Система базовых станций: контроллеры возвращаются
Контроллер базовых станций (КБС) – это сетевой элемент, который управляет всеми ресурсами сотовой сети. Установление новых соединений, хэндоверы между станциями, изменение характеристик подключения – ничто не проходит без участия КБС.
То есть это центр сети радиодоступа в 2G и 3G. Но в 4G от него решили отказаться. Зачем тратиться на отдельный и дорогостоящий сетевой элемент, когда все его функции могут выполнять сами базовые станции. Поэтому в 4G и 5G вы уже не найдёте контроллера. От них отказались по экономическим соображениям. Но, как оказалось, ненадолго.
В недавней статье о новой архитектуре базовых станций я рассказал, что теперь базовая станция будет состоять из трёх элементов, вместо двух. Раньше было достаточно 2 элемента: системный модуль (BBU) и радиоблок (RRU).
В новой архитектуре, определённой 3GPP Release 14, базовая станция состоит из RU – радиомодуля, DU – распределённого модуля и CU – центрального модуля. В самом простом варианте, BBU = DU+CU. Это будет такая же базовая станция, что и работают сейчас.
Но есть и другие варианты построения сотовой сети, когда на месте базовой станции устанавливаются радиомодули совмещённые с распределёнными блоками RU+DU в едином корпусе. Они будут подключаться к центральному модулю – CU.
Ничто не напоминает? По сути, это возвращение к контроллерам базовых станций, от которых отказались в 4G. Точно также, как например, в сети 3G будет некий центральный модуль, который будет управлять работой, подключённых к нему базовых станций. Да, терминология другая, но суть примерно та же.
Хотя есть и некоторые отличия. Теперь оборудование базовой станции максимально компактное. RU+DU – это небольшой прямоугольный блок в уличном исполнении, который не требует отдельного термошкафа или термобокса. Он напрямую будет подключаться оптикой к CU.
Центральный модуль, в отличие от контроллера базовых станций, будет устанавливаться относительно близко к самим базовым станциям. Например, один CU будет обслуживать район города или небольшой населённый пункт, а не целый регион РФ, как было с КБС.
Главный вопрос: зачем это понадобилось? Причина возвращения к архитектуре с центральным сетевым элементом кроется в необходимости строить очень много базовых станций на небольшой территории в 5G.
Из-за того, что сети пятого поколения работают в относительно высоких частотных диапазонах, радиус их работы составляет лишь несколько десятков метров. Уже в 100 метрах добиться хорошего покрытия внутри помещений в диапазоне 3,4 ГГц и выше уже не получится.
Даже наличие сети 5G в низких частотных диапазонах не решает проблему, так как полоса 5-20 МГц не позволяет раскрыть весь потенциал сети. Обязательно нужны широкие каналы, которые сейчас доступны лишь в 3,4 ГГц и выше.
Как ни крути, чтобы построить самостоятельную (standalone – SA) сеть 5G нужно строить много базовых станций. В разы больше, чем есть у операторов сейчас. А это удовольствие не из дешёвых. Поэтому стали искать варианты сэкономить как на капитальных затратах (на строительство), так и на операционных (эксплуатация).
Идея с центральными модулями, эдакими мини-контроллерами, как раз призвана уменьшить объём затрат мобильных операторов. Установка RU+DU на месте базовых станций экономит операторам затраты на оборудование, так как нет ещё BBU, термошкафа и другого сопутствующего железа.
Кроме того, операторы могут сэкономить на аренде, техническом обслуживании и эксплуатации каждой базовой станции. В больших объёмах сетей, когда количество базовых станций 5G исчисляется тысячами, набегает очень большая экономия.
Также можно сэкономить и на центральном модуле. По своей сути, это большой компьютер или сервер, который может быть выполнен на универсальных процессорах. То есть CU – это как миниатюрный дата-центр, создание которого дешевле гораздо дешевле, чем КБС.
Главная статья затрат в новой архитектуре – необходимость реорганизации транспортной сети. Для реализации всей этой идеи мобильному оператору фактически нужно построить новую волоконно-оптическую сеть. В зависимости от конкретной страны и местных законов по прокладке кабеля, удовольствие это может оказаться очень дорогим.
Поэтому пока это пусть и вполне реальная архитектура, применяемая на практике, но пока ещё не получившая массового распространения. Однако по мере наращивания объемов производства и появления альтернативных производителей такие сети будут появляться с нарастающей интенсивностью.