EN
Proiectare modulară a hardware-ului BBU pentru scalare verticală și orizontală
Echipamentele moderne de comunicații se bazează pe arhitecturi ale Unității de Bandă de Bază (BBU) care susțin două strategii complementare de scalare: scalarea verticală — îmbunătățirea unităților individuale prin adăugarea unei puteri suplimentare de procesare — și scalarea orizontală — implementarea unui număr mai mare de noduri BBU în cadrul rețelei pentru distribuirea sarcinii și creșterea capacității.
Module interschimbabile în funcționare și flexibilitate a carcaselor pentru creșterea incrementală a capacității
Operatorii pot înlocui acum sau instala componente hardware, cum ar fi plăcile procesor și unitățile de interfață radio, fără a opri serviciile, datorită modulelor înlocuibile în condiții de exploatare, care susțin schimbarea în timpul funcționării. Care este avantajul? O extindere rapidă a capacității, atunci când este necesară. Este suficient să conectați o nouă placă procesor și să observați o creștere a debitului de aproximativ 40% aproape instantaneu. Designurile moderne de carcase sunt echipate cu sloturi standard și sisteme adaptabile de plan de fundal, compatibile cu o varietate largă de module, inclusiv acceleratoare de criptare și interfețe fronthaul. Această flexibilitate înseamnă că companiile pot construi exact ceea ce au nevoie, fără a fi obligate să folosească echipamentele unui singur furnizor, iar în plus se economisește spațiu valoros în ramele de echipamente. Testele industriale au demonstrat că aceste caracteristici de schimbare în timpul funcționării reduc timpul de nefuncționare pentru întreținere cu aproximativ 90% comparativ cu sistemele mai vechi, în care toate componentele erau fixate din prima zi.
Extinderea CPU/FPGA/GPU și optimizarea lățimii de bandă a memoriei pentru sarcini de calcul intensiv
Unitățile moderne de bază (BBU) trebuie să gestioneze atât cerințele 5G-Advanced, cât și specificațiile Open RAN, astfel încât integrează diferite tipuri de putere de calcul. De exemplu, matricele de porți programabile pe câmp (FPGA) gestionează acele sarcini ultra-rapide de procesare a semnalelor, unde fiecare microsecundă contează. Unitățile de procesare grafică (GPU) intervin atunci când este vorba de implementarea inteligenței artificiale pentru aplicații precum formarea fasciculului (beamforming) și gestionarea problemelor de interferență. În plus, unitățile centrale de procesare (CPU) cu mai multe socluri gestionează toate operațiunile planului de control și orchestrează întregul sistem în spatele scenei. În ceea ce privește memoria, producătorii recurg la tehnologiile DDR5 și HBM3, care pot transfera date la viteze care depășesc 1 teraoctet pe secundă. Acest tip de lățime de bandă este absolut esențial pentru susținerea sistemelor MIMO (Multiple Input Multiple Output) la scară largă și pentru a face față cerințelor de procesare în timp real ale fronthaul-ului. De asemenea, unele optimizări ingenioase fac posibil acest lucru: de exemplu, împărțirea spațiului de cache astfel încât funcțiile critice ale bazei de bandă să nu fie încetinite, alocarea inteligentă a memoriei între diferitele socluri, conform principiilor NUMA, și compresia hardware integrată, care reduce traficul fronthaul cu aproximativ 35%. Toate aceste componente, funcționând împreună, mențin latența sub 5 milisecunde, oferind în același timp o performanță extrem de stabilă a tehnologiei 5G New Radio, chiar și atunci când stațiile celulare gestionează fluxuri constante de date de 200 gigabiți pe secundă.
Integrarea BBU cu rețele nativ-cloud și programabile (SDN/NFV)
Decuplarea planului de control și orchestrarea dinamică prin intermediul gestionării BBU activate SDN
Rețelele definite prin software (SDN) modifică modul în care gestionăm unitățile de bandă de bază (BBU), separând funcțiile de control de procesarea efectivă a datelor. Acest lucru creează un sistem în care controlerele inteligente gestionează central cea mai mare parte a procesului de luare a deciziilor, dar permit și unităților BBU să ia decizii locale privind transmiterea datelor și gestionarea resurselor radio. Datorită interfețelor de programare aplicații deschise (API), operatorii de rețea pot acum ajusta în timp real alocarea spectrului, comuta între diferite metode de modulare după necesitate și redistribui echilibrul sarcinii de lucru între sectoarele celulelor, în funcție de evoluția traficului în timp real. În perioadele de vârf, cum ar fi orele de vârf ale traficului, aceste sisteme SDN intră în acțiune aproape instantaneu, redirecționând capacitatea de rețea away de zonele suprasolicitate, fără a necesita configurarea manuală a setărilor. Rezultatul? Mai puține întreruperi și mai puține probleme pentru tehnicieni. Un raport recent din industrie, publicat în 2024, a arătat că companiile care adoptă această metodă obișnuiesc să înregistreze o reducere de aproximativ o treime a cheltuielilor totale de management al rețelei, comparativ cu abordările mai vechi, care se bazeau în mare măsură pe dispozitive individuale.
