สิ่งที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกยูนิตเบสแบนด์สำหรับเครือข่าย 5G

เข้าใจบทบาทของยูนิตแบนด์เบสในความเข้ากันได้กับ 5G

ความเข้ากันได้กับ 5G มีผลต่อการเลือกยูนิตแบนด์เบสอย่างไร

การก้าวไปสู่เครือข่าย 5G หมายความว่าผู้ให้บริการต้องใช้หน่วยเบสแบนด์ (BBUs) ที่สามารถรองรับเทคโนโลยีการเข้าถึงคลื่นวิทยุหลายรูปแบบ ได้แก่ 3G, 4G และตอนนี้คือ 5G บนแพลตฟอร์มเดียวกัน ตามรายงานอุตสาหกรรมล่าสุดในปี 2025 เกี่ยวกับการเปิดตัว 5G ในภูมิภาคต่างๆ การมีความสามารถแบบมัลติโหมดช่วยลดอุปกรณ์ซ้ำซ้อน และทำให้เครือข่ายสามารถขยายตัวได้ง่ายขึ้นตามเวลาโดยไม่ต้องปรับโครงสร้างใหญ่ อย่างไรก็ตาม BBUs ในปัจจุบันต้องเผชิญกับความท้าทายอย่างมาก เพราะต้องจัดการกับช่องสัญญาณที่กว้างขึ้นมากเมื่อเทียบกับอดีต บางครั้งอาจมีแบนด์วิธสูงถึง 400 MHz นอกจากนี้ยังต้องทำงานร่วมกับระบบ MIMO ขนาดใหญ่ที่สามารถรวมเสาอากาศได้ตั้งแต่ 64 ถึง 256 เสา สิ่งเหล่านี้รวมกันทำให้ต้องใช้พลังการประมวลผลประมาณสิบเท่าของที่ต้องการในยุคเทคโนโลยี 4G

องค์ประกอบหลักของหน่วยเบสแบนด์ (BBU) ที่รองรับ 5G

องค์ประกอบที่จำเป็น ได้แก่:

• โปรเซสเซอร์หลายแกน สำหรับการมอดูเลตและดีมอดูเลตสัญญาณแบบเรียลไทม์
• อินเตอร์เฟซ eCPRI รองรับอัตราการส่งข้อมูลฟรอนท์ฮอลล์สูงสุดถึง 25 Gbps
• ซอฟต์แวร์สแต็กแบบคลาวด์เนทีฟ ทำให้สามารถใช้งานเครือข่ายแบบสลายน์ซิ่งและเพิ่มประสิทธิภาพด้านความหน่วงเวลา

ส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อให้บรรลุเป้าหมายความหน่วงเวลา 1ms ของ 5G และรองรับการสื่อสารแบบอัลตร้าเรลิเอเบิล โลว์-แลตเทนซี (URLLC) นอกจากนี้ BBU ขั้นสูงยังผสานรวมระบบแก้ไขข้อผิดพลาดที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์ ซึ่งช่วยลดการบิดเบือนสัญญาณได้สูงสุดถึง 52% ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนสูง

การแบ่งฟังก์ชันภายในยูนิตฐานความถี่ต่ำและผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเครือข่าย

วิธีที่ 3GPP แบ่งฟังก์ชันออกตามสถาปัตยกรรมต่างๆ (ซึ่งพวกเขาเรียกว่า Option 2 ถึง 8) โดยพื้นฐานแล้วเป็นการกำหนดว่าการประมวลผลส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นที่ใดระหว่างหน่วยกลางกับหน่วยที่อยู่ปลายทาง เอาตัวอย่าง Split 7 มาพิจารณา โครงสร้างเฉพาะนี้จะย้ายงานบางส่วนของชั้นกายภาพไปยังหน่วยวิทยุระยะไกลแทน ซึ่งจริงๆ แล้วช่วยลดความต้องการด้านแบนด์วิธ fronthaul ลงได้ประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ แต่ก็มีข้อจำกัดเช่นกัน ระบบตอนนี้ต้องการการประสานเวลาที่แม่นยำกว่าเดิมมาก คืออยู่ในระดับความผิดพลาดไม่เกิน 130 นาโนวินาที และสิ่งนี้มีความสำคัญอย่างมากเมื่อติดตั้งเครือข่าย 5G คลื่นความถี่มิลลิเมตรในเมืองใหญ่ที่เต็มไปด้วยอาคารและโครงสร้างพื้นฐาน

ประเมินสถาปัตยกรรมการติดตั้ง: D-RAN, C-RAN และ Open RAN

RAN แบบกระจาย vs. แบบรวมศูนย์: ผลกระทบต่อการติดตั้งหน่วยประมวลผลฐานแบนด์

การเปลี่ยนผ่านจาก Distributed RAN (D-RAN) ไปเป็น Centralized RAN (C-RAN) เปลี่ยนแปลงพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีที่ Baseband Units จัดการกับงานประมวลผลสัญญาณ โดยในระบบ D-RAN แบบดั้งเดิม แต่ละสถานีเซลล์จะมีอุปกรณ์ BBU เป็นของตัวเอง ซึ่งหมายความว่าผู้ให้บริการต้องเผชิญกับภาระงานบำรุงรักษาที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก และค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อเปลี่ยนมาใช้สถาปัตยกรรม C-RAN สถานการณ์จะแตกต่างออกไป โดยการรวมศูนย์อุปกรณ์ BBU เข้าไว้ที่ตำแหน่งกลาง ผู้ให้บริการเครือข่ายสามารถลดความต้องการในการบำรุงรักษาสถานีได้ประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ ตามรายงานของ Dell'Oro จากปีที่แล้ว นอกจากนี้ การจัดวางแบบนี้ยังช่วยให้สามารถจัดสรรทรัพยากรได้อย่างชาญฉลาดระหว่างหน่วยวิทยุต่างๆ ทั่วทั้งเครือข่าย แล้วสิ่งนี้ส่งผลอย่างไรต่อข้อกำหนดของฮาร์ดแวร์? BBU รุ่นใหม่จำเป็นต้องรองรับการเชื่อมต่อ fronthaul ที่รวดเร็วเป็นพิเศษ พร้อมความหน่วงต่ำกว่า 2 มิลลิวินาที และต้องมีฟีเจอร์การประมวลผลแบบ edge computing เพื่อให้สามารถรองรับความต้องการบริการ 5G ที่เข้มงวดในปัจจุบันได้

Open RAN และความสามารถในการทำงานร่วมกัน: อนาคตของโซลูชัน Baseband ที่ยืดหยุ่น

แนวทาง Open RAN ทำให้ผู้ผลิตอุปกรณ์ต่างรายสามารถทำงานร่วมกันได้ เนื่องจากใช้อินเทอร์เฟซมาตรฐาน เช่น ข้อกำหนด Open Fronthaul ของ O-RAN ตามการศึกษาล่าสุดจากผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์ประยุกต์ ผู้ให้บริการเครือข่ายที่นำหน่วยฐานสถานีแบบเปิด (BBUs) มาใช้งาน มักจะสามารถปล่อยฟีเจอร์ใหม่ได้เร็วกว่าผู้ที่ยังคงใช้ระบบปิดประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ความยืดหยุ่นนี้ทำงานได้จริง หน่วย BBUs เหล่านี้จำเป็นต้องเข้ากันได้กับการแบ่งมาตรฐาน 3GPP โดยเฉพาะตัวเลือกเช่น 7-2x หรือ 8 ผู้ใช้งานกลุ่มแรกยังแสดงแนวโน้มชัดเจนในเรื่องนี้ โดยประมาณสองในสามของพวกเขาเลือกที่จะรวมฟังก์ชัน O-DU และ O-CU เข้าไว้ในหน่วยทางกายภาพเดียวกัน แทนที่จะแยกออกจากกัน

ประเมินความสามารถในการควบคุม อัตโนมัติ และการจัดการ

ความทนทานของ Control Plane ในสถาปัตยกรรมหน่วยฐานสถานี

แผงควบคุมภายใน BBU มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้ระบบทำงานได้อย่างราบรื่น โดยเฉพาะในแอปพลิเคชัน 5G ที่ต้องการความหน่วงต่ำ ซึ่งเราพบเห็นได้ในระบบที่ใช้ในอุตสาหกรรม IoT และระบบขับเคลื่อนอัตโนมัติ เมื่อเครือข่ายมีปริมาณงานสูงในช่วงเวลาเร่งด่วน ส่วนประกอบนี้จำเป็นต้องจัดการกับทราฟฟิกสัญญาณต่างๆ ได้อย่างเหมาะสม พร้อมทั้งกำหนดลำดับความสำคัญให้ถูกต้อง ระบบสมัยใหม่ส่วนใหญ่ในปัจจุบันจึงมาพร้อมกับตัวเร่งฮาร์ดแวร์พิเศษร่วมกับวิธีการแก้ไขข้อผิดพลาดที่มีประสิทธิภาพ เพื่อให้มั่นใจว่าทุกอย่างทำงานตามที่ตั้งใจไว้ จากการวิเคราะห์ข้อมูลจริง การใช้แนวทางควบคุมแบบกระจายศูนย์ช่วยลดปัญหาการสูญเสียแพ็กเก็ตลงได้ประมาณ 37% เมื่อเทียบกับโมเดลแบบรวมศูนย์ในอดีต ความก้าวหน้าในระดับนี้มีความสำคัญอย่างมากสำหรับแอปพลิเคชันที่แม้เพียงความล่าช้าเล็กน้อยก็อาจก่อให้เกิดปัญหาใหญ่หรือความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

ฟีเจอร์การอัตโนมัติและการจัดการสำหรับการบริหาร BBU อย่างชาญฉลาด

ยูนิตเบสแบนด์ในปัจจุบันอาศัยระบบอัตโนมัติที่ปรับทรัพยากรตามสถานการณ์การรับส่งข้อมูลในแต่ละช่วงเวลา ความสามารถนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของเครือข่าย 5G Network Slicing อย่างถูกต้อง แพลตฟอร์มการจัดการที่ผสานอยู่ภายในระบบนี้ใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อตรวจจับล่วงหน้าว่าเครือข่ายอาจเกิดความแออัด และจึงเปลี่ยนเส้นทางข้อมูลก่อนที่จะเกิดปัญหา ซึ่งจากการศึกษาล่าสุดพบว่า การกำหนดเส้นทางแบบอัจฉริยะนี้ช่วยลดความจำเป็นในการแก้ไขปัญหาโดยมนุษย์ลงได้ประมาณครึ่งหนึ่ง นอกจากนี้ แพลตฟอร์มเดียวกันยังจัดการการอัปเดตเฟิร์มแวร์และการปรับแต่งการตั้งค่าต่าง ๆ ได้อย่างราบรื่นกว่าวิธีการเดิมมาก โดยยังคงรักษาระบบให้เข้ากันได้กับข้อกำหนดล่าสุดของ 3GPP โดยไม่ทำให้บริการที่ผู้ใช้พึ่งพาในชีวิตประจำวันเกิดขัดข้อง

มั่นใจในความยืดหยุ่นด้านการขยายขนาดและออกแบบยูนิตเบสแบนด์ให้รองรับอนาคต

สำหรับเครือข่าย 5G รูปแบบใหม่ ยูนิตเบสแบนด์ (BBUs) จำเป็นต้องทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพตั้งแต่วันแรก และยังสามารถปรับตัวได้ตามเวลาที่เปลี่ยนไป อุตสาหกรรมได้ให้การยอมรับการออกแบบที่สามารถขยายขนาดและแบบโมดูลาร์มากขึ้นในช่วงหลัง เนื่องจากแนวทางเหล่านี้ใช้งานได้ดีข้ามหลายเจเนอเรชันของเทคโนโลยี งานวิจัยล่าสุดในปี 2024 ได้แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่น่าสนใจอย่างหนึ่ง นั่นคือ ระบบซึ่งสร้างขึ้นด้วยชิ้นส่วนที่สามารถเปลี่ยนถอดได้มักจะช่วยลดต้นทุนโดยรวมลงประมาณ 30% เมื่อเทียบกับระบบที่ใช้ชิ้นส่วนคงที่ ผู้ผลิตอุปกรณ์รายใหญ่ส่วนใหญ่ต่างก็เข้าร่วมแนวโน้มนี้ โดยขายแชสซี BBU แบบโมดูลาร์ ซึ่งช่วยให้ผู้ให้บริการสามารถอัปเกรดทีละส่วน เช่น การเพิ่มฟังก์ชันเครือข่ายแบบเสมือน (VNFs) หรือการเปลี่ยนโปรเซสเซอร์รุ่นเก่าออกไป โดยไม่จำเป็นต้องรื้อถอนทุกอย่างแล้วเริ่มต้นใหม่ทั้งหมด

สำหรับการเปลี่ยนผ่านจาก 4G ไปเป็น 5G การออกแบบ BBU ที่สามารถปรับตัวได้ช่วยลดการหยุดชะงักของบริการโดยรักษาระบบความเข้ากันได้ย้อนหลัง สถาปัตยกรรม RAN แบบเสมือน (vRAN) ตัวอย่างเช่น ช่วยให้อัปเกรดเป็น 5G New Radio (NR) ผ่านซอฟต์แวร์ได้ ในขณะที่ยังคงการเชื่อมต่อ LTE เดิมไว้ ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงการอัปเกรดแบบ “เปลี่ยนทั้งระบบ” ที่ทำให้เกิดความล่าช้าในการติดตั้งถึง 42% ในปี 2023

การทำให้ระบบพร้อมสำหรับอนาคตจริงๆ ขึ้นอยู่กับแนวทางการอัปเกรดที่ไร้รอยต่อ โดยซอฟต์แวร์จะได้รับการอัปเดตร่วมไปกับการตรวจสอบบำรุงรักษาตามปกติ และไม่มีใครสังเกตเห็นว่ามีช่วงเวลาที่ระบบหยุดทำงาน หน่วยฐานแบนด์ (BBU) รุ่นใหม่สามารถจัดการเรื่องนี้ได้ด้วยแหล่งจ่ายไฟสำรอง เส้นทางควบคุมและเส้นทางข้อมูลที่แยกจากกัน รวมถึงระบบกลับคืนอัตโนมัติเมื่อเกิดปัญหาขึ้น ยกตัวอย่างเช่น บริษัทโทรคมนาคมรายใหญ่แห่งหนึ่งในยุโรป ที่สามารถรักษาระดับการทำงานของเครือข่ายไว้ที่เกือบสมบูรณ์แบบถึง 99.999% ในขณะที่มีการติดตั้งเครือข่าย 5G เป็นขั้นตอนๆ โดยใช้แพลตฟอร์มการจัดการบนคลาวด์พิเศษ ซึ่งทำหน้าที่ประสานงานการอัปเดตทั้งหมดที่เกิดขึ้นพร้อมกันในหลายสถานที่ นับว่าน่าประทับใจมากเมื่อพิจารณาถึงความซับซ้อนของเครือข่ายยุคใหม่ในปัจจุบัน

วิเคราะห์เทคโนโลยีตัวประมวลผลและประสิทธิภาพด้านต้นทุน

ตัวเลือกตัวประมวลผลสำหรับ BBU: การเปรียบเทียบระหว่าง GPP, DSP และ SoC

ประสิทธิภาพของ BBU ขึ้นอยู่กับการเลือกตัวประมวลผลเป็นอย่างมาก โดยมีตัวประมวลผลหลักสามประเภทที่ใช้ในการติดตั้ง 5G:

โปรเซสเซอร์ทั่วไป (GPPs) ช่วยให้อัปเดตซอฟต์แวร์ได้อย่างรวดเร็ว แต่ใช้พลังงานมากกว่าหน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSPs) ถึง 38% ในระหว่างการทำงานด้าน beamforming (รายงานเครือข่ายมือถือ 2024) โซลูชันระบบบนชิป (SoC) มีแนวทางที่สมดุล โดยให้ประสิทธิภาพ 12 TeraOPS/mm² สำหรับการประมวลผล massive MIMO และลดขนาดพื้นที่ทางกายภาพลง 60% เมื่อเทียบกับการใช้งานแบบแยกส่วน

ปัญญาประดิษฐ์และระบบการเรียนรู้ของเครื่องในกระบวนการประมวลผลสัญญาณเบสแบนด์

ยูนิตเบสแบนด์ที่เสริมด้วยปัญญาประดิษฐ์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการจัดสรรทรัพยากร ลดความหน่วงเวลาลง 53% ในสภาวะการจราจรที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา โมเดลการเรียนรู้ของเครื่องสามารถทำนายภาวะการจราจรติดขัดได้ด้วยความแม่นยำ 89% ซึ่งช่วยให้สามารถกระจายภาระงานล่วงหน้าได้อย่างมีประสิทธิภาพในกลุ่มยูนิตเบสแบนด์เสมือน

ต้นทุนรวมของการเป็นเจ้าของ: การสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพ นวัตกรรม และงบประมาณ

ตัวประมวลผลระดับพรีเมียมมีราคาเริ่มต้นที่สูงกว่าอย่างแน่นอน โดยมักจะมีราคาสูงกว่าตัวเลือกมาตรฐานประมาณ 50 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ แต่สิ่งที่ทำให้ควรพิจารณาคือประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ยอดเยี่ยม ซึ่งสามารถประหยัดได้ประมาณ 8.20 ดอลลาร์ต่อวัตต์ต่อปีในระบบขนาดใหญ่ การออกแบบแบบโมดูลาร์ของยูนิตฐานข้อมูล (baseband units) ก็ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญเช่นกัน ระบบทั้งเหล่านี้มีอายุการใช้งานตั้งแต่ 8 ถึง 10 ปี เพราะสามารถอัปเกรดในสนามได้ผ่านโมดูล FPGA รวมถึงการอัปเดตซอฟต์แวร์ร่วมกับเทคโนโลยีวิทยุที่กำหนดด้วยซอฟต์แวร์เป็นประจำ ตามการวิจัยที่เผยแพร่โดยเดโลอิทในปี 2023 บริษัทโทรคมนาคมจะเห็นผลตอบแทนจากการลงทุนเร็วขึ้นประมาณ 22 เปอร์เซ็นต์ เมื่อพวกเขาจัดเวลาการเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ให้สอดคล้องกับการเปิดตัวข้อกำหนดของ 3GPP แทนที่จะทำในช่วงเวลาที่สุ่ม

ส่วน FAQ

หน่วยฐานข้อมูล (baseband unit - BBU) มีบทบาทอย่างไรในเครือข่าย 5G?

ยูนิตฐานสถานี (BBU) ในเครือข่าย 5G มีหน้าที่จัดการเทคโนโลยีการเข้าถึงวิทยุหลายรูปแบบ รวมถึง 3G, 4G และ 5G บนแพลตฟอร์มเดียวกัน โดยทำหน้าที่จัดการช่องสัญญาณความกว้างแถบสัญญาณขนาดใหญ่ และรองรับการกำหนดค่า massive MIMO ซึ่งต้องใช้พลังการประมวลผลอย่างมาก

การเปลี่ยนผ่านไปสู่ C-RAN ส่งผลต่อหน่วยประมวลผลฐานสถานี (BBU) อย่างไร

การเปลี่ยนผ่านไปสู่ระบบ Centralized RAN (C-RAN) มีการรวมศูนย์หน่วยประมวลผลฐานสถานี (BBU) ซึ่งช่วยลดต้นทุนด้านการบำรุงรักษาและการใช้พลังงาน ระบบดังกล่าวช่วยให้การจัดสรรทรัพยากรอัจฉริยะยิ่งขึ้น โดยต้องการให้ BBU สามารถจัดการการเชื่อมต่อ fronthaul ที่รวดเร็วเป็นพิเศษ และการประมวลผลที่ขอบเครือข่าย (edge computing) เพื่อการให้บริการ 5G อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

ข้อดีของการใช้หน่วยประมวลผลฐานสถานี (BBU) แบบ Open RAN คืออะไร

หน่วยประมวลผลฐานสถานี (BBU) แบบ Open RAN ช่วยให้ผู้ผลิตต่างรายสามารถทำงานร่วมกันได้ผ่านอินเทอร์เฟซมาตรฐาน ทำให้สามารถปรับใช้ฟีเจอร์ใหม่ๆ ได้เร็วกว่าระบบที่ปิด การใช้งานหน่วยเหล่านี้จำเป็นต้องสอดคล้องกับการแบ่งมาตรฐานเฉพาะของ 3GPP เพื่อให้สามารถทำงานร่วมกันได้

การเลือกใช้โปรเซสเซอร์มีผลต่อประสิทธิภาพของ BBU อย่างไร

ประสิทธิภาพของ BBU ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากตัวเลือกของโปรเซสเซอร์ ซึ่งตัวเลือกต่างๆ เช่น โปรเซสเซอร์ทั่วไป (GPPs), โปรเซสเซอร์สัญญาณดิจิทัล (DSPs) และโซลูชันระบบแบบรวมในชิปเดียว (SoC) มีข้อดี ข้อจำกัด และประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่แตกต่างกันไป