Желіңізде RRU және BBU арасындағы сәйкестікті қалай қамтамасыз ету керек?

RRU және BBU арасындағы функционалдық қарым-қатынасты түсіну

Қазіргі заманғы радиотарату желілеріндегі базалық жиілікті блоктың (BBU) рөлі

Радио қолжеткізу желілерінің негізінде барлық күрделі операциялардың миы болып табылатын базалық жиілікті блок немесе BBU орналасқан. Ол PDCP (яғни, Пакеттік деректерді біріктіру протоколы, егер кім белгі ұстап отырса) және RLC (радио байланыс бақылауы) сияқты маңызды протоколдармен айналысады. Бұлардың нақты істейтіні – деректерді уақыт өте қателерді түзету, деректерді ықшамдап, тезірек жылжуын қамтамасыз ету және ресурстарды нақты бөлу үшін ең жақсы тәсілді табу. Бұл бүкіл процесс біздің телефондарымызды қосылған желімен сенімді түрде сөйлетіп тұрады. Енді 5G пайда болғаннан кейін, SDAP (Қызмет көрсету деректерін бейімдеу протоколы) деп аталатын жаңа технология арқылы BBUs тағы да ақылдырақ болды. Бұл жаңа қосылым желілерге қызмет көрсетудің сапасы талаптарын нақтылауға және қандай қызметтер беріліп тұрғанына қарай қандай трафикке басымдық беру керектігін шешуге мүмкіндік береді.

RRU функционалдылығын және базалық станция архитектурасындағы интеграциясын түсіну

Алысқан радио блоктар немесе RRUs негізінен біз пайдаланатын сандық базалық жиілік сигналдары мен нақты радиожиілікті тарату арасындағы байланыс нүктесі болып табылады. Бұл құрылғылар әдетте антенналардың өзіне жақын орнатылады, көбінесе 300 метрден аспайды. Олар базалық жиілік блогынан келетін сандық ақпаратты ауа арқылы аналогтық толқындар ретінде тасымалданатын нәрсеге айналдырады. Сондай-ақ олар сәулелерді бағыттау әдістері мен көп енгізу-көп шығару өңдеуі сияқты қиын міндеттерді де орындайды. Сигналдар шығатын жерге өте жақын болуының өзі үлкен айырмашылық туғызады. Сигналдың жоғалуы әлдеқайда азаяды, бұл әсіресе мм-толқын жиіліктері сияқты жоғары жиілікті 5G диапазондарымен жұмыс істегенде маңызды. Бұл РЧ өңдеуді орталық орындарға емес, желінің шетіне орналастыру операторларға спектрлік ресурстарды тиімдірек пайдалануға көмектеседі. Сонымен қатар кең көлемді орнатуларда, әсіресе кеңістік шектеулі болған жағдайда керек болатын күрделі кабельдердің санын азайтады.

4G және 5G жүйелеріндегі RRU мен BBU арасындағы сигналды өңдеу және түрлендіру

4G және 5G арасындағы сигналды өңдеу міндеттері бір-бірінен едәуір ерекшеленеді:

• 4G LTE : BBUs MAC плаандауын және FEC кодтауын басқарады, ал RRUs QPSK және 16QAM сияқты негізгі модуляциялық схемалармен айналысады.
• 5G NR : RRUs massive MIMO алдын-ала кодтау сияқты күрделі міндеттерді және PHY деңгейінің бір бөлігін өңдеуді өзіне алады, бұл дәстүрлі 4G CPRI жүйелеріне қарағанда (3GPP Release 15) фронтхол жолағының қажеттілігін 40% дейін азайтады.

Бұл өзгеріс фронтхол сыйымдылығын тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді және 5G қолданбаларының өткізу қабілетіне қойылатын жоғары талаптарды қамтамасыз етеді.

