Що забезпечує сумісність BBU із базовими приймально-передавальними станціями?

Основна роль BBU в архітектурі BTS та функціональній інтеграції

Оркестрування обробки базової смуги: як BBU керує модуляцією, кодуванням та розподілом ресурсів

В основі архітектури базової приймально-передавальної станції (BTS) лежить блок базової смуги (BBU), який виконує всі основні завдання цифрової обробки сигналів. Мова йде про такі аспекти, як методи модуляції, способи кодування каналів і динамічне розподілення ресурсів між різними каналами. Під час передачі сигналів цей блок перетворює потоки первинних даних на модульовані символи за допомогою різних схем, наприклад квадратурної амплітудної модуляції (QAM). Він також додає коди корекції помилок у прямому напрямку для захисту від спотворення даних під час передачі. Справжнє диво відбувається тоді, коли починають працювати алгоритми динамічного розподілу ресурсів у реальному часі, розподіляючи доступну смугу пропускання між кількома користувачами таким чином, щоб ніхто не очікував надовго отримання своїх даних, водночас забезпечуючи максимальне використання доступного спектру. На приймальному кінці BBU виконує всі необхідні операції демодуляції та декодування. Саме тут особливо важливими стають потужні обчислювальні можливості, оскільки вони впливають на такі параметри, як швидкість передачі інформації (латентність), загальна швидкість передачі даних (пропускна здатність) та здатність систем адаптуватися до несподіваних змін у якості сигналу.

Архітектурна спряження з РЧ-модулями: потік сигналу від базової смуги до РЧ у інтегрованих розгортаннях BTS

Одиниці базових смуг (BBU) тісно взаємодіють з віддаленими радіоодиницями (RRU) через стандартні оптоволоконні з'єднання, як правило, використовуючи протоколи CPRI або eCPRI. Оброблені сигнали базової смуги передаються у вигляді цифрових даних від BBU до RRU, зберігаючи їхню якість під час передачі. Коли ці сигнали досягають RRU, вони перетворюються з цифрового формату в аналоговий, після чого підсилюються для передачі на радіочастоті через антени. У зворотному напрямку, коли антени приймають радіочастотні сигнали, вони спочатку перетворюються в цифрову форму безпосередньо в RRU, а потім передаються назад до BBU, де відбувається їхнє декодування. Цей двосторонній канал зв'язку з мінімальним затримками забезпечує точне узгодження часу між окремими компонентами. Така синхронізація має важливе значення для таких технологій, як координоване формування променів, а також реалізація масивних систем MIMO у мережах, розподілених між кількома базовими приймально-передавальними станціями (BTS).

Стандартизовані інтерфейси, що забезпечують взаємозамінність BBU–BTS

CPRI проти eCPRI: затримка, пропускна здатність та наслідки сумісності для зв'язку BBU–RU

Протокол CPRI пропонує неймовірно низьку затримку нижче 100 мікросекунд, що абсолютно важливо для тих операцій з фізичним шаром, що відчувають час. Але є і загадка, що йому потрібна величезна кількість пропускної сили фронтальної мережі, близько 24,3 гігабіт на секунду на антенну носія. Це створює серйозні проблеми масштабованості при спробі розгорнути в щільно переповнених мережах 5G. З іншого боку, eCPRI використовує інший підхід, використовуючи пакетову технологію Ethernet разом з функціональними розщепленнями, такими як Split-7.2. Ці зміни скоротили потреби в пропускній здатності приблизно на 60 відсотків, дозволяючи при цьому часткову віртуалізацію базового блоку без втрати критичного часу відгуку, необхідного для важливих функцій. Є одна річ, коли оператори поєднують системи CPRI і eCPRI, вони повинні переконатися, що всі програмі радіорозділу сумісні. В іншому випадку ми закінчимо з невідповідністю конфігурації, яка може призвести до збоїв комунікацій і деградації послуг по всій мережі.

специфікації 3GPP та O-RAN: забезпечення сумісності BBU з декількома постачальниками в екосистемах BTS

Реліз 15 3GPP встановлює деякі основні стандарти, як обладнання працює разом, включаючи такі речі, як розщеплення нижніх шарів (думаємо, варіант 2) і синхронізацію часу, яка може змінюватися плюс або мінус 1,5 мікросекунди. Це допомагає забезпечити, щоб базові пристрої поводилися послідовно, незалежно від того, хто їх зробив. Потім з'явився O-RAN ALLIANCE з власним підходом, створюючи відкриті інтерфейси, які не сприяють жодній конкретній компанії. Їх Fronthaul специфікація є хорошим прикладом, в основному розділяє апаратне від програмного забезпечення так базові пристрої від різних виробників можуть працювати без проблем з радіо пристроїв в будь-якій BTS налаштування має сенс. Якщо подивитися на цифри галузі з 2023 року, то можна побачити, що більшість операторів вже використовують ці рішення O-RAN, приблизно 7 з 10 у всьому світі. Основна причина? Вони хочуть уникнути того, щоб назавжди застрягати з обладнанням одного постачальника. Цей перехід також прискорив тестування між різними постачальниками і скоротив час сертифікації нових продуктів.

Функціональні розділення та еволюція RAN: як відповідальність BBU змінюється через D-RAN, C-RAN та O-RAN

FH-7.2, FH-8 та інші розділи: вплив на вимоги до інтерфейсу BBU та гнучкість інтеграції BTS

Функціональні розділення, стандартизовані Альянсом O-RAN, визначають, де відбувається обробка PHY-слою, переміщуючи відповідальність між радіопідрозділами (РУ), розподіленими підрозділами (ДУ) та централізованими підрозділами (ЦУ). Ці зміни безпосередньо формують дизайн інтерфейсу BBU та гнучкість розгортання BTS:

• FH-7.2 переміщує часткові функції PHY (наприклад, стиснення IQ, FFT/IFFT) до ЖП, зменшуючи потреби в пропускній способности фронтальної мережі на ~ 40% і полегшуючи впровадження хмарної RAN.
• FH-8 , який зберігає повну обробку PHY на DU, встановлює більш суворі обмеження затримки (<250 мкс), але підтримує передові функції, такі як масивна щільнення MIMO.

Отже:

Кожен розділ вимагає окремих механізмів синхронізації апаратного забезпечення та підтримки протоколу, але разом вони усувають певні обмеження виробника та прискорюють масштабуваність мережі 5G.

Ключові можливості BBU, які безпосередньо дозволяють сумісності BTS

Сумісность базових радіополосних блоків (BBU) з базовими приймальними станціями (BTS) залежить від п'яти основних можливостей, які забезпечують безперешкодну інтеграцію в сучасних архітектурах RAN:

• Масштабованість : Динамічне розподіл процесорних ресурсів для задоволення зростання трафіку та розширення мережібез модернізації апаратного забезпеченняз урахуванням змін у попиті на потужність 5G.
• Висока процесорна потужність : Стійка пропускна здатність до 100 Гбит/с для модуляції, кодування та планування в режимі реального часукритична для обробки сигналу з низькою затримкою та високою вірною відданістю.
• Гнучкість протоколу : Корінна підтримка стандартів CPRI, eCPRI та O-RAN через інтерфейси, визначені програмним забезпеченням, що дозволяє оперативну взаємодію між гетерогенними екосистемами BTS.
• Підтримка віртуалізації : конструкція, що не потребує апаратного забезпечення, відповідно до принципів RAN-Cloud, що підтримує контейнерні завантаження та моделі інфраструктури як послуги, що, за прогнозами, покриватимуть 40% мереж до 2025 року.
• Вимоги до безпеки : Вбудоване шифрування, взаємна аутентифікація та управління ключами, узгоджені з базами безпеки 3GPP (наприклад, TS 33.501), що забезпечує довіру з кінця до кінця в відкритих середовищах RAN.

Разом ці можливості демонтують власні бар'єри та забезпечують послідовну, надійну обробку сигналів у розповсюджених, централізованих та гібридних розгортаннях RAN.