Funcții de bandă de bază virtualizate și gestionare automatizată a ciclului de viață cu NFV
Virtualizarea funcțiilor de rețea (NFV, în engleză Network Functions Virtualization) schimbă modul în care companiile de telecomunicații își operează infrastructura. În loc să se bazeze pe echipamente costisitoare și proprietare de tip BBU, operatorii rulează acum funcțiile de bandă de bază folosind servere obișnuite, disponibile pe piață. Astfel de procese ca prelucrarea semnalelor, codificarea canalelor și protocoalele de nivel 2 funcționează toate ca funcții virtuale de rețea ușoare sau ca alternative native pentru cloud. Întregul sistem este gestionat automat prin platforme precum Kubernetes și ONAP, care se ocupă de tot: de configurarea inițială, de scalarea operațiunilor la nevoie, de rezolvarea problemelor și de aplicarea actualizărilor, totul din panouri de control centralizate. Când traficul crește brusc, aceste sisteme NFV pot crea rapid copii ale BB-urilor virtuale și le pot distribui între diferite grupuri de servere. Iar când cererea scade, ele doar opresc resursele neutilizate pentru a economisi energie. Conform rezultatelor studiului Cloud RAN Benchmark din anul trecut, această abordare flexibilă reduce costurile de capital cu aproximativ jumătate, menținând în același timp o disponibilitate aproape perfectă, de 99,999%. Ceea ce face ca NFV să se distingă cu adevărat este viteza cu care se lansează actualizările. Companiile pot implementa noi funcționalități în mii de locații în câteva minute, nu în săptămâni, ceea ce înseamnă cicluri de inovare mai rapide, fără a întrerupe serviciile pentru clienți.
Factori de formă ai BBU conștienți de implementare și aliniere a infrastructurii
Configurații BBU tip sidecar versus montate în rack pentru vRAN distribuit și centralizat
Alegerea formei corecte a BBU este foarte importantă atunci când se potrivește proiectarea hardware cu modul în care sunt implementate sistemele și cu limitările existente în infrastructură. BBUs de tip sidecar sunt aceste unități mici și eficiente din punct de vedere energetic, care sunt amplasate chiar lângă antene, pe site. Ele reduc întârzierea semnalului, ceea ce le face ideale pentru aplicații care necesită conexiuni extrem de fiabile, cu întârziere minimă, cum ar fi serviciile URLLC sau sarcinile de calcul la margine (edge computing) în configurații vRAN răspândite. Pe de altă parte, BBUs montate în rack centralizează întreaga prelucrare de bandă de bază în noduri centrale. Această abordare reduce spațiul necesar, uneori cu până la 40%, și facilitează, de asemenea, gestionarea disipării căldurii, a surselor de alimentare de rezervă și a verificărilor rutiniere. Majoritatea furnizorilor de rețele optează pentru variantele montate în rack, deoarece acestea oferă o scalabilitate superioară și permit partajarea resurselor între diferite zone. Totuși, nu trebuie uitate nici variantele sidecar! Acestea își păstrează un rol esențial acolo unde spațiul disponibil este limitat sau în locații greu accesibile. În oricare dintre cele două cazuri, soluțiile se integrează bine cu tehnologiile SDN și NFV, astfel încât întregul sistem să funcționeze fluent în cadrul rețelelor moderne bazate pe cloud.
Optimizare a resurselor condusă de IA în cadrul clusterelor scalabile de BBU
Inteligența artificială a schimbat modul în care gestionăm clusterele BBU, trecând de la o abordare pur reactivă la probleme, spre una proactivă și adaptabilă. Indicatorii cheie de performanță în timp real – cum ar fi nivelurile de trafic, numărul de utilizatori conectați simultan, eficiența utilizării spectrului și datele de monitorizare hardware – alimentează sistemele de învățare automată. Aceste sisteme pot prezice necesarul de capacitate până la 48 de ore înainte, ceea ce duce apoi la scalarea automată, în sus sau în jos, a funcțiilor virtuale de bază de bandă, după cum este necesar. Tehnici speciale de învățare prin întărire îmbunătățesc în mod continuu modul de distribuire a puterii de calcul între diferitele părți ale rețelei, precum și gestionarea lărgimii de bandă și a setărilor de putere. Această abordare reduce consumul inutil de energie cu aproximativ 22 %, deoarece dezactivează în mod inteligent echipamentele care nu sunt utilizate intens. În ceea ce privește echilibrarea sarcinilor de lucru între servere, automatizarea contribuie la creșterea ratei globale de utilizare cu aproximativ 30 %. Acest lucru facilitează extinderea piscinelor BBU pe măsură ce traficul 5G continuă să crească. Rezultatul final este, în esență, o infrastructură care se autoreglează. Aceasta împiedică companiile să achiziționeze în exces echipamente din start, menține latența sub 5 milisecunde pentru aplicațiile critice și gestionează vârfurile neașteptate de trafic fără ca cineva să trebuiască interveni manual.