BBU-дағы функционалдық бөлінулердің әсері (мысалы, O RAN бөлінулері: FH 7.2 және FH 8)

O RAN Alliance анықтаған функционалдық бөлінулер BBU мен RRU арасында өңдеудің таралуын қайта құрады:

• Бөліну 7.2 (FH 7.2) : RRU FFT/іFFT және циклды префиксін алу сияқты төменгі PHY функцияларын өңдейді, бұл жоғары фронтхол жолағын (25 Гбит/с дейін) талап етеді, бірақ орталықтандырылған басқаруды сақтайды.
• Бөліну 8 (FH 8) : Толық PHY өңдеу RRU-ға жылжиды, бұл алдыңғы байланыс қажеттілігін шамамен 10 Гбит/с деңгейінде қысқартады, бірақ кідіруді 15% арттырады (O RAN WG1 2022).

Бұл икемді бөліктер операторларға виртуалданған RAN (vRAN) ортасында, әсіресе көп сатушылы орталарда құнын, өнімділігін және масштабталуын оптимизациялауға мүмкіндік береді.

Алдыңғы байланыс интерфейсі протоколдары: RRU BBU байланысы үшін CPRI және eCPRI

RRU BBU байланысы мен басқару үшін Қоғамдық радиоинтерфейс (CPRI) протоколы

CPRI бүгінгі күні 4G желілеріндегі фронтхол қосылыстар үшін негізгі шешім болып табылады. Негізінде, барлық PHY-деңгейдегі өңдеу BBU соңында жүргізіледі, ал сандық I/Q үлгілері арнайы оптикалық желілер арқылы RRU-ға жіберіледі. Жүйе секторына шаққанда 100 микросекундтан төмен латенттікті және шамамен 24,3 гигабит/секундтық өткізу қабілетін қамтамасыз ете алады. Бұл әртүрлі желілік жағдайларда тұрақты өнімділікті сақтауға көмектеседі. Бірақ мұнда бір қиындық бар. Тұтас орнату қатты архитектурасына байланысты өте икемсіз болып келеді. Біз 5G-ге қарай қозғалған сайын, бұл мәселе өзгеріп отыратын жүктемелерді динамикалық түрде теңестіре алатын және бұлттық инфрақұрылыммен тегіс интеграцияланатын көбірек икемді шешімдер қажет болғандықтан проблемаға айналады. Көптеген операторлар келесі ұрпақталған талаптар үшін CPRI негізіндегі жүйелерін масштабтау кезінде қиындықтарға тап болуда.

Виртуализацияланған RAN (vRAN) және 5G желілерінде CPRI-дан eCPRI-ға даму

Дәстүрлі CPRI-дің кемшіліктеріне жауап ретінде 2017 жылы өнеркәсіп eCPRI ұсынды. Бұл жаңа нұсқа таза I/Q деректер ағынына қарағанда пакеттерде жұмыс істейді, бұл фронтхол деректерінің ендігін көптеген бағалар бойынша шамамен 70% дейін қысқартады. eCPRI-дің ерекшелігі — оның функционалдық бөлінулермен, әсіресе физикалық деңгейдегі өңдеудің кейбір бөліктері RRU жағына жылжытылатын O-RAN Option 7.2x сияқты конфигурациялармен жұмыс істеу тәсілінде. Бұл нақты жүйенің жалпы тиімділігін арттырады. Ең маңыздысы, eCPRI стандарттық Ethernet/IP желілерінде жұмыс істейді, сондықтан операторлар тасымалдау инфрақұрылымын әртүрлі қызметтер арасында бөлісе алады және қажет болған кезде бағдарламалық анықталған шешімдерді енгізе алады. Дегенмен, барлығын тегіс біріктіру мәселелері бар. 2023 жылдың соңындағы нарықты зерттеу көрсеткенінше, көп вендорлы конфигурациялардың бесінде біреуі интеграция кезінде қиындықтарға тап болады, себебі вендорлар спецификацияларды әртүрлі түсіндіреді, бұл үйлесімділікке кедергі жасайтын кедергілер туғызады.

