Bagaimana BBU dan RRU Berkolaborasi Secara Efisien di Stasiun Basis?

Fungsi dan Tanggung Jawab Unit Baseband (BBU) dalam Pemrosesan Sinyal

Di jantung stasiun basis modern terdapat Baseband Unit (BBU), yang menangani berbagai pekerjaan pemrosesan sinyal kritis. Bayangkan modulasi dan demodulasi, koreksi kesalahan, serta manajemen protokol pada berbagai lapisan termasuk PDCP, RLC, dan RRC. Sebelum segala sesuatu dikirimkan melalui gelombang radio, unit ini memastikan semuanya sesuai dengan standar 3GPP yang mengatur jaringan LTE maupun 5G NR. Yang membuat BBU benar-benar menonjol adalah cara mereka memisahkan fungsi control plane dari aliran data aktual dalam sistem. Ketika hal-hal seperti manajemen handover dipisahkan dari aliran data biasa, ini membuka kemungkinan untuk alokasi sumber daya yang lebih cerdas. Jaringan kemudian dapat beradaptasi secara dinamis ketika lalu lintas meningkat atau turun secara tak terduga, menjaga operasional tetap lancar bahkan selama waktu penggunaan puncak.

Peran Remote Radio Unit (RRU) dalam Konversi RF dan Antarmuka Antena

Unit Radio Jarak Jauh (RRU) terletak tepat di samping antena, tempat ia mengubah sinyal baseband menjadi gelombang radio nyata seperti frekuensi 2,6 GHz atau 3,5 GHz. Posisi ini membantu mengurangi kehilangan sinyal yang bisa cukup parah—sekitar 4 dB setiap 100 meter saat menggunakan kabel koaksial biasa, terutama pada rentang frekuensi tinggi ini. Apa sebenarnya yang dilakukan RRU? RRU menangani konversi informasi digital kembali ke bentuk analog untuk mengirimkan data secara downstream, memperkuat sinyal lemah yang datang dari perangkat tanpa menambah noise berlebih, serta bekerja dengan berbagai pita frekuensi dari 700 MHz hingga 3,8 GHz melalui teknik yang disebut agregasi pembawa. Menempatkan unit-unit ini dekat dengan antena juga membuat jaringan lebih responsif. Pengujian menunjukkan penurunan latensi sekitar 25% dibandingkan sistem lama yang mengandalkan kabel panjang antar lokasi perangkat.

Alur Kerja Komplementer: Cara BBU dan RRU Memungkinkan Transmisi Sinyal dari Ujung ke Ujung

BBU dan RRU bekerja bersama melalui tautan serat optik berkecepatan tinggi menggunakan protokol CPRI atau eCPRI untuk membentuk rantai sinyal yang mulus dari pemrosesan digital hingga transmisi udara.

Arsitektur terdistribusi ini mengonsentrasikan BBU sambil menempatkan RRU di puncak menara, meningkatkan efisiensi spektral sebesar 32% di lingkungan perkotaan. Pemisahan ini memungkinkan peningkatan independen dan sangat menguntungkan dalam ekosistem O-RAN yang terus berkembang.

Konektivitas Fronthaul Berbasis Serat: Menghubungkan BBU dan RRU dengan CPRI dan eCPRI

Tautan Serat Optik Berkecepatan Tinggi dalam Komunikasi BBU-RRU

Kabel serat optik membentuk tulang punggung jaringan fronthaul saat ini, memungkinkan bandwidth tinggi dan latensi minimal saat menghubungkan BBU ke RRU. Kabel-kabel ini mampu menangani kecepatan data di atas 25 gigabit per detik, yang berarti mereka dapat menghantarkan sinyal radio digital secara andal tanpa gangguan interferensi elektromagnetik—sesuatu yang sangat penting di daerah perkotaan padat di mana banyak perangkat beroperasi secara bersamaan. Standar CPRI bekerja bersama serat dua arah untuk menjaga sinkronisasi antara pemrosesan baseband yang terjadi di BBU dan pekerjaan RF aktual yang dilakukan oleh RRU. Sinkronisasi ini membantu menjaga kualitas sinyal yang baik sepanjang sistem dari awal hingga akhir.

