Как обеспечить совместимость между RRU и BBU в вашей сети?

Понимание функциональной взаимосвязи между RRU и BBU

Роль блока базовой полосы (BBU) в современных сетях радиодоступа

В основе сетей радиодоступа находится блок базовой полосы (BBU), который по сути является мозгом всех этих сложных операций. Он отвечает за важные протоколы, такие как PDCP (Packet Data Convergence Protocol — протокол объединения пакетных данных, для тех, кто следит за терминологией) и RLC (Radio Link Control — управление радиоканалом). Что они делают на практике? Эти протоколы управляют, например, исправлением ошибок при их возникновении, сжатием данных для более быстрой передачи и оптимальным распределением ресурсов в режиме реального времени. Весь этот процесс обеспечивает надёжную связь наших телефонов с любой подключённой сетью. С появлением 5G блоки BBU стали ещё умнее благодаря технологии SDAP (Service Data Adaptation Protocol — протокол адаптации служебных данных). Эта новая функция позволяет сетям точно задавать требования к качеству обслуживания и определять, какой тип трафика должен иметь приоритет в зависимости от текущих запущенных сервисов.

Понимание функциональности RRU и её интеграции в архитектуре базовой станции

Устройства удаленного радиодоступа (RRU) по сути выполняют функцию соединения между цифровыми сигналами базовой полосы, с которыми мы работаем, и фактическими радиочастотными передачами. Эти устройства обычно размещаются в непосредственной близости от антенн, зачастую не более чем в 300 метрах. Их задача — принимать цифровую информацию от блока базовой полосы и преобразовывать её в аналоговые волны, способные распространяться по воздуху. Они также обрабатывают довольно сложные функции, такие как технологии формирования луча и обработку множественных входов и множественных выходов (MIMO). Благодаря тому, что они находятся так близко к месту излучения сигналов, это существенно влияет на качество связи. Потери сигнала значительно снижаются, что особенно важно при работе с высокочастотными диапазонами 5G, в частности с частотами mmWave. Размещение всей этой ВЧ-обработки на периферии сети, а не в центральных узлах, позволяет операторам более эффективно использовать ресурсы своего спектра. Кроме того, это уменьшает объем сложной кабельной инфраструктуры, необходимой для крупномасштабных установок, где пространство ограничено.

Обработка сигналов и преобразование между RRU и BBU в системах 4G и 5G

Функции обработки сигналов значительно различаются между 4G и 5G:

• 4G LTE : Базовые блоки управления (BBU) управляют планированием MAC и FEC-кодированием, а удалённые радиоустройства (RRU) выполняют базовые схемы модуляции, такие как QPSK и 16QAM.
• 5G NR : Устройства RRU берут на себя более сложные задачи, такие как предкодирование massive MIMO и частичная обработка на физическом уровне (PHY), что снижает потребности в пропускной способности fronthaul до 40% по сравнению с традиционными системами CPRI 4G (3GPP Release 15).

Этот переход позволяет более эффективно использовать пропускную способность fronthaul и удовлетворять повышенные требования к пропускной способности приложений 5G.

Влияние функциональных разделений в BBU (например, разделения O-RAN, такие как FH 7.2 и FH 8)

Определяемые альянсом O-RAN функциональные разделения изменяют распределение обработки между BBU и RRU:

• Разделение 7.2 (FH 7.2) : Устройство RRU выполняет нижние функции физического уровня, такие как FFT/IFFT и удаление циклического префикса, что требует более высокой пропускной способности fronthaul (до 25 Гбит/с), но сохраняет централизованное управление.
• Разделение 8 (FH 8) : Полная обработка PHY переходит в RRU, что сокращает потребности во фронтхауле до около 10 Гбит/с за счёт увеличения задержки на 15% (O RAN WG1 2022).

Эти гибкие разделения позволяют операторам оптимизировать затраты, производительность и масштабируемость в многовендорных средах, особенно в рамках виртуализированной сети радиодоступа (vRAN).

