На що звертати увагу при виборі блоку базової смуги для мереж 5G

Зрозумійте роль блоку базової смуги частот у сумісності з 5G

Як сумісність із 5G впливає на вибір блоку базової смуги частот

Перехід до мереж 5G означає, що операторам потрібні блоки базової смуги (BBU), здатні працювати з кількома технологіями радіодоступу, включаючи 3G, 4G і тепер уже 5G, усе на одній платформі. Згідно з останніми галузевими звітами за 2025 рік щодо того, як 5G розгортається в різних регіонах, наявність таких багатомодових можливостей допомагає скоротити дублювання обладнання і полегшує масштабування мереж з часом без значних модернізацій. Сучасні BBU стикаються з чималим викликом. Вони мають обробляти значно ширші канали, ніж раніше, іноді досягаючи смуги пропускання до 400 МГц. Крім того, їм потрібно працювати з великими MIMO-конфігураціями, які можуть об’єднувати від 64 до навіть 256 антен. Усе це призводить до необхідності мати приблизно в десять разів більше обчислювальної потужності порівняно з тією, що була потрібна на етапі технології 4G.

Ключові компоненти блоку базової смуги (BBU), що забезпечують підтримку 5G

До основних компонентів належать:

• Багатоядерні процесори для модуляції та демодуляції сигналів у реальному часі
• інтерфейси eCPRI підтримка швидкостей передачі даних у fronthaul до 25 Гбіт/с
• Хмарні програмні стеки можливість мережевого нарізання та оптимізації затримки

Ці технології працюють разом, щоб досягти цільових показників 5G за затримкою в 1 мс і підтримувати надійний зв'язок із наднизькою затримкою (URLLC). Просунуті ББО також інтегрують корекцію помилок на основі штучного інтелекту, зменшуючи спотворення сигналу до 52% у середовищах із високим рівнем перешкод

Функціональні розподіли в блоку базової смуги та їх вплив на продуктивність мережі

Те, як 3GPP розділяє функції між різними архітектурами (вони називають їх Варіантами від 2 до 8), по суті визначає, де відбувається більша частина обробки — у центральних блоках чи на периферійних. Візьмемо, наприклад, Розділ 7. Ця конкретна конфігурація переміщує частину роботи фізичного рівня на віддалені радіообладнання, що фактично зменшує потребу у пропускній здатності fronthaul приблизно на 60 відсотків. Але тут є й підводний камінь. Система тепер вимагає значно кращої синхронізації часу — з точністю близько плюс-мінус 130 наносекунд. І це має велике значення під час розгортання мереж 5G у діапазоні міліметрових хвиль у великих містах, забудованих будівлями та інфраструктурою.

Оцінка архітектур розгортання: D-RAN, C-RAN та Open RAN

Розподілена та централізована RAN: наслідки для розгортання блоків базової смуги

Перехід від розподіленої RAN (D-RAN) до централізованої RAN (C-RAN) фундаментально змінює те, як базові мережі обробляють завдання обробки сигналу. При традиційних установках D-RAN кожен дім клітин розміщує своє власне обладнання BBU, що означає, що оператори стикаються з значно підвищеними витратами на технічне обслуговування та споживання енергії. Але все виглядає інакше, коли ми переходимо на архітектуру C-RAN. Згуртуючи ці BBU в центральних місцях, постачальники мереж можуть скоротити витрати на обслуговування на місці приблизно на 40 відсотків згідно з дослідженням Dell'Oro з минулого року. Крім того, ця установка дозволяє більш розумне розподіл ресурсів між різними радіорозділами по всій мережі. Що все це означає для вимог до апаратного забезпечення? Ну, сучасні BBU повинні підтримувати ультрашвидкі лінійні зв'язки з затримкою менше 2 мілісекунд і включати краєві комп'ютерні функції, якщо вони хочуть не відставати від сучасних вимог 5G.

