Na co zwrócić uwagę przy wyborze jednostki podstawowego pasma dla sieci 5G

Zrozumienie roli jednostki bazowej w zgodności z 5G

W jaki sposób zgodność z 5G wpływa na wybór jednostki bazowej

Przejście do sieci 5G oznacza, że operatorzy potrzebują jednostek bazowych (BBU) zdolnych obsługiwać wiele technologii dostępu radiowego, w tym 3G, 4G, a teraz również 5G, wszystkie na tej samej platformie. Zgodnie z najnowszymi raportami branżowymi z 2025 roku dotyczącymi wdrażania 5G w różnych regionach, posiadanie tych wielomodalnych możliwości pozwala ograniczyć dublowanie sprzętu i ułatwia rozwój sieci w czasie bez konieczności przeprowadzania dużych przebudów. Obecne jednostki BBU stoją jednak przed dużym wyzwaniem. Muszą one obsłużywać znacznie szersze kanały niż wcześniej, czasem osiągając pasmo nawet do 400 MHz. Dodatkowo muszą współpracować z dużymi konfiguracjami MIMO, które mogą zawierać od 64 aż do 256 anten. Wszystko to oznacza zapotrzebowanie na około dziesięć razy większą moc obliczeniową w porównaniu do wymagań technologii 4G.

Kluczowe komponenty jednostki bazowej (BBU) umożliwiające obsługę 5G

Do podstawowych komponentów należą:

• Procesory wielordzeniowe do modulacji i demodulacji sygnału w czasie rzeczywistym
• interfejsy eCPRI obsługujące szybkości danych fronthaul do 25 Gbps
• Chmurowe stosy oprogramowania umożliwiające dzielenie sieci i optymalizację opóźnień

Działają one razem, aby spełnić docelowe opóźnienia 5G na poziomie 1 ms oraz wspierać komunikację ultra-niezawodną z niskim opóźnieniem (URLLC). Zaawansowane jednostki BBUs integrują również korekcję błędów sterowaną przez sztuczną inteligencję, zmniejszającą zniekształcenia sygnału nawet o 52% w warunkach wysokich zakłóceń.

Podziały funkcjonalne w jednostce bazowej i ich wpływ na wydajność sieci

Sposób, w jaki 3GPP dzieli funkcje pomiędzy różne architektury (nazywane przez nich Opcjami od 2 do 8), w zasadzie decyduje o tym, gdzie większość przetwarzania odbywa się między jednostkami centralnymi a tymi położonymi na skraju sieci. Weźmy na przykład Podział 7. Ten konkretny układ przenosi część pracy warstwy fizycznej do zdalnych jednostek radiowych, co faktycznie zmniejsza zapotrzebowanie na przepustowość łącza przedniego (fronthaul) o około 60 procent. Ale istnieje tu pewien haczyk. System teraz wymaga znacznie lepszej koordynacji czasowej, z precyzją rzędu plus minus 130 nanosekund. Ma to duże znaczenie podczas wdrażania sieci 5G wykorzystujących fale milimetrowe w dużych miastach pełnych budynków i infrastruktury.

Ocena architektur wdrożenia: D-RAN, C-RAN i Open RAN

Rozproszona kontra scentralizowana RAN: implikacje dla wdrożenia jednostek basebandowych

Przejście od rozproszonej sieci RAN (D-RAN) do scentralizowanej sieci RAN (C-RAN) zasadniczo zmienia sposób, w jaki jednostki bazowe (BBU) wykonują zadania przetwarzania sygnałów. W tradycyjnych konfiguracjach D-RAN każde miejsce komórki posiada własne urządzenie BBU, co oznacza, że operatorzy muszą ponosić znacznie wyższe koszty utrzymania i zużycia energii. Sytuacja zmienia się po przejściu na architekturę C-RAN. Poprzez konsolidację jednostek BBU w centralnych lokalizacjach dostawcy sieci mogą zmniejszyć potrzebę konserwacji poszczególnych stacji o około 40 procent, według badań Dell'Oro z ubiegłego roku. Ponadto taka konfiguracja umożliwia bardziej efektywny przydział zasobów pomiędzy różnymi jednostkami radiowymi w całej sieci. Co to oznacza dla wymagań sprzętowych? Nowoczesne jednostki BBU muszą obsługiwać ultra-szybkie połączenia fronthaul o opóźnieniu poniżej 2 milisekund oraz integrować funkcje obliczeń brzegowych, aby nadążyć za rosnącymi oczekiwaniami dotyczącymi usług 5G.

