Paano Nakikipagtulungan nang Mahusay ang BBU at RRU sa mga Base Station?

Mga Tungkulin at Pananagutan ng Baseband Unit (BBU) sa Pagsasaproseso ng Signal

Sa puso ng mga modernong base station ay ang Baseband Unit (BBU), na humahawak sa lahat ng uri ng mahahalagang gawain sa signal processing. Isipin ang modulation at demodulation, mga bagay tungkol sa error correction, pati na ang pagpapatakbo ng mga protocol sa iba't ibang antas kabilang ang PDCP, RLC, at RRC. Bago maipadala ang anuman sa hangin, tinitiyak ng yunit na ito na tugma ang lahat sa mga pamantayan ng 3GPP na namamahala sa LTE at 5G NR network. Ang tunay na nagpapahusay sa BBUs ay ang paghihiwalay nila sa mga gawaing pang-control plane mula sa aktuwal na datos na dumadaan sa sistema. Kapag pinaghiwalay ang mga bagay tulad ng pamamahala ng handover sa karaniwang daloy ng datos, nabubuksan nito ang posibilidad para sa mas matalinong paglalaan ng mga mapagkukunan. Ang mga network ay nakakapag-angkop nang real-time kapag biglang tumataas o bumababa ang trapiko, panatilihin ang maayos na operasyon kahit sa mga oras ng mataas na paggamit.

Papel ng Remote Radio Unit (RRU) sa RF Conversion at Antenna Interfacing

Ang Remote Radio Unit (RRU) ay naka-posisyon mismo malapit sa mga antenna kung saan ginagawa nitong mga tunay na radio wave ang mga baseband signal tulad ng 2.6 GHz o 3.5 GHz na frequency. Ang pagkakalagay na ito ay nakatutulong upang bawasan ang signal loss na maaaring umabot sa humigit-kumulang 4 dB bawat 100 metro kapag gumagamit ng karaniwang coax cable, lalo na sa mas mataas na saklaw ng frequency. Ano nga ba ang ginagawa ng isang RRU? Well, pinapatakbo nito ang pag-convert ng digital na impormasyon pabalik sa analog na anyo para ipadala ang data downstream, dinadayo ang mahinang signal na bumabalik mula sa mga device nang hindi nagdadagdag ng labis na ingay, at nagtatrabaho kasama ang maraming frequency band mula 700 MHz hanggang 3.8 GHz gamit ang tinatawag na carrier aggregation. Ang paglalagay ng mga yunit na ito sa malapit na posisyon sa mga antenna ay nagpapabilis din sa network. Ayon sa mga pagsusuri, bumababa ang latency ng humigit-kumulang 25% kumpara sa mga lumang sistema na umaasa sa mahahabang cable na konektado sa iba’t ibang lokasyon ng kagamitan.

Pantulong na Workflow: Paano Pinapagana ng BBU at RRU ang End-to-End na Pagpapadala ng Signal

Ang BBU at RRU ay nagtutulungan sa pamamagitan ng mataas na bilis na fiber link gamit ang CPRI o eCPRI protocols upang bumuo ng isang seamless na signal chain mula sa digital processing hanggang sa over-the-air transmission.

Ang distributed architecture na ito ay pinapakonsentra ang BBUs habang nakalagay ang RRUs sa tuktok ng tower, na nagpapabuti ng spectral efficiency ng 32% sa mga urban na lugar. Ang paghihiwalay na ito ay nagbibigay-daan sa magkahiwalay na upgrade at lalo na kapaki-pakinabang sa pag-unlad ng O-RAN ecosystems.

Fiber Based Fronthaul Connectivity: Pag-uugnay ng BBU at RRU gamit ang CPRI at eCPRI

Mataas na Bilis na Fiber Optic Links sa Komunikasyon ng BBU-RRU

Ang mga fiber optic cable ang nagsisilbing likod ng mga modernong fronthaul network, na nagbibigay-daan sa mataas na bandwidth at pinakamababang latency kapag kinokonekta ang BBUs sa RRUs. Kayang dalhin ng mga kable na ito ang data nang higit sa 25 gigabits bawat segundo, na nangangahulugan na maayos nilang naililipat ang mga digitized na radyo signal nang walang anumang problema mula sa electromagnetic interference—na siya namang napakahalaga sa mga siksik na urban na lugar kung saan maraming kagamitan ang gumagana nang sabay-sabay. Ang CPRI standard ay gumagana kasama ang bidirectional na fiber upang mapanatiling synchronized ang baseband processing sa BBU at ang aktuwal na RF na gawain ng RRU. Ang pagsinkronisasyon na ito ay nakatutulong upang mapanatili ang magandang kalidad ng signal sa buong sistema mula umpisa hanggang wakas.

CPRI vs. eCPRI: Mga Protocolo para sa Kahusayan at Pamamahala ng Bandwidth sa Fronthaul

Habang papalapit na tayo sa mga network na 5G, maraming operator ang nagsimulang mag-adopt ng isang bagay na tinatawag na enhanced CPRI o eCPRI sa maikli. Ang kakaiba sa eCPRI ay ang pagbawas nito sa pangangailangan sa bandwidth ng hanggang sampung beses kumpara sa mga lumang bersyon ng CPRI. Iba naman ang gumagawa ng tradisyonal na CPRI. Kailangan nito ng hiwalay na fiber connections para sa bawat antenna at sumusunod sa tinatawag na Layer 1 operations. Ngunit narito ang problema: kapag hinaharap ang mga malalaking MIMO setup na ngayon ay karaniwan na, ang karaniwang CPRI ay hindi makasukat nang maayos. Dito pumapasok ang eCPRI. Sa pamamagitan ng paglipat sa transportasyong batay sa Ethernet, pinapayagan nito ang maramihang remote radio units na magbahagi ng mga mapagkukunan sa pamamagitan ng isang bagay na tinatawag na statistical multiplexing. Ano ang resulta? Mas mainam na performance sa kalakhan ng fronthaul efficiency nang hindi dinadagdagan ang mga gastos sa imprastraktura.

Ang ebolusyong ito ay nagpapababa ng mga gastos sa fronthaul ng 30% at sumusuporta sa mas malalaking deployment ng millimeter-wave.

Mga Konsiderasyon sa Latency, Kapasidad, at Synchronization sa Disenyo ng Fronthaul

Mahalaga ang tamang pagkakasinkron. Kung may error sa synchronization na higit sa 50 nanosegundo, masisira ang beamforming at lahat ng iba pang mga function na nakabase sa oras sa mga network ng 5G. Dahil dito, ang mga modernong setup ng fronthaul ay gumagamit na ng mga bagay tulad ng IEEE 802.1CM TSN standards upang mapanatiling maayos ang paggalaw ng mga control signal sa buong network. Pagdating sa paghawak ng dami ng data, karamihan ay pumunta na sa 25G transceivers ngayon. Kayang-kaya nilang hawakan ang signal loss na nasa 1.5 dB bawat kilometro, na talagang mas mahusay ng dalawang ikatlo kumpara sa lumang 10G system. Ang lahat ng mga upgrade na ito ay nangangahulugan na patuloy pa rin tayong makakakuha ng response time na nasa ilalim ng isang millisecond kahit pa kalayuan ng baseband units hanggang 20 kilometro mula sa remote radio units sa mga central architecture setup.

Ebolusyon ng Network Architecture: Mula D-RAN patungong C-RAN at vRAN

D-RAN vs. C-RAN: Epekto sa Pag-deploy ng BBU at Pamamahagi ng RRU

Ang tradisyonal na Distributed RAN o D-RAN ay may sariling Baseband Unit ang bawat cell tower na naka-mount mismo sa tabi ng Remote Radio Unit. Bagaman ito ay nagpapanatili sa signal delay sa ilalim ng 1 milisegundo, nangangahulugan ito ng maraming kagamitang duplicado na nakatambak at hindi ginagamit karamihan sa oras, at mahirap maibahagi ang mga mapagkukunan sa pagitan ng mga tower. Ang mas bagong Centralized RAN o C-RAN ay pinipitas ang lahat ng BBUs at pinipindot sila sa sentralisadong lokasyon na konektado sa pamamagitan ng fiber optic cable sa mga RRU sa iba't ibang site. Ayon sa pananaliksik mula sa industriya ng Dell'Oro sa kanilang ulat noong 2023, maaaring bawasan ng pagbabagong ito ang mga gastos sa pagpapatakbo sa pagitan ng 17% at posibleng malapit sa 25%. Bukod dito, nakakakuha ang mga network operator ng kakayahang ilipat ang puwersa ng pagpoproseso sa mga lugar kung saan ito kailangan habang nagbabago ang trapiko sa buong araw.

Sentralisadong Mga Pool ng BBU sa C-RAN para sa Mas Mahusay na Pagbabahagi ng Mapagkukunan at Kahusayan

Sa pamamagitan ng pagsama-samahin ang mga BBU sa mga sentralisadong pasilidad, ang mga operator ay maaaring pamahalaan ang daan-daan na RRUs mula sa isang lugar. Kasama sa mga benepisyo ang:

• Pagsasama ng hardware : Ang isang 24-cell na pag-deploy ay nangangailangan ng 83% mas kaunting BBU chassis kumpara sa katumbas na D-RAN setup
• Optimisasyon ng Enerhiya : Ang pagbabalanse ng workload ay nagpapababa ng konsumo ng kuryente ng base station ng 35% (Ericsson case study 2022)
• Mapusok na koordinasyon : Pinapagana ang mga teknik tulad ng coordinated multipoint (CoMP) para sa epektibong 5G millimeter-wave beamforming

Virtualized RAN (vRAN): Pag-unlad ng mga Tungkulin ng BBU patungo sa Cloud-Based na Paghahanap

ang vRAN ay naghihiwalay sa baseband processing mula sa proprietary hardware, at pinapatakbo ang virtualized BBU (vBBU) na mga tungkulin sa mga komersyal na cloud server na handa nang gamitin. Ang pagbabagong ito ay dala ng:

1. Nakapagbabagong sukat : Ang mga mapagkukunan sa pagpoproseso ay nakakascale nang dina-dynamic batay sa pattern ng trapiko
2. Pagsasama ng Edge : 67% ng mga operator ang nag-deploy ng vBBUs kasama ang Multi-access Edge Computing (MEC) nodes upang bawasan ang latency (Nokia 2023)
3. Mga hamon sa interoperability : Ang pagkamit ng synchronization na mas mababa sa 700 μs ay nangangailangan ng specialized acceleration hardware kahit may iba't ibang vendor

Ang ebolusyon mula sa D-RAN patungong C-RAN at vRAN ay nagpapakita kung paano napapahusay ng centralization at virtualization ang network efficiency, scalability, at cost-effectiveness.

O-RAN at Functional Splits: Pagpapakahulugan muli sa BBU-RRU na Pakikipagtulungan

Mga Pamantayan ng O-RAN Alliance at Mga Kailangan sa Open Interface para sa BBU at RRU

Ang O-RAN Alliance ay nagtataguyod ng mas bukas at tugma na mga disenyo para sa radio access network sa pamamagitan ng pagtakda ng mga pamantayang paraan kung paano makikipag-ugnayan ang baseband units (BBUs) at remote radio units (RRUs). Ang ibig sabihin nito ay maaari ng mga operator na ihalo at piliin ang kagamitan mula sa iba't ibang tagapagtustos imbes na manatili lamang sa isang ecosystem ng iisang supplier. Binuo ng alliance ang iba't ibang paraan upang hatiin ang mga gawain sa pagitan ng mga komponenteng ito, tulad ng Option 7.2x. Sa konpigurasyong ito, ang mga gawain tulad ng RLC at MAC layers ay ginagawa sa BBU, samantalang ang mga mas mababang gawain sa physical layer at RF processing ay isinasagawa sa dulo ng RRU. Isang kamakailang papel na nailathala noong nakaraang taon sa Applied Sciences ay nakatuklas na ang konpigurasyong ito ay nagpapanatili sa fronthaul delays na nasa ilalim ng 250 microseconds, na kahanga-hanga lalo na sa pagtingin sa sensitibidad ng wireless network sa mga isyu sa oras. Syempre, may kabila rin dito. Bagaman ang pagkakaroon ng bukas na mga pamantayan ay nagbibigay ng higit pang opsyon sa pagbili ng kagamitan, nangangailangan din ito ng mas mahigpit na koordinasyon sa lahat ng iba't ibang bahagi upang matiyak na lahat ay gumagana nang maayos nang hindi nasasaktan ang kabuuang pagganap.

Mga Opsyon sa Paghiwalay ng Tungkulin (hal., Paghiwalay 7-2x) sa mga Arkitekturang O-RAN

Ang Split 7.2x standard ay gumagana sa pamamagitan ng paghahati-hati ng mga gawain sa pagpoproseso sa pagitan ng iba't ibang bahagi gamit ang dalawang pangunahing paraan. Sa Kategorya A, karamihan sa gawain ay nangyayari sa BBU side na nagpapagaan sa RRUs ngunit nagdudulot ng mas maraming trapiko sa front haul na koneksyon. Sa kabilang banda, ang Kategorya B ay nagpapasa ng mga gawaing ito pababa sa mismong RRU. Ang setup na ito ay nagbibigay ng mas mahusay na pagganap kapag hinaharap ang mga signal na bumabalik mula sa mga gumagamit, bagaman ito ay nagpapakomplikado sa hardware. Ayon sa mga kamakailang ulat sa industriya, humigit-kumulang dalawang ikatlo ng mga operator ng network ang pumili ng Kategorya B para sa kanilang massive MIMO na ipinapatupad dahil nakakakuha sila ng mas mahusay na kontrol sa interference ng signal. Patuloy din umuunlad ang teknolohiya. Isipin ang 2023 ULPI project halimbawa. Ang bagong pag-unlad na ito ay nagbabago ng ilang function ng equalization sa loob ng arkitektura ng sistema upang makamit pa lalo pang ganansiya sa pagganap sa kabuuan. Ang mga ganitong uri ng pagpapabuti ay eksaktong tinutukoy kamakailan ng mga dokumento mula sa mga O-RAN working group.

Pagbabalanse sa Interoperability at Pagganap sa mga Open RAN Deployment

Ang O-RAN ay nagdudulot ng potensyal na pagtitipid sa pera sa paglipas ng panahon at nagbibigay-daan sa pakikipagtulungan sa iba't ibang tagapagbigay, ngunit mahirap pa rin gawing kasinggaling ng tradisyonal na integrated RAN system. Ang problema ay nasa mga pagkakaiba-iba sa alok ng iba't ibang tagagawa kaugnay ng kakayahan sa hardware acceleration at sa antas ng pagiging handa ng kanilang software. Ito ay nagdudulot ng tunay na mga suliranin kapag sinusubukang maabot ang mahahalagang sukatan para sa data throughput at pagkonsumo ng kuryente. Kapag itinatag ng mga kumpanya ang sentralisadong BBU pools, kailangan nila ng lubos na maaasahang koneksyon sa harap na bahagi, isang bagay na nangangailangan ng pagpapanatili sa jitter sa ilalim ng humigit-kumulang 100 nanosegundo ayon sa mga pamantayan ng industriya. Karamihan sa mga eksperto ang nagmumungkahi na magsimula nang dahan-dahan, marahil sa pamamagitan ng pagsisimula sa ilang mga lokasyon na may mas mababang panganib sa mga lungsod kung saan hindi magdudulot ng malaking pagkagambala ang mga problema. Ang ganitong paraan ay nagbibigay-daan sa mga operator na subukan kung lahat ay gumagana nang maayos at natutugunan ang inaasahan bago tuluyang ipatupad sa mas malalaking lugar.