Відкрита RAN та взаємодійна здатність: майбутнє гнучкових базових зв'язків

Підхід Open RAN дозволяє різним виробникам ефективно співпрацювати завдяки стандартним інтерфейсам, таким як специфікація Open Fronthaul від O-RAN. Згідно з останніми дослідженнями фахівців у галузі прикладних наук, оператори мереж, які впроваджують блоки базової смуги Open RAN (BBU), отримують нові функції приблизно на 30 відсотків швидше, ніж ті, хто залишається на закритих системах. Проте для того, щоб ця гнучкість працювала, такі BBU мають бути сумісні з певними варіантами розділення стандартів 3GPP, зокрема 7-2x або 8. Перші користувачі також демонструють певні переваги — близько двох третин із них обирають поєднання функцій O-DU та O-CU в одному фізичному пристрої замість їхнього окремого розміщення.

Оцінка можливостей керування, автоматизації та управління

Стійкість плоскості керування в архітектурі блоку базової смуги

Контрольна площина в межах BBU відіграє дуже важливу роль у підтримці стабільної роботи тих застосунків 5G, які чутливі до затримок, наприклад, у промислових IoT-системах та системах автономного керування. Коли мережі стають навантаженими в години пік, цей компонент має правильно обробляти весь сигнальний трафік, забезпечуючи пріоритетність там, де це потрібно. Більшість сучасних систем тепер включають спеціалізовані апаратні прискорювачі разом із надійними методами корекції помилок, щоб забезпечити передбачувану роботу всього комплексу. Аналізуючи реальні дані з експлуатації, децентралізовані підходи до управління скорочують втрату пакетів приблизно на 37% порівняно зі старими централізованими моделями. Таке покращення має велике значення для застосунків, у яких навіть невеликі затримки можуть спричинити серйозні проблеми або загрози безпеці.

Функції автоматизації та оркестрації для інтелектуального управління BBU

Сучасні базові блоки спираються на автоматизовані системи, які динамічно регулюють ресурси залежно від обсягу трафіку в певний момент часу. Ця можливість має важливе значення для ефективного функціонування сегментування мереж 5G. Платформи оркестрації, інтегровані в ці системи, фактично використовують штучний інтелект для виявлення можливих збоїв у мережі та перенаправлення даних до того, як проблеми виникнуть. Згідно з останніми дослідженнями, таке розумне маршрутування скорочує необхідність ручного втручання приблизно вдвічі. Крім того, ці самі платформи забезпечують набагато більш плавне впровадження оновлень прошивки та інших конфігураційних змін, ніж це робили старіші методи. Вони підтримують сумісність з найновішими специфікаціями 3GPP, не завдаючи істотних перебоїв у роботі послуг, від яких щодня залежать клієнти.

Забезпечення масштабованості та захисту від морального старіння у проектуванні базових блоків

Для сучасних мереж 5G блоки базової смуги (BBU) повинні добре працювати з самого початку, але також мати здатність адаптуватися з часом. Останнім часом у галузі дійсно набули поширення масштабовані та модульні конструкції, оскільки вони чудово працюють у різних поколіннях технологій. Нещодавнє дослідження 2024 року насправді показало дещо цікаве — системи, створені з компонентів, які можна замінювати, як правило, скорочують загальні витрати приблизно на 30% порівняно з тими, що мають фіксовані компоненти. Більшість провідних виробників обладнання також підхоплюють цю ідею. Вони продають ці модульні шасі BBU, які дозволяють операторам оновлювати окремі частини. Майте на увазі, наприклад, впровадження віртуалізованих функцій мережі (VNF) або просто заміну старих процесорів, не розбираючи все повністю й не починаючи спочатку.

Для переходу з 4G на 5G адаптивні конструкції BBU мінімізують перебої в обслуговуванні завдяки збереженню зворотної сумісності. Архітектури віртуалізованої радіодоступової мережі (vRAN), наприклад, дозволяють оновлювати програмне забезпечення до 5G New Radio (NR), зберігаючи при цьому підключення до попередніх поколінь LTE, уникнувши таким чином дорогих оновлень «повного заміщення», які стали причиною 42% затримок розгортання у 2023 році.

Зробити системи готовими до майбутнього насправді означає забезпечити безшовні оновлення, коли програмне забезпечення оновлюється одночасно з плановим технічним обслуговуванням, і ніхто навіть не помічає простою. Новіші базові блоки управляючих пристроїв (BBU) реалізують цей підхід за допомогою резервних джерел живлення, окремих шляхів керування та передачі даних, а також автоматичних систем відновлення у разі виникнення проблем. Візьмемо, наприклад, велику телекомунікаційну компанію в Європі, якій вдалося підтримувати роботу своєї мережі майже бездоганною — з доступністю 99,999% — під час поступового запуску 5G. Вони використовували спеціальні хмарні платформи управління, які синхронізують усі оновлення, що відбуваються одночасно в різних місцях. Досить добре, враховуючи, наскільки складними стали сучасні мережі.

Аналіз технології процесора та економічної ефективності

Варіанти процесорів для BBU: компроміси між GPP, DSP та SoC

Продуктивність BBU значно залежить від вибору процесора, існує три основні типи, що використовуються в розгортанні 5G:

Універсальні процесори (GPP) дозволяють швидке оновлення програмного забезпечення, але споживають на 38% більше енергії, ніж цифрові сигнальні процесори (DSP), під час виконання завдань формування пучка (Звіт про мобільні мережі, 2024). Рішення типу System-on-Chip (SoC) пропонують збалансований підхід, забезпечуючи 12 тераоперацій/мм² для обробки масивних MIMO і скорочуючи фізичний простір на 60% у порівнянні з дискретними реалізаціями.

Штучний інтелект і машинне навчання в обробці базових сигналів

BBU з підтримкою ШІ оптимізують розподіл ресурсів, скорочуючи затримку на 53% за умов динамічного трафіку. Моделі машинного навчання передбачають перевантаження з точністю 89%, що дозволяє заздалегідь розподіляти навантаження між віртуалізованими пулами BBU.

Загальна вартість володіння: поєднання продуктивності, інновацій та бюджету

Преміум-процесори, безумовно, мають вищу початкову ціну, зазвичай на 50–70 відсотків дорожчі за стандартні варіанти. Однак їх варто розглядати завдяки вражаючій енергоефективності, яка може економити близько восьми доларів і двадцяти центів на ват кожного року у великих операціях. Модульна архітектура блоків базової смуги також стала проривом. Ці системи служать від восьми до десяти років, оскільки дозволяють оновлення на місці за допомогою модулів FPGA, а також регулярні оновлення програмного радіообладнання. Згідно з дослідженням, опублікованим компанією Deloitte у 2023 році, телекомунікаційні компанії отримують прибуток на інвестиції приблизно на 22 відсотки швидше, коли синхронізують заміну апаратного забезпечення з виходом специфікацій 3GPP, а не роблять це в довільні періоди.

Розділ запитань та відповідей

Яка роль блоку базової смуги (BBU) у мережах 5G?

Базовий блок (BBU) у мережах 5G відповідає за обробку кількох технологій радіодоступу, включаючи 3G, 4G та 5G, на одній платформі. Він керує каналами з великою смугою пропускання та підтримує масивні конфігурації MIMO, що вимагає значної обчислювальної потужності.

Як перехід до C-RAN впливає на базові блоки?

Перехід до централізованої RAN (C-RAN) консолідує базові блоки, зменшуючи витрати на технічне обслуговування та енергоспоживання. Це дозволяє розумніше розподіляти ресурси, вимагаючи від базових блоків підтримки надвисокошвидкісних з'єднань fronthaul та edge-обчислень для оптимального надання послуг 5G.

Які переваги використання базових блоків Open RAN?

Базові блоки Open RAN дозволяють різним виробникам співпрацювати через стандартні інтерфейси, прискорюючи впровадження нових функцій у порівнянні із закритими системами. Ці блоки мають відповідати певним стандартним розділенням 3GPP для забезпечення сумісності.

Як вибір процесора впливає на продуктивність BBU?

Продуктивність BBU значною мірою залежить від вибору процесора, причому такі варіанти, як універсальні процесори (GPP), цифрові сигнальні процесори (DSP) та рішення типу система на кристалі (SoC), пропонують різні переваги, обмеження та ефективність споживання енергії.