CPRI/eCPRI фронтхол интерфейстерінің жолақтығы мен кідіріс салдары

CPRI дәстүрлі D-RAN жүйелеріндегі төмен кідіріс жағдайлары үшін өте жақсы жұмыс істейді, бірақ бандпен жұмыс істеу талаптарына келгенде проблема туындайды. Әсіресе қалаларда бұл мәселе күшті болады, себебі барлық деректер бар талшықтық инфраструктураға үлкен жүктеме түсіреді. Дәл осы жерде eCPRI Ethernet негізіндегі тәсілі пайда болады, бұл масштабтауды әлдеқайда оңай және арзан етіп жүзеге асыруға мүмкіндік береді, міне бірақ ол стандартты CPRI-ге қарағанда кідіріске шыдамдылықтың аздап артуын талап етеді. Зауыт автоматтандыру жүйелері немесе өзі жүретін автомобильдер сияқты URLLC қолданбаларын қарастырған кезде, инженерлер гибридті синхрондау әдістерін қолдана бастады. Бұл әдістер маңызды операциялар үшін уақытты жеткілікті дәлдікпен сақтап қалады және сонымен қатар фронтхолдың пакеттік негізінде икемділік пен өнімділік ұсынатын мүмкіндіктерін пайдалануды жалғастырады.

Желі архитектурасының модельдері және RRU мен BBU интеграциясына әсері

4G D-RAN және орталықтандырылған C-RAN архитектураларындағы RRU мен BBU интеграциясы

RRU мен BBU-ның интеграциялық ландшафты негізінен екі тәсіл арқылы қалыптасады: Таратылған RAN (D RAN) және Орталықтандырылған RAN (C RAN). D RAN қолданылатын 4G желілері үшін әдетте әрбір сотта бірге орналасқан BBUs пен RRUs-ты табамыз, осылайша дербес базалық станциялар пайда болады. Бұл орнату мен синхрондау мақсаттары үшін қарапайым конфигурация болып табылады, бірақ объектілер бойынша аппараттық құралдардың қайталануы мен электр энергиясының көбірек пайдаланылуы сияқты кемшіліктері бар. Керісінше, C RAN барлық BBU-ларды орталықтандырылған орындарға жинау арқылы басқаша тәсіл қолданады. Өңдеу ресурстарын біріктіру операторларға жабдықтарын тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді. 2023 жылғы соңғы зерттеулер C RAN-ға ауысу энергия шығындарын шамамен 28% дейін қысқартуға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Дегенмен, мұндай жүйелер 10-дан 20 Гбит/с дейінгі CPRI трафигін қамти отырып, алыс орналасқан RRU мен орталықтандырылған BBU арасында үлкен деректер ағынын өңдей алатын күшті фронтхол қосылыстарын талап етеді.

5G-дегі RRU эволюциясына виртуализацияланған RAN (vRAN) әсері

Виртуализацияланған радиоқолжеткізу желісі (vRAN) технологиясы негізінде Базалық жиілікті блокты (BBU) арнайы аппараттық құрылғылардың орнына қарапайым коммерциялық серверлерде жұмыс істейтін бағдарламалық қамтамасыз етуге айналдырады. Бұл бөлу операторларға қажетті ресурстарды масштабтауға, жаңартуларды тезірек енгізуге және қымбат бағалы өзіндік құрылғыларға тәуелді болмауға мүмкіндік береді. 5G желілеріне келетін болсақ, vRAN O RAN стандартының FH 7.2 конфигурациясы сияқты функцияларды бөлудің жаңа әдістерін алға жылжытуда. Осы тәсіл бойынша физикалық деңгейдегі кейбір процестер шынымен Қашықтан орналасқан радио блогына (RRU) жақынырақ жылжып алады. Мысалы, Verizon 2024 жылдың өткен өрістік сынағында әртүрлі деңгейлер бойынша өңдеуді өткізетін үйлесімді RRU-ларды пайдаланған кезде сигналды тарату кешігуі шамамен 40 пайызға азайғанын байқады. Нәтижелер виртуализацияның ақылды таратылған өңдеу мүмкіндіктерімен қалай тығыз байланысты жұмыс істейтінін көрсетеді.

O RAN стандарттары және олардың фронтхолдың үйлесімділігі мен ашықтығына әсері

O RAN әуеі O-ның ашық радиожүйесін қамтамасыз ету туралы, онда әртүрлі жабдықтар бір-бірімен үйлесімді жұмыс істейді. Олар әртүрлі өндірушілердің өнімдерін біріктіруге мүмкіндік беретін Open Fronthaul (OFH) сияқты стандарттарды әзірледі. Мысалы, 7.2x бөлу спецификациясы IQ деректері мен басқару хабарламаларының пішіні үшін нақты ережелерді белгілейді, бұл әртүрлі өндірушілердің радио юниттерін және базалық жиілікті юниттерін араластырып пайдалануға мүмкіндік береді. 2025 жылғы GSMA-ның соңғы есебіне сәйкес, O RAN-ға сәйкес бөлшектерден құралған желілер ортақ бақылау құралдары арқасында ақауларды 92 пайызға тезірек шешеді. Сонымен қатар, тағы бір жақсы жаңалық бар. Алғашқы сынақтар көрсеткенінше, AI RRUs пен BBUs арасында координация жасаған кезде спектрлік тиімділік 15-тен 20 пайызға дейін артады. Бұл көрсеткіштер бүгінгі телекоммуникациялық ортада ашықтық пен автоматтандырудың қаншалықты маңызды екенін айқындайды.

Бірнеше жеткізушілердің RRU және BBU жүйелерін орнатудағы вендорлар арасындағы ынтымақтастық қиындықтарын жеңу

RRU және BBU экожүйелеріндегі ерекше құрылғылар мен бағдарламалық жабдықтар салдарынан туындайтын қиындықтар

Ерекше интерфейстер көп вендорлы RAN орнатулары үшін негізгі кедергі болып табылады. Операторлардың 62%-дан астамы әртүрлі вендорлардың басқару протоколдарының сәйкессіздігіне байланысты интеграция кезінде кешігулер туралы хабарлайды (STL Partners 2025). Көне жүйелер жиі бұлттық нативті, виртуализацияланған орталармен интеграцияға тыйым салатын вендорға тән бағдарламалық стектерге сүйенеді, бұл 5G және O RAN арқылы уәде берілген икемділікті нашарлатады.

Фронтхол желілеріндегі өндірушілер арасындағы жабдықтардың үйлесімділігін қамтамасыз ету

O RAN-ның ашық фронтхол спецификацияларын қабылдау ынтымақтастық қауіптерін айтарлықтай төмендетеді. Сәйкес жабдықтарды пайдаланатын желілер ерекше шешімдерге сүйенетін желілерге қарағанда 89% тезірек интеграцияланады. Маңызды үйлесімділік факторларына мыналар жатады:

• ±1,5 мкс дәлдікпен уақытты синхрондау
• CPRI/eCPRI желілік жылдамдықтарын сәйкестендіру (9,8 Гбит/с-тан 24,3 Гбит/с-қа дейін)
• Бөлісетін спектрді бөлісу алгоритмдері

Стандарттау аралас жабдықтың әртүрлі сайттарында үздіксіз трансфер мен тұрақты өнімділікті қамтамасыз етеді.

Зертханалық зерттеу: Сәйкес келмейтін CPRI желілік жылдамдықтарына байланысты интеграцияның сәтсіздігі

2023 жылы 10,1 Гбит/с жылдамдықпен жұмыс істейтін CPRI Option 8 режиміндегі 4G RRU жинағын шын мәнінде 24,3 Гбит/с жылдамдықтағы eCPRI қажет болатын 5G дайын BBU-ға қосу кезінде орнату проблемасы туындады. Нәтижесінде 58% шамасындағы үлкен бандпен бөлісу сәйкессіздігі пайда болды, бұл қайталанып отыратын нашар сигнал сапасына әкеп соқты. Бәрі болғаннан кейін тереңірек зерттегенде, осындай апатты орнатудың алдында интерфейстердің сәйкестігін тексермесе, бұл қате алдын алуға болатыны анықталды. Стандартты құжаттама нұсқаулықтарын қатаң сақтау мен сәйкестік тестілеулерін жүргізу бұл қатені уақытылы анықтауға мүмкіндік берер еді. Шынымен қарапайым іс-шара, бірақ орнату кезінде назардан тыс қалып кеткен.

Орнату кезінде RRU мен BBU-ның үйлесімділігін қамтамасыз ету бойынша ең жақсы тәжірибелер

Интерфейс протоколдары мен синхрондау талаптарын алдын ала тексеру

Интеграция жұмыстарын бастамас бұрын, протоколдардың сәйкестігі мен синхрондау параметрлерін дұрыс орнату алғашқы кезекте тұр. Бұл бағытта жұмыс істейтін инженерлер үшін CPRI немесе eCPRI сияқты фронтхол стандарттары бойынша бәрінің келісуі маңызды. Сондай-ақ, олар символ жылдамдықтарының сәйкес келуін тексеріп, әсіресе қазіргі кезде жиі кездесетін аралас 4G және 5G жағдайларында қолданылатын IQ сығылым параметрлерін анықтау қажет. Өткен жылғы зерттеулерге сәйкес, барлық орнатулардағы кешікудің шамамен екі үштен бірі алдын ала барлығын дұрыс тексермеуден туындайды. Сондықтан ескі радио қашықтан басқарылатын құрылғыларды жаңа базалық жиілікті құрылғылармен байланыстыру кезінде дұрыс тестілеу өте маңызды болып табылады. Сандар дайындықтың қаншалықты маңызды екенін нақты көрсетеді.

RRU және BBU арасындағы оптикалық талшық сапасы мен сигнал бүтіндігін қамтамасыз ету

Сигналдың бүтіндігін сақтау үшін оптикалық талшықтық желілердің ITU T G.652 стандартына сәйкес келуі тиіс. Негізгі талаптарға мыналар жатады:

• 1310 нм-де 0,25 дБ/км аспайтын өшу
• 30 мм аспайтын иілу радиусы
• APC/UPC коннекторларының шағылдыру қабілеті 55 дБ төмен

Зерттеулер көрсеткендей, орнату кезінде оптикалық талшықпен дұрыс емес жұмыс істеу орташа жиілікті 5G желілерінде пайдаланудан кейінгі сигналдардың 42% жоғалуына әкеп соғады, бұл білікті мамандар мен сапа бақылау тексерістерінің маңыздылығын көрсетеді.

Көп вендорлы орнатулар үшін O RAN Alliance спецификацияларын қолдану арқылы стандарттау стратегиялары

Басқару, пайдаланушы және деректер жазықтықтары бойынша O RAN сәйкестігін міндеттеу 2024 жылғы интероперабельділік критерийлері бойынша вендорға тәуелділікті 58% азайтады. Операторлар мыналарға қатаң ұстануы тиіс:

• Стандартталған хабарлама форматтары (M Plane, CUS)
• Қызметті басқару және оркестрлеу API'лары
• Уақыттың дәлдік шектері (5G standalone үшін ±16 ppb)

Мұндай саясаттер ұзақ мерзімді икемділікті ынталандырады, ақауларды жоюды жеңілдетеді және автоматтандырылған орналастыруды қолдайды.

Жүйені орнатудан кейінгі мониторинг пен үйлесімсіздік мәселелерін шешу

Интеграциядан кейін мониторинг кезінде BER немесе бит қате деңгейі, EVM (Error Vector Magnitude — қате векторының шамасы), сонымен қатар eCPRI жүйелерімен жұмыс істеген кезде 200 наносекундтан төмен болуы қажет латенттілік дірілі сияқты бірнеше негізгі метрикаларды бақылау маңызды. Қазір 3GPP TR 38.801 спецификацияларына сәйкес жұмыс істейтін автоматтандырылған құралдар бар. Көбінесе инженерлер осы құралдарды ыңғайлы деп санайды, себебі олар функционалдық бөліну мәселелерінің оннан сегізін күніне шешіп жатады. Регулярлы тексерулерді де ұмытпаңыз. ETSI EN 302 326 ұсыныстарын қадағалау уақыт өте жүйелердің тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Бұл желілер өзгеріп және өсе берген сайын жүйелердің тұрақтылығын сақтауға және бір-бірімен жақсы жұмыс істеуге көмектеседі.