Ինչպե՞ս ընտրել հաղորդակցության աշտարակների համար ճիշտ RRU-ն

Ժամանակակից ռադիոհասանելիության ցանցերում RRU-ի դերի հասկացությունը

Ժամանակակից RAN-ում հեռակա ռադիոհանգույցի (RRU) գործառույթը

Հեռակա ռադիոհանգույցները, կամ RRUs-ները, Ռադիոհասանելիության ցանցերում թվային բազային մշակման և իրական ռադիոհաճախականության հաղորդումների միջև կապի հիմնարար օղակ են: Այս սարքերը բազային միավորից ստանում են թվային սիգնալներ և դարձնում այն ՌՀ ալիքներ, որոնք կարող են տարածվել օդով: Նրանք նաև հակառակ ուղղությամբ աշխատում են օգտատերերի հեռախոսներից եկող սիգնալների համար: Երբ տեղադրված են ալերսիներին մոտ, RRUs-ները 2,6 ԳՀց հաճախականությունների շրջակայքում հանդիսանում են մոտ 4 դԲ կորուստների 100 մետրի համար: Ըստ Պոնմենի 2023 թվականի որոշ հետազոտությունների՝ այս տեղադրումը ավելացնում է սիգնալի որակը մոտ 22%-ով համեմատած այն կենտրոնացված կառույցների հետ, որտեղ ամեն ինչ կենտրոնացված է: Այժմ հիմնական արտադրողները իրենց RRUs-ներում ներդրում են բարդ DAC/ADC փոխակերպիչներ և լավ ֆիլտրացման համակարգեր: Սա նրանց թույլ է տալիս միաժամանակ մշակել բազմաթիվ հաճախականության շերտեր՝ պահելով լատենսիությունը 70 նանովրկյանից ցածր, ինչը շատ կարևոր է այն 5G կիրառությունների համար, որոնք մենք բոլորս ցանկանում ենք:

Բազային կայանի հիմնական բաղադրիչները. Որտեղ տեղավորվում է RRU-ն

Ժամանակակից բազային կայանները բաղկացած են երեք հիմնարար մասերից՝

• Անտենայի շարք : Կենտրոնացնում է էլեկտրամագնիսական ալիքների ճառագայթումը/ընդունումը
• RRU : Մշակում է RF սիգնալները (վերևի/ներքևի փոխակերպում, հզորացում) անտենայի տեղում
• BBU : Կառավարում է պրոտոկոլների շերտերը, սխալների ուղղումը և ցանցի անվտանգությունը

Այս բաշխված ճարտարապետությունը նվազեցնում է էներգասպառումը 18–35%-ով համեմատած ավանդական մակրո կայանների հետ, ինչպես փաստաթղթերում նշված է 2024 թ. RAN-ի էներգաարդյունավետության փորձարկումներում: RRU-ի արտաքին տարածքի համար նախատեսված կոնտեյները թույլ է տալիս տեղադրում 1–5 մետր հեռավորության վրա անտենաներից, ինչը անհրաժեշտ է միլիմետրային ալիքների համար, որտեղ ատմոսֆերայի թուլացումը գերազանցում է 15 դԲ/կմ-ը:

Բազային շերտի միավոր (BBU) և RRU-ի բաժանում. Ճարտարապետական էվոլյուցիա

BBU-RRU բաժանումը ներկայացնում է հիմնարար փոփոխություն ինտեգրված բազային կայաններից, թույլ տալով՝

ԲԱԿ-ները ապահովված սարքերում կենտրոնացնելով՝ միաժամանակ ՌՌԿ-ները աշտարակների կայաններում բաշխելով, օպերատորները 92% ավելի արագ դաշտային թարմացումներ են իրականացնում՝ ծրագրային ռադիո վերակազմակերպման միջոցով: Վերջերս C-RAN-ի իրականացումները ցույց են տվել, թե ինչպես է այս առանձնացումը աջակցում 64–256 ՌՌԿ-ի համար ԲԱԿ-ի դաշտում դինամիկ բեռի հավասարակշռությանը՝ օպտիմալացնելով սպեկտրային արդյունավետությունը խիտ բնակեցված քաղաքային տարածքներում:

ՌՌԿ-ի հիմնական ֆունկցիոնալությունները և սիգնալի մշակման հնարավորությունները

ՌՌԿ-ում ներքևի և վերևի հոսանքի սիգնալի մշակում

Հեռական ռադիոհանգույցները, կամ RRUs-ները, կատարում են սիգնալի մշակման երկու ուղղությունները, ինչը շատ կարևոր է այսօրվա ժամանակակից RAN համակարգերի աշխատանքի համար: Տվյալները ցած ուղարկելիս ցանցից, այս միավորները ԲԲՈՒ-ից եկող թվային սիգնալները փոխարկում են իրական ռադիոալիքների՝ օգտագործելով բարդ մոդուլյացիայի մեթոդներ: Եվ երբ տվյալները վեր են ուղարկվում, նրանք հիմնականում հակառակ գործընթաց են իրականացնում՝ ռադիոհաճախականության սիգնալները վերածելով թվային ձևի, որպեսզի ԲԲՈՒ-ն կարողանա դրանք մշակել: Այն փաստը, որ RRUs-ները կարող են միաժամանակ կատարել երկու ուղղություններով գործընթացը, նշանակում է, որ մենք ստանում ենք շատ բարձր հաղորդակցման արագություն՝ գրեթե առանց ուշացման: Սխալների մակարդակը նույնպես շատ ցածր է մնում՝ մոտ 0,001% կամ ավելի լավ շատ 5G կառույցներում: Սա օգնում է պահպանել ամեն ինչ սինքրոնացված, նույնիսկ այն դեպքում, երբ միաժամանակ միացված են հազարավոր սարքեր, առանց ծառայության որակի մեջ խուճապ ստեղծելու:

RF առաջային մասի գործառույթներ՝ DAC, ADC, վերև/ներքև փոխակերպում, ֆիլտրացում

RRU-ի ռադիոհաճախականության առաջացող մասը հիմնված է չորս հիմնարար բաղադրիչների վրա.

1. Թվային-անալոգային փոխարկիչներ (DAC-ներ) . Փոխարկում են թվային I/Q սիգնալները անալոգային ալիքաձևերի
2. Անալոգային-թվային փոխարկիչներ (ADC-ներ) . Վերցնում են մուտքային անալոգային սիգնալները՝ թվային մշակման համար
3. Հաճախականության փոխարկիչներ . Տեղափոխում են սիգնալները բազային շերտի և կրող հաճախականությունների միջև
4. Թողունելի սեղանաձև ֆիլտրեր . Հեռացնում են շերտից դուրս գտնվող միջամտությունները՝ պահպանելով սիգնալի ամբողջականությունը

Այս բաղադրիչները համատեղ աշխատելով հնարավորություն են տալիս հասնել մինչև 8,2 բիթ/Հց սպեկտրալ արդյունավետության ներկայիս բազմատեխնոլոգիական RAN տեղակայումներում, իրական կարգավորումների թեստերում ավելի լավ արդյունք ցուցադրելով 37%-ով հին համակարգերի համեմատ

Ուժեղացուցիչ (PA) և ցածր աղմուկով ուժեղացուցիչ (LNA) արդյունավետություն

Ժամանակակից RRU-ները համատեղում են բարձր արդյունավետությամբ հզորացուցիչներ (90–94% ստացիոնար-ռադիո փոխակերպման արդյունավետություն) և ուլտրազգայուն LNA-ներ (աղմուկի ցուցանիշներ <1,2 դԲ), որպեսզի համապատասխանեն 5G-ի պահանջկոտ կապի բյուջեին: Այս համադրությունը ապահովում է.

