Làm thế nào để Đảm bảo Tính tương thích giữa RRU và BBU trong Mạng của Bạn?

Hiểu rõ Mối quan hệ Chức năng Giữa RRU và BBU

Vai trò của Bộ xử lý Cơ sở băng tần (BBU) trong Các Mạng Truy nhập Vô tuyến Hiện đại

Tại trung tâm của các mạng truy cập vô tuyến là đơn vị băng tần cơ sở hay BBU, về cơ bản đóng vai trò như bộ não điều khiển tất cả các hoạt động phức tạp này. Nó đảm nhiệm các giao thức quan trọng như PDCP (đó là Giao thức Hội tụ Dữ liệu Gói đối với những ai muốn biết chi tiết) và RLC (Điều khiển Liên kết Vô tuyến). Những thành phần này thực hiện các nhiệm vụ như sửa lỗi khi xảy ra sự cố, nén kích thước dữ liệu để truyền tải nhanh hơn, và xác định cách phân bổ tài nguyên hiệu quả nhất theo thời gian thực. Toàn bộ quá trình này giúp điện thoại di động của chúng ta duy trì kết nối ổn định với bất kỳ mạng nào đang sử dụng. Hiện nay, với sự xuất hiện của 5G, các BBU đã trở nên thông minh hơn nhờ vào một công nghệ mới có tên gọi là SDAP (Giao thức Thích ứng Dữ liệu Dịch vụ). Sự bổ sung mới này cho phép các mạng lưới xác định rất cụ thể các yêu cầu về chất lượng dịch vụ và quyết định loại lưu lượng nào được ưu tiên xử lý tùy theo các dịch vụ đang chạy tại từng thời điểm.

Hiểu rõ chức năng RRU và sự tích hợp của nó trong kiến trúc trạm gốc

Các đơn vị radio từ xa hoặc RRUs về cơ bản đóng vai trò là điểm kết nối giữa những tín hiệu băng tần cơ sở kỹ thuật số mà chúng ta xử lý và các truyền dẫn tần số radio thực tế. Những thiết bị này thường được đặt khá gần với chính các ăng-ten, thường không quá 300 mét. Nhiệm vụ của chúng là nhận thông tin kỹ thuật số đến từ đơn vị băng tần cơ sở và chuyển đổi thành tín hiệu có thể lan truyền trong không khí dưới dạng sóng tương tự. Chúng cũng xử lý một số chức năng khá tiên tiến như kỹ thuật định hướng chùm tia (beamforming) và xử lý đa đầu vào đa đầu ra (MIMO). Việc chúng nằm rất gần nơi tín hiệu thực sự phát đi tạo nên sự khác biệt lớn. Tổn hao tín hiệu giảm đáng kể, điều này đặc biệt quan trọng khi làm việc với các dải tần số cao của 5G, nhất là tần số mmWave. Việc đặt toàn bộ xử lý RF này ở rìa mạng thay vì ở các vị trí trung tâm giúp các nhà khai thác sử dụng tài nguyên phổ tần hiệu quả hơn. Ngoài ra, nó còn giảm thiểu lượng cáp phức tạp cần thiết cho các hệ thống lắp đặt quy mô lớn nơi không gian bị giới hạn.

Xử lý Tín hiệu và Chuyển đổi Giữa RRU và BBU trong Hệ thống 4G và 5G

Trách nhiệm xử lý tín hiệu khác biệt đáng kể giữa 4G và 5G:

• 4G LTE : Các BBU quản lý lập lịch MAC và mã hóa FEC, trong khi các RRU thực hiện các sơ đồ điều chế cơ bản như QPSK và 16QAM.
• 5G NR : Các RRU đảm nhận các nhiệm vụ tiên tiến hơn như tiền mã hóa massive MIMO và xử lý một phần tầng PHY, giảm nhu cầu băng thông fronthaul tới 40% so với các hệ thống CPRI 4G truyền thống (3GPP Release 15).

Sự thay đổi này cho phép sử dụng hiệu quả hơn khả năng fronthaul và đáp ứng nhu cầu thông lượng cao hơn của các ứng dụng 5G.

Tác động của Việc Phân chia Chức năng trong BBU (ví dụ: Các Phân chia O-RAN như FH 7.2 và FH 8)

Các phân chia chức năng do Liên minh O-RAN định nghĩa đã tái cấu hình cách phân bổ xử lý giữa BBU và RRU:

• Phân chia 7.2 (FH 7.2) : RRU thực hiện các chức năng PHY thấp hơn như FFT/iFFT và loại bỏ tiền tố vòng, yêu cầu băng thông fronthaul cao hơn (lên đến 25 Gbps) nhưng vẫn duy trì kiểm soát tập trung.
• Phân chia 8 (FH 8) : Toàn bộ xử lý PHY chuyển sang RRU, giảm nhu cầu fronthaul xuống khoảng 10 Gbps nhưng đi kèm với chi phí là tăng độ trễ khoảng 15% (O RAN WG1 2022).

Các phân chia linh hoạt này cho phép các nhà khai thác tối ưu hóa chi phí, hiệu suất và khả năng mở rộng trong môi trường đa nhà cung cấp, đặc biệt là trong khuôn khổ RAN ảo hóa (vRAN).

Giao thức Giao diện Fronthaul: CPRI so với eCPRI cho Kết nối RRU BBU

Giao thức Giao diện Vô tuyến Công cộng Chung (CPRI) cho Kết nối và Điều khiển RRU BBU

CPRI vẫn là giải pháp được lựa chọn hàng đầu cho các kết nối fronthaul trong hầu hết các mạng 4G hiện nay. Về cơ bản, toàn bộ xử lý tầng PHY diễn ra ở phía BBU, trong khi các mẫu I/Q số hóa được truyền xuống RRU thông qua các đường cáp quang chuyên dụng. Hệ thống có thể xử lý thời gian trễ cực thấp dưới 100 micro giây và cung cấp khả năng băng thông ấn tượng đạt khoảng 24,3 gigabit mỗi giây mỗi sector. Điều này giúp duy trì hiệu suất ổn định trong các điều kiện mạng khác nhau. Nhưng ở đây có một vấn đề. Toàn bộ hệ thống khá kém linh hoạt do kiến trúc cứng nhắc của nó. Khi chúng ta chuyển sang triển khai 5G, điều này trở thành một trở ngại vì các mạng mới cần những giải pháp thích ứng hơn nhiều, có khả năng cân bằng tải động và tích hợp liền mạch với hạ tầng điện toán đám mây. Nhiều nhà vận hành đã bắt đầu gặp phải sự cố khi cố gắng mở rộng các hệ thống hiện tại dựa trên CPRI để đáp ứng yêu cầu thế hệ tiếp theo.

Sự phát triển từ CPRI sang eCPRI trong mạng RAN ảo hóa (vRAN) và mạng 5G

Để khắc phục những hạn chế của CPRI truyền thống, ngành công nghiệp đã đưa ra eCPRI vào năm 2017. Phiên bản mới hơn này hoạt động dựa trên các gói dữ liệu thay vì luồng dữ liệu I/Q thô, nhờ đó giảm đáng kể nhu cầu băng thông fronthaul—khoảng 70% theo phần lớn các đánh giá. Điều làm nên điểm nổi bật của eCPRI chính là cách nó xử lý các phân chia chức năng, đặc biệt là các thiết lập như Option 7.2x của O-RAN, trong đó một phần xử lý ở tầng vật lý được chuyển sang phía RRU. Việc này thực sự giúp cải thiện hiệu quả tổng thể của hệ thống. Quan trọng nhất, eCPRI hoạt động trên các mạng Ethernet/IP tiêu chuẩn, cho phép các nhà khai thác chia sẻ cơ sở hạ tầng truyền dẫn giữa các dịch vụ khác nhau và triển khai các giải pháp định nghĩa bằng phần mềm khi cần thiết. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số vấn đề nan giải trong việc tích hợp liền mạch tất cả các thành phần. Một báo cáo gần đây về thị trường vào cuối năm 2023 cho thấy khoảng một trong năm hệ thống đa nhà cung cấp gặp sự cố trong quá trình tích hợp do các nhà cung cấp triển khai các đặc tả khác nhau, tạo ra những rào cản tương thích mà không ai mong muốn phải đối mặt.

Tác động của Băng thông và Độ trễ đối với Giao diện Fronthaul CPRI/eCPRI

CPRI hoạt động rất tốt trong các tình huống yêu cầu độ trễ thấp như trong các thiết lập D RAN truyền thống, nhưng lại gặp vấn đề về nhu cầu băng thông. Các thành phố đặc biệt khó khăn với vấn đề này vì lượng dữ liệu lớn gây áp lực đáng kể lên cơ sở hạ tầng sợi quang hiện có. Đây là lúc eCPRI xuất hiện với cách tiếp cận dựa trên Ethernet, giúp việc mở rộng quy mô dễ dàng và tiết kiệm chi phí hơn, mặc dù nó đòi hỏi mức độ chịu đựng độ trễ cao hơn so với CPRI tiêu chuẩn. Khi xem xét các ứng dụng URLLC như hệ thống tự động hóa nhà máy hoặc xe tự lái, các kỹ sư đã bắt đầu sử dụng các phương pháp đồng bộ lai. Những phương pháp này duy trì độ chính xác về thời gian đủ cho các hoạt động quan trọng, đồng thời vẫn tận dụng được sự linh hoạt và hiệu suất mà đường truyền fronthaul dựa trên gói tin mang lại.

Các Mô hình Kiến trúc Mạng và Tác động của Chúng đến Tích hợp RRU BBU

Tích hợp RRU và BBU trong Kiến trúc 4G D RAN so với C RAN Tập trung

Bối cảnh tích hợp RRU và BBU chủ yếu được định hình bởi hai phương pháp: D-RAN (Mạng truy nhập phân tán) và C-RAN (Mạng truy nhập tập trung). Đối với các mạng 4G sử dụng D-RAN, chúng ta thường thấy các BBU và RRU được đặt cùng nhau tại từng vị trí ô tế bào, tạo thành các trạm gốc độc lập. Cách bố trí này đơn giản về mặt lắp đặt và đồng bộ hóa, nhưng lại có nhược điểm như phần cứng bị trùng lặp giữa các trang trại và mức tiêu thụ điện năng tăng cao. Ngược lại, C-RAN áp dụng một cách tiếp cận khác bằng việc tập trung toàn bộ các BBU tại những địa điểm trung tâm. Việc gom nhóm tài nguyên xử lý này cho phép các nhà khai thác sử dụng thiết bị hiệu quả hơn. Nghiên cứu gần đây từ năm 2023 chỉ ra rằng chuyển sang C-RAN có thể giảm chi phí năng lượng khoảng 28%. Tuy nhiên, có một điều kiện là các hệ thống này đòi hỏi kết nối fronthaul mạnh mẽ để xử lý luồng dữ liệu lớn, vào khoảng từ 10 đến 20 Gbps lưu lượng CPRI truyền đi và truyền về giữa các RRU ở xa và các BBU tập trung.

Tác động của RAN ảo hóa (vRAN) đối với sự phát triển của RRU trong mạng 5G

Công nghệ Mạng truy nhập vô tuyến ảo hóa (vRAN) về cơ bản biến Đơn vị băng tần cơ sở (BBU) thành phần mềm chạy trên các máy chủ thương mại thông thường thay vì phần cứng chuyên dụng. Việc tách biệt này cho phép các nhà khai thác mở rộng quy mô tài nguyên theo nhu cầu, triển khai cập nhật nhanh hơn và không bị phụ thuộc vào các thiết bị đắt tiền, độc quyền. Trong lĩnh vực mạng 5G, vRAN đang thúc đẩy những cách thức mới để phân chia chức năng, chẳng hạn như cấu hình FH 7.2 theo tiêu chuẩn O-RAN. Với phương pháp này, một số quá trình ở tầng vật lý có thể được chuyển dịch gần hơn tới Đơn vị vô tuyến xa (RRU). Lấy ví dụ về bài kiểm tra thực địa gần đây của Verizon vào năm 2024, họ đã ghi nhận mức độ trễ truyền tín hiệu giảm khoảng 40 phần trăm khi sử dụng các RRU tương thích xử lý dữ liệu qua nhiều tầng khác nhau. Kết quả này thực sự cho thấy cách mà ảo hóa hoạt động song hành cùng các khả năng xử lý phân tán thông minh.

Các tiêu chuẩn O-RAN và ảnh hưởng của chúng đến tính tương tác và mở của Fronthaul

Liên minh O RAN tập trung vào việc tạo ra các hệ sinh thái mạng truy nhập vô tuyến mở, nơi các thiết bị khác nhau hoạt động liền mạch với nhau. Họ đã phát triển các tiêu chuẩn như Open Fronthaul (OFH), cho phép các nhà cung cấp khác nhau tương thích tốt với nhau. Lấy ví dụ thông số chia tách 7.2x, nó đặt ra các quy tắc cụ thể về định dạng dữ liệu IQ và tin nhắn điều khiển, từ đó làm cho việc kết hợp các đơn vị vô tuyến xa (RRU) và các đơn vị băng gốc (BBU) từ các nhà sản xuất khác nhau trở nên khả thi. Một báo cáo gần đây của GSMA năm 2025 đã chỉ ra một điều khá ấn tượng: các mạng được xây dựng bằng các thành phần tuân thủ O RAN đã khắc phục sự cố nhanh hơn tới 92 phần trăm nhờ có các công cụ giám sát chung trên toàn hệ thống. Và còn thêm tin vui nữa. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy khi AI điều phối giữa các RRU và BBU, hiệu suất phổ tăng từ 15 đến 20 phần trăm. Những con số này thực sự nhấn mạnh tầm quan trọng của tính mở và tự động hóa trong lĩnh vực viễn thông hiện nay.

Khắc Phục Thách Thức Tương Thích Nhà Cung Cấp Trong Triển Khai RRU BBU Đa Nhà Cung Cấp

Các Thách Thức Do Phần Cứng Và Phần Mềm Riêng Trong Hệ Sinh Thái RRU BBU

Các giao diện riêng vẫn là rào cản lớn trong các triển khai RAN đa nhà cung cấp. Trên 62% các nhà điều hành báo cáo bị chậm trễ trong quá trình tích hợp do các giao thức điều khiển không tương thích giữa các nhà cung cấp (STL Partners 2025). Các hệ thống cũ thường phụ thuộc vào các ngăn xếp phần mềm riêng của nhà cung cấp, khó tích hợp với môi trường ảo hóa và nền tảng điện toán đám mây, làm suy giảm tính linh hoạt mà 5G và O-RAN hứa hẹn.

Đảm Bảo Tính Tương Thích Thiết Bị Giữa Các Hãng Sản Xuất Trong Mạng Fronthaul

Việc áp dụng các đặc tả fronthaul mở của O-RAN giúp giảm đáng kể rủi ro về khả năng tương tác. Các mạng sử dụng thiết bị tuân thủ đạt được tốc độ tích hợp nhanh hơn 89% so với những mạng dựa trên giải pháp riêng. Các yếu tố tương thích quan trọng bao gồm:

• Đồng bộ thời gian trong phạm vi dung sai ±1,5 μs
• Tốc độ đường truyền CPRI/eCPRI phù hợp (từ 9,8 Gbps đến 24,3 Gbps)
• Các thuật toán chia sẻ phổ chia sẻ

Tiêu chuẩn hóa đảm bảo việc chuyển giao liền mạch và hiệu suất ổn định trên các trang web có nhiều nhà cung cấp khác nhau.

Nghiên cứu trường hợp: Tích hợp thất bại do tốc độ đường truyền CPRI không phù hợp

Vào năm 2023, đã từng xảy ra sự cố triển khai khi họ kết nối một bộ RRU 4G cho CPRI Tùy chọn 8 hoạt động ở tốc độ 10,1 Gbps với một BBU sẵn sàng cho 5G nhưng thực tế lại yêu cầu eCPRI ở tốc độ 24,3 Gbps. Điều gì đã xảy ra tiếp theo? Một sự chênh lệch băng thông lớn khoảng 58%, dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về chất lượng tín hiệu xảy ra liên tục. Việc điều tra sau khi mọi chuyện đã xảy ra cho thấy toàn bộ rắc rối này hoàn toàn có thể được ngăn chặn nếu như ai đó đã kiểm tra kỹ lưỡng việc các giao diện có khớp nhau hay không trước khi lắp đặt. Việc tuân thủ đúng hướng dẫn tài liệu tiêu chuẩn và thực hiện các bài kiểm tra phù hợp đúng cách đã có thể phát hiện lỗi này từ sớm. Những việc khá cơ bản, nhưng dường như đã bị bỏ qua trong quá trình thiết lập.

Các phương pháp tốt nhất để đảm bảo tính tương thích giữa RRU và BBU trong quá trình triển khai

Xác minh Giao thức Giao diện và Yêu cầu Đồng bộ Trước khi Triển khai

Việc đảm bảo tính tương thích giao thức và các thông số đồng bộ là ưu tiên hàng đầu trước khi bắt đầu bất kỳ công việc tích hợp nào. Đối với các kỹ sư làm việc trong lĩnh vực này, việc kiểm tra xem mọi người có thống nhất về các tiêu chuẩn fronthaul như CPRI hoặc eCPRI hay không rất quan trọng. Họ cũng cần đảm bảo tốc độ ký hiệu phải khớp nhau và xác định rõ các thiết lập nén IQ đang được sử dụng, đặc biệt quan trọng trong những tình huống kết hợp cả 4G và 5G mà chúng ta thường thấy hiện nay. Theo một nghiên cứu từ năm ngoái, khoảng hai phần ba các sự cố trì hoãn triển khai xảy ra do việc xác minh ban đầu không được thực hiện đúng cách. Đó là lý do tại sao việc kiểm thử cẩn thận trở nên cực kỳ quan trọng khi kết nối các đơn vị vô tuyến xa (RRU) cũ hơn với các đơn vị băng gốc (BBU) mới hơn. Các con số này thực sự khẳng định tầm quan trọng của việc chuẩn bị kỹ lưỡng.

Đảm bảo Chất lượng Sợi Quang và Tính toàn vẹn Tín hiệu trong Kết nối RRU BBU

Các kết nối cáp quang phải tuân thủ tiêu chuẩn ITU T G.652 để duy trì độ toàn vẹn tín hiệu. Các yêu cầu chính bao gồm:

• Suy hao dưới 0,25 dB/km tại bước sóng 1310 nm
• Bán kính uốn không nhỏ hơn 30 mm
• Độ phản xạ của đầu nối APC/UPC dưới 55 dB

Các nghiên cứu thực địa cho thấy việc xử lý cáp quang không đúng cách trong quá trình lắp đặt chiếm 42% các sự cố mất tín hiệu sau triển khai trên mạng 5G băng tần trung bình, nhấn mạnh tầm quan trọng của kỹ thuật viên được đào tạo và các kiểm tra đảm bảo chất lượng.

Chiến lược tiêu chuẩn hóa sử dụng các đặc tả của Liên minh O-RAN cho các thiết lập đa nhà cung cấp

Yêu cầu tuân thủ O-RAN trên tất cả các mặt phẳng điều khiển, người dùng và dữ liệu sẽ giảm sự phụ thuộc vào một nhà cung cấp lên tới 58% theo các mốc đánh giá tương thích năm 2024. Các nhà khai thác nên thực thi việc tuân thủ các quy định sau:

• Định dạng tin nhắn tiêu chuẩn (M Plane, CUS)
• Các API quản lý và điều phối dịch vụ
• Ngưỡng độ chính xác về thời gian (±16 ppb đối với 5G độc lập)

Các chính sách như vậy thúc đẩy tính linh hoạt dài hạn, đơn giản hóa việc xử lý sự cố và hỗ trợ cung cấp tự động.

Giám sát và Xử lý các Vấn đề Tương thích sau Triển khai

Sau khi tích hợp, điều quan trọng là phải theo dõi một số chỉ số chính trong quá trình giám sát. Những chỉ số này bao gồm tỷ lệ lỗi bit (BER), độ lớn vectơ lỗi (EVM) và cả độ trễ dao động cần duy trì dưới mức 200 nanogiây khi làm việc với các hệ thống eCPRI. Hiện nay có các công cụ tự động hoạt động theo đặc tả 3GPP TR 38.801. Hầu hết các kỹ sư thấy những công cụ này rất hữu ích vì chúng thực tế có thể khắc phục khoảng 8 trên 10 vấn đề chia tách chức năng chỉ trong vòng một ngày. Đừng quên kiểm tra định kỳ. Việc tuân thủ các khuyến nghị ETSI EN 302 326 giúp mọi thứ vận hành trơn tru theo thời gian. Điều này giúp các hệ thống duy trì sự ổn định đồng thời vẫn hoạt động hiệu quả cùng nhau ngay cả khi mạng tiếp tục thay đổi và phát triển.