Tabanbant Ünitesi İletişim Ekipmanı Performansını Nasıl Artırır?

5G Sinyal İşlemede Taban Bant Ünitesinin Temel Fonksiyonları

Gerçek Zamanlı Sinyal İşleme: 5G Ağlarında Alt 10ms Gecikmeyi Etkinleştirme

Taban istasyonu birimleri, otonom araçlar ve fabrika otomasyon sistemleri gibi 5G uygulamalarında gereken süper hızlı yanıt sürelerini elde etmek için kritik olan ve dar zaman aralıkları içinde gerçekleşmesi gereken dijital sinyal işleme görevlerini yürütür. Bu birimler, fiziksel katman işlemlerini 2 milisaniyeden daha kısa sürede tamamlar ve 3GPP standartları tarafından belirlenen 10 milisaniyelik gidiş-dönüş gecikme sınırının altında kalmasını sağlar. Paralel işleme ve özel donanım hızlandırmaları gibi tekniklerle BBU'lar koşullara göre kaynak kullanımını anında ayarlayabilir. Bu da yoğun trafiğin yaşandığı saatlerde veya büyük etkinlikler sırasında ağların çok meşgul olsa bile sorunsuz çalışmasını sürdürmelerini sağlar.

Dijital Sinyal Hattı: Modülasyon, Kanal Kodlama ve MIMO Önceden Kodlama

BBU'nun dijital sinyal hattı, sinyal bütünlüğünü ve spektral verimliliği en üst düzeye çıkarmak için üç temel işlevi birleştirir:

1. Modülasyon qAM-256 ve QAM-1024 gibi yüksek dereceli şemalar kullanarak veriyi yoğun radyo dalgalarına dönüştürür
2. Kanal kodlama lDPC ve Polar kodlarla, 4G Turbo kodlarına kıyasla bit hata oranlarını %68'e varan oranda azaltır
3. MIMO önceden kodlama akıllı ışın yönlendirmeyi mümkün kılar ve spektral verimliliği 3,1 kat artırır (Mobile Experts 2023)
   Bu süreçler birlikte, yoğun nüfuslu şehir ortamlarında paket kaybını en aza indirir ve yüksek aktarım hızını korur.

Vaka Çalışması: Üst Düzey BBU, Şehir İçi 5G Kurulumlarında Uplink Gecikmesini %42 Azalttı

Tokyo'da yapılan 2023 yılı saha deneyi, önde gelen bir üreticinin BBU 6630 modelinde sanallaştırma ve makine öğrenmesi destekli trafik tahmini sayesinde önemli performans artışı sağladığını gösterdi. Sistem şu başarıları elde etti:

• ortalama uplink gecikmesinde %42 azalma (9,2 ms'den 5,3 ms'ye)
• hücre kenarı aktarım hızında %17 iyileşme
• bağlantı kopmalarında %31 azalma devir sırasında
  Bu sonuçlar, özellikle yoğun şehir içi kurulumlarda güvenilir 5G ağlarının hesaplama çekirdeği olarak BBU'nun rolünü doğrulamaktadır.

BBU ile Sürülen Ağ Performansı: Gecikmenin Azaltılması, Aktarım Hızının Ölçeklenmesi ve Verimlilik

Merkezileştirilmiş RAN (C-RAN): BBU Sanallaştırması ile Dinamik Kaynak Havuzu

Bulut RAN veya C-RAN yapılandırmaları, her yerde ayrı kutulara sahip olmak yerine birkaç hücre sitesi için işlem gücünü bir araya getiren sanal taban istasyonu birimlerini kullanır. Bu durak, eskiden gördüğümüz izole donanım yapılandırmalarını ortadan kaldırır, işletme giderlerini yaklaşık %30 civarında (artı eksi) azaltır ve iş yüklerini ihtiyaç duyuldukça gerçek zamanlı olarak yönlendirmeyi mümkün kılar. Ağ trafiğinde ani bir artış olduğunda sistem, tam olarak kullanılmayan yakındaki hücrelerden boş kapasiteyi alarak en çok ihtiyaç duyulan yere yönlendirebilir. Sonuç olarak? Yeni ekipman satın almadan önceki verimliliğin neredeyse üç katına çıkılır. Düşününce oldukça etkileyici.

Gelişmiş BBU Kontrolüyle Etkinleştirilen MIMO Koordinasyonu ve Spektral Tekrar Kullanımı

Gelişmiş BBU algoritmaları, yüzlerce anten elemanını koordine ederek hassas beamforming ve uzamsal çoğullamayı sağlar. Bu, aynı frekans bandını aynı anda kullanarak birden fazla kullanıcıyı destekleyebilmesini sağlayarak spektral verimliliği %47 artırır. Yönlendirilmiş sinyal odaklama ayrıca girişimi en aza indirir ve 99,999% güvenilirliği korurken 5 kat daha yoğun ağ kurulumlarını mümkün kılar—hayati öneme sahip uygulamalar için kritik bir avantajdır.

Temel Etki :

• Gecikme süresi azaltma: Endüstriyel IoT için alt 10 ms yanıt
• Verim ölçekleme: mmWave kurulumlarında hücre başına 40 Gbps
• Enerji verimliliği: Dağıtılmış RAN'a kıyasla gigabayt başına %60 daha düşük güç tüketimi

Temel Ünite Performansını Güçlendiren Ana Donanım Bileşenleri

FPGA/ASIC Hızlandırma: Eski tip x86 sistemlerine kıyasla daha yüksek FFT verimliliği

Saha Programlanabilir Kapı Dizileri (FPGA'ler) ve Uygulamaya Özel Entegre Devreler (ASIC'ler), 5G sinyallerini gerçek zamanlı olarak işleme ihtiyacı için gereken hesaplama gücünü sunar ve eski x86 sistemlerine kıyasla daha hızlı işlem yapma ve genel olarak daha az enerji tüketme açısından üstünlük sağlar. Bu özel amaçlı yongalar, herkesin bahsettiği ve günümüzde her yerde gördüğümüz büyük MIMO yapılandırmalarında modülasyon ve demodülasyon işlemlerini doğru şekilde yapmak için neredeyse kaçınılmaz olan Hızlı Fourier Dönüşümü hesaplamaları gibi eşzamanlı olarak işlenebilen görevlerde işlemleri gerçekten hızlandırır. Şirketler, FPGA veya ASIC çözümlerine geçerek geleneksel merkezi işlem birimlerinden (CPU'larından) uzaklaştıkça, asıl işlemciden ağır yükleri devralır. Bu yaklaşım, işlem gecikmelerini azaltırken aynı zamanda elektrik tüketiminde de önemli ölçüde tasarruf sağlar. Bazı araştırmalar, bu teknolojilerin kullanıldığı şehir bölgelerinde enerji kullanımında yaklaşık üçte bir ile neredeyse yarısına kadar düşüş sağlandığını göstermektedir.

Modern BBU Tasarımında İşlemci, DSP, Bellek ve Arabirim Entegrasyonu

Günümüzde baz istasyonu birimleri (BBU) çok şeyi tek bir kutuya sığdırıyor - çok çekirdekli işlemcilerin özel amaçlı dijital sinyal işlemcileri ile birlikte çalışması, yüksek hızlı bellekler ve tüm standart bağlantıların düzgün bir paket halinde birleştirilmesi gibi. Sinyallerin modülasyonu, demodülasyonu ve karmaşık kanal kodlama görevleri başta olmak üzere yoğun hesaplama işlerinin çoğunu DSP gerçekleştirir. Bu arada, normal işlemciler ağ dilimlerini yönetme ve diğer üst düzey protokol işlemlerini yürütür. Gelen büyük miktardaki radyo frekansı verisiyle başa çıkmak için ise senkron DRAM arabellek görevi görür ve saniyede 200 gigabitin üzerinde hızları destekleyerek trafiğin beklenmedik artışlarında tıkanmaların önüne geçer. Bağlantılar açısından konuşmak gerekirse, tüm bu bileşenlerin sorunsuz şekilde birlikte çalışmasını sağlayan birkaç önemli arabirim yer almaktadır.

• eCPRI : Düşük gecikmeli fronthaul bağlantısını sağlar
• 25GbE : Backhaul toplamayı destekler
• PCIe Gen4 : Yüksek hızlı inter-chip iletişimini kolaylaştırır
  Bu sıkı entegre tasarım, veri yolu rekabetini ortadan kaldırarak ultra güvenilir uygulamalar için belirlenmiş gecikmeyi 100µs'nin altına indirir.

Taban İstasyonu Ünitelerinin Stratejik Avantajları: Ölçeklenebilirlik, Enerji Verimliliği ve Geleceğe Hazırlık

O-RAN Karşılaştırmaları: Ayrıştırma ile BBU Performans Tutarlılığı Arasında Denge Kurmak

Open RAN kavramı aslında donanımı yazılımdan ayırarak daha fazla tedarikçinin pazara girmesini teşvik eder ve yeniliği destekler. Ancak bu yaklaşım, farklı ekipmanlar arasında baz istasyonu birimi performansını sabit tutmaya çalışırken sorunlara neden olur. Modüler sistemler, ölçeklendirme ve genişletmeyi kolaylaştırır ve geçen yılın Telekom Verimlilik Raporu'na göre enerji tüketimini yaklaşık yüzde 30 azaltabilir. Fakat bu faydalar bir bedel karşılığında gelir. Sistem, arayüz spesifikasyonlarına sıkı sıkıya uyulmasını gerektirir; aksi takdirde sinyal zamanlama değişiklikleri ve tutarsız veri aktarım hızları gibi sorunlar ortaya çıkar. IoT cihazlar üzerinden bağlanan fabrika otomasyon sistemleri gibi milisaniyelerin önemli olduğu uygulamalar söz konusu olduğunda ağ sağlayıcılarının başından sonuna kadar her şeyin sorunsuz çalıştığından emin olmaları gerekir. BBU'ları stratejik olarak yerleştirmek, açık platformların uyarlanabilirlik açısından sundukları ile önümüzdeki 5G-Advanced standartlarının katı performans gereksinimlerini karşılamak ve hâlâ tanımlanmamış olan 6G standartlarına ulaşmak için gerekenler arasında dengeli bir nokta bulmak anlamına gelir.