• 64T64R մասսիվ MIMO կոնֆիգուրացիաներ 200Վտ ընդհանուր ելքով
• 160ՄՀց ալիքային շառավիղի մշակում FR1 սպեկտրում
• -110դԲմ ընդունիչի զգայունություն՝ հուսալի թույլ սիգնալների հայտնաբերման համար

Ջերմային կառավարման նորարարություններ, ինչպիսիք են հեղուկով սառեցումը և ֆազային փոփոխություններ ունեցող նյութերը, որոնք ապահովում են կայուն աշխատանք շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանների տիրույթում -40°C-ից մինչև +55°C:

RRU-ի ճարտարապետական առավելությունները D-RAN և C-RAN տեղակայումներում

Բաշխված RAN (D-RAN) և Կենտրոնացված RAN (C-RAN). RRU-ի դերը

Հեռավոր ռադիո միավորները, որոնք մենք անվանում ենք RRU, հիմնականում RAN ճարտարապետությունը դարձնում են ավելի ճկուն, քանի որ դրանք առանձնացնում են ռադիո գործառույթները այն վայրից, որտեղ տեղի է ունենում հիմնական պողոտայի մշակումը: Տարածված RAN համակարգերը տեղադրված են բջջային հեռախոսի տեղակայման վայրերում, որոնք օգնում են ամրապնդել անալոգային ազդանշանները, այլ ոչ թե թույլացնել դրանք, երբ դրանք անցնում են կոակսիալ մալուխներով: Կենտրոնացված RAN տեղադրումների համար RRU- ները դեռեւս մնում են մոտ հակառակորդին, բայց այժմ կապվում են օպտիկական մանրաթելային գծերի միջոցով կենտրոնական մշակման միավորների հետ: Այս սարքավորումը կարող է նվազեցնել ֆիզիկական տարածության պահանջները մոտ 40 տոկոսով, ըստ անցյալ տարվա որոշ արդյունաբերական զեկույցների: Անկախ նրանից, թե D-RAN կամ C-RAN կոնֆիգուրացիաներ են, այս հեռավոր միավորները կարեւոր դեր են խաղում ազդանշանի լավ որակի պահպանման գործում, միաժամանակ ցանցերը բավականաչափ հարմարվողական դարձնելով ապագայում իրենց ճանապարհին եկող ցանկացած փոփոխության համար:

Սպառման սարքերի կորուստների նվազեցում եւ էներգաարդյունավետության բարձրացում RRU տեղադրման միջոցով

Երբ հեռահաղորդիչի միավորները տեղադրվում են ալերսի մոտ, կերակրող գծերի կորուստները նվազում են մոտ 90%՝ համեմատած հին կառույցների հետ, ինչը մեծ տարբերություն է անում ընդհանուր էներգաարդյունավետության համար: Կարճ կեպելները նշանակում են, որ ՌՉ հզորությունից ավելի քիչ է կորում: Այս փոխարեն, որ կորցնենք ընդհանուր էներգիայի 15-20%-ը այդ երկար հատվածների միջով, հիմա մենք ունենում ենք 5%-ից պակաս կորուստ, հատկապես երբ աշխատում ենք բարձր հաճախականության սիգնալների հետ: Մեկ այլ առավելություն նվազած սառեցման պահանջն է, քանի որ այս RRUs-ները իրականում արտաքին օդում աշխատում են լավ, առանց անհրաժեշտության ունենալ բարդ ջերմաստիճանի կառավարման կառույցներ: Տեղանքի ինժեներները հաղորդել են, որ այս կառույցը նվազեցնում է սպասարկման խնդիրները տաք ամառային ամիսներին, երբ կլիմայական համակարգերը այլևս դժվարանում էին հասցնել հետևել:

Վիրտուալացված RAN միջավայրերում մասշտաբավորումը և տեղադրման ճկունությունը

Այսօրվա հեռակա ռադիոմիավորները (RRU) լավ աշխատում են cloud native կառույցների հետ՝ շնորհիս eCPRI նման ստանդարտների: Սա թույլ է տալիս ռեսուրսները դինամիկորեն միավորել տարբեր մատակարարների ցանցերում: Այս միավորների մոդուլային բնույթը նշանակում է, որ օպերատորները կարող են քայլ առ քայլ ավելացնել հզորությունը՝ աշտարակների կառույցները չփոխելով, ինչը հատկապես կարևոր է 5G mMIMO հնարավորությունների ընդլայնման և կրիչների ագրեգացիայի իրականացման ժամանակ: Վերլուծելով վիրտուալացված RAN-ի կամ vRAN-ի լուծումները, որոնք ներառում են RRU-ներ, արդյունքում ցույց է տրվել, որ դրանք ծառայություններ են տրամադրում մոտ 30 տոկոսով ավելի արագ, քան հին համակարգերը:

Բազմասերունդական ցանցերի համար հաճախականության և տեխնոլոգիայի աջակցություն

Հաճախականության շերտի համատեղելիություն և սպեկտրի արդյունավետության համար հաշվի առնելիք հանգամանքներ

Արտյունքի վերջին ռադիոմիայնքները առաջարկում են մոտ 30 տոկոսով լավ սպեկտրային արդյունավետություն հին համակարգերի համեմատ, քանի որ աշխատում են 600 ՄՀց-ից մինչև 6 ԳՀց հաճախականությունների սահմաններում: Այս լայն տիրույթը նշանակում է, որ ցանցի օպերատորները կարող են շարունակել օգտագործել իրենց արդեն առկա սպեկտրային ռեսուրսները՝ տեղափոխվելով 5G New Radio տեխնոլոգիային: Լայնաշերտ RRUs-ների դեպքում մի քանի առանձին հաճախականային շերտեր միավորվում են մեկ սարքավորման վրա: Դա նվազեցնում է սարքավորումների տարածումը բջջային կետերում և էներգախնայողություն է ապահովում՝ յուրաքանչյուր սեկտորի համար մոտ 19%՝ ըստ անցյալ տարի Wireless Infrastructure Journal-ում հրապարակված վերջին հետազոտությունների:

Բազամաշերտ և բազամատեխնոլոգիական աջակցություն (2G/3G/4G/5G) RRU-ում

Առաջատար RRU-ները ներկայումս համաժամանակյան մշակում են GSM (2G), UMTS (3G), LTE (4G) և 5G NR սիգնալները ծրագրային սահմանված ռադիո (SDR) ճարտարապետությունների միջոցով: Այս հետադարձ համատեղելիությունը վերացնում է զուգահեռ ռադիո շղթաների կարիքը, ինչպես ցույց է տրված ստորև աղյուսակում.

Ապագա պատրաստի ցանցեր. Bands եւ օպերատորների միջեւ մասշտաբայնացման հնարավորություն

Մոդուլային RRU նախագծերը թույլ են տալիս օպերատորներին հեռավոր ծրագրային ապահովման թարմացումների միջոցով ակտիվացնել նոր հաճախականության պողոտաներ, ինչը 62% -ով նվազեցնում է աշտարակի այցելությունները ( Մոբիլ ցանցի օպերատորների հարցում 2024 ) ։ Վերջին ժամանակների մոդելներում օպերատորների միջեւ լարային լարերի փոխանակման հնարավորությունները թույլ են տալիս դինամիկորեն հատկացնել անբավարար օգտագործվող լարերի, ինչը արագացնում է 5G-ի տեղակայումը 89%-ով բազմաօպերատորային միջավայրերում:

Ինտեգրումը առաջադեմ անտենաների հետ. MIMO եւ Beamforming պատրաստվածություն

MIMO- ի եւ Beamforming- ի հնարավորություն տալով առաջադեմ RRU նախագծերի միջոցով

Վերջերս մշակված ռադիոհեռակառավարման միավորները (RRU) հնարավորություն են տալիս կիրառել Massive MIMO՝ իրենց ներդրված ադապտիվ ճառագայթային ձևավորման տեխնոլոգիայի և բազմաթիվ անտենաների շնորհիվ: Այս միավորները աշխատում են 64 հաղորդարար և 64 ընդունիչ զանգվածների հետ՝ իրականում ուղղում են ազդանշանները այն տեղերում, որտեղ անհրաժեշտ է, ինչը նույն հաճախադարձային տարածքում տվյալների փոխանցման արագությունը մեծացնում է հին սարքավորումների համեմատ: Անցյալ տարի կատարված որոշ փորձարկումներ նաև ցույց տվեցին բավականին տպավորիչ արդյունքներ. այն ցանցերը, որոնք օգտագործում էին այս առաջադեմ RRU-ները՝ ութ շերտային ազդանշանի առանձնացմամբ, հասեցին մոտ 3,8 գիգաբիթ/վրկ արագության խիտ բնակեցված քաղաքային պայմաններում: Այս կարգի արդյունավետությունը մեծ տարբերություն է կազմում՝ փորձելիս բոլորին միացնել առանց դանդաղելու գագաթնակետի օգտագործման ժամանակ:

Ճառագայթային ձևավորման միավորների (BFU) և անտենային մոդուլների ինտեգրում

Բիջային կապի համակարգերում օգտագործվող ճառագայթման ձևավորման սարքերը (BFU-ները) աշխատում են փուլի շեղման սարքերի և հզորության համարժեք միավորների հետ ռադիո հեռահար միավորների (RRU) ներսում՝ 5G միլիմետրային ալիքների հաճախականություններում ազդանշանները շուրջ 2 աստիճան ճշգրտությամբ ուղղորդելու համար: Այս կառավարման մակարդակին հասնելը մեծ տարբերություն է առաջացնում. օպերատորները հաղորդում են, որ միևնույն տարածքում մի քանի ծառայությունների մատուցման դեպքում միջամտությունը 65 տոկոսով պակաս է, իսկ բջջային ծածկույթը մոտ 18 տոկոսով ավելի հեռու է տարածվում, քան նախկինում: Ապագայում նոր RRU-ները նախագծվում են ներդրված անտենայի մոդուլներով, որոնք բոլոր այս բաղադրիչները միավորում են մեկ կոմպակտ արտաքին սարքի մեջ: Այս ինտեգրումը նշական չափով կրճատում է տեղադրման ծախսերը՝ ընկերություններին տալով մոտ 40 տոկոսի խնայողություն ավանդական համակարգերի համեմատ, որտեղ ամեն բան պետք է տեղադրվեր առանձին: Արդյունաբերությունը հստակ ձգտում է դեպի այս կոնսոլիդացված լուծումները, քանի որ դրանք առաջարկում են ինչպես արդյունավետության, այնպես էլ զգալի ծախսերի կրճատման շահեր:

Ջերմային և հզորության կառավարում արտաքին RRU-ների տեղադրման դեպքում

Արտաքին անջատված ռադիոհաճախականության միավորները (RRU) ակտիվ MIMO գործառույթների ընթացքում ցրում են մինչև 300Վտ, ինչը պահանջում է հեղուկով սառեցվող շասսի և AI-ով կառավարվող օդի շրջանառության համակարգ՝ ջերմաստիճանը 45°C-ից ցածր պահելու համար: Ըստ 2023 թ. հեռահաղորդակցության կայունության համաձայնեցված չափանիշների, առաջադեմ մոդելները 94% էներգաարդյունավետություն են հասնում օգտագործելով կադմիումի նիտրիդային (GaN) ուժային համարձակիչներ և բեռի հարմարվող լարման կարգավորում, ինչը յուրաքանչյուր միավորի տարեկան OPEX-ը 7,200 դոլարով կրճատում է: