Bagaimana Unit Baseband Meningkatkan Prestasi Peralatan Komunikasi?

Fungsi Utama Unit Baseband dalam Pemprosesan Isyarat 5G

Pemprosesan Isyarat Secara Nyata: Membolehkan Latensi Bawah 10ms dalam Rangkaian 5G

Unit-unit baseband mengendalikan tugas-tugas pemprosesan isyarat digital yang kritikal yang perlu dilakukan dalam tempoh masa yang singkat, menjadikannya penting untuk mencapai masa sambutan yang sangat pantas diperlukan dalam aplikasi 5G seperti kereta persendirian dan sistem automasi kilang. Unit-unit ini menyelesaikan kerja lapisan fizikal mereka dalam masa kurang daripada 2 milisaat, mengekalkan jumlah lengah bagi isyarat yang bergerak pergi-balik di bawah had 10 milisaat yang ditetapkan oleh piawaian 3GPP. Dengan teknik seperti pemprosesan selari dan peningkatan perkakasan khas, BBU boleh melaras penggunaan sumber mereka secara segera apabila keadaan berubah. Ini bermakna mereka terus beroperasi dengan lancar walaupun ketika rangkaian menjadi sangat sibuk semasa waktu puncak atau acara besar.

Saluran Isyarat Digital: Modulasi, Pengekodan Saluran, dan Pra-engekodan MIMO

Saluran isyarat digital BBU mengintegrasikan tiga fungsi utama untuk memaksimumkan integriti isyarat dan kecekapan spektrum:

1. Modulasi menggunakan skema tertib tinggi seperti QAM-256 dan QAM-1024 menyandarkan data ke dalam bentuk gelombang radio yang padat
2. Pengekodan saluran dengan LDPC dan kod Polar mengurangkan kadar ralat bit sehingga 68% berbanding kod Turbo 4G
3. Penghamalan awalan MIMO membolehkan pengedudukan alur cerdas, meningkatkan kecekapan spektrum sebanyak 3.1x (Mobile Experts 2023)
   Secara keseluruhan, proses-proses ini meminimumkan kehilangan pakej dan mengekalkan kelajuan tinggi dalam persekitaran bandar yang padat penduduknya.

Kajian Kes: BBU Kualiti Atas Mengurangkan Kelewatan Uplink Sebanyak 42% dalam Pelaksanaan 5G Bandar

Ujian medan 2023 terhadap BBU 6630 oleh pengilang utama di Tokyo menunjukkan peningkatan prestasi yang ketara melalui pengayaan maya dan ramalan trafik berasaskan pembelajaran mesin. Sistem tersebut mencapai:

• pengurangan 42% dalam kelewatan uplink purata (daripada 9.2ms kepada 5.3ms)
• peningkatan 17% dalam kelajuan hujung sel
• 31% lebih sedikit sambungan terputus semasa serah terima
  Keputusan ini mengesahkan peranan BBU sebagai teras pengiraan rangkaian 5G yang boleh dipercayai, terutamanya dalam pemasangan bandar berketumpatan tinggi.

Prestasi Rangkaian Dipacu BBU: Pengurangan Latensi, Penskalaan Throughput, dan Kecekapan

RANGKAIAN PUSAT (C-RAN): Pengumpulan Sumber Dinamik Melalui Pengayaan BBU

Susunan Cloud RAN atau C-RAN menggunakan unit asas tanpa wayar maya yang mengumpulkan kuasa pemprosesan untuk beberapa tapak sel sekaligus, bukannya mempunyai kotak berasingan di setiap lokasi. Apa yang dilakukan oleh sistem ini adalah menghapuskan susunan perkakasan terpencil yang biasa kita lihat sebelum ini, mengurangkan perbelanjaan pengendalian sebanyak kira-kira 30 peratus (lebih kurang), serta membolehkan peralihan beban kerja secara masa nyata mengikut keperluan. Apabila berlaku lonjakan trafik rangkaian secara tiba-tiba, sistem boleh mengambil kapasiti tambahan daripada sel-sel berdekatan yang tidak digunakan sepenuhnya dan menghantarnya ke kawasan yang paling memerlukannya. Hasilnya? Keluaran meningkat hampir tiga kali ganda berbanding sebelum semua ini dilaksanakan, tanpa perlu membeli peralatan baharu. Cukup mengagumkan jika difikirkan.

Koordinasi Massive MIMO dan Penggunaan Semula Spektrum yang Dibenarkan oleh Kawalan BBU Lanjutan

Algoritma BBU maju menyelaraskan ratusan elemen antena untuk memberikan pembentukan pancaran dan pendaraban ruang yang tepat. Ini membolehkan berbilang pengguna berkongsi jalur frekuensi yang sama secara serentak, meningkatkan kecekapan spektrum sebanyak 47%. Penumpuan isyarat berarah juga mengurangkan gangguan, menyokong penempatan rangkaian 5 kali lebih padat sambil mengekalkan kebolehpercayaan 99.999%—penting untuk aplikasi kritikal.