CPRI vs. eCPRI: Protokol untuk Efisiensi Fronthaul dan Manajemen Bandwidth

Seiring kita beralih ke jaringan 5G, banyak operator telah mulai mengadopsi yang disebut enhanced CPRI atau eCPRI untuk versi pendeknya. Yang membuat eCPRI menarik adalah kemampuannya mengurangi kebutuhan bandwidth hingga sepuluh kali lipat dibandingkan versi CPRI sebelumnya. Namun, CPRI tradisional bekerja secara berbeda. Ia membutuhkan koneksi serat optik terpisah untuk setiap antena dan tetap menggunakan apa yang dikenal sebagai operasi Layer 1. Tapi inilah masalahnya: saat berurusan dengan konfigurasi MIMO besar yang kini semakin umum, CPRI biasa tidak dapat diskalakan dengan baik. Di sinilah letak keunggulan eCPRI. Dengan beralih ke metode transportasi berbasis Ethernet, eCPRI memungkinkan beberapa unit radio jarak jauh berbagi sumber daya melalui sesuatu yang disebut statistical multiplexing. Hasilnya? Kinerja yang jauh lebih baik dalam hal efisiensi fronthaul tanpa biaya infrastruktur tambahan.

Evolusi ini mengurangi biaya fronthaul sebesar 30% dan mendukung penerapan gelombang milimeter yang dapat diskalakan.

Pertimbangan Latensi, Kapasitas, dan Sinkronisasi dalam Desain Fronthaul

Mendapatkan waktu yang tepat sangat penting. Jika terdapat kesalahan sinkronisasi lebih dari 50 nanodetik, hal tersebut akan mengganggu beamforming dan semua fungsi berbasis waktu lainnya di jaringan 5G. Karena itulah, konfigurasi fronthaul modern saat ini menggunakan standar seperti IEEE 802.1CM TSN untuk memastikan sinyal kontrol bergerak dengan benar melalui jaringan. Dalam hal penanganan volume data, kebanyakan pihak kini telah beralih ke transceiver 25G. Transceiver ini menangani kehilangan sinyal sekitar 1,5 dB per kilometer, yang sebenarnya lebih baik dibanding sistem 10G lama sekitar dua pertiga. Semua pembaruan ini berarti kita tetap bisa mendapatkan waktu respons di bawah satu milidetik meskipun unit baseband harus ditempatkan hingga sejauh 20 kilometer dari unit radio jarak jauh dalam konfigurasi arsitektur sentral.

Evolusi Arsitektur Jaringan: Dari D-RAN ke C-RAN dan vRAN

D-RAN vs. C-RAN: Dampak terhadap Penempatan BBU dan Distribusi RRU

Pengaturan RAN Terdistribusi Tradisional atau D-RAN memiliki unit baseband sendiri di setiap menara seluler yang ditempatkan tepat di samping Unit Radio Jarak Jauh. Meskipun hal ini membuat keterlambatan sinyal tetap di bawah 1 milidetik, namun mengakibatkan banyak perangkat duplikat yang tidak terpakai sebagian besar waktu dan menyulitkan berbagi sumber daya antar menara. Pendekatan RAN Terpusat yang lebih baru mengumpulkan semua BBU tersebut dan menempatkannya bersama di lokasi pusat yang terhubung melalui kabel serat optik ke RRU di berbagai lokasi. Menurut penelitian industri dari Dell'Oro dalam laporan tahun 2023, perubahan ini dapat mengurangi biaya operasional antara 17% hingga mendekati 25%. Selain itu, operator jaringan memperoleh kemampuan untuk mengalihkan daya pemrosesan ke lokasi yang paling membutuhkan sesuai dengan pola lalu lintas yang berubah sepanjang hari.

Pondokan BBU Terpusat dalam C-RAN untuk Peningkatan Berbagi Sumber Daya dan Efisiensi

Dengan menggabungkan BBU di fasilitas terpusat, operator dapat mengelola ratusan RRU dari satu lokasi. Manfaatnya meliputi:

• Konsolidasi perangkat keras : Penyebaran sel 24 unit membutuhkan 83% lebih sedikit chassis BBU dibandingkan konfigurasi D-RAN yang setara
• Optimasi Energi : Penyeimbangan beban mengurangi konsumsi daya stasiun basis sebesar 35% (studi kasus Ericsson 2022)
• Koordinasi canggih : Memungkinkan teknik seperti coordinated multipoint (CoMP) untuk pembentukan berkas gelombang milimeter 5G yang efisien

RAN Virtual (vRAN): Mengembangkan Fungsi BBU Menjadi Pemrosesan Berbasis Cloud

vRAN memisahkan pemrosesan baseband dari perangkat keras khusus, menjalankan fungsi BBU virtual (vBBU) pada server cloud siap pakai komersial. Perubahan ini membawa:

1. Skalabilitas fleksibel : Sumber daya pemrosesan meningkat secara dinamis sesuai dengan pola lalu lintas
2. Integrasi edge : 67% operator menerapkan vBBU bersamaan dengan node Multi-access Edge Computing (MEC) untuk meminimalkan latensi (Nokia 2023)
3. Tantangan interoperabilitas : Mencapai sinkronisasi sub-700 μs menuntut perangkat akselerasi khusus meskipun terdapat keragaman vendor

Evolusi dari D-RAN ke C-RAN dan vRAN menunjukkan bagaimana sentralisasi dan virtualisasi meningkatkan efisiensi, skalabilitas, dan efektivitas biaya jaringan.

O-RAN dan Pembagian Fungsi: Mendefinisikan Ulang Kolaborasi BBU-RRU

Standar Aliansi O-RAN dan Persyaratan Antarmuka Terbuka untuk BBU dan RRU

Aliansi O-RAN mendorong desain jaringan akses radio yang lebih terbuka dan kompatibel dengan menetapkan standar cara unit baseband (BBUs) dan unit radio jarak jauh (RRUs) berkomunikasi satu sama lain. Arti sebenarnya dari hal ini adalah operator dapat mencampur dan mencocokkan peralatan dari berbagai vendor, alih-alih terkunci dalam ekosistem satu pemasok. Aliansi telah mengembangkan berbagai cara untuk membagi fungsi antar komponen ini, seperti Opsi 7.2x. Dalam konfigurasi ini, hal-hal seperti lapisan RLC dan MAC melakukan tugasnya di BBU, sedangkan tugas lapisan fisik tingkat bawah dan pemrosesan RF terjadi di sisi RRU. Sebuah makalah yang diterbitkan tahun lalu di Applied Sciences menemukan bahwa konfigurasi tertentu ini menjaga keterlambatan fronthaul di bawah 250 mikrodetik, yang cukup mengesankan mengingat betapa sensitifnya jaringan nirkabel terhadap masalah waktu. Tentu saja ada pertukaran di sini juga. Meskipun adanya standar terbuka memberikan lebih banyak pilihan saat membeli perangkat, hal ini juga menuntut koordinasi yang lebih ketat di seluruh bagian-bagian yang berbeda agar semuanya bekerja bersama secara lancar tanpa merusak kinerja keseluruhan.

Opsi Pembagian Fungsional (misalnya, Pembagian 7-2x) dalam Arsitektur O-RAN

Split 7.2x standar bekerja dengan membagi tugas pemrosesan antara komponen-komponen berbeda menggunakan dua pendekatan utama. Dengan Kategori A, sebagian besar pekerjaan terjadi di sisi BBU yang membuat RRU lebih sederhana tetapi menghasilkan lalu lintas lebih tinggi pada koneksi front haul. Sebaliknya, Kategori B mendorong tugas pemrosesan tersebut ke dalam RRU itu sendiri. Konfigurasi ini memberikan kinerja yang lebih baik saat menangani sinyal yang datang dari pengguna, meskipun membuat perangkat keras menjadi lebih rumit. Menurut laporan industri terbaru, sekitar dua pertiga operator jaringan telah memilih Kategori B untuk implementasi massive MIMO mereka karena mereka mendapatkan kontrol yang jauh lebih baik terhadap interferensi sinyal. Dunia teknologi juga terus berkembang. Ambil contoh proyek ULPI 2023. Perkembangan baru ini telah menggeser fungsi-fungsi equalisasi tertentu di dalam arsitektur sistem untuk mendapatkan peningkatan kinerja lebih lanjut secara keseluruhan. Peningkatan semacam inilah yang akhir-akhir ini ditonjolkan dalam dokumen-dokumen dari kelompok kerja O-RAN.

Menyeimbangkan Interoperabilitas dan Kinerja dalam Penerapan Open RAN

O-RAN memang memiliki potensi untuk menghemat biaya dalam jangka panjang dan memungkinkan kerja sama dengan berbagai vendor, tetapi membuatnya bekerja sebaik sistem RAN terintegrasi tradisional masih merupakan pekerjaan yang sulit. Permasalahannya terletak pada perbedaan antara apa yang ditawarkan oleh berbagai produsen dari segi kemampuan akselerasi perangkat keras serta tingkat kematangan perangkat lunak mereka. Hal ini menimbulkan kesulitan nyata saat berupaya mencapai metrik penting seperti laju transfer data dan konsumsi daya. Saat perusahaan membentuk pusat-pusat BBU terpusat, mereka juga membutuhkan koneksi yang sangat andal di sisi depan, sesuatu yang mensyaratkan jitter harus dipertahankan di bawah sekitar 100 nanodetik menurut standar industri. Kebanyakan pakar menyarankan untuk memulai secara perlahan, mungkin dimulai dari lokasi-lokasi berisiko rendah di perkotaan di mana masalah yang muncul tidak akan menyebabkan gangguan besar. Pendekatan ini memungkinkan operator menguji apakah semua komponen dapat bekerja bersama dengan baik dan memenuhi ekspektasi sebelum diterapkan secara luas di area yang lebih besar.