Како базни модул побољшава перформансе комуникационе опреме?

Основне функције базног модула у обради 5G сигнала

Обрада сигнала у реалном времену: омогућавање кашњења испод 10ms у 5G мрежама

Јединице за базни опсег обављају критичне задатке дигиталне обраде сигнала који морају бити завршени у веома кратким временским оквирима, због чега су од суштинског значаја за постизање изузетно брзих времена одзива потребних у 5G апликацијама попут возила без возача и система за аутоматизацију фабрика. Ове јединице обаве свој посао на нивоу физичког слоја за мање од 2 милисекунде, чиме укупно кашњење сигнала у оба смера остаје добар део испод границе од 10 милисекунди коју предвиђају стандарди 3GPP-а. Уз технике попут паралелне обраде и специјализованих хардверских побољшања, BBU-и могу прилагођавати коришћење ресурса у реалном времену у зависности од променљивих услова. То значи да настављају да раде глатко чак и када су мреже веома оптерећене током вршних терминала или великог догађаја.

Дигитални сигнализациони цевовод: Модулација, кодирање канала и MIMO префиксирање

Дигитални сигнализациони цевовод BBU-а интегрише три кључне функције ради максималне отпорности сигнала и спектралне ефикасности:

1. Modulacija коришћењем високо-редних шема попут QAM-256 и QAM-1024 подаци се кодирају у густе радио таласе
2. Кодирање канала са LDPC и Поларним кодовима смањује стопу грешака по биту до 68% у односу на 4G Турбо кодове
3. MIMO предкодирање омогућава интелигентно усмеравање снопа, побољшавајући спектралну ефикасност 3,1 пута (Mobile Experts 2023)
   Заједно, ови процеси минимизирају губитак пакета и одржавају висок проток у густо насељеним урбаним срединама.

Студија случаја: Врхунски BBU смањио кашњење улазног тока за 42% у урбаним 5G имплементацијама

Теренска проба 2023. године BBU 6630 водећег произвођача у Токију показала је значајна побољшања перформанси кроз виртуализацију и предвиђање саобраћаја засновано на машинском учењу. Систем је постигао:

• смањење просечног кашњења улазног тока за 42% (са 9,2ms на 5,3ms)
• побољшање протока на ивици ћелије за 17%
• 31% мање прекинутих веза tokom preuzimanja
  Ови резултати потврђују улогу ББЈ-а као рачуноводственог језгра поузданих 5G мрежа, нарочито у урбаним подручјима са високом густином насељености.

Рад мреже управљан ББЈ-ом: Смањење кашњења, повећање пропусности и ефикасност

Централна РАН (Ц-РАН): Динамично груписање ресурса кроз виртуализацију ББЈ-а

Cloud RAN или C-RAN поставке користе виртуелне јединице за базни пропусни опсег које комбинују обрадну моћ за више базних станица уместо одвојених уређаја свуда око. Ово уклања изоловане хардверске поставке које смо раније имали, смањује трошкове рада за око 30 процената (више-мање) и омогућава пребацивање оптерећења у реалном времену по потреби. Када дође до наглог повећања мрежног саобраћаја, систем може заправо преузети слободну капацитет суседних ћелија које нису у потпуности искоришћене и преусмерити га тамо где је највише потребан. Резултат? Пропусност се повећава скоро три пута у односу на претходно, без потребе да се набавља нова опрема. Прилично impresивно кад размислите о томе.

Координација масивног MIMO и поновна употреба спектра омогућена напредном контролом BBU

Напредни алгоритми ББЈ координирају стотине антенских елемената како би обезбедили прецизно формирање зрака и просторно множење. Ово омогућава више корисника да истовремено деле исти фреквентни опсег, повећавајући спектралну ефикасност за 47%. Усмерено фокусирање сигнала такође минимизира сметње, подржавајући 5 пута гушћу мрежну инфраструктуру при одржавању поузданости од 99,999% — критично за апликације од животне важности.

