Unidade de banda base (BBU)

Emulação BBU para campo, laboratório e fabricação

As demandas de inovação e capacidade da rede wireless impulsionaram a rate de implantação de novas redes móveis em níveis sem precedentes. As restrições de tempo de colocação no mercado e OpEx exigem maior eficiência e previsibilidade do cronograma. A emulação da unidade de banda base (BBU) permite que as operadoras móveis simplifiquem e acelerem o processo de implantação de rede móvel multifásico testando as unidades de rádio remoto (RRUs) durante a fase de instalação. O novo rádio 5G (NR) introduz a arquitetura BBU dividida. A VIAVI oferece as soluções de emulação BBU mais avançadas do mercado para o campo, laboratório e chão de fábrica.

Produtos

CellAdvisor 5G

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O CellAdvisor 5G da VIAVI é a solução portátil de campo ideal para validar todos os aspectos de implementação, manutenção e gerenciamento de rede móvel 5G.

Plataforma OneAdvisor 800

Ferramenta de teste de instalação e manutenção de rede completa; transporte, fibra e sem fio

Plataforma MTS-5800

Este testador é o menor instrumento portátil 10G do mercado, oferecendo suporte a testes ao longo de todo o ciclo de vida do serviço, incluindo caracterização da fibra, ativação do serviço, troubleshooting e manutenção.

O que é uma unidade de banda base? 

Uma unidade de banda base (BBU) é um dispositivo de rede de telecomunicações usado para processar sinais de banda base. Banda base é o termo usado para descrever a frequência original de uma transmissão antes da modulação. A rede de acesso por rádio (RAN) tradicional consiste em uma BBU conectada a uma ou mais unidades de rádio remotas (RRUs) posicionadas perto da(s) antena(s).

A unidade de banda base é responsável pela comunicação por meio da interface física com a rede core, enquanto a unidade de rádio remoto executa as funções de transmissão e recepção de RF. Os dois elementos são tipicamente ligados entre si pela fibra óptica.

A funcionalidade centralizada e o posicionamento fixo na base da torre de celular são aspectos da BBU tradicional, o que significa ser redefinido pelo 5G. A arquitetura RAN de última geração divide a funcionalidade da BBU entre uma unidade distribuída (DU) para funções em tempo real e uma unidade centralizada (CU) para funções não em tempo real, como o controle de recurso de rádio (RRC). A virtualização e a desagregação de unidades de banda base 5G aumentam a capacidade e reduzem a latência.

O que uma unidade de banda base faz?

A RAN consiste na unidade de processamento de banda base e na unidade de processamento de RF. A unidade de banda base atua como o “hub” centralizado da estação base, processando tráfego de dados de uplink e downlink e controlando a funcionalidade RRU. Uma BBU convencional contém um processador de sinal digital (DSP) usado para converter sinais de analógicos para digitais ou vice-versa.

As unidades de banda base de processos adicionais completas incluem monitoramento de alarme e operação do relógio do sistema para sincronização. A BBU também controla a transferência de dados do usuário, gerenciamento de sessão e funções de mobilidade que definem o link de comunicação entre os usuários.

A arquitetura da estação base originalmente posicionou a BBU e a RRU em prateleiras digitais e de rádio colocalizadas dentro de um gabinete ou gabinete na base da torre de celular. A estação-base foi conectada à antena por cabeamento RF, o qual era propenso a perda e interferência. O lançamento do protocolo de Interface de Rádio Pública Comum (CPRI) em 2003 definiu o transporte e a conectividade entre a RRU e a BBU, permitindo maior separação física desses elementos por intermédio de um link fronthaul.

Evolução da BBU

Desde que as primeiras redes celulares foram introduzidas há mais de 40 anos, os elementos básicos de RAN e as interfaces entre elas permaneceram em fluxo contínuo. A divisão funcional que se originou com a unidade de banda base LTE continua a evoluir com a arquitetura BBU desagregada definida pelo 3GPP TR 38.801.

Arquitetura de banda base 4G

As redes 4G LTE representaram um marco significativo para o desenvolvimento da BBU, com a introdução da unidade de rádio remota RRU, fronthaul e antenas MIMO para aumentar a capacidade. A arquitetura RAN distribuída (D-RAN) para a combinação BBU RRH levou à implantação familiar da unidade de banda base na base da torre de macrocélulas. Esse conceito foi expandido pela introdução de RAN centralizada (C-RAN) que liberou ainda mais a forma completa da BBU das restrições físicas.

Arquitetura de banda base 5G

A 5G RAN move a arquitetura da unidade de banda base dos sistemas de telecomunicações para o próximo nível dividindo as camadas da funcionalidade da BBU. A DU está posicionada mais próxima da RRU (RU) e conecta-se a ela pelo link fronthaul. O novo enlace de fibra óptica baseado em pacotes que conecta a DU e a CU é conhecido como o “midhaul”. Com funções intensas de processador, em tempo não real, deslocadas para CUs mais remotas e centralmente localizadas, a utilização de recursos é otimizada e o tráfego é roteado com mais eficiência.

A virtualização de RAN também permite que a divisão funcional entre a DU e a CU seja personalizada com base no use case 5G. A RAN aberta (O-RAN) está movendo a arquitetura de divisão para uma interoperabilidade maior, definindo convenções de transporte entre unidades distribuídas abertas (O-DU), unidades centralizadas abertas (O-CU) e unidades de rádio abertas (O-RU) de diferentes fornecedores. Ao mesmo tempo, a interface eCPRI aberta, baseada em pacotes, simplifica a transferência de dados entre a DU e a RU, substituindo o modo de transporte serial CPRI menos eficiente. 

Qual é a função de uma BBU?

Em um modelo de arquitetura RAN dividido, as funções atribuídas à CU e DU são definidas pela divisão das camadas OSI. Esse modelo complementa o 5G fornecendo gerenciamento de carga mais flexível, otimização de use case e escalabilidade. As funções CU/DU também podem ser movidas para perto da unidade de rádio (RU) para use cases com demandas de alta largura de banda e locais de usuário fixos.

Functional Split

O teste TeraVM O-CU Test DU Sim da VIAVI traz os benefícios da emulação O-DU para o laboratório ou chão de fábrica, permitindo que desenvolvedores e fabricantes de equipamentos simulem com precisão uma ampla range de perfis de equipamentos de usuário (EU) e Open RU (O-RU) com uma carga de tráfego escalável. O TeraVM também inclui o primeiro teste O-CU wraparound do mercado que está em conformidade com os mais recentes padrões 3GPP e O-RAN.

Importância da emulação ao instalar redes móveis

À medida que as demandas de capacidade e a propagação de dispositivos aumentam, as operadoras móveis são desafiadas a implantar com eficiência novas redes móveis. As fases de instalação, comissionamento e ajuste do local exigem uma ampla gama de recursos técnicos e experiência para construção, verificação e troubleshooting. Novos rádios e antenas são montados na torre durante a fase de instalação, mas seus testes funcionais não podem ser concluídos até que uma BBU ou DU esteja no lugar.

Installing Cell Sites

A emulação da unidade de banda base fornece uma abordagem mais eficiente e paralela para a implantação de rede móvel, simulando a transmissão da BBU e a comunicação RRU usando equipamentos de teste avançados e sem uma BBU comissionada. As subidas de torres arriscadas podem ser minimizadas à medida que a configuração da unidade de rádio remota (RRH), a qualidade do sinal, o status do link e a inclinação da antena são verificados antes de entrar na fase de comissionamento da implantação do local.

Essa abordagem para o teste de RRU reduz o OpEx minimizando truck rolls e problemas imprevistos antes do turn-up. Com o equipamento de instalação da torre e o pessoal ainda no local para qualquer ajuste ou troubleshooting, o tempo médio de reparo (MTTR) é reduzido e a instalação de redes móveis pode ser certificada com confiança. A fase de ajuste do local é minimizada ou eliminada com “diagnóstico e reparo” substituído por “confirmação final” de hardware e desempenho.

Celladvisor BBU Emulation

Desafios com a emulação

A emulação BBU deve continuar a evoluir e acompanhar o ritmo com novos recursos e capacidades de banda base que acompanham a adoção do 5G. Cada configuração de unidade de banda base introduz variáveis exclusivas a serem emuladas. A amplitude dos fatores de forma existentes da BBU e as tendências em relação à virtualização e desagregação criam desafios para equipamentos de teste e técnicos que executam a emulação BBU. 

Esses desafios incluem rates de linha mais rápidas, uma ampla gama de configurações CU / DU em potencial e um requisito para verificar o desempenho e o ajuste do MIMO com a mesma eficiência com que uma única antena foi certificada. A RAN de próxima geração aumenta a complexidade da RU e adiciona novos requisitos aos processos de comissionamento e ajuste. O testador de rede portátil MTS-5800 da VIAVI é uma solução compacta e fácil de usar para a emulação de arquiteturas de unidade de banda base antigas e emergentes.

Benefícios da emulação BBU 

Os benefícios da emulação BBU que começam com maior eficiência e tempo de implantação geral reduzido estendem-se para melhorar a visibilidade e o troubleshooting de redes ativas ao longo de todo o ciclo de vida. Ao simplificar a fase de comissionamento e praticamente eliminar a fase de ajuste, a emulação BBU reduz drasticamente as despesas operacionais e o tempo de colocação no mercado. A emulação também se tornou uma ferramenta importante para manutenção e troubleshooting da estação rádio base. 

  • Emulação durante a instalação

    A emulação BBU pode ser usada para verificar conexões de enlace de fibra para a cabeça de rádio remota e conexões coaxiais de RRUs para antenas. Poder óptico, integridade de dados de banda base IQ e a configuração de links CPRI/eCPRI podem ser validados. A solução de teste de rede móvel OneAdvisor-800 também realiza a medição e inspeção da extremidade da fibra Over-the-Air (OTA) por meio do microscópio P5000i.

    Outros testes valiosos que podem ser realizados durante a fase de instalação incluem testes de interferência de RF para identificar fontes internas ou externas de interferência e testes de intermodulação passiva (PIM) para localizar conectores, antenas ou outros componentes mecânicos defeituosos.

  • Emulação após a implantação

    A emulação BBU é uma capacidade de teste igualmente relevante para redes implantadas. A substituição ou o troubleshooting de cabeças de rádio remotas quando há suspeita de problemas pode ser um processo complexo e demorado. Usando a emulação, uma RU pode ser sistematicamente removida da rede e confirmada ou eliminada como uma fonte de problemas, minimizando a substituição desnecessária ou diagnósticos. A manutenção periódica de RRU também pode ser suportada usando emulação BBU para conduzir testes funcionais.

Qual é a diferença entre BBU e RRU?

Também conhecido como a Unidade de Rádio Remoto (RRH), a RRU é intrinsecamente ligada à BBU, apesar da divisão física da estação base sem fio. Cada RRU inclui circuitos separados de transmissão e recepção. Quando um sinal é recebido de uma antena próxima, ele é filtrado, amplificado e convertido em um formato digital antes de ser roteado via fibra para a BBU. Por outro lado, os sinais digitais da BBU são convertidos em RF antes de serem amplificados e enviados para a antena para transmissão.

Ao contrário da unidade de banda base, o posicionamento na parte superior da torre é essencial para as RRUs, uma vez que sua função está mais intimamente ligada ao desempenho da antena do que as funções de processamento da combinação BBU ou CU/DU. O que começou com o 4G como uma separação limitada entre o gabinete da BBU e a RRU no topo da torre de celular agora foi expandido. As BBUs estão agora sendo desagregadas, com seus elementos necessários posicionados em locais remotos ou consolidados, muitas vezes a muitos quilômetros de distância das RRUs.

O futuro da emulação BBU

A desconstrução da estação base tradicional está coincidindo com o aumento da pressão de programação para a implantação de rede móvel. As novas soluções de teste RAN que incorporam emulação de DU ou O-DU devem ser altamente responsivas à evolução dos padrões e infraestrutura 5G. Isso inclui a integração de E/S digital em unidades de rádio, adoção de eCPRI e a implantação generalizada de beam forming e MIMO massivo.

Mesmo que a RAN aberta gere a padronização necessária para fornecedores de RU, CU e DU, as preocupações de interoperabilidade inevitavelmente complicarão as práticas de emulação. Essa nova realidade destaca o valor da emulação da unidade de banda base. Oportunidades de economia de tempo e custo são abundantes durante o desenvolvimento de hardware e software 5G RAN, bem como instalação e turn-up do local.

A emulação de todos os elementos RAN aberta durante todo o ciclo de desenvolvimento pode evitar problemas de interoperabilidade e minimizar surpresas durante a implantação do local. Mais testes e emulação do que nunca serão necessários para incorporar vetores de teste O-RU, O-DU e O-CU de vários fornecedores em uma matriz crescente de condições simuladas do mundo real. Com recursos de emulação BBU líderes do mercado para aplicações de campo, laboratório e fabricação, a VIAVI está liderando o caminho para a implantação otimizada e eficiente de rede móvel.

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