Протоколы интерфейса фронтхаула: CPRI против eCPRI для подключения и управления RRU и BBU

Протокол общего публичного радиоинтерфейса (CPRI) для подключения и управления RRU и BBU

CPRI по-прежнему остается основным решением для подключения fronthaul в большинстве сетей 4G на сегодняшний день. По сути, вся обработка на уровне физического (PHY) слоя осуществляется на стороне BBU, в то время как оцифрованные I/Q-сигналы передаются на RRU по выделенным оптоволоконным линиям. Система способна обеспечивать чрезвычайно низкую задержку — менее 100 микросекунд — и предлагает достаточно впечатляющие возможности пропускной способности, достигая около 24,3 гигабит в секунду на сектор. Это помогает поддерживать стабильную производительность в различных условиях работы сети. Но здесь есть один недостаток, друзья. Вся конфигурация довольно не гибкая из-за своей жесткой архитектуры. По мере перехода к развертыванию сетей 5G это становится проблемой, поскольку новым сетям требуются гораздо более адаптируемые решения, способные динамически балансировать нагрузку и беспрепятственно интегрироваться с облачной инфраструктурой. Многие операторы уже сталкиваются с трудностями при попытке масштабирования своих существующих систем на базе CPRI для удовлетворения требований следующего поколения.

Эволюция от CPRI к eCPRI в виртуализованных RAN (vRAN) и сетях 5G

В ответ на недостатки традиционного CPRI в 2017 году в отрасли был разработан eCPRI. Эта новая версия работает с пакетами, а не с потоками необработанных I/Q данных, что значительно сокращает потребность во внешней полосе пропускания — по большинству оценок, примерно на 70%. Особенность eCPRI заключается в том, как он реализует разделение функций, в частности, такие конфигурации, как Option 7.2x в O-RAN, при которых часть обработки физического уровня переносится на сторону RRU. Это действительно способствует повышению общей эффективности системы. Что особенно важно, eCPRI работает поверх стандартных сетей Ethernet/IP, что позволяет операторам использовать одну и ту же транспортную инфраструктуру для различных сервисов и при необходимости внедрять программно-определяемые решения. Тем не менее, существуют серьёзные трудности с обеспечением бесшовной совместной работы всех компонентов. Недавний анализ рынка за конец 2023 года показал, что примерно одна из каждых пяти многопроизводственных установок сталкивается с проблемами при интеграции из-за различий в реализации спецификаций производителями, что создаёт барьеры совместимости, с которыми никто не хочет сталкиваться.

Пропускная способность и задержка интерфейсов передачи CPRI/eCPRI

CPRI отлично подходит для ситуаций с низкой задержкой, характерных для традиционных конфигураций D RAN, но возникают проблемы с требованиями к пропускной способности. Особенно сложно с этим справляются города, поскольку большой объём данных оказывает серьёзную нагрузку на существующую инфраструктуру волоконно-оптических линий. Здесь на помощь приходит eCPRI с его подходом, основанным на Ethernet, что значительно упрощает и удешевляет масштабирование, хотя и требует несколько большей терпимости к задержкам по сравнению со стандартным CPRI. При рассмотрении приложений URLLC, таких как системы автоматизации производства или беспилотные автомобили, инженеры начали использовать гибридные методы синхронизации. Эти подходы обеспечивают достаточную точность синхронизации для критически важных операций, сохраняя при этом преимущества пакетного переднего канала в части гибкости и производительности.

Модели архитектуры сети и их влияние на интеграцию RRU и BBU

Интеграция RRU и BBU в 4G D RAN по сравнению с централизованными архитектурами C RAN

Ландшафт интеграции RRU и BBU в основном определяется двумя подходами: распределённая сеть радиодоступа (D RAN) и централизованная сеть радиодоступа (C RAN). В сетях 4G, использующих D RAN, BBUs и RRUs обычно размещаются вместе на каждой базовой станции, образуя автономные базовые станции. Такая конфигурация проста в установке и синхронизации, однако имеет недостатки, такие как дублирование оборудования на различных объектах и повышенное энергопотребление. Напротив, C RAN применяет иной подход, объединяя все BBUs в центральных узлах. Централизация ресурсов обработки позволяет операторам более эффективно использовать оборудование. Исследования 2023 года показывают, что переход на C RAN может сократить расходы на энергию примерно на 28 %. Однако здесь есть сложность — такие системы требуют надёжных соединений fronthaul, способных передавать огромные объёмы данных, порядка 10–20 Гбит/с трафика CPRI, который циркулирует между удалёнными RRU и централизованными BBU.