Open RAN i interoperacyjność: przyszłość elastycznych rozwiązań bazowych

Podejście Open RAN umożliwia różnym dostawcom współpracę dzięki standardowym interfejsom, takim jak w specyfikacji Open Fronthaul opracowanej przez O-RAN. Zgodnie z niektórymi najnowszymi badaniami przeprowadzonymi przez specjalistów z dziedziny nauk stosowanych, operatorzy sieci, którzy wdrażają otwarte jednostki bazowe (BBU), mogą wprowadzać nowe funkcje o około 30 procent szybciej niż ci, którzy korzystają z zamkniętych systemów. Aby ta elastyczność mogła faktycznie działać, jednostki BBU muszą być kompatybilne z konkretnymi podziałami standardów 3GPP, takimi jak opcje 7-2x lub 8. Pierwsi użytkownicy wykazują również preferencje w tym zakresie – około dwie trzecie z nich wybiera połączenie zarówno funkcji O-DU, jak i O-CU w jedną jednostkę fizyczną, zamiast utrzymywać je osobno.

Oceń możliwości kontroli, automatyzacji i zarządzania

Niezawodność płaszczyzny sterowania w architekturze jednostki bazowej

Płaszczyzna sterowania wewnątrz jednostki BBU odgrywa bardzo ważną rolę w zapewnianiu płynnego działania aplikacji 5G wrażliwych na opóźnienia, takich jak te stosowane w systemach przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT) czy w systemach jazdy autonomicznej. Gdy sieć jest przeciążona w godzinach szczytu, ten komponent musi prawidłowo obsłużyć cały ruch sygnalizacyjny, zapewniając priorytety tam, gdzie są potrzebne. Większość nowoczesnych systemów wykorzystuje obecnie specjalne akceleratory sprzętowe w połączeniu z niezawodnymi metodami korekcji błędów, aby wszystko działało zgodnie z zamierzeniem. Analiza danych z rzeczywistych warunków eksploatacyjnych pokazuje, że zdecentralizowane podejście do kontroli zmniejsza utratę pakietów o około 37% w porównaniu ze starszymi, scentralizowanymi modelami. Taki postęp ma ogromne znaczenie dla aplikacji, w których nawet niewielkie opóźnienia mogą prowadzić do poważnych problemów lub zagrożeń bezpieczeństwa.

Funkcje automatyzacji i orkiestracji dla inteligentnego zarządzania BBU

Obecne jednostki bazowe opierają się na systemach automatycznych, które dostosowują zasoby w zależności od natężenia ruchu w danej chwili. Ta funkcjonalność ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego działania segmentacji sieci 5G. Platformy orkiestracyjne wbudowane w te systemy wykorzystują rzeczywiście sztuczną inteligencję do wykrywania potencjalnych przeciążeń sieci i przekierowywania danych jeszcze przed wystąpieniem problemów. Zgodnie z najnowszymi badaniami, tego typu inteligentne trasowanie zmniejsza potrzebę ręcznego rozwiązywania problemów o około połowę. Ponadto te same platformy umożliwiają dużo płynniejsze aktualizacje firmware'u oraz inne modyfikacje konfiguracji niż starsze metody. Utrzymują kompatybilność ze specyfikacjami 3GPP najnowszej generacji, nie powodując przy tym dużych zakłóceń usług, na których codziennie polegają klienci.

Zapewnij skalowalność i odporność na przyszłość w projektowaniu jednostki bazowej

W nowoczesnych sieciach 5G jednostki bazowe (BBU) muszą dobrze działać od pierwszego dnia, ale także mieć możliwość dostosowania się z czasem. Przemysł ostatnio rzeczywiście przyjął skalowalne i modułowe projekty, ponieważ świetnie sprawdzają się w różnych generacjach technologii. Niedawne badanie z 2024 roku wykazało dość ciekawy fakt – systemy zbudowane z elementów, które można wymieniać, obniżają ogólny poziom kosztów o około 30% w porównaniu z rozwiązaniami opartymi na stałych komponentach. Większość głównych producentów sprzętu wskoczyła już na ten wóz. Sprzedają modułowe szafy BBU, które pozwalają operatorom na stopniowe aktualizacje. Chodzi tu na przykład o dodawanie wirtualizowanych funkcji sieciowych (VNF) czy po prostu wymianę starszych procesorów bez konieczności rozbierania wszystkiego i budowania od nowa.

W przypadku przejścia z 4G do 5G, elastyczne projekty BBU minimalizują przestoje usług dzięki zachowaniu kompatybilności wstecznej. Architektury wirtualizowanej sieci radiowej (vRAN) pozwalają na aktualizacje oparte na oprogramowaniu do technologii 5G New Radio (NR), utrzymując jednocześnie istniejące połączenia LTE, co pozwala uniknąć kosztownych całkowitych wymian systemów, które w 2023 roku były przyczyną 42% opóźnień wdrażania.

