FTTA und 5G: Transformation der Vernetzung von Mobilfunknetzen
Im Vergleich zu herkömmlichen Mobilfunknetzen erfordern 5G-Netze eine höhere Bandbreite, geringere Latenzzeiten und eine dichtere Platzierung von Basisstationen. Daher gewinnen die Verbindungen innerhalb der Basisstationen sowie zwischen Antennen, RRUs/RRHs und BBUs zunehmend an Bedeutung für die Gesamtleistung des Netzwerks.
Was ist Fiber to the Antenna (FTTA)?
Fiber to the Antenna (FTTA) ist eine Netzwerkarchitektur, die in modernen drahtlosen Kommunikationssystemen weit verbreitet ist. Dabei werden Glasfaserkabel eingesetzt, um eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung zwischen der Basisband-Einheit und der in Antennennähe installierten Funkeinheit zu gewährleisten.
Bei einer typischen FTTA-Implementierung bilden BBU, RRU/RRH, Antenne, Glasfaserkabel, CPRI/eCPRI und Fronthaul gemeinsam die Kommunikationsverbindung von der Basisband-Verarbeitungseinheit bis zur Antenne. Im Folgenden werden die wichtigsten Komponenten und die zugehörige Terminologie erläutert.
BBU (Baseband Unit)
Die Baseband Unit (BBU) ist für die Verarbeitung von Basisbandsignalen in Mobilfunknetzen zuständig. Bei herkömmlichen Basisstationskonfigurationen ist die BBU typischerweise in einem Technikraum oder Schrank untergebracht, während die Funkeinheit in der Nähe der Antenne installiert ist. Kurz gesagt lässt sich die BBU als das „Verarbeitungszentrum“ der Basisstation betrachten.
RRU (Remote Radio Unit) / RRH (Remote Radio Header)
Remote Radio Units (RRUs) und Remote Radio Headers (RRHs) sind Funkeinheiten, die in unmittelbarer Nähe der Antenne installiert werden. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Signale zwischen der digitalen Basisband-Ebene und der Hochfrequenz-Ebene (RF) umzuwandeln und zu verarbeiten. Da sie sich nahe an der Antenne befinden, tragen sie dazu bei, Verluste zu minimieren, die bei der Übertragung über lange Hochfrequenzkabelstrecken entstehen würden. Kurz gesagt fungiert die RRU/RRH als Funkschnittstelle zwischen der Basisband-Ausrüstung und der Antenne.
Antenne
Eine Antenne ist eine Komponente, die zum Senden und Empfangen von Funksignalen dient. Sie wandelt elektrische Signale in elektromagnetische Wellen um und überträgt diese an Mobilgeräte. Somit ist die Antenne jene Komponente der Basisstation, die direkt mit der Funkumgebung interagiert.
Glasfaserkabel
Glasfaserkabel nutzen Lichtwellenleiter zur Datenübertragung mittels optischer Signale anstelle elektrischer Signale. Bei FTTA-Installationen werden Glasfaserkabel typischerweise zur Verbindung von BBUs (Baseband Units) und RRUs/RRHs (Remote Radio Units/Heads) eingesetzt und ermöglichen eine Datenübertragung mit hoher Bandbreite und geringen Verlusten.
Im Vergleich zu Kupferkabel-Übertragungsstrecken über große Distanzen bieten Glasfaserkabel folgende Vorteile:
- Hohe Bandbreite
- Geringe Übertragungsverluste
- Übertragung über große Entfernungen
- Immunität gegen elektromagnetische Störungen
- Kompaktere Abmessungen und geringeres Gewicht
Für den Einsatz an Basisstationen im Außenbereich können FTTA-Glasfaserkabel zudem mit Eigenschaften wie Wasserdichtigkeit, UV-Beständigkeit, mechanischem Schutz und robusten Steckverbindern ausgestattet werden, um rauen Umgebungsbedingungen standzuhalten.
CPRI / eCPRI
CPRI (Common Public Radio Interface) ist eine Kommunikationsschnittstelle, die ursprünglich für die Verbindung von Basisband-Einheiten (BBU) und abgesetzten Funkeinheiten (RRU) entwickelt wurde.
In herkömmlichen LTE- und frühen 5G-Netzwerkarchitekturen wurde CPRI typischerweise für Fronthaul-Verbindungen zwischen der BBU und der RRU verwendet.
eCPRI (Enhanced Common Public Radio Interface) ist eine neuere Schnittstelle, die darauf ausgelegt ist, die Übertragungseffizienz zu steigern und die Anforderungen moderner 5G-Netzwerke besser zu unterstützen.
Wie funktioniert FTTA?
Falls die oben genannten Fachbegriffe schwer verständlich sind, lässt sich das Prinzip ganz einfach erklären:
Die BBU ist für die „Datenverarbeitung“ zuständig, die RRU/RRH für die „Verarbeitung von Funksignalen“, die Antenne für das „Senden und Empfangen von Funksignalen“ und die Glasfaser für die „Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung“.