Wat maakt BBU compatibel met Base Transceiver Stations?

De centrale rol van BBU in BTS-architectuur en functionele integratie

Orchestratie van basebandverwerking: hoe de BBU modulatie, codering en resourceallocatie beheert

In het hart van de Base Transceiver Station (BTS) architectuur bevindt zich de Baseband Unit (BBU), die al het essentiële digitale signaalverwerking werk beheert. Denk hierbij aan dingen als modulatietechnieken, kanaalcoderingsmethoden en de dynamische toewijzing van middelen over verschillende kanalen heen. Bij het uitzenden zet deze unit onbewerkte datastromen om in gemoduleerde symbolen via diverse schema's zoals Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Daarnaast voegt hij forward error correction codes toe om gegevenscorruptie tijdens de transmissie te voorkomen. De echte magie vindt plaats wanneer deze real-time resource toewijzingsalgoritmen actief worden, waarbij de beschikbare bandbreedte onder meerdere gebruikers wordt verdeeld, zodat niemand te lang hoeft te wachten op zijn of haar gegevens, terwijl tegelijkertijd wordt gezorgd voor een maximaal gebruik van de spectrumruimte. Aan de ontvangende kant verricht de BBU alle noodzakelijke demodulatie- en decoderingswerkzaamheden. En hier komt sterke verwerkingscapaciteit pas echt tot zijn recht, omdat dit van invloed is op alles, van de snelheid waarmee informatie reist (latentie) tot de algehele datatransferrates (doorvoer), en of systemen adequaat kunnen aanpassen wanneer de signaalkwaliteit onverwacht verandert.

Architecturale Koppeling met RF-Eenheden: Signaalstroom van Basisband naar RF in Geïntegreerde BTS-Implementaties

Base Band Units (BBUs) werken nauw samen met Remote Radio Units (RRUs) via standaard glasvezelverbindingen, meestal gebruikmakend van CPRI- of eCPRI-protocollen. De verwerkte basisbandsignalen worden als digitale gegevens van de BBU naar de RRU verzonden, waarbij hun kwaliteit tijdens de transmissie behouden blijft. Wanneer deze signalen de RRU bereiken, worden ze van digitaal formaat omgezet naar analoog, voordat ze worden versterkt voor radiofrequentie-uitzending via antennes. In omgekeerde richting, wanneer antennes RF-signalen opvangen, worden deze eerst ter plaatse in de RRU omgezet naar digitaal formaat en vervolgens doorgestuurd naar de BBU, waar alle demodulatie plaatsvindt. Dit tweerichtingscommunicatiekanaal met minimale vertraging zorgt voor nauwkeurige tijdsynchronisatie tussen verschillende componenten. Dergelijke synchronisatie is erg belangrijk voor onder andere gecoördineerde beamforming-technieken en de implementatie van massive MIMO-systemen in netwerken die zijn verspreid over meerdere Base Transceiver Stations (BTS).

Gestandaardiseerde Interfaces voor BBU-BTS Interoperabiliteit

CPRI vs eCPRI: Latentie, Bandbreedte en Verenigbaarheidsimplicaties voor BBU-RU Communicatie

Het CPRI-protocol biedt ongelooflijk lage latentie, onder de 100 microseconden, wat absoluut essentieel is voor tijdgevoelige operaties op fysieke laag. Maar er zit een addertje onder het gras: het vereist enorme hoeveelheden fronthaul-bandbreedte, ongeveer 24,3 gigabit per seconde per antennekanaal. Dit leidt tot serieuze schaalproblemen bij implementatie in dichtbevolkte 5G-netwerken. Aan de andere kant kiest eCPRI een andere aanpak door gebruik te maken van packetgebaseerde Ethernet-technologie in combinatie met functionele splitsingen zoals Split-7.2. Deze wijzigingen verlagen de bandbreedtebehoeften met ongeveer 60 procent, terwijl nog steeds gedeeltelijke virtualisatie van de basebandunit mogelijk is zonder de cruciale submilliseconde reactietijd te verliezen die nodig is voor belangrijke functies. Er is echter één ding: wanneer operators CPRI- en eCPRI-systemen combineren, moeten zij ervoor zorgen dat alle firmware van de radio-units compatibel is. Anders ontstaan er configuratiemismatches die kunnen leiden tot communicatieproblemen en verslechtering van diensten in het netwerk.

3GPP en O-RAN Specificaties: Zorgen voor Multi-Vendor BBU-Compatibiliteit in BTS-Ecosysteem

Release 15 van 3GPP stelde basisnormen vast voor de samenwerking van apparatuur, inclusief zaken als lagere laagsplitsingen (denk aan Optie 2) en tijdsynchronisatie die kan variëren met plus of min 1,5 microseconden. Dit zorgt ervoor dat basebandunits consistent blijven functioneren, ongeacht wie ze heeft gemaakt. Vervolgens komt het O-RAN ALLIANCE met hun eigen aanpak, waarbij open interfaces worden gecreëerd die geen enkel bedrijf begunstigen. Hun Fronthaul-specificatie is hier een goed voorbeeld van: het scheiden van hardware en software, zodat basebandunits van verschillende fabrikanten soepel kunnen werken met radiounits in elke gewenste BTS-configuratie. Uit cijfers uit 2023 blijkt dat de meeste operators nu overstag zijn gegaan naar deze O-RAN-oplossingen, wereldwijd zo'n 7 op de 10. De belangrijkste reden? Ze willen voorkomen dat ze voor altijd vastzitten aan de apparatuur van één leverancier. Deze verschuiving heeft ook de tests tussen verschillende leveranciers versneld en de certificatietijd voor nieuwe producten verkort.

Functionele splitsingen en RAN-evolutie: hoe BBU-verantwoordelijkheden verschuiven over D-RAN, C-RAN en O-RAN

FH-7.2, FH-8 en andere splitsingen: impact op BBU-interfacevereisten en flexibiliteit bij BTS-integratie

Functionele splitsingen gestandaardiseerd door de O-RAN Alliance herdefiniëren waar de PHY-laagverwerking plaatsvindt, waarbij verantwoordelijkheden verschuiven tussen radio-eenheden (RU's), gedistribueerde eenheden (DU's) en gecentraliseerde eenheden (CUs Deze verschuivingen vormen direct het ontwerp van de BBU-interface en de flexibiliteit van de BTS-implementatie:

• FH-7.2 verplaatst gedeeltelijke PHY-functies (bijv. IQ-compressie, FFT/IFFT) naar de spoorwegonderneming, waardoor de bandbreedtebehoefte van de fronthaul met ~ 40% wordt verminderd en de toepassing van cloud-RAN wordt vergemakkelijkt.
• FH-8 , die volledige PHY-verwerking behoudt bij de DU, legt strengere latentiebeperkingen op (<250 μs), maar ondersteunt geavanceerde functies zoals massale MIMO-densificatie.

Bijgevolg:

Elke splitsing vereist verschillende hardware-synchronisatie-mechanismen en protocolondersteuning, maar samen elimineren ze leverancierspecifieke beperkingen en versnellen ze de schaalbaarheid van 5G-netwerken.

Belangrijke BBU-capaciteiten die BTS-compatibiliteit rechtstreeks mogelijk maken

Een Baseband Unit (BBU) compatibiliteit met Base Transceiver Stations (BTS) hangt af van vijf fundamentele mogelijkheden die zorgen voor naadloze integratie in moderne RAN architecturen:

• Schaalbaarheid : Dynamische toewijzing van verwerkingsmiddelen om aan de verkeerssplitsingen en netwerkuitbreiding te voldoenzonder hardware-upgradesom te voldoen aan de veranderende vraag naar 5G-capaciteit.
• Hoge verwerkingsvermogen : Duurzame doorvoer tot 100 Gbps voor realtime modulatie, codering en planningkritisch voor signaalverwerking met lage latentie en hoge trouw.
• Protocolflexibiliteit : Native ondersteuning voor CPRI-, eCPRI- en O-RAN-fronthaulstandaarden via software-gedefinieerde interfaces, waardoor interoperabiliteit tussen heterogene BTS-ecosystemen mogelijk is.
• Ondersteuning voor virtualisatie : Hardware-onverminderd ontwerp dat voldoet aan de cloud-RAN-principes, dat containervormige werklasten en infrastructuur-als-een-dienstmodellen ondersteunt, waarvan wordt verwacht dat dit tegen 2025 40% van de netwerken zal bedekken.
• Beveiligingsnaleving : ingebouwde encryptie, wederzijdse authenticatie en sleutelbeheer die zijn afgestemd op 3GPP-beveiligingsframeworks (bijv. TS 33.501), waardoor end-to-end vertrouwen in open RAN-omgevingen wordt gewaarborgd.

Samen ontmantelen deze mogelijkheden eigendomshindernissen en leveren ze consistente, betrouwbare signaalverwerking in gedistribueerde, gecentraliseerde en hybride RAN-implementaties.