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CPRI and OBSAI

지난 10년 동안 스마트폰과 태블릿의 급속한 확산과 많은 새로운 클라우드 서비스 덕분에 모바일 데이터 트래픽이 폭발적으로 증가했습니다. 사업자들은 이동통신망의 대역폭을 증가시켜 모바일 데이터 트래픽 증가를 지원하고 있습니다. 이는 클라우드-라디오 액세스 네트워크(Cloud-Radio Access Networks)라고도 불리는 C-RAN(Centralized-Radio Access Networks)이 채택되면서 이동통신 시스템을 완전히 변화시키는 중요한 원동력이 되었습니다. 사업자에게 있어 또 다른 중요한 동인은 네트워크 실행 비용을 절감하는 것이었습니다.

모바일 프런트 홀(Fronthaul)은 C-RAN을 사용하여 안테나 사이트에 여럿으로 분산된 원격무선장비(Remote Radio Head, RRH) 장치를 제어하는 중앙집중식 기본대역장치(Base Band Unit, BBU)로 구성됩니다. BBU 및 RRH는 범용 인터페이스, 가장 일반적으로 CPRI(Common Public Radio Interface) 또는 경우에 따라 OBSAI(Open Base Station Architecture Initiative)를 통해 연결됩니다.

많은 셀룰러 네트워크는 기존의 무선 장치가 BBU (Baseband Unit)과 RRH (Remote Radio Head)로 분할된 분산 아키텍처를 구현하기 시작했습니다. 이것은 광섬유 케이블을 사용하여 동축 RF 케이블을 타워의 베이스에 있는 라디오/무선 장치에서 타워 상단에 있는 안테나 어레이로 교체할 수 있는 기능을 제공합니다. RF 케이블은 전력 손실이 발생하고 손상이나 부식으로 인해 시간이 지남에 따라 성능이 저하된다는 한계가 있습니다.

Standalone Base Station Configuration

기존의 standalone(SA) 기지국(Base Stations)은 전원 공급 및 안테나 인프라의 필요성으로 인해 높은 운영 비용과 제한된 설치 위치로 인해 어려움을 겪습니다. 기존 기지국 설치의 문제점은 RRH (Remote Radio Head)와 BBU (Baseband Unit)를 분리함으로써 해결됩니다.

CPRI 통신 속도는 안테나 구성 및 LTE 대역폭에 따라 1.2288 ~ 24.3302 Gbit/s로 확장될 수 있습니다.

Antenna Configuration

CPRI Communication Rate for LTE Bandwidth

5 MHz

10 MHz

20 MHz

20 MHzx2
(3.5G-band TD-LTE)

2x2 MIMO

614.4 Mbit/s
(IP Rate 37.5 Mbit/s)

1.2288 Gbit/s
(IP Rate 75 Mbit/s

2.4576 Gbit/s
IP Rate 150 Mbit/s)

4.9152 Gbit/s
IP Rate 300 Mbit/s)

4x2 (4x4) MIMO

1.2288 Gbit/s
IP Rate 75 Mbits)

2.4576 Gbit/s
(IP Rate 150 Mbit/s)

4.9152 Gbit/s
(IP Rate 300 Mbit/s)

9.8303 Gbit/s
(IP Rate 600 Mbit/s)

CPRI and OBSAI Bit Rates

CPRI 비트 전송률은 "옵션#"이라고합니다. CPRI 사양 V7.0에 따르면 현재 10가지 옵션이 있습니다.

Option Bite Rate
(mbps)
Line Code
1 614.4 8B/10B
2 1,228.8 8B10B
3 2,457.6 8B10B
4 3,072.0 8B10B
5 4.915.2 8B10B
6 6,144.0 8B10B
7 9,830.4 8B10B
8 10,137.6 64B/66B
9 12.1651 64B/66B
10 24.3302 64B/66B

4 개의 OBSAI 비트 전송률이 정의 되어있습니다:

Bite Rate
(mbps)
Line Code
768 8B10B
1536 8B10B
3072 8B10B
6144 8B10B

CPRI IQ Bit Mapping

CPRI 링크는 디지털화된 RF 신호(안테나-캐리어)를 복잡한 베이스밴드 형식으로 전송합니다. 각 샘플/표본에는 in-phase(I) 및 quadrature(Q) 구성요소가 있습니다. CPRI 사양은 이 형식의 신호 데이터를 처리하기 위해 특별히 만들어졌습니다. I및 Q 샘플은 함께 인터리브(interleaved)되어 하나의 단어를 만듭니다. 이러한 단어들은 신호의 목표 샘플링 속도와 비트 폭을 충족시키기 위해 패턴으로 결합됩니다.