Кључни утицај :

• Смањење латенције: одзив испод 10 ms за индустријски ИоТ
• Скалирање пропусности: 40 Gbps по ћелији у mmWave имплементацијама
• Енергетска ефикасност: 60% нижа потрошња енергије по гигабајту у поређењу са дистрибуираном РАН мрежом

Кључни хардверски компоненти који побољшавају перформансе јединице базног опсега

Убрзање помоћу FPGA/ASIC: Постизање веће FFT пропусности у односу на традиционалне x86 системе

Programabilne logičke matrice (FPGAs) uz namenske integrisane kola (ASICs) pružaju računarsku snagu potrebnu za obradu 5G signala u realnom vremenu, nadmašujući starije x86 sisteme kada je u pitanju brža obrada i manja ukupna potrošnja energije. Ovi specijalizovani čipovi znatno ubrzavaju zadatke koji se mogu obrađivati istovremeno, kao što su proračuni brze Furijeove transformacije koje svi pominju, a koje su skoro neophodne za ispravnu modulaciju i demodulaciju u ovim velikim MIMO konfiguracijama koje su danas svuda prisutne. Kada kompanije napuste uobičajene CPU-ove i pređu na FPGA ili ASIC rešenja, efektivno skidaju sve zahtevne operacije sa glavnog procesora. Ovaj pristup smanjuje kašnjenje u obradi, ali i uštedi znatnu količinu električne energije. Neki studije pokazuju smanjenje potrošnje energije od oko jedne trećine do gotovo polovine u gradskim područjima gde su ove tehnologije implementirane.

Интеграција процесора, DSP-а, меморије и интерфејса у модерном дизајну BBU-а

Данашње базне станице данас имају много тога у једној кутији – вишепроцесорски системи који раде уз посебне процесоре за дигиталну обраду сигнала, доста брзе меморије и све врсте стандардних веза спакованих у један компактан пакет. DSP врши највећи део посла када је у питању модулација сигнала, демодулација и обрада сложених задатака кодирања канала. У међувремену, обични процесори брину о управљању сегментима мреже и другим протоколима вишег нивоа. Када је реч о обради огромних количина радио фреквенцијских података који стижу, синхрони DRAM се користи као бафер, омогућавајући брзине преко 200 гигабита у секунди, чиме се спречава застој током неизбежних врхова саобраћаја. А када је реч о везама, неколико важних интерфејса учествује у глатком функционисању свега овога.

• eCPRI : Омогућава фронтхол повезивање са ниском кашњењем
• 25GbE : Подржава агрегацију бекхола
• PCIe Gen4 : Олакшава високобрзинску комуникацију између чипова
  Овакав уско интегрисан дизајн елиминише сукоб на шини, осигуравајући детерминистичко кашњење испод 100µs за ултра-поуздане примене.

Стратегски предности базних станица: скалабилност, енергетска ефикасност и припрема за идучност

Компромиси у O-RAN архитектури: Балансирање дисагрегације и конзистентности перформанси базних станица

Концепт отворене РАN мреже заправо подстиче више добављача да уђу на тржиште и потисне иновације раздвајањем хардверских и софтверских компоненти. Међутим, овакав приступ ствара проблеме када се покушава одржавање стабилних перформанси јединице базног појаса на различитој опреми. Модуларни системи омогућавају лакше скалирање и проширење, а такође могу смањити потрошњу енергије за око 30 процената, према Извештају о ефикасности телекомуникација из прошле године. Али ове предности долазе уз цену. Систем захтева стриктно поштовање спецификација интерфејса, иначе ће доћи до проблема са временским одступањима сигнала и непоследичним брзинама преноса података. Када су у питању апликације код којих има значаја за милисекунде, као што су системи аутоматизације фабрика повезани преко ИоТ уређаја, мрежни провајдери немају други избор него да обезбеде безпрекорно функционисање свега од почетка до краја. Стратегијско распоређивање ББЈ подразумева налажење баланса између прилагодљивости коју отворене платформе нуде и захтева за строгим перформансама следећих спецификација 5G-Advanced стандарда, па чак и још недефинисаних стандарда 6G.