբ հիշողություն և տարբեր ստանդարտ միացումներ, որոնք միասին տեղավորված են մեկ կոմպակտ փաթեթում: DSP-ն կատարում է ամենածանր աշխատանքները՝ մոդուլյացիան, դեմոդուլյացիան և բարդ ալիքային կոդավորման խնդիրները: Միևնույն ժամանակ սովորական պրոցեսորները ղեկավարում են ցանցի տարբեր շերտերը և այլ վերին մակարդակի պրոտոկոլներ: Ռադիոհաճախականության մեծ ծավալով տվյալների հետ աշխատելու համար սինքրոն DRAM-ը հանդես է գալիս որպես բուֆեր՝ ապահովելով ավելի քան 200 գիգաբիթ/վրկ արագություն, ինչը կանխում է տվյալների կուտակումը երբ տեղի են ունենում երթևեկության սրճագույնդներ: Իսկ ինտերֆեյսների մասին խոսելու դեպքում՝ այս ամենի համատեղելիությունն ապահովելու համար մի քանի կարևոր միացումներ են ներգրավված:

• eCPRI : Ապահովում է ցածր թաքստանքով ֆրոնթհոլ կապ
• 25GbE : Աջակցում է բեկհոլի ագրեգավորումը
• PCIe Gen4 : Հեշտացնում է բարձր արագությամբ միկրոսխեմաների միջև կապը
  Այս խիստ ինտեգրված դիզայնը վերացնում է շղթայի մրցումը՝ ապահովելով որոշակի թաքստանք 100 մկմ-ի տակ՝ ուլտրահուսալի կիրառումների համար:

Բեյսբենդ միավորների ռազմավարական առավելությունները. Մասշտաբավորում, էներգաէֆեկտիվություն և ապագային պատրաստվածություն

O-RAN-ի փոխզիջումներ. Բացառահանումը և BBU աշխատանքային կայունության հավասարակշռում

Բաց RAN հասկացությունը փաստացի խրախուսում է շուկայում ավելի շատ մատակարարների հայտնվելը և խթանում նորարարությունը՝ ապարատային ապահովումը ծրագրային բաղադրիչներից անջատելով: Սակայն այս մոտեցումը խնդիրներ է ստեղծում, երբ փորձում են պահպանել բազային միավորի կայուն աշխատանքը տարբեր սարքավորումների վրա: Մոդուլային համակարգերը թույլ են տալիս ավելի հեշտ մասշտաբավորում և ընդլայնում, ինչպես նաև կարող են կրճատել էներգառեսուրսների օգտագործումը մոտ 30 տոկոսով՝ համաձայն անցյալ տարվա Telecom Efficiency Report-ի: Սակայն այս առավելությունները որոշակի գնով են տրվում: Համակարգը պետք է խիստ համապատասխանի ինտերֆեյսների ստանդարտներին, հակառակ դեպքում առաջանալու են խնդիրներ ազդանշանի ժամանակային տատանումների և անհամապատասխան տվյալների փոխանցման արագությունների հետ: Այն հավելվածների դեպքում, երբ միլիվայրկյաններն էլ կարևոր են, ինչպես օրինակ գործարանների ավտոմատացման համակարգերը, որոնք միացված են IoT սարքերի միջոցով, ցանցի մատակարարները ստիպված են ապահովել, որ ամեն ինչ անընդհատ և համատեղելի աշխատի սկզբից մինչև վերջ: BBUs-ի ռազմավարական տեղակայումը նշանակում է գտնել այն օպտիմալ հավասարակշռությունը, որը բաց հարթակները առաջարկում են ճկունության տեսանկյունից, և այն պահանջների միջև, որոնք անհրաժեշտ են հաջորդական 5G-Advanced ստանդարտների և նույնիսկ դեռևս սահմանված 6G ստանդարտների խիստ կատարողականության պահանջները բավարարելու համար: