Worin besteht der Unterschied zwischen einem 5G-Basisstationssystem und einem 4G-Basisstationssystem?
1. RRU und Antenne sind integriert (bereits realisiert)
5G nutzt die Massive-MIMO-Technologie (siehe 5G Basic Knowledge Course for Busy People (6)-Massive MIMO: The Real Big Killer of 5G und 5G Basic Knowledge Course for Busy People (8)-NSA or SA? This is A question worth thinking about), die verwendete Antenne verfügt über eingebaute unabhängige Transceiver-Einheiten von bis zu 64.
Da es praktisch unmöglich ist, 64 Speiseleitungen unter einer Antenne einzuführen und an einem Mast zu befestigen, haben die Hersteller von 5G-Geräten die RRU und die Antenne zu einem Gerät kombiniert – der AAU (Active Antenna Unit).
Wie Sie dem Namen entnehmen können, steht das erste A in AAU für RRU (RRU ist aktiv und benötigt eine Stromversorgung zum Betrieb, während die Antenne passiv ist und ohne Stromversorgung verwendet werden kann), und das zweite AU steht für Antenne.
Optisch ähnelt die AAU einer herkömmlichen Antenne. Die mittlere Abbildung oben zeigt die 5G-AAU, die beiden anderen die herkömmlichen 4G-Antennen. Zerlegt man die AAU jedoch, ergibt sich Folgendes:
Im Inneren sind dicht aneinandergereihte, unabhängige Transceiver-Einheiten zu sehen; die Gesamtzahl beträgt natürlich 64.
Die Glasfaserübertragungstechnologie zwischen BBU und RRU (AAU) wurde modernisiert (bereits realisiert).
In 4G-Netzen müssen BBU und RRU über Glasfaser miteinander verbunden werden, und der Standard für die Hochfrequenzsignalübertragung in Glasfaser wird CPRI (Common Public Radio Interface) genannt.
CPRI überträgt Nutzerdaten zwischen BBU und RRU in 4G, was an sich kein Problem darstellt. In 5G kann die Kapazität einer einzelnen 5G-Zelle jedoch aufgrund von Technologien wie Massive MIMO mehr als das Zehnfache der Kapazität einer 4G-Zelle erreichen, was der Kapazität von BBU und AAU entspricht. Die Datenübertragungsrate muss daher mehr als das Zehnfache der 4G-Datenrate betragen.
Bei Beibehaltung der herkömmlichen CPRI-Technologie würde sich die Bandbreite der Glasfaser und des optischen Moduls um das N-fache erhöhen, und auch deren Preis würde sich um ein Vielfaches steigern. Um Kosten zu sparen, haben Hersteller von Kommunikationsgeräten das CPRI-Protokoll daher auf eCPRI umgestellt. Diese Umstellung ist sehr einfach. Im Wesentlichen wird der CPRI-Übertragungsknoten von der ursprünglichen physikalischen Schicht und der Funkfrequenz auf die physikalische Schicht verlagert, und die herkömmliche physikalische Schicht wird in eine höhere und eine niedrigere physikalische Schicht unterteilt.
3. Aufteilung der BBU: Trennung von CU und DU (dies wird vorerst nicht möglich sein)
Im 4G-Zeitalter verfügt die Basisstations-BBU sowohl über Steuerungsfunktionen (hauptsächlich auf der Hauptsteuerplatine) als auch über Benutzerfunktionen (Hauptsteuerplatine und Basisbandplatine). Dabei gibt es ein Problem:
Jede Basisstation steuert ihre eigene Datenübertragung und implementiert ihre eigenen Algorithmen. Eine Koordination untereinander findet im Grunde nicht statt. Könnte die Steuerungsfunktion – quasi die „Gehirnfunktion“ – entfernt werden, ließen sich mehrere Basisstationen gleichzeitig steuern, um eine koordinierte Übertragung und Interferenzminimierung zu erreichen. Wäre die Datenübertragungseffizienz dadurch deutlich höher?
Im 5G-Netz wollen wir die oben genannten Ziele durch die Aufteilung der BBU erreichen. Die zentrale Steuerungsfunktion übernimmt die CU (Centralized Unit), während die Basisstation mit der separaten Steuerungsfunktion ausschließlich für die Datenverarbeitung und -übertragung zuständig ist. Diese Funktion wird zur DU (Distributed Unit). Das 5G-Basisstationssystem sieht somit wie folgt aus:
Bei der Architektur mit getrennten CUs und DUs wurde auch das Übertragungsnetz entsprechend angepasst. Der Fronthaul-Teil wurde zwischen DU und AAU verlegt, und das Midhaul-Netz wurde zwischen CU und DU hinzugefügt.
Das Ideal ist jedoch sehr umfassend, die Realität hingegen sehr begrenzt. Die Trennung von CU und DU hängt von Faktoren wie der Unterstützung der industriellen Wertschöpfungskette, dem Umbau von Serverräumen, den Anschaffungen der Betreiber usw. ab. Sie wird sich erst in einiger Zeit realisieren lassen. Die aktuelle 5G-BBU ist nach wie vor in dieser Form vorhanden und hat nichts mit der 4G-BBU zu tun.
Veröffentlichungsdatum: 01.04.2021