Як забезпечити сумісність між RRU та BBU у вашій мережі?

Розуміння функціонального взаємозв'язку між RRU та BBU

Роль блоку базової смуги (BBU) у сучасних радіодоступових мережах

В основі мереж радіодоступу знаходиться блок базової смуги (BBU), який фактично виступає мозком усіх цих складних операцій. Він відповідає за важливі протоколи, такі як PDCP (це Протокол конвергенції пакетних даних для тих, хто слідкує за деталями) та RLC (Керування радіоканалом). Що вони роблять? Вони керують, наприклад, виправленням помилок, коли ті виникають, стисненням обсягів даних для швидшої передачі та визначенням найкращого способу динамічного розподілу ресурсів. Увесь цей процес забезпечує надійний зв'язок наших телефонів із будь-якою мережею, до якої вони підключені. Тепер, з приходом 5G, BBU стали ще розумнішими завдяки технології під назвою SDAP (Протокол адаптації службових даних). Ця нова функція дозволяє мережам точно визначати вимоги до якості обслуговування та вирішувати, який тип трафіку отримуватиме пріоритетну обробку залежно від послуг, що використовуються в певний момент.

Розуміння функціональності RRU та її інтеграції в архітектурі базової станції

Одиниці дистанційного радіозв'язку або RRUs в основному виступають точкою з'єднання між тими цифровими базовими сигналами, з якими ми працюємо, і фактичними передачами радіочастот. Ці пристрої зазвичай розташовані досить близько до самих антен, часто не більше ніж за 300 метрів. Вони перетворюють цифрову інформацію, що надходить від базової одиниці, на аналогові хвилі, які можуть поширюватися через повітря. Вони також виконують досить складні операції, такі як технології формування пучка та обробку з множинним введенням і множинним виведенням (MIMO). Те, що вони розташовані так близько до місць, де сигнали фактично випромінюються, має велике значення. Втрати сигналу значно зменшуються, що особливо важливо при роботі з високочастотними смугами 5G, зокрема частотами mmWave. Розміщення всієї цієї обробки РЧ-сигналів на краю мережі, а не в централізованих місцях, дозволяє операторам ефективніше використовувати свої спектральні ресурси. Крім того, це зменшує обсяг складного кабелювання, необхідного для великомасштабних установок, де простір обмежений.

Обробка сигналів та перетворення між RRU і BBU у системах 4G та 5G

Відповідальність за обробку сигналів значно відрізняється між 4G та 5G:

• 4G LTE : BBU керують MAC-плануванням та FEC-кодуванням, тоді як RRU виконують базові схеми модуляції, такі як QPSK та 16QAM.
• 5G NR : RRU бере на себе більш складні завдання, такі як precoding масивних MIMO та часткова обробка рівня PHY, зменшуючи потребу у пропускній здатності fronthaul до 40% порівняно з традиційними системами 4G CPRI (3GPP Release 15).

Цей перехід дозволяє ефективніше використовувати пропускну здатність fronthaul та забезпечує зростаючі вимоги до пропускної здатності додатків 5G.

Вплив функціонального розподілу в BBU (наприклад, розподіл O RAN, такий як FH 7.2 та FH 8)

Альянс O RAN визначив функціональні розподіли, які змінюють розподіл обробки між BBU та RRU:

• Розподіл 7.2 (FH 7.2) : RRU виконує нижчі функції PHY, такі як FFT/iFFT та видалення циклічного префіксу, що вимагає вищої пропускної здатності fronthaul (до 25 Гбіт/с), але зберігає централізований контроль.
• Розподіл 8 (FH 8) : Повна обробка PHY переміщується до RRU, зменшуючи потребу у фронтхолі до приблизно 10 Гбіт/с за рахунок зростання затримки на 15% (O RAN WG1 2022).

Ці гнучкі розділення дозволяють операторам оптимізувати витрати, продуктивність і масштабованість у багатовендорних середовищах, особливо в рамках віртуалізованої RAN (vRAN).

Протоколи інтерфейсу фронтхолу: CPRI проти eCPRI для підключення RRU та BBU

Протокол загального публічного радіоінтерфейсу (CPRI) для підключення та керування RRU та BBU

CPRI залишається основним рішенням для з'єднань fronthaul у більшості мереж 4G сьогодні. Суттєво, що вся обробка на рівні PHY відбувається на боці BBU, тоді як оцифровані I/Q сигнали передаються до RRU через спеціалізовані волоконно-оптичні лінії. Система здатна забезпечувати надзвичайно низьку затримку — менше 100 мікросекунд — і пропонує досить вражаючі можливості пропускної здатності, досягаючи приблизно 24,3 гігабіт на секунду на сектор. Це допомагає підтримувати стабільну продуктивність за різних умов роботи мережі. Але тут є один недолік, друзі. Вся ця конфігурація є досить негнучкою через свою жорстку архітектуру. У міру переходу до розгортання 5G це стає проблемою, адже новіші мережі потребують набагато більш адаптивних рішень, здатних динамічно балансувати навантаження та легко інтегруватися з хмарною інфраструктурою. Багато операторів уже стикаються з труднощами при спробах масштабування своїх існуючих систем на основі CPRI для вимог нового покоління.

Еволюція від CPRI до eCPRI у віртуалізованій RAN (vRAN) та мережах 5G

На відповідь на недоліки традиційного CPRI, у 2017 році галузь запропонувала eCPRI. Ця новіша версія працює з пакетами замість необроблених потоків даних I/Q, що значно скорочує потребу у пропускній здатності фронтхолу — за більшістю оцінок, приблизно на 70%. Особливістю eCPRI є те, як вона реалізує розділення функцій, зокрема такі конфігурації, як Option 7.2x у O-RAN, де частина обробки фізичного рівня переміщується на сторону RRU. Це фактично сприяє підвищенню загальної ефективності системи. Найважливіше, що eCPRI працює через стандартні мережі Ethernet/IP, завдяки чому оператори можуть використовувати транспортну інфраструктуру для різних послуг і за необхідності впроваджувати програмно-визначені рішення. Проте існують серйозні труднощі з забезпеченням безшовної взаємодії всіх компонентів. Останній аналіз ринку наприкінці 2023 року показав, що приблизно кожен п’ятий багатовендорний комплекс стикається з проблемами під час інтеграції через різне трактування специфікацій виробниками, що створює перешкоди сумісності, з якими ніхто насправді не хоче мати справу.

Вплив пропускної здатності та затримки інтерфейсів fronthaul CPRI/eCPRI

CPRI дуже добре працює в умовах низької затримки, які характерні для традиційних конфігурацій D RAN, але виникає проблема з вимогами до пропускної здатності. Особливо важко містам, оскільки всі ці дані серйозно навантажують існуючу волоконно-оптичну інфраструктуру. Тут на допомогу приходить eCPRI з його підходом, заснованим на Ethernet, що значно полегшує масштабування та робить його реалізацію дешевшою, хоча й вимагає трохи більшої терпимості до затримки порівняно зі стандартним CPRI. При розгляді застосувань URLLC, таких як системи автоматизації виробництва чи самокеровані автомобілі, інженери почали використовувати гібридні методи синхронізації. Ці підходи забезпечують достатню точність синхронізації для критичних операцій, зберігаючи при цьому переваги пакетної передачі даних у фронтхолі, зокрема гнучкість і продуктивність.

Моделі архітектури мережі та їх вплив на інтеграцію RRU та BBU

Інтеграція RRU та BBU в 4G D RAN порівняно з централізованими архітектурами C RAN

Ландшафт інтеграції RRU та BBU визначається двома основними підходами: розподілена мережа RAN (D RAN) та централізована мережа RAN (C RAN). Для мереж 4G, що використовують D RAN, зазвичай BBU та RRU розташовані разом на кожному сайті базової станції, утворюючи автономні базові станції. Така конфігурація є простою з точки зору встановлення та синхронізації, але має недоліки, такі як дублювання апаратного забезпечення на різних сайтах та підвищений рівень енергоспоживання. Навпаки, C RAN пропонує інший підхід, об'єднуючи всі BBU в централізованих місцях. Це укрупнення ресурсів обробки дозволяє операторам ефективніше використовувати своє обладнання. Останні дослідження 2023 року показують, що перехід на C RAN може скоротити витрати на енергію приблизно на 28%. Однак існує й недолік — такі системи потребують надійних з'єднань fronthaul, здатних обробляти величезні потоки даних, порядку від 10 до 20 Гбіт/с трафіку CPRI, що передається між віддаленими RRU та централізованими BBU.

Вплив віртуалізованої RAN (vRAN) на еволюцію RRU в мережах 5G

Технологія віртуалізованої радіодоступової мережі (vRAN) фактично перетворює блок базової смуги (BBU) на програмне забезпечення, яке працює на звичайних комерційних серверах замість спеціалізованого обладнання. Таке розділення дозволяє операторам масштабувати ресурси за потребою, швидше розгортати оновлення та уникнути залежності від дорогого пропрієтарного обладнання. У контексті мереж 5G технологія vRAN сприяє розвитку нових підходів до розділення функцій, наприклад, конфігурації FH 7.2 за стандартом O-RAN. Завдяки цьому певні процеси фізичного рівня можуть бути переміщені ближче до віддаленого радіоблоку (RRU). Наприклад, під час недавнього польового тесту Verizon у 2024 році затримка передачі сигналу скоротилася приблизно на 40 відсотків завдяки використанню сумісних RRU, які виконують обробку на різних рівнях. Ці результати чітко демонструють, як віртуалізація ефективно поєднується з інтелектуальними можливостями розподіленої обробки.

Стандарти O-RAN та їхній вплив на сумісність і відкритість фронтхолу

Альянс O RAN присвячений створенню відкритих екосистем радіодоступу, де різне обладнання безшовно працює разом. Вони розробили стандарти, такі як Open Fronthaul (OFH), що дозволяють різним виробникам успішно співпрацювати. Наприклад, специфікація поділу 7.2x встановлює чіткі правила щодо формату даних IQ та керуючих повідомлень, що дає змогу комбінувати блоки віддаленого радіодоступу з блоками базової смуги від різних виробників. Згідно з нещодавнім звітом GSMA за 2025 рік, було виявлено досить вражаючий факт: мережі, побудовані на сумісних з O RAN компонентах, у 92 відсотках випадків вирішували проблеми швидше завдяки наявності загальних інструментів моніторингу. І це ще не все. Перші випробування показали, що коли штучний інтелект координує роботу RRU та BBU, ефективність використання спектру зростає від 15 до 20 відсотків. Ці цифри справді підкреслюють, наскільки важливими є відкритість і автоматизація в сучасному телекомунікаційному середовищі.

Подолання проблем сумісності постачальників у розгортанні багатопостачальницьких RRU та BBU

Проблеми через власне апаратне та програмне забезпечення в екосистемах RRU BBU

Власні інтерфейси залишаються головною перешкодою для розгортання радіомереж з обладнанням від різних постачальників. Понад 62% операторів повідомляють про затримки під час інтеграції через неузгодженість керуючих протоколів між постачальниками (STL Partners 2025). Устарілі системи часто базуються на власних програмних стеках, які ускладнюють інтеграцію з хмарними, віртуалізованими середовищами, що підриває гнучкість, яку обіцяє 5G та O RAN.

Забезпечення сумісності обладнання між виробниками у мережах фронтхолу

Впровадження відкритих специфікацій фронтхолу O RAN значно зменшує ризики несумісності. Мережі, що використовують сумісне обладнання, досягають на 89% швидшої інтеграції порівняно з тими, що спираються на власні рішення. Критичними факторами сумісності є:

• Синхронізація часу з похибкою ±1,5 мкс
• Узгодження швидкостей ліній CPRI/eCPRI (від 9,8 Гбіт/с до 24,3 Гбіт/с)
• Алгоритми спільного використання смуги частот

Стандартизація забезпечує плавну передачу з'єднання та стабільну продуктивність на сайтах із обладнанням різних постачальників.

Дослідження випадку: Невдалий процес інтеграції через неузгоджені швидкості ліній CPRI

Ще у 2023 році виникла проблема з розгортанням, коли підключили комплект 4G RRU для CPRI Option 8 зі швидкістю 10,1 Гбіт/с до BBU, готового для 5G, який насправді потребував eCPRI зі швидкістю 24,3 Гбіт/с. Що сталося далі? Виникла значна невідповідність пропускної здатності приблизно на 58%, що призвело до серйозних проблем із якістю сигналу, які постійно повторювалися. Аналіз після виникнення неполадок показав, що цю ситуацію можна було запобігти, якби хтось перевірив сумісність інтерфейсів до встановлення. Дотримання стандартних інструкцій та проведення належних випробувань на відповідність дозволило б виявити помилку на ранній стадії. Це досить прості речі, але, схоже, їх проігнорували під час налаштування.

Найкращі практики забезпечення сумісності RRU та BBU під час розгортання

Перевірка інтерфейсних протоколів і вимог синхронізації перед розгортанням

Правильне налаштування сумісності протоколів та параметрів синхронізації має першорядне значення перед початком будь-яких робіт з інтеграції. Для інженерів, які працюють у цій сфері, важливо перевірити, чи всі дотримуються стандартів фронтального каналу, таких як CPRI або eCPRI. Також необхідно переконатися, що тактові частоти узгоджені, та визначити, які параметри стиснення IQ використовуються, особливо це актуально в сценаріях із сумісним використанням 4G та 5G, які зараз зустрічаються дуже часто. Згідно з дослідженнями минулого року, близько двох третин усіх затримок під час розгортання виникають через неналежну попередню перевірку. Саме тому правильне тестування стає абсолютно критичним при підключенні старих блоків дистанційних радіо (RRU) до нових блоків базової смуги (BBU). Ці цифри переконливо підтверджують, наскільки важливим є ретельна підготовка.

Забезпечення якості оптичного волокна та цілісності сигналу в з'єднаннях RRU-BBU

Оптоволоконні лінії зв'язку повинні відповідати стандартам ITU T G.652 для збереження цілісності сигналу. Основні вимоги включають:

• Загасання менше 0,25 дБ/км на довжині хвилі 1310 нм
• Радіус вигину не менше 30 мм
• Відбиття конекторів APC/UPC нижче 55 дБ

Польові дослідження показують, що неправильне поводження з оптоволокном під час встановлення становить 42% інцидентів втрати сигналу після розгортання в мережах 5G середнього діапазону, що підкреслює важливість кваліфікованих техніків та перевірок якості.

Стратегії стандартизації з використанням специфікацій альянсу O-RAN для багатовендорних конфігурацій

Зобов'язальна відповідність O-RAN на рівні керування, користувацької та даних площин зменшує залежність від одного постачальника на 58% згідно з показниками сумісності 2024 року. Операторам слід забезпечити дотримання:

• Уніфіковані формати повідомлень (M-площина, CUS)
• API управління послугами та оркестрування
• Порогові значення точності синхронізації (±16 ppb для автономної мережі 5G)

Такі політики сприяють довгостроковій гнучкості, спрощують усунення несправностей і підтримують автоматизоване налаштування.

Моніторинг та усунення проблем сумісності після розгортання

Після інтеграції важливо постійно стежити за кількома ключовими показниками під час моніторингу. До них належать такі параметри, як BER (частота помилок бітів), EVM (величина векторної помилки), а також затримка (jitter), яка має залишатися нижче 200 наносекунд у системах eCPRI. Наразі існують автоматизовані інструменти, що працюють згідно зі специфікаціями 3GPP TR 38.801. Більшість інженерів вважають їх дуже зручними, оскільки вони вирішують приблизно 8 із 10 проблем функціонального розділення всього за один день. Не забувайте також про регулярні перевірки. Дотримання рекомендацій ETSI EN 302 326 забезпечує сталу безперебійну роботу протягом тривалого часу. Це допомагає системам залишатися стабільними й ефективно взаємодіяти, навіть коли мережі продовжують змінюватися та розширюватися.