BBU

フィールド、ラボ、および製造現場向け BBU エミュレーション

ワイヤレスネットワークのイノベーションと容量に対する需要により、新しいセルサイトの展開率は前例のないレベルにまで達しています。市場投入までの時間と運用費用の制約により、効率とスケジュールの予測可能性の向上が求められています。BBU エミュレーションにより、モバイルオペレーターは、導入段階でリモートアンテナユニット(RRU)をテストすることにより、マルチ段階のセルサイトの展開プロセスを合理化し加速できます。5G New Radio(NR)は、スプリット BBU アーキテクチャを導入しています。VIAVI は、フィールド、ラボ、および製造現場向けに業界で最も先進的な BBU エミュレーションソリューションを提供しています。

製品

VIAVI CellAdvisor 5G は、5G 基地局デプロイ、メンテナンス、管理の全側面を検証するのに理想的なフィールドポータブルソリューションです。
オールインワンのネットワーク敷設およびメンテナンステストツール、トランスポート、ファイバー、およびワイヤレス
MTS-5800は、業界最小のハンドヘルド10Gネットワークテスターです。ファイバーの特性評価、サービスアクティベーション、トラブルシューティング、メンテナンスなどサービスライフ全体を通じたテストをサポートします。

BBU とは 

BBU は、ベースバンド信号を処理するために使用される通信網デバイスです。ベースバンドは、変調前の元の伝送周波数を表すために使用されるてい用語です。従来の無線アクセスネットワーク(RAN)は、アンテナの近くに配置された 1 つ以上のリモート無線装置(RRU)に接続された BBU で構成されています。

BBU は、物理インターフェイスを介したコアネットワークへの通信を担当し、リモート無線装置は、送受信 RF 機能を実行します。2 つの要素は通常、光ファイバーを介して相互にリンクされています。

セルタワーのふもとにある中央集約型機能と固定配置機能は、いくつかの側面から従来の BBU が 5Gにより再定義されつつあることを意味します。次世代の RAN アーキテクチャでは、BBU 機能をリアルタイム機能用の分散ノード(DU)と、無線リソース制御(RRC)などの非リアルタイム機能用の集約ノード(CU)に分割されます。5G BBU の仮想化と分割により、容量が増加し、レイテンシが短縮されます。

BBU の働きか?

RAN は、ベースバンド処理ユニットと RF 処理ユニットで構成されます。BBU は、基地局の中央集約型「ハブ」として機能し、アップリンクおよびダウンリンクのデータトラフィックを処理し、RRU 機能を制御します。従来の BBU には、信号をアナログからデジタルに、またはその逆に変換するために使用されるデジタル信号プロセッサ(DSP)が内蔵されています。

BBU が実行するまた別のプロセスには、アラーム監視と同期のためのシステムクロック動作などがあります。また、BBU は、ユーザーデータの転送、セッション管理、およびユーザー間の通信リンクを定義するモビリティ機能も制御します。

当初、基地局アーキテクチャでは、セルタワーのベースにあるキャビネットまたはエンクロージャ内の同じ場所にデジタルシェルフと無線シェルフがあり、そこに BBU と RRU が配置されていました。基地局は、損失や干渉を受けやすい RF ケーブルを介してアンテナに接続されていました。2003 年の 共通公衆無線インターフェイス(CPRI)プロトコルのリリースにより、RRU と BBU 間のトランスポートと接続性が定義され、フロントホールリンクを介してこれらの要素をよりはっきりと物理的に分離できるようになりました。

BBU の進化

最初のセルラーネットワークが 40 年以上前に導入されて以来、基本的な RAN 要素とそれらの間のインターフェイスは継続的に変化してきています。LTE BBU で始まった機能分割は、3GPP TR 38.801によって定義された分解 BBU アーキテクチャにより進化し続けています。

4G ベースバンドアーキテクチャ

4G LTE ネットワークは、リモート無線装置 RRU、フロントホール、および容量を増やす MIMO アンテナの導入により、BBU の発展の大きな節目となりました。BBU と RRH を組み合わせた分散 RAN(D-RAN)アーキテクチャは、マクロセルタワーベースでおなじみの BBU の展開を引き起こしました。この概念は、中央集約型 RAN(C-RAN)により拡大され、BBU 全体のありようが物理的な制約からさらに解放されることになりました。

5G のベースバンドアーキテクチャ

5G RAN は、BBU 機能のレイヤーを分割することにより、テレコムシステムの BBU のアーキテクチャを次のレベルに引き上げます。DU は RRU(RU)に最も近い位置に配置され、フロントホールリンクを介して RRU に接続されます。DU と CU を接続する新しいパケットベースの光ファイバーのリンクは、「ミッドホール」として知られています。プロセッサを集中的に使用する非リアルタイム機能が、よりリモートで中央に配置された CU に移行されることで、リソースの利用が最適化され、トラフィックがより効率的にルーティングされます。

また、RAN 仮想化により、DU と CU 間の機能分割を 5G のユースケースに基づいてカスタマイズすることもできます。オープン RAN(O-RAN)は、異なるベンダーのオープン分散ノード(O-DU)、オープン集約ノード(O-CU)、およびオープン無線装置(O-RU)間のトランスポート規則を定義することにより、分割アーキテクチャの相互運用性をさらに向上させています。同時に、オープンなパケットベースの eCPRI インターフェイスによって DU と RU 間のデータ転送が簡素化され、効率性の劣る CPRI シリアルトランスポートモードからの移行が進んでいます。 

BBU にはどのような機能があるか?

分割 RAN アーキテクチャモデルでは、CU と DU に割り当てられた機能は、OSI レイヤーの分割により定義されます。このモデルは、より柔軟な負荷管理、ユースケースの最適化、およびスケーラビリティを提供することにより 5G を補完します。また、CU/DU 機能は、高帯域幅が要求されユーザーのロケーションが固定されているユースケースでは、無線装置(RU)の近くに移すこともできます。

Functional Split

VIAVI TeraVM O-CU テスト DU Simは、O-DU エミュレーションの利点をラボまたは製造現場にもたらし、機器開発者および製造業者が、スケーラブルなトラフィック負荷を使って広範囲のオープン RU(O-RU)およびユーザー機器(UE)プロファイルを正確にシミュレートできるようにします。また、TeraVM には、最新の 3GPP および O-RAN 規格に準拠した業界初の O-CU ラップアラウンドテストもあります。

セルサイトを導入する際のエミュレーションの重要性

容量の需要とデバイスの普及が進むにつれて、モバイル事業者は、新しいセルサイトを効率的に展開することが課題になります。導入、コミッショニング、およびサイト調整の各段階には、ネットワーク構築、検証、およびトラブルシューティングのための幅広い技術リソースと専門知識が必要です。新しい無線とアンテナは導入段階でタワーに取り付けられますが、BBU または DU が設置されるまで、それらの機能テストを実施することはできません。

Installing Cell Sites

BBU のエミュレーションは、高度なテスト機器を使用し、コミッショニング済みの BBU を設置することなく BBU 送信と RRU 通信をシミュレートすることにより、並行してより効率的にセルサイトを展開する方法を提供します。リモート無線ヘッド(RRH)の構成、信号品質、リンクステータス、およびアンテナの傾きがサイト展開のコミッショニング段階に入る前に検証されるため、危険を伴う鉄塔登りを最小限に抑えることができます。

RRU テストへのこのアプローチは、ターンアップ前のトラックロールと予期しない問題を最小限に抑えることにより、運用コストを削減します。タワー設置機器とスタッフが調整やトラブルシューティングのために現場にいることで、平均修理時間(MTTR)が短縮され、セルサイトの設置を確実に認証できます。サイトの調整段階は、ハードウェアとパフォーマンスの「最終確認」に置き換えられた「診断と修理」によって最小化または回避されます。

Celladvisor BBU Emulation

エミュレーションに関する課題

BBU エミュレーションは進化を続け、5G の採用に伴う新しいベースバンドの特徴と機能に対応する必要があります。各 BBU 構成では、エミュレートする必要のある固有の変数が導入されています。既存の BBU フォームファクターが広範で、仮想化と分割の傾向があることから、テスト機器およびエンジニアにとって BBU エミュレーションの実施は課題になっています。 

そうした課題には、より高速な回線速度、さまざまな CU/DU 構成の可能性、MIMO パフォーマンスとチューニングをかつて単一のアンテナが認証されたのと同程度に効率的な検証などの要件があります。次世代 RAN では、RU の複雑さが増し、コミッショニングと調整プロセスに新しい要件が加わります。VIAVI MTS-5800 ハンドヘルドネットワークテスターは、レガシーと新しい BBU のアーキテクチャの両方をエミュレーションするためのコンパクトで使いやすいソリューションです。

BBU エミュレーションの利点 

効率の向上と全体的な展開時間の短縮から始まる BBU エミュレーションの利点は、ライフサイクル全体にわたるアクティブな光ネットワークの可視性向上とトラブルシューティングにまで及びます。コミッショニング段階を簡素化し、調整段階を事実上回避することにより、BBU エミュレーションは運用コストと市場投入までの時間を劇的に短縮します。また、エミュレーションは、基地局のメンテナンスとトラブルシューティングのための重要なツールにもなっています。 

  • 導入中のエミュレーション

    BBU エミュレーションを使用して、リモート無線ヘッドへのファイバーリンク接続、および RRU からアンテナへの同軸接続を検証できます。光パワー、IQ ベースバンドデータのインテグリティ、および CPRI/eCPRI リンクの構成を検証できます。また、OneAdvisor-800 セルサイトテストソリューションは、P5000i マイクロスコープを使用して無線(OTA)測定とファイバー端面検査も行います。

    導入段階で実施できるその他の有用なテストには、内部または外部の干渉源を特定するための RF 干渉テスト、コネクタやアンテナ、その他の機械部品の不具合を見つけるためのパッシブ相互変調(PIM)テストなどがあります。

  • 展開後のエミュレーション

    BBU エミュレーションは、展開済みの光ネットワークにも等しく重要なテスト機能です。問題が疑われる場合のリモート無線ヘッドの交換またはトラブルシューティングは、複雑で時間のかかるプロセスになる可能性があります。エミュレーションを使用すると、RU をネットワークから体系的に削除し、問題の原因として確認または除外して、不要な交換や診断を最小限に抑えることができます。また、定期的な RRU メンテナンスは、BBU エミュレーションを使用して機能テストを実施することによって対応することもできます。

BBU と RRU の違いは?

リモート無線ヘッド(RRH)とも呼ばれる RRU は、ワイヤレス基地局が物理的に分割されているにもかかわらず、本質的に BBU にリンクされています。各 RRU には、それぞれの送信回路と受信回路があります。近くのアンテナから信号が受信されると、フィルタリング、増幅され、デジタル形式に変換されてから、ファイバーを経由で BBU にルーティングされます。逆に、BBU からのデジタル信号は RF に変換、増幅され、アンテナに送られて送信されます。

BBU と異なり、RRU の機能は、BBU または CU/DU の組み合わせの処理機能よりもアンテナ性能により密接に関連しているため、RRU はタワー上部に配置することが不可欠です。4G の時からセルタワー上の BBU キャビネットと RRU 間の限定的分離として 始まったことが、現在は広がってきています。現在 BBU は分割されつつあり、多くの場合、必要な要素が RRU から何キロも離れた場所に配置されているか、統合されています。

BBU エミュレーションの未来

セルサイト展開に対する日程圧力の高まりと並行して従来の基地局の脱構築が起きています。DU または O-DU エミュレーションを組み込んだ新しい RAN テストソリューションは、進化する 5G 規格とインフラにうまく対応する必要があります。これは、無線装置のデジタル I/O の統合、eCPRI の採用、ビームフォーミングと Massive MIMO の広範な展開が対象になります。

オープン RAN が、RU、CU、および DU サプライヤーに非常に必要な標準化を推進するにしても、相互運用性に懸念があるため、当然のことながら、エミュレーションの実施は複雑になります。この新しい現実は、BBU のエミュレーションの価値を浮き彫りにします。5G RAN のハードウェアとソフトウェアの開発、およびサイトの導入とターンアップの間には、コストと時間の節約の機会が豊富にあります。

開発サイクル全体ですべてのオープン RAN 要素をエミュレートすることで、相互運用性の問題を防ぎ、サイト展開中の予期しない事態を最小限に抑えることができます。シミュレートする実世界の条件が増大するマトリックスにマルチベンダーの O-RU、O-DU、および O-CU テストベクトルを反映させるには、これまで以上に多くのテストとエミュレーションが必要になります。VIAVI は、フィールド、ラボ、および製造アプリケーション向けの業界トップの BBU エミュレーション機能を備えており、最適化され効率的なセルサイトの展開に向けて業界をリードしています。

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