Влияние виртуализированной RAN (vRAN) на эволюцию RRU в сетях 5G

Технология виртуализированной радиодоступной сети (vRAN) по сути превращает блок базовой полосы (BBU) в программное обеспечение, которое работает на обычных коммерческих серверах вместо специализированного оборудования. Такое разделение позволяет операторам масштабировать ресурсы по мере необходимости, быстрее внедрять обновления и избежать зависимости от дорогостоящего проприетарного оборудования. В контексте сетей 5G технология vRAN способствует развитию новых подходов к разделению функций, например, конфигурации FH 7.2 стандарта O-RAN. При таком подходе некоторые процессы физического уровня могут быть перемещены ближе к удалённому радиомодулю (RRU). Например, в ходе недавнего полевого испытания Verizon в 2024 году задержка передачи сигнала сократилась примерно на 40 процентов при использовании совместимых RRU, выполняющих обработку на разных уровнях. Эти результаты наглядно демонстрируют, как виртуализация эффективно сочетается с возможностями интеллектуальной распределённой обработки.

Стандарты O-RAN и их влияние на совместимость и открытость фронтхола

Альянс O RAN направлен на создание открытых экосистем радиодоступа, в которых различное оборудование работает безупречно вместе. Они разработали стандарты, такие как Open Fronthaul (OFH), которые позволяют различным поставщикам эффективно взаимодействовать друг с другом. Например, спецификация разделения 7.2x устанавливает конкретные правила формата данных IQ и управляющих сообщений, что делает возможным комбинирование удалённых радиоустройств (RRU) и блоков базовой полосы частот (BBU) от разных производителей. Недавний отчёт GSMA за 2025 год выявил впечатляющий факт: сети, построенные на компонентах, совместимых с O RAN, устраняли неполадки на 92 процента быстрее благодаря единым инструментам мониторинга. И это ещё не всё. Первые испытания показали, что при координации между RRU и BBU с помощью искусственного интеллекта эффективность использования спектра возрастает на 15–20 процентов. Эти цифры действительно подчёркивают важность открытости и автоматизации в современной телекоммуникационной среде.

Преодоление проблем совместимости поставщиков при развертывании оборудования RRU и BBU от нескольких производителей

Проблемы, обусловленные проприетарным оборудованием и программным обеспечением в экосистемах RRU и BBU

Проприетарные интерфейсы остаются серьезным препятствием при развертывании многопоставщичной сети RAN. Более 62% операторов сообщают о задержках при интеграции из-за несоответствия протоколов управления у различных поставщиков (STL Partners 2025). Устаревшие системы зачастую используют программные стеки конкретных поставщиков, которые затрудняют интеграцию с облачными и виртуализированными средами, что подрывает гибкость, обещанную технологиями 5G и O-RAN.

Обеспечение совместимости оборудования от разных производителей в сетях фронтхола

Внедрение открытых спецификаций фронтхола O-RAN значительно снижает риски несовместимости. Сети, использующие совместимое оборудование, достигают на 89% более быстрой интеграции по сравнению с теми, которые полагаются на проприетарные решения. К ключевым факторам совместимости относятся:

• Синхронизация времени с погрешностью ±1,5 мкс
• Соответствие скоростей линий CPRI/eCPRI (в диапазоне от 9,8 Гбит/с до 24,3 Гбит/с)
• Алгоритмы совместного использования спектра

Стандартизация обеспечивает бесшовную передачу и стабильную производительность на объектах с оборудованием от разных поставщиков.

Пример из практики: неудачная интеграция из-за несоответствия скоростей линий CPRI

Еще в 2023 году возникла проблема при развертывании, когда подключили комплект 4G RRU для CPRI Option 8 со скоростью 10,1 Гбит/с к блоку BBU, готовому к работе в 5G, которому фактически требовался eCPRI со скоростью 24,3 Гбит/с. Что произошло дальше? Масштабное несоответствие пропускной способности около 58 %, что привело к серьезным и постоянным проблемам с качеством сигнала. Анализ после аварии показал, что эту ситуацию можно было предотвратить, если бы кто-то проверил совместимость интерфейсов до установки. Соблюдение стандартных руководств по документации и проведение соответствующих тестов на соответствие позволили бы выявить ошибку на раннем этапе. На самом деле довольно простые вещи, но, судя по всему, они были упущены при настройке.

Рекомендации по обеспечению совместимости RRU и BBU при развертывании

Проверка интерфейсных протоколов и требований к синхронизации перед развертыванием

Правильное определение совместимости протоколов и параметров синхронизации должно быть первым шагом перед началом любых работ по интеграции. Для инженеров, занимающихся этими вопросами, важно убедиться, что все стороны согласованы относительно стандартов фронтхаула, таких как CPRI или eCPRI. Им также необходимо проверить соответствие скоростей символов и определить используемые параметры сжатия IQ, что особенно важно в современных гибридных сетях 4G и 5G. Согласно исследованиям прошлого года, около двух третей всех задержек при развертывании происходят из-за неправильной предварительной проверки. Именно поэтому тщательное тестирование становится абсолютно необходимым при подключении устаревших удалённых радиоустройств к новым блокам базовой полосы частот. Полученные данные действительно подтверждают важность тщательной подготовки.

Обеспечение качества оптоволокна и целостности сигнала в соединениях RRU и BBU

Волоконно-оптические линии должны соответствовать стандартам ITU T G.652 для сохранения целостности сигнала. Основные требования включают:

• Затухание ниже 0,25 дБ/км на длине волны 1310 нм
• Радиус изгиба не менее 30 мм
• Отражение разъёмов APC/UPC ниже 55 дБ

Полевые исследования показывают, что неправильное обращение с оптоволокном во время установки является причиной 42% инцидентов с потерей сигнала после развёртывания в сетях 5G среднего диапазона, что подчёркивает важность квалифицированных техников и проверок контроля качества.

Стратегии стандартизации с использованием спецификаций альянса O-RAN для мультивендорных конфигураций

Обязательное соответствие стандартам O-RAN на уровнях управления, пользовательской и данных плоскостей снижает зависимость от одного поставщика на 58% согласно результатам тестирования совместимости 2024 года. Операторам следует обеспечить соблюдение следующих требований:

• Стандартизированные форматы сообщений (M-плоскость, CUS)
• API управления сервисами и оркестровки
• Требования к точности синхронизации (±16 ppb для автономной сети 5G)

Такие политики способствуют долгосрочной гибкости, упрощают устранение неполадок и поддерживают автоматизированное предоставление ресурсов.

Мониторинг и устранение проблем совместимости после развертывания

После интеграции важно внимательно отслеживать несколько ключевых метрик при мониторинге. К ним относятся, например, BER (коэффициент ошибок в битах), EVM (величина векторной погрешности), а также необходимо проверять джиттер задержки, который должен оставаться ниже 200 наносекунд при работе с системами eCPRI. В настоящее время доступны автоматизированные инструменты, работающие в соответствии со спецификациями 3GPP TR 38.801. Большинство инженеров считают их удобными, поскольку они устраняют около 8 из 10 проблем, связанных с функциональным разделением, всего за один день. Не забывайте также о регулярных проверках. Соблюдение рекомендаций ETSI EN 302 326 обеспечивает стабильную работу систем с течением времени. Это помогает поддерживать стабильность систем и их эффективное взаимодействие, даже когда сети продолжают изменяться и развиваться.