ما هي مزايا حلول وحدة BBU المتكاملة ووحدة النطاق الأساسي؟

تحسين أداء الشبكة من خلال حلول وحدة القاعدة المدمجة (BBU)

الوظائف الأساسية لوحدة القاعدة في معالجة الإشارات

تُعد وحدات النطاق الأساسي (BBUs) في جوهرها العقل المدبر للشبكات الخلوية الحديثة، حيث تقوم بكل أعمال معالجة الإشارات الرقمية، وتصحيح الأخطاء، وإدارة كيفية تنظيم الموجات. عندما يتم تجميع هذه الوظائف من خلال وحدات BBUs متكاملة، نلاحظ تقليلًا في عدد المعدات الزائدة المنتشرة، إضافة إلى تحسين جودة الإشارة أيضًا. تُظهر بعض الدراسات الصادرة عن تقرير البنية التحتية اللاسلكية لعام 2024 تحسنًا يبلغ حوالي 35٪ مقارنة بالأنظمة التقليدية الموزعة. ما الذي يجعل هذا الأمر مهمًا جدًا؟ حسنًا، عندما يتم دمج كل شيء، فإنه يساعد على جعل جميع وحدات الإرسال والاستقبال البعيدة (RRUs) تعمل معًا بشكل متزامن تمامًا. وصدقوني، هذا النوع من التزامن ضروري للغاية لكي تعمل تقنية 5G بكفاءة مع ترددات الموجات الملليمترية المعقدة تلك.

انخفاض زمن الانتقال وعالية السرعة في الشبكات الجاهزة لتقنية 5G

عندما تُستخدم وحدات النطاق الأساسي المدمجة، فإنها تقلل من تأخير المعالجة إلى أقل من جزء من الألف من الثانية، مما يجعل الاتصالات فائقة الموثوقية وذات الكمون المنخفض ممكنة. وتُعد هذه الاتصالات ضرورية تقريبًا للتطبيقات مثل السيارات ذاتية القيادة والإجراءات الطبية عن بُعد، حيث تكون التوقيتات مهمة جدًا. ويُساعد وضع هذه الأنظمة في مواقع مركزية على إدارة توزيع عرض النطاق الترددي بين المستخدمين المختلفين، وقد أظهرت الاختبارات أن ذلك يمكن أن يصل بكفاءة تقارب 98٪ في الشبكات المزدحمة. كما أظهرت بعض الاختبارات الواقعية التي أُجريت في مراكز المدن المزدحمة نتائج أفضل من المتوقع. فقد ارتفعت سعة الشبكة بنسبة حوالي 40٪ عندما استخدم المهندسون وحدات النطاق الأساسي من الجيل التالي المصممة خصيصًا للعمل مع تلك المصفوفات الكبيرة من الهوائيات التي نسميها إعدادات MIMO الضخمة.

دراسة حالة: طرح شبكة 5G في المناطق الحضرية باستخدام حلول وحدة النطاق الأساسي المدمجة في سيول

تُعالج شبكة الجيل الخامس في جميع أنحاء سيول الاتصالات لحوالي 10 ملايين شخص باستخدام ما يُعرف بالهندسة المعمارية المركزية لوحدة وحدة معالجة القاعدة (BBU) لتتبع تلك العقد الإذاعية التي تزيد عن 15 ألفاً والموزعة في جميع أنحاء المدينة. وعندما انتقلوا إلى مجمعات وحدة معالجة القاعدة الافتراضية هذه، تمكنت شركات الاتصالات فعلياً من خفض نفقاتها المتعلقة بالأجهزة بنسبة ربع تقريباً. وفي الوقت نفسه، استطاعوا تحقيق أقصى سرعات تنزيل تصل إلى حوالي 2.5 جيجابت في الثانية. وجاء التغيير الجذري عندما بدأوا في الحصول على تحليلات البيانات مباشرة من هذه المجمعات الخاصة بوحدة معالجة القاعدة. مما سمح لهم بالتنبؤ بالأماكن التي ستزداد فيها حركة المرور قبل حدوثها فعلياً. ونتيجة لذلك، شهدت الفترات الزمنية المزدحمة انخفاضاً كبيراً في اختناقات الشبكة – بنحو 60 بالمئة وفقاً لتقرير المدن الذكية العالمي لعام 2024. والآن، تنظر المدن في جميع أنحاء العالم إلى نهج سيول كنموذج مرجعي لتوسيع شبكاتها الخاصة من الجيل الخامس دون تحميل الميزانيات أعباء ثقيلة.

كفاءة التكلفة والطاقة في معمارية وحدة المعالجة المركزية (BBU)

تحسّن معمارية وحدة المعالجة الأساسية المركزية (BBU) كفاءة التكلفة من خلال تجميع موارد المعالجة عبر وحدات الراديو المتعددة. ويقلل المشغلون النفقات التشغيلية (OpEx) من خلال تحديثات البرمجيات الموحّدة والصيانة المبسطة – حيث تخدم كل عملية ترقية الآن 20 إلى 50 وحدة راديو عن بُعد في آنٍ واحد.

خفض النفقات التشغيلية من خلال دمج وحدات BBU

يقلل دمج وحدات BBU من استهلاك الطاقة بنسبة 18–22%، وفقًا لمعايير كفاءة مراكز البيانات لعام 2023، وذلك بإزالة أنظمة التبريد الزائدة. وينتج عن الانتقال من تشكيلات وحدات BBU اللامركزية إلى المركزية تخفيض سنوي في النفقات التشغيلية بمقدار 9,200 دولار لكل موقع ماكرو خماسي الشبكة نموذجي.

كيف تقلل وحدات BBU المتكاملة من استهلاك الطاقة وتكاليف الأجهزة

تُعالج وحدات BBU المتقدمة كل وحدة راديو بقدرة 45 واط باستخدام رقاقات ASIC مُحسّنة، مقارنةً بـ 68 واط في الأجيال السابقة. وتقلل مصادر الطاقة المشتركة وتوزيع التيار المستمر 48 فولت من هدر الطاقة، مما يوفر 4800 دولار سنويًا لكل موقع مقارنة بالأنظمة الموزعة.

نقطة بيانات: تقرير GSMA يشير إلى انخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 30% مع وحدات BBU المركزية

يؤكد دراسة أجرتها GSMA أن وحدات BBU المركزية تقلل شدة استهلاك الطاقة في الشبكة بنسبة 30٪ (GSMA 2023). وعند تجميع 150 وحدة راديو في ثلاث وحدات مركزية لـ BBU، يحقق المشغلون وفورات شهرية في استهلاك الطاقة تبلغ 800 كيلوواط – ما يعادل تزويد 230 منزلًا بالطاقة سنويًا.

استراتيجية: تنفيذ دمج اقتصادي لوظائف BBU في الشبكات الإقليمية

يُحقِق المهندسون العاملون في الشبكات أقصى قدر من التوفير من خلال نشر هياكل BBU قابلة للتطوير تدعم عمليات الترقية التدريجية. ويؤدي النشر التدريجي على مدى 36 شهرًا عبر أربع وحدات إقليمية إلى خفض المصروفات الرأسمالية الأولية بنسبة 62٪ مقارنة بإعادة هيكلة كامل الشبكة.

القابلية للتوسع والمرونة في البيئات الشبكية الديناميكية

تصميم وحدة BBU الوحداتية للتوسع حسب الطلب في السعة

تتيح معمارية وحدة معالجة القاعدة (BBU) المعيارية لمزودي خدمات الاتصالات توسيع السعة بدقة تماشياً مع الطلب. وتسمح المكونات التي يمكن استبدالها أثناء التشغيل بإجراء ترقيات تدريجية دون الحاجة إلى عمليات استبدال مكلفة من نوع "استبدال كامل". فقد نجح أحد مزودي الخدمة من المستوى الثاني في جنوب شرق آسيا في توسيع تغطيته بشبكة الجيل الخامس بنسبة 40٪ خلال ستة أشهر باستخدام هذا النهج، بحيث يتماشى الاستثمار في البنية التحتية مع نمو عدد المشتركين.

دعم نمو إنترنت الأشياء من خلال نشر وحدات معالجة قاعدة مرنة: دراسة حالة من المناطق الريفية في الهند

في 150 قرية في المناطق الريفية بالهند، تم تركيب وحدات معالجة قاعدة أصغر لتشغيل نحو 220 ألف مستشعر زراعي متصل بإنترنت الأشياء، تُستخدم لمراقبة عوامل مثل مستوى رطوبة التربة وأنماط الطقس المحلية، مع الحفاظ على زمن تأخير الإشارة أقل من 50 مللي ثانية. ما يجعل هذا النهج مميزاً هو حجم التوفير المالي الكبير مقارنة بالأساليب التقليدية التي تعتمد على أبراج خلوية كبيرة. وتشير بعض الأبحاث المنشورة العام الماضي في تقرير يُعرف باسم تقرير التوسع الشبكي المعياري حول إعدادات البنية التحتية المرنة إلى أن التكلفة الأولية تنخفض بنحو 60 بالمئة تقريباً.

