Prezentare: Componentele hardware ale rețelelor GSM / LTE / 5G (BBU, RRU, AAU, antene și rack-uri)

[Radutuby]

Salutare.

De ceva timp sunt pasionat de telecomunicațiile GSM și de componentele hardware care stau la baza acestor rețele, așa că m-am gândit să pun cap la cap un ghid despre cum funcționează și ce conține o astfel de infrastructură.

Acest material este destinat atât pasionaților, cât și celor curioși să înțeleagă mai bine rețelele GSM. Nu sunt specialist în domeniu, iar informațiile prezentate sunt bazate pe documentare din mai multe surse, pe care le voi menționa la final.

1. Arhitectura generală a unei rețele GSM / LTE / 5G

sursa info: https://www.linkedin.com/pulse/architecture-mobile-networks-2g-3g-4g-ilyes-amokrane-lezzoum-tyofe/

O rețea radio (RAN – Radio Access Network) este formată din:

- Terminal (telefon) -> Antenă -> RRU / AAU -> BBU -> Core Network

Pentru 2G:

• BTS (Base Transceiver Station)
• BSC (controller)

Pentru 4G/5G

• arhitectură modernă: BBU + RRU + antenă / AAU

2. BBU (Baseband Unit) – „creierul rețelei”

sursa foto : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:BBU_Huawei.jpg

- Ce este?

BBU este unitatea centrală de procesare a stației de bază.

- Funcții :

• procesare semnal digital (modulare codare)
• management trafic si resurse
• control conexiuni utilizatori

- Unde este instalat ?

• in rackuri la baza turnului sau in ''data center''

- Structura interna :

• CPU (procesor)
• memorie
• module DSP (digital signal processing)

3. RRU (Remote Radio Unit)  „motorul radio”

Sursa foto: Fotografie realizata personal

- Ce este ?

Unitatea care face conversia între:

• semnal digital (de la BBU)
• semnal RF (radio)

- Funcții:

• conversie digital -> radio
• amplificare semnal
• filtrare RF

- Unde este montat ?

• pe turn, aproape de antenă (pentru pierderi minime)

4. Antenele (Passive Antennas)

Sursa foto: Fotografie realizata personal

- Ce sunt ?

• elemente pasive care radiază undele radio

- Tipuri :

• sectoriale (cel mai frecvent – 3 sectoare / 360°)
• omnidirecționale
• multiband (mai multe frecvențe)

- Rol :

• transmit semnalul către utilizatori
• recepționează semnalul de la telefoane

5. AAU (Active Antenna Unit) – tehnologia 5G

Sursa foto : https://www.red-dot.org/project/huawei-tri-band-aau-82273

- Ce este ?

• AAU = RRU + antenă integrate într-un singur echipament

- Funcții :

• transmite și recepționează semnal
• beamforming (direcționează semnalul)
• suportă Massive MIMO

- Avantaje : 

• eficiență mai mare
• instalare simplificată
• performanță 5G ridicată

6. Rack-uri telecom (cabinete)

Sursa foto: Fotografie realizata personal

- Ce contin ?

• BBU-uri
• echipamente de alimentare
• switch-uri / routere
• unități de răcire

- Tipuri :

• indoor (în shelter / cameră tehnică)
• outdoor (cabinet etanș lângă turn)

7.Cum sunt conectate componentele

- Arhitectură 4G:

• BBU -> (fibra optică) -> RRU -> (cablu RF) -> Antenă

- Arhitectură 5G:

• BBU -> (fibra optică) -> AAU (antenă + radio)

8.Evoluția arhitecturii

2G (GSM)

• totul într-un cabinet (BTS)

3G (HSPA)

• separare BBU + RRU

4G

• arhitectură distribuită (BBU + RRU + antenă)

5G

• AAU + virtualizare BBU (Cloud RAN)

9. Rezumat simplu

Componenta	Rol
BBU	Procesează semnalul
RRU	Transformă semnalul în radio
ANTENA	Trimite semnalul în aer
AAU	RRU + antenă (integrate)
RACK	Găzduiește echipamente

10.Sursa informațiilor (linkuri)

• https://www.linkedin.com/posts/mahesh-vithanage-4a1027212_understanding-bbu-rru-and-aau-in-a-telecom...
• https://www.monolithicpower.com/en/learning/resources/an-introduction-to-5g-and-how-mps-products-can...
• https://telecomtrainingpro.com/introduction-5g-hardware-components/
• https://www.ycict.net/aau%E3%80%81rru%E3%80%81bbu/
• https://www.telecomhall.net/t/difference-between-aau-rru-and-bbu/32977

To be continued...

[FLo1]

Frumos review, @Radutuby. Îl voi folosi la unele referințe comparative în teren.

Am o curiozitate,  deși dacă nu găsești la tine în zonă te ajut cu niște adrese fizice, bineînțeles din zona ta: Unde și cum sunt montate soluțiile alternative de alimentare cu energie electrică, panouri solare în general, posibil și cu mici capacități de stocare? Le regăsești nu doar la Orange, ca soluții fie de compensare consum de energie electrică, dar și ca alternativă în cazul unui defect la rețeaua electrică de distribuție a operatorului de distribuție zonal și de alimentare cu energie electrică a echipamentelor regăsite și descrise de tine. Așadar... revin și eu. 👍

LE: Ca o mențiune, "panourile" nu sunt obligatoriu montate pe stâlpul antenei, ci mai degrabă la sol, în perimetrul antenei. O eventuală capacitate de stocare a energiei sigur e montată pe sol.

[Radutuby]

Digi în zona mea are site-uri cu panouri fotovoltaice, la Orange, cel puțin aici pe deal, folosesc generator Diesel 😜.

L-am surprins de câteva ori funcționând la o pană de energie electrică.

[FLo1]

Uite un exemplu de pe net cu panouri foto pentru echipamentele de pe turn. Majoritatea sunt la sol pentru siguranță și pentru a nu produce o diminuare a semnalului RF prin montarea lor.

Stocările sunt destul de masive (depinde de capacitate), deci sigur sunt pe sol. Generatoarele diesel sunt doar pentru urgențe și sunt cuplate cu un AAR (Anclanșare Automată a Rezervei) pentru utilizare în caz de defect / întrerupere în alimentarea cu energie electrică. 

[Radutuby]

@Flo am găsit si un site ORO/Vodafone cu backup pe "solar panels" 

Este situtat pe un deal pe strada Pupezei 😄. Acest site acopera Ocna Dej-ului si o mare parte din Oraș. 

 Și un site Digi , dotat si cu panouri solare pentru backup. 

 Și inca un turn in proximitate care inca nu stiu cui aparține dar are niste antene care eu personal nu le-am mai văzut pana acum si conform unui research pe internet par a fi antene pentru link radio (backhaul) dar nu sunt 100% sigur.

 

[FLo1]

Doar de miercuri revin cu o confirmare a adresei (eventual operator). Și da, interesant la modul de de amplasare. Revin cu detalii despre ce ar putea conține firida (exclusiv invertor sau si stocare). În rest cam da, cam așa ar arăta marea majoritate, adică au montaj la sol.

Da, pe stâlpi posibil să regăsești și antene pentru facilitarea utilizării spectrului aferent stațiilor radio. Deci nu sunt exclusiv GSM.

[Radutuby]

Tind să cred că acel stâlp este părăsit sau mai este folosit și pentru radio FM, deoarece văd pe el și niște antene omnidirecționale.

 

[FLo1]

Neoficial, posibil la nivel de Cluj să nu găsești panouri solare decât la Digi. Și cele de la tine din zonă nu au nici cea mai mică fărâmă de stocare. Oricum, afacerea este pentru un consum din surse proprii, întrucât ca producție suplimentară și venit suplimentar sunt mici capacitățile instalate. În plus majoritatea sunt la joasă tensiune, adică un nivel de producție la limita minimă cât să nu consume din rețeaua operatorului de rețea pentru echipamentele instalate acolo. 

[Radutuby]

Am înțeles. Mulțumesc pentru explicații. În cazul ăsta, la noi, pe timp de noapte, dacă există o avarie la rețeaua electrică, doar un singur site are backup: cel de pe strada Unirii, cu generator diesel.

[FLo1]

Eh, acum mai există și o alternativă ”semi-valabilă”: ”autonom și independent” 🙂 Mă refer mai exact la sistemele solare off-grid. Adică nu trebuie să fi conectat neapărat cu instalația de producere la rețeaua operatorului. Așa cum sunt mulți dintre cei care ”s-au trezit” să-și monteze panouri pe la geamul balconului. Aceia sunt o categorie distinctă și pot funcționa doar cât instalația respectivă produce energie.

Ce ar mai fi interesant de analizat, dacă generatoarele respective au nevoie de asistență / intervenție umană sau sunt cu comandă remote. Doar ca funcționare. Dar e puțin mai dificil din extern..... o confirmare.

[Radutuby]

Cu ajutorul unui coleg de pe forumul softpedia am aflat ca aceste antene sunt de la fosta retea ZAPP 😁

[FLo1]

Da, poate fi o explicație în acest sens. Totuși nu înțeleg de ce să îngreunezi un stâlp (aparținând unui operator de rețea) cu echipamente care să îngreuneze, sau poate chiar să influențeze puterea semnalului celorlalte? Sau de ce să nu faci loc la alte antene pentru un plus de putere în zonă?....