CPRI를 사용하면 무선 인터페이스의 요구사항과 신호가 업링크(Uplink)에 있는지 다운링크(Downlink)에 있는지에 따라 다른 비트 폭을 사용할 수 있습니다. 다운링크에서 비트 수는 8 ~ 20개 사이일 수 있습니다. 업링크에서 더 높은 샘플링 속도를 허용하기 위해 4 ~ 20 비트를 사용할 수 있습니다. 또한 더 작은 너비의 IQ샘플은 더 큰 비트 너비의 공간을 채우기 위해 예비 비트(reverse bit)로 부호확장 또는 패딩(padded) 될 수 있습니다. 이는 다운링크와 업링크의 IQ 샘플 처리의 너비가 다르지만 사용자가 샘플을 CPRI 링크에 매핑(mapping)할 때 두 가지 모두에 대해 동일한 크기를 선호하는 경우 유용합니다.

스펙트럼을 분할할 때 RF 캐리어(Carrier)에는 작동해야 하는 특정 주파수 대역이 지정됩니다. 마찬가지로, CPRI 링크에서 캐리어는 안테나 컨테이너 또는 AxC라고 불리는 각 기본 프레임에 특정 블록이 주어져 IQ 샘플 데이터로 채워집니다. 안테나 컨테이너(NAxC)의 크기는 IQ 데이터의 비트 폭과 샘플 속도를 기반으로 합니다. AxC의 크기와 구조는 매핑 방법에 의해 정의됩니다.

CPRI over Optical Transport Network (OTN)

몇몇 벤더들은 광 전송 네트워크(OTN: Optical Transport Network) 솔루션을 통해 CPRI(Raw Radio) 데이터를 RE에서 광섬유를 통해 중앙 집중식 위치로 전송하는 것을 지원하는 작업을 하고 있습니다.

  • 단일 위치에서 여러 RE를 제공할 수 있습니다.
  • 이러한 수준의 통합은 망 확장성에 영향을 주지 않으면서 분산 접근 방식에 비해 전력 및 비용을 크게 절감합니다.

OTN은 동일한 광섬유를 통한 여러 프로토콜의 전송을 지원하여 OTN 사업자의 오류 관리, 성능 모니터링 및 보호 메커니즘과 함께 낮은 진입 비용과 현재, 미래 및 레거시(legacy) 인프라 기술을 지원할 수 있는 기능을 제공합니다.
OTN 사업자는 또한 동일한 네트워크 전체(network-wide) 관리 시스템을 사용하는 이점을 누리고 있습니다.

Baseband Unit (BBU)

더 낮은 비용으로 더 많은 throughput에 대한 요구가 증가함에 따라 무선 망 공급자는 무선 장비가 광섬유 케이블을 통해 베이스밴드 유닛(BBU)에 연결되는 원격 무선 헤드 (RRH)를 사용하는 방식으로 변화했습니다. 이는 마스트헤드(masthead)에 RRH를 배치(낮은 RF 손실을 위해)하거나 또는 원격 위치에 BBU 배치(운영 효율성 향상을 위해)하는 것을 포함하여 셀 사이트 구현 방식에 새로운 수준의 유연성을 제공합니다.

Development Inspection

현장에서 REC to RE 연결은 광신호가 반사되는 기계식 스플라이스(mechanical splices), 커넥터(connector) 등과 같은 다양한 연결 방법을 가진 광섬유를 사용합니다.


1.2288 Gbit/s에서 이러한 반사는 데이터 속도가 증가함에 따라 문제없는 회로에 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 문제의 영향은 데이터 속도가 증가하고 1비트의 폭이 작아질수록 커집니다. 반사 감쇠, BER 및 지연 측정과 링크 평가에 대한 필요성은 광섬유 망 구현에 매우 중요합니다.


   Installation Measurements
Bit Rate (Gbit/s)
0.6144
1.2288
2.4576
4.9152
9.8304
   Optical Signal Loss
✔✔
✔✔
✔✔
✔✔
✔✔
   Optical Return Loss
✔✔
✔✔
✔✔
✔✔
✔✔
   BER
✔✔
✔✔
   Delay
✔✔
✔✔
   Link Evaluation
✔✔
✔✔

Key:  ✔✔ Essential  |  ✔ Required

Field Measurement Solution

LTE 서비스 확산으로 인한 트래픽 증가를 감당하기 위해 이동통신망이 광섬유로 전환되고 있습니다. 안리쓰는 이동통신망 설치 및 유지 보수 (I & M)에서 시작하여 장거리 및 FTTH 광섬유 I&M으로 확장하는 모든 범위의 효과적인 현장 측정 솔루션을 보유하고 있습니다. 이러한 솔루션은 RRH, 모바일 백홀, FTTH 등을 포함하여 사용자에 이르기까지 모든 작업 분야의 모든 요구사항을 충족시킵니다.

CPRI/OBSAI Options Available

다음 기능을 지원하기 위해 Network Master Flex MT1100A 및 Network Master Pro MT1000A에 CPRI 및 OBSAI 옵션이 추가되었습니다. CPRI/OBSAI 전송 장비의 설치, 개발 및 제조 검사에 사용됩니다.

  • CPRI 옵션 1 (614.4 Mbit/s) ~ 옵션 8 (10.1376 Gbit/s)
  • 768 Mbit/s ~ 6.144 Gbit/s의 OBSAI 비트 전송률
  • Frame BER 및 Unframed BER (Pure PRBS 패턴) 측정
  • 지연 측정 (Delay measurements)
  • REC, RE 및 Link 검사 평가
  • 통과 연결(Pass-through connection)을 사용한 Up / Down 알람 모니터링
  • OTN을 통한 CPRI의 CPRI 평가

안리쓰의 Base Station Analyzer 에는 CPRI RF 측정을 지상에서 수행할 수 있는 옵션이 있습니다. 특히, 업링크 LTE 스펙트럼은 라이브 네트워크에서 실시간으로 확인하여 간섭을 모니터링 할 수 있습니다. 이것은 타워 등반 작업자를 호출할 필요없이 강력한 테스트 기능을 제공합니다. 불량한 KPI 지표의 많은 일반적인 원인, 특히 업링크를 방해하는 우발적이거나 불법적인 송신기로 인한 원인을 진단할 수 있습니다.

Products

Network Master Pro MT1000A

MT1000A

- 100G Multirate Module
- 10G Multirate Module
- OTDR Module
- CPRI RF Module
Smart All-in-one Optical and Data Measurements

BTS Master MT8820T

MT8220T

Base Station Analyzer
400 MHz - 6 GHz VNA frequency
150 kHz - 7.1 GHz SPA frequency

셀 마스터 컴팩트 기지국 분석기 MT8213E

MT8213E

Base Station Analyzer
2 MHz - 6 GHz VNA frequency
100 kHz - 6 GHz SPA frequency

Site Master 초소형 케이블 및 안테나 분석기 S331E

S331E

Cable and Antenna Analyzer
2 MHz - 4 GHz VNA frequency
2 port measurements

Site Master 소형 케이블 & 안테나 분석기(스펙트럼 분석기 지원) S332E

S332E

Cable and Antenna Analyzer
2 MHz - 4 GHz VNA frequency
100 kHz - 4 GHz SPA frequency

Site Master 초소형 케이블 및 안테나 분석기 S361E

S361E

Cable and Antenna Analyzer
2 MHz - 6 GHz VNA frequency
2 port measurements

Site Master 소형 케이블 & 안테나 분석기(스펙트럼 분석기 지원) S362E

S362E

Cable and Antenna Analyzer
2 MHz - 6 GHz VNA frequency
100 kHz - 6 GHz SPA frequency

Spectrum Master 소형 스펙트럼 분석기 MS2712E

MS2712E

Handheld Spectrum Analyzer
9 kHz - 4 GHz frequency
1 Hz - 3 MHz resolution bandwidth

Spectrum Master 소형 스펙트럼 분석기 MS2713E

MS2713E

Handheld Spectrum Analyzer
9 kHz - 6 GHz frequency
1 Hz - 3 MHz resolution bandwidth

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