बेस स्टेशनहरूमा बीबीयू र आरआरयू कसरी कुशलतापूर्वक सहकार्य गर्छन्?

सिग्नल प्रोसेसिङमा बेसब्यान्ड यूनिट (BBU) का कार्यहरू र जिम्मेवारीहरू

आधुनिक आधार स्टेशनहरूको मुख्य केन्द्रमा बेसब्यान्ड एकाइ (BBU) हुन्छ, जसले संकेत प्रशोधनको सबै प्रकारका महत्त्वपूर्ण कामहरू सम्हाल्छ। मोडुलेसन र डिमोडुलेसन, त्रुटि सुधार सम्बन्धी कार्यहरू, साथै PDCP, RLC, र RRC सहितका विभिन्न तहहरूमा प्रोटोकलहरू प्रबन्धन गर्ने काम पनि यसै एकाइले गर्छ। हावामा प्रेषण गर्नुभन्दा पहिले, यो एकाइले LTE र 5G NR नेटवर्कहरूलाई नियन्त्रण गर्ने 3GPP मानकहरूसँग सबै कुरा मिल्दोजुल्दो भएको सुनिश्चित गर्छ। BBU लाई विशेषता दिने कुरा भनेको यसले नियन्त्रण तहका कार्यहरूलाई प्रणालीमा प्रवाहित हुने वास्तविक डाटाबाट अलग गर्ने क्षमता हो। जब ह्यान्डओभर प्रबन्धन जस्ता कार्यहरू सामान्य डाटा प्रवाहबाट अलग भएर हुन्छ, यसले स्रोतहरूको बुद्धिमतापूर्ण वितरणका सम्भावनाहरू खोल्छ। त्यसपछि नेटवर्कहरूले ट्राफिक अचानक बढ्दा वा घट्दा आफैंलाई अनुकूलन गर्न सक्छन्, उच्च उपयोगको समयमा पनि सञ्चालन सुचारु रूपमा चलिरहन्छ।

RF रूपान्तरण र एन्टेना इन्टरफेसिङमा रिमोट रेडियो एकाइ (RRU) को भूमिका

रिमोट रेडियो युनिट (RRU) एन्टेनाको ठीक पासमा रहन्छ जहाँ यसले ती बेसब्यान्ड सिग्नलहरूलाई 2.6 गीगाहर्ट्ज वा 3.5 गीगाहर्ट्ज जस्ता वास्तविक रेडियो लहरहरूमा परिणत गर्दछ। यस्तो स्थिति सिग्नल क्षति घटाउन मद्दत गर्दछ जुन धेरै खराब हुन सक्छ - विशेष गरी यी उच्च आवृत्ति सीमामा सामान्य कोएक्स केबल प्रयोग गर्दा प्रति 100 मिटरमा लगभग 4 डीबी। RRU ले वास्तवमा के गर्छ? यसले डाउनस्ट्रीम डाटा पठाउन डिजिटल जानकारीलाई फेरि एनालग रूपमा रूपान्तरण गर्ने, उपकरणहरूबाट फर्किएका कमजोर सिग्नलहरूलाई धेरै शोर नथपाई बढाउने, र क्यारियर एग्रिगेसन भनिने कुराको माध्यमबाट 700 मेगाहर्ट्ज देखि लिएर 3.8 गीगाहर्ट्ज सम्मका धेरै आवृत्ति ब्यान्डहरूसँग काम गर्ने काम गर्छ। यी युनिटहरूलाई एन्टेनाको नजिक राख्नाले नेटवर्कलाई छिटो प्रतिक्रिया दिन पनि मद्दत गर्छ। परीक्षणहरूले देखाउँछ कि उपकरणका स्थानहरू बीचको लामो केबलहरूमा निर्भर रहने पुरानो प्रणालीहरूको तुलनामा ल्याटेन्सीमा लगभग 25% को कमी आउँछ।

पूरक कार्यप्रवाह: BBU र RRU ले कसरी अन्त्यदेखि अन्त्यसम्म सिग्नल संचार सक्षम बनाउँछ

CPRI वा eCPRI प्रोटोकल प्रयोग गरी उच्च-गति फाइबर लिङ्क मार्फत BBU र RRU सँगै काम गर्दछन् जसले डिजिटल प्रोसेसिंगबाट लिएर हावामा प्रेषण सम्म निर्बाध सिग्नल श्रृंखला बनाउँछ।

यो वितरित संरचनाले शहरी क्षेत्रमा 32% स्पेक्ट्रल दक्षता सुधार गर्दै BBU लाई केन्द्रीकृत गर्दछ जबकि RRU लाई टावरको शीर्षमा राख्दछ। यस पृथक्करणले स्वतन्त्र अपग्रेडलाई समर्थन गर्दछ र विशेष गरी O-RAN पारिस्थितिकी तन्त्रको विकासमा फाइदाजनक छ।

फाइबर आधारित फ्रन्टहल कनेक्टिभिटी: CPRI र eCPRI प्रयोग गरी BBU र RRU लाई जोड्ने

BBU-RRU संचारमा उच्च-गति फाइबर ऑप्टिक लिङ्क

फाइबर अप्टिक केबलहरूले आजको फ्रन्टहल नेटवर्कको मेरुदण्ड बनाउँछन्, जसले BBU लाई RRU सँग जोड्दा उच्च बैंडविड्थ र न्यूनतम विलम्ब प्रदान गर्दछ। यी केबलहरूले प्रति सेकेन्ड 25 गिगाबिटभन्दा बढीको डाटा गति सँगै काम गर्न सक्छन्, जसले गर्दा तिनीहरू विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेपबाट हुने समस्याबिना ती डिजिटाइज्ड रेडियो सिग्नलहरू विश्वसनीय ढंगले ढुवाउन सक्छन्— जुन धेरै उपकरणहरू एकै साथ चलिरहेका घिनघिने शहरी क्षेत्रहरूमा धेरै महत्त्वपूर्ण हुन्छ। CPRI मानकले द्विदिशात्मक फाइबरको साथमा काम गरेर BBU मा हुने बेसब्यान्ड प्रोसेसिङ र RRU द्वारा गरिने वास्तविक RF कार्यबीच सिङ्क्रोनाइजेसन बनाइ राख्छ। यो सिङ्क्रोनाइजेसनले प्रणालीको सुरुदेखि अन्त्यसम्म राम्रो सिग्नल गुणस्तर बनाइ राख्न मद्दत गर्दछ।

CPRI बनाम eCPRI: फ्रन्टहल को दक्षता र बैंडविड्थ व्यवस्थापनका लागि प्रोटोकलहरू

हामी ५जी नेटवर्कतर्फ बढ्दा, धेरै अपरेटरहरूले सुधारिएको सीपीआरआई वा संक्षेपमा इ-सीपीआरआई भनिने कुरालाई अपनाउन थालेका छन्। इ-सीपीआरआई लाई रोचक बनाउने कुरा यो हो कि पुरानो सीपीआरआई को तुलनामा यसले बैंडविड्थ आवश्यकतालाई दस गुणासम्म कम गर्दछ। तर पारम्परिक सीपीआरआई फरक तरिकाले काम गर्दछ। यसले प्रत्येक एन्टेनाको लागि अलग फाइबर कनेक्सनको आवश्यकता पर्दछ र लेयर १ संचालनको रूपमा चिनिने कुरामा टिकेर रहन्छ। तर समस्या यहाँ छ: आजकल धेरै सामान्य भएका ठूला मिमो सेटअपहरूसँग काम गर्दा, सामान्य सीपीआरआई ले उचित रूपमा स्केल गर्न सक्दैन। त्यहीँमा इ-सीपीआरआई उज्यालो छ। एथरनेट आधारित परिवहन विधिहरूमा स्विच गरेर, यसले सांख्यिकीय मल्टीप्लेक्सिङ भनिने कुराको माध्यमबाट धेरै दूरस्थ रेडियो एकाइहरूले स्रोतहरू साझेदारी गर्न अनुमति दिन्छ। परिणाम? फ्रन्टहल दक्षताको सन्दर्भमा धेरै राम्रो प्रदर्शन, जुन अतिरिक्त बुनियादी ढाँचाको खर्च बिना नै हुन्छ।

यो विकासले फ्रन्टहलको लागत ३०% ले कम गर्छ र स्केलेबल मिलीमिटर-वेभ तालाबन्दीलाई समर्थन गर्छ।

फ्रन्टहल डिजाइनमा प्रतिक्रिया समय, क्षमता र सिङ्क्रोनाइजेसन विचारहरू

समय निर्धारण ठीक हुनु धेरै महत्त्वपूर्ण छ। यदि ५० न्यानोसेकेण्डभन्दा ठूलो सिङ्क्रोनाइजेसन त्रुटि छ भने, यसले बीमफर्मिङ र ५G नेटवर्कमा अन्य समय-आधारित कार्यहरूलाई खराब गर्छ। यही कारणले आधुनिक फ्रन्टहल सेटअपहरूले IEEE 802.1CM TSN मानक जस्ता चीजहरू प्रयोग गर्छन् ताकि नियन्त्रण संकेतहरू नेटवर्कमा सही ढंगले चल्न सकून्। डाटा आयतन सँगै काम गर्ने कुरामा, अहिले धेरैजसोले २५G ट्रान्सिभरमा सारिएका छन्। तिनीहरूले प्रति किलोमिटर लगभग १.५ dB मा सिग्नल क्षति सँगै काम गर्छन्, जसले गर्दा पुरानो १०G प्रणालीभन्दा लगभग दुई तिहाई राम्रो प्रदर्शन गर्छ। यी सबै अपग्रेडहरूको अर्थ यो छ कि हामीले केन्द्रीय वास्तुकलाका सेटअपहरूमा बेसब्यान्ड एकाइहरूलाई टाढा रिमोट रेडियो एकाइहरूबाट २० किलोमिटरसम्म राख्न आवश्यकता परे पनि प्रतिक्रिया समय एक मिलीसेकेण्डभन्दा कम राख्न सक्छौं।

नेटवर्क वास्तुकलाको विकास: D-RAN बाट C-RAN र vRAN सम्म

D-RAN बनाम C-RAN: BBU तहराइ र RRU वितरण मा प्रभाव

पारम्परिक वितरित RAN वा D-RAN सेटअपमा प्रत्येक सेल टावरको आफ्नै बेसब्यान्ड युनिट (BBU) टाढाको रेडियो युनिट (RRU) को छेउमा रहन्छ। यसले संकेत ढिलाइ १ मिलीसेकेन्ड भन्दा कम राख्दछ, तर यसको अर्थ धेरै डुप्लिकेट उपकरणहरू धेरै समयसम्म अप्रयुक्त रहन्छ र टावरहरू बीच स्रोत साझेदारी गर्न गाह्रो हुन्छ। नयाँ केन्द्रीकृत RAN दृष्टिकोणले ती सबै BBU लाई फाइबर ऑप्टिक केबल मार्फत विभिन्न स्थानहरूमा रहेका RRU सँग जोडिएका केन्द्रीय स्थानहरूमा एकत्रित गर्दछ। २०२३ को डेल'ओरोको उद्योग अनुसन्धान अनुसार, यस परिवर्तनले चलन खर्चलाई १७% देखि लगभग २५% सम्म कम गर्न सक्छ। यसको साथै, नेटवर्क सञ्चालकहरूले दिनको समयमा यातायातको प्रतिरूप परिवर्तन भएको बेला प्रशोधन शक्ति आवश्यकता अनुसार सार्न सक्षम हुन्छन्।

स्रोत साझेदारी र कार्यक्षमता सुधारका लागि C-RAN मा केन्द्रीकृत BBU पुलहरू

केन्द्रीय सुविधाहरूमा ब्याट्री ब्याकअप एकत्रित गरेर, संचालकहरूले एकै स्थानबाट सयौं आरआरयू प्रबन्ध गर्न सक्छन्। फाइदाहरूमा समावेश छ:

• हार्डवेयर एकीकरण : २४-सेल तालाबन्दीको लागि बराबर डी-आरएन सेटअपको तुलनामा ८३% कम बीबीयू चेसिस आवश्यक हुन्छ
• ऊर्जा अनुकूलन : लोड ब्यालेन्सिङले आधार स्टेशनको बिजुली खपत ३५% ले घटाउँछ (एरिक्सन केस अध्ययन २०२२)
• उन्नत समन्वय : समन्वित मल्टीपोइन्ट (CoMP) जस्ता तकनीकहरूलाई सक्षम बनाउँछ जसले ५जी मिलिमिटर-तरंग बीमफर्मिङलाई कुशल बनाउँछ

भर्चुअलाइज्ड आरएन (vRAN): क्लाउड-आधारित प्रोसेसिङमा बीबीयू कार्यहरूको विकास

vRAN ले बेसब्यान्ड प्रोसेसिङलाई विशिष्ट हार्डवेयरबाट अलग गर्छ, जसले वाणिज्यिक रूपमा उपलब्ध क्लाउड सर्भरहरूमा भर्चुअलाइज्ड बीबीयू (vBBU) कार्यहरू चलाउँछ। यो स्थानान्तरण ल्याउँछ:

1. लचिलो स्केलिङ : प्रोसेसिङ स्रोतहरू ट्राफिक प्रतिमानका साथ गतिशील रूपमा बढ्छ
2. एज इन्टिग्रेसन : 67% अपरेटरहरूले ल्याटेन्सीलाई न्यूनतम पार्न मल्टि-एक्सेस एज कम्प्युटिङ (MEC) नोडहरूसँगै vBBUs तान्छन् (नोकिया 2023)
3. इन्टरअपरेबिलिटी चुनौतीहरू : आपूर्तिकर्ताको विविधताको बावजुद उप-700 μs सिङ्क्रोनाइजेसन प्राप्त गर्न विशेष सहायक हार्डवेयरको आवश्यकता हुन्छ

D-RAN बाट C-RAN र vRAN सम्मको विकासले कसरी केन्द्रीकरण र भर्चुअलाइजेसनले नेटवर्कको दक्षता, स्केलेबिलिटी र लागत प्रभावकारितालाई बढाउँछ भन्ने कुरालाई जोड दिन्छ।

O-RAN र फंक्शनल स्प्लिट: BBU-RRU सहयोगलाई फेरि परिभाषित गर्दै

O-RAN एलायन्स स्ट्याण्डर्ड र BBU र RRU का लागि खुला इन्टरफेस आवश्यकताहरू

ओ-रेन एलायन्सले बेसब्यान्ड युनिट (BBUs) र रिमोट रेडियो युनिट (RRUs) ले एक अर्कासँग कुरा गर्ने मानक तरिका तय गरेर खुला र संगत रेडियो एक्सेस नेटवर्क डिजाइनको प्रयास गरिरहेको छ। यसले वास्तवमै भन्ने कुरा यो हो कि अपरेटरहरूले एउटै आपूर्तिकर्ताको पारिस्थितिकी प्रणालीमा बन्द नभएर विभिन्न आपूर्तिकर्ताहरूको उपकरणहरू मिश्रण गर्न सक्छन्। यस गठबन्धनले यी घटकहरू बीच कार्यहरू विभाजन गर्ने विभिन्न तरिकाहरू प्रस्तावित गरेको छ, जस्तै विकल्प 7.2x। यस व्यवस्थामा, RLC र MAC तहहरूले BBU मा आफ्नो काम सम्हाल्छन्, जबकि निम्न स्तरीय भौतिक तहका कार्यहरू र RF प्रशोधन RRU को छेउमा हुन्छ। गत वर्ष Applied Sciences मा प्रकाशित एउटा अध्ययनले यो विशेष व्यवस्थाले फ्रन्टहल ढिलाइलाई 250 माइक्रोसेकेण्डभन्दा कम राख्न सक्छ भनेर पाएको छ, जुन वायरलेस नेटवर्कहरू समयको समस्याप्रति कति संवेदनशील छन् भन्ने कुरालाई ध्यानमा राख्दा धेरै प्रभावशाली छ। निस्सन्देह यहाँ एउटा समाधान पनि छ। खुला मानकहरूले उपकरण किन्दा समयमा बढी विकल्पहरू दिएतापनि, सम्पूर्ण प्रदर्शनमा खराबी नआउन सुनिश्चित गर्न सबै विभिन्न भागहरूको बीचमा कडा समन्वयको आवश्यकता पनि पर्छ।

ओ-रेन वास्तुकला मा कार्यात्मक स्प्लिट विकल्पहरू (उदाहरणका लागि, स्प्लिट 7-2x)

स्प्लिट 7.2x मानकले दुई प्रमुख दृष्टिकोणहरू प्रयोग गरी विभिन्न घटकहरू बीच प्रोसेसिङ कार्यहरू विभाजन गरेर काम गर्दछ। श्रेणी A का साथ, अधिकांश कार्य BBU पक्षमा हुन्छ जसले RRU लाई सरल बनाउँछ तर फ्रन्ट हल कनेक्शनमा धेरै ट्राफिक सिर्जना गर्छ। त्यसको विपरीत, श्रेणी B ले ती प्रोसेसिङ कार्यहरूलाई RRU आफैंमा पुर्याउँछ। यो सेटअपले प्रयोगकर्ताहरूबाट फर्किएका संकेतहरूसँग काम गर्दा राम्रो प्रदर्शन दिन्छ, यद्यपि यसले हार्डवेयरलाई बढी जटिल बनाउँछ। हालका उद्योग रिपोर्टहरूका अनुसार, लगभग दुई तिहाई नेटवर्क संचालकहरूले आफ्ना ठूला MIMO तहहरूका लागि श्रेणी B लिएका छन् किनभने तिनीहरूले संकेत हस्तक्षेपमा धेरै राम्रो नियन्त्रण पाउँछन्। प्रविधि संसार पनि निरन्तर विकास हुँदै गइरहेको छ। उदाहरणका लागि २०२३ को ULPI परियोजना लिनुहोस्। यस नयाँ विकासले प्रणाली संरचनाभित्र नै केही समानता कार्यहरू सार्दै छ ताकि सम्पूर्ण क्षेत्रमा अझ बढी प्रदर्शन लाभ प्राप्त गर्न सकौं। यस्ता प्रकारका सुधारहरू नै हो जसलाई O-RAN कार्य समूहहरूका दस्तावेजहरूले हालैमा उल्लेख गरिरहेका छन्।

ओपन आरएन प्रतिष्ठामा इंटरअपरेबिलिटी र प्रदर्शनको सन्तुलन गर्दै

ओ-रेनले समयको साथै पैसा बचत गर्ने सम्भावना ल्याउँछ र विभिन्न आपूर्तिकर्ताहरूसँग काम गर्न अनुमति दिन्छ, तर पारम्परिक एकीकृत रेन प्रणालीहरूको जस्तै प्रदर्शन गर्न ओ-रेनलाई ल्याउन अझै पनि चुनौतीपूर्ण छ। समस्या विभिन्न निर्माताहरूले हार्डवेयर एक्सेलेरेसन क्षमताहरू र उनीहरूको सफ्टवेयरको परिपक्वताको हिसाबले प्रस्ताव गर्ने फरकमा निर्भर गर्दछ। यसले डाटा थ्रूपुट र पावर खपतका लागि महत्त्वपूर्ण मेट्रिक्स प्राप्त गर्ने प्रयासमा वास्तविक समस्या सिर्जना गर्छ। जब कम्पनीहरू केन्द्रीकृत बीबीयू पुल स्थापना गर्छन्, उद्योगका मानकअनुसार झन्डै १०० न्यानोसेकेन्डभन्दा तल जिटर राख्न आवश्यकता पर्ने अत्यन्त विश्वसनीय फ्रन्ट-एन्ड कनेक्सनको आवश्यकता पर्दछ। धेरै विशेषज्ञहरूले पहिलो पटक धेरै जोखिम नलिई सहरहरूमा केही कम जोखिम भएका स्थानहरूबाट सुरु गर्न सुझाव दिन्छन् जहाँ समस्याले ठूलो असर नपारोस्। यो दृष्टिकोणले संचालकहरूलाई ठूला क्षेत्रहरूमा पूर्ण रूपमा सुरु गर्नुभन्दा पहिला सबै कुरा सही ढंगले काम गर्छ कि छैन र अपेक्षाहरू पूरा गर्छ कि छैन भन्ने परीक्षण गर्न अनुमति दिन्छ।