Przygotowanie systemów na przyszłość naprawdę sprowadza się do płynnych metod aktualizacji, w których oprogramowanie jest uaktualniane równolegle z regularnymi przeglądami technicznymi, a przestoje praktycznie nie są zauważane. Nowsze jednostki basebandowe radzą sobie z tym dzięki źródłom zasilania rezerwowego, osobnym ścieżkom sterowania i przesyłania danych oraz automatycznym mechanizmom powrotu awaryjnego w przypadku wystąpienia problemu. Weźmy na przykład dużą firmę telekomunikacyjną w Europie – udało im się utrzymać działanie sieci na niemal bezbłędnym poziomie dostępności 99,999% podczas stopniowego wdrażania sieci 5G. Wykorzystali oni specjalne platformy zarządzania oparte na chmurze, które koordynują wszystkie aktualizacje odbywające się jednocześnie w różnych lokalizacjach. Nieźle, biorąc pod uwagę, jak skomplikowane stały się współczesne sieci.

Analiza technologii procesorów i efektywności kosztowej

Opcje procesorów dla BBUs: kompromisy między GPP, DSP i SoC

Wydajność BBU zależy w dużej mierze od wyboru procesora, przy czym w wdrożeniach 5G stosuje się trzy główne typy:

Procesory ogólnego przeznaczenia (GPP) umożliwiają szybkie aktualizacje oprogramowania, ale zużywają o 38% więcej energii niż procesory sygnałowe (DSP) podczas zadań formowania wiązki (Raport Sieci Komórkowych 2024). Rozwiązania typu system-on-chip (SoC) oferują zrównoważone podejście, zapewniając 12 TeraOPS/mm² dla przetwarzania massive MIMO oraz zmniejszając powierzchnię zajmowaną o 60% w porównaniu z realizacjami dyskretnymi.

Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe w przetwarzaniu sygnałów w paśmie podstawowym

Jednostki bazowe wzbogacone o sztuczną inteligencję optymalizują alokację zasobów, zmniejszając opóźnienie o 53% w warunkach dynamicznego ruchu. Modele uczenia maszynowego przewidują przeciążenia z dokładnością 89%, umożliwiając proaktywny rozdział obciążenia w obrębie wirtualizowanych pul BBU.

Całkowity koszt posiadania: równowaga między wydajnością, innowacją a budżetem

Procesory premiumowe zdecydowanie mają wyższą cenę początkową, zazwyczaj kosztują od 50 do 70 procent więcej niż standardowe opcje. Jednak ich rozważenie warto ze względu na imponującą efektywność energetyczną, która może zaoszczędzić około ośmiu dolarów i dwudziestu centów na wat rocznie w dużych operacjach. Modułowa konstrukcja jednostek bazowych (BBU) również zmieniła wszystko. Te systemy działają od ośmiu do dziesięciu lat, ponieważ umożliwiają aktualizacje w terenie poprzez moduły FPGA oraz regularne aktualizacje radiowe zdefiniowane programowo. Zgodnie z badaniami opublikowanymi przez Deloitte w 2023 roku, przedsiębiorstwa telekomunikacyjne osiągają zwrot z inwestycji o około 22 procent szybciej, gdy synchronizują wymianę sprzętu z publikacjami specyfikacji 3GPP, zamiast robić to w losowych odstępach czasu.

Sekcja FAQ

Jaka jest rola jednostki bazowej (BBU) w sieciach 5G?

Jednostka podstawowa (BBU) w sieciach 5G odpowiada za obsługę wielu technologii dostępu radiowego, w tym 3G, 4G i 5G, na jednej platformie. Zarządza kanałami o dużej szerokości pasma i obsługuje konfiguracje massive MIMO, wymagając znacznej mocy obliczeniowej.

W jaki sposób przejście do C-RAN wpływa na jednostki podstawowe?

Przejście do scentralizowanej sieci RAN (C-RAN) konsoliduje jednostki podstawowe, redukując koszty utrzymania i zużycia energii. Umożliwia inteligentniejsze przydzielanie zasobów, wymagając od jednostek podstawowych obsługi ultra-szybkich połączeń fronthaul oraz obliczeń brzegowych dla optymalnej dostawy usług 5G.

Jakie są zalety stosowania otwartych jednostek podstawowych w sieci RAN?

Otwarte jednostki podstawowe w sieci RAN pozwalają różnym dostawcom na współpracę poprzez standardowe interfejsy, przyspieszając wdrażanie nowych funkcji w porównaniu z systemami zamkniętymi. Jednostki te muszą spełniać określone standardy podziału 3GPP w celu zapewnienia współpracy.

W jaki sposób wybór procesora wpływa na wydajność BBU?

Wydajność BBU w dużym stopniu zależy od wyboru procesora, przy czym dostępne są takie opcje jak procesory uniwersalne (GPP), procesory sygnałowe (DSP) oraz rozwiązania typu system-on-chip (SoC), oferujące różne zalety, ograniczenia i efektywność energetyczną.