Kesan Utama :

• Pengurangan latensi: Tindak balas bawah 10ms untuk IoT industri
• Penskalaan kelajuan data: 40 Gbps setiap sel dalam pemasangan mmWave
• Kecekapan tenaga: 60% kurang kuasa setiap gigabait berbanding RAN teragih

Komponen Perkakasan Utama yang Meningkatkan Prestasi Unit Baseband

Pemecutan FPGA/ASIC: Mencapai Keluaran FFT Lebih Tinggi berbanding Sistem x86 Lama

Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) bersama dengan Application Specific Integrated Circuits (ASICs) menawarkan kuasa pengkomputeran yang diperlukan untuk mengendalikan isyarat 5G secara masa nyata, mengatasi sistem x86 lama dari segi kelajuan pelaksanaan tugas dan penggunaan tenaga yang lebih rendah secara keseluruhan. Cip tujuan khas ini benar-benar mempercepatkan tugas-tugas yang boleh diproses secara serentak seperti pengiraan Transformasi Fourier Pantas yang sering dibincangkan, iaitu sesuatu yang hampir mustahil ditinggalkan untuk mencapai modulasi dan demodulasi yang tepat dalam susunan MIMO besar yang kita lihat di mana-mana sekarang. Apabila syarikat berpindah daripada CPU biasa kepada penyelesaian FPGA atau ASIC, mereka secara asasnya mengalihkan semua operasi beban berat tersebut daripada pemproses utama. Pendekatan ini mengurangkan kelewatan pemprosesan sambil juga menjimatkan tenaga elektrik yang ketara. Sesetengah kajian menunjukkan pengurangan penggunaan kuasa sebanyak satu pertiga hingga hampir separuh di kawasan bandar di mana teknologi ini dilaksanakan.

Pemproses, DSP, Ingatan, dan Integrasi Antara Muka dalam Reka Bentuk BBU Moden

Unit asas hari ini membungkus banyak komponen ke dalam satu kotak sahaja - terdapat pemproses pelbagai teras yang beroperasi bersama pemproses isyarat digital khusus, banyak ingatan berkelajuan tinggi, serta pelbagai sambungan piawai yang disatukan dalam satu pakej yang kemas. DSP mengendalikan kebanyakan tugas berat seperti modulasi isyarat, demodulasi semula isyarat tersebut, serta pengendalian kod saluran yang rumit. Sementara itu, pemproses biasa menguruskan perkara seperti pengurusan hirisan rangkaian dan protokol peringkat atas yang lain. Untuk mengendalikan jumlah data frekuensi radio yang besar yang masuk, SDRAM segerak bertindak sebagai penimbal, mengendalikan kelajuan melebihi 200 gigabit sesaat yang memastikan tiada kesesakan semasa lonjakan trafik yang tidak dapat dielakkan. Dan berkaitan sambungan, terdapat beberapa antara muka penting yang terlibat bagi memastikan semua ini berfungsi dengan lancar.

• eCPRI : Membolehkan penyambungan fronthaul berlatensi rendah
• 25GbE : Menyokong penggabungan backhaul
• PCIe Gen4 : Memudahkan komunikasi antara cip berkelajuan tinggi
  Reka bentuk terpadat rapat ini menghapuskan pertikaian bas, memastikan latensi yang menentu di bawah 100µs untuk aplikasi ultra-boleh dipercayai.

Kelebihan Strategik Unit Baseband: Skalabiliti, Kecekapan Tenaga, dan Kesiapsiagaan Masa Depan

Perdagangan O-RAN: Menyeimbangkan Pengasingan dan Konsistensi Prestasi BBU

Konsep Open RAN sebenarnya menggalakkan lebih banyak vendor memasuki pasaran dan mendorong inovasi dengan memisahkan komponen perkakasan daripada perisian. Namun, pendekatan ini menimbulkan masalah apabila cuba mengekalkan prestasi unit baseband yang stabil merentasi peralatan yang berbeza. Sistem modular memang membolehkan penskalaan dan pengembangan yang lebih mudah, malah boleh mengurangkan penggunaan tenaga sebanyak kira-kira 30 peratus menurut Laporan Kecekapan Telekom tahun lepas. Tetapi kelebihan ini datang dengan kos. Sistem tersebut memerlukan pematuhan ketat terhadap spesifikasi antara muka, jika tidak, akan timbul isu berkaitan variasi penjajaran isyarat dan kadar pemindahan data yang tidak konsisten. Apabila berurusan dengan aplikasi di mana milisaat sangat penting, seperti sistem automasi kilang yang disambungkan melalui peranti IoT, pembekal rangkaian tiada pilihan selain memastikan semua perkara berfungsi bersama secara lancar dari awal hingga akhir. Pemasangan BBU secara strategik bermaksud mencari titik optimum antara keluwesan yang ditawarkan oleh platform terbuka berbanding keperluan untuk memenuhi keperluan prestasi ketat spesifikasi 5G-Advanced yang akan datang dan juga piawaian 6G yang masih belum ditentukan.