بنية سحابة RAN (C-RAN) ودور وحدات المعالجة الأساسية المركزية (BBU)

تستفيد C-RAN من مجموعات مركزية من وحدات المعالجة الأساسية (BBU) لتوزيع الموارد الحاسوبية ديناميكيًا عبر وحدات الإرسال والاستقبال. خلال كأس العالم للكرة المستديرة في مومباي 2023، قام أحد كبار المشغلين بنقل 85% من طاقة وحداته الأساسية إلى مناطق الملعب، مما مكّن من توفير سرعات ذروة بلغت 2.3 جيجابت في الثانية لأكثر من 90,000 مستخدم متزامن. ويقلل التمركز من هدر الموارد إلى أقل من 10%، مقارنة بنسبة 35–40% في الأنظمة غير المركزية.

استغلال حلول وحدات المعالجة الأساسية الافتراضية والمعرّفة بالبرمجيات من أجل المرونة

تُحقِق منصات وحدات المعالجة الأساسية الافتراضية أداءً يعادل 92% من أداء المعالجة المرتبطة بالعتاد باستخدام حاويات مُسرَّعة بمعالجات الرسوميات (GPU). ويستخدم أحد المشغلين الأوروبيين نظامًا مُعرّفًا بالبرمجيات يقوم بتعديل توزيع الموارد كل 15 دقيقة، ما يقلل الاستهلاك الكهربائي بنسبة 18% مع الحفاظ على توافر الخدمة بنسبة 99.999%، وهو أمر بالغ الأهمية لتقسيم الجيل الخامس المؤسسي عالي الجودة تحت أحمال متغيرة.

تمكين بنى RAN المتقدمة: دمج C-RAN و O-RAN

دور وحدة المعالجة الأساسية في قابلية التشغيل المتبادل وبيئات RAN المفتوحة

تُعد وحدات المعالجة الأساسية (BBUs) حجر الأساس في بيئات RAN المفتوحة القابلة للتشغيل المتبادل، حيث تقوم بفصل طبقات العتاد والبرمجيات. وتدمج وحدات BBU الحديثة واجهات قيّاسية مُعرّفة من قبل تحالف O-RAN، مما يمكّن من التكامل السلس بين معدات مختلفة الموردين. ويُحدث هذا التحوّل تغييرًا جذريًا يزيل القيود التقليدية التي كانت تربط وحدة BBU بوحدة الإرسال/الاستقبال (RU) بشكل خاص، ما يُجبر المشغلين على البقاء ضمن بيئة مورد واحد.

الواجهات الخاصة مقابل الواجهات المفتوحة في اتصال BBU–RRU

كانت إعدادات BBU-RRU التقليدية عالقة في استخدام مواد ملكية مثل CPRI، مما جعل مشغلي الشبكات مقيدون بحلول باهظة الثمن لا يمكنها التكيف بشكل جيد مع الاحتياجات المتغيرة. ومع ذلك، فقد غيرت الموجة الجديدة من معايير الفرونت هول المفتوحة بما في ذلك eCPRI والمواصفات 7.2x الصادرة عن O-RAN قواعد اللعبة تمامًا. أصبح بمقدور شركات الاتصالات الآن دمج وحدات المعالجة الأساسية (BBU) من مصنّعين مختلفين مع وحدات الراديو (RU) من موردين آخرين. على سبيل المثال، خفض أحد كبار مزودي خدمات الاتصالات في آسيا تكاليف نشر شبكته بنسبة تقارب 22 بالمئة العام الماضي بعد تحوله إلى وحدات BBU ذات واجهات مفتوحة تعمل مع ما لا يقل عن ستة موردين لوحدات RU. تعني هذه المرونة أن المشغلين لم يعودوا رهائن لاعتماد مورد واحد بعد الآن.

دراسة حالة: اختبارات تحالف O-RAN للتكامل متعدد الموردين بين وحدة BBU ووحدة O-RU

حقق تجربة تحالف O-RAN في عام 2023 معدلات نجاح بلغت 98٪ في عمليات التسليم بين وحدات BBU وO-RU من موردين مختلفين في البيئات الحضرية والريفية. وقد حافظ المشاركون على زمن انتقال أقل من 3 ملي ثانية باستخدام وحدات BBU من ثلاث شركات تصنيع منافسة، ما يؤكد قابلية التشغيل البيني للهندسة المعمارية. وتدعم هذه النتائج توقعات رابطة الاتصالات العالمية (GSMA) بأن 38٪ من مواقع الهاتف المحمول العالمية ستعتمد وحدات BBU بنية Open RAN بحلول عام 2027.

بناء شبكات لا تعتمد على مورد معين من خلال تكامل وحدات BBU وتقنية O-RAN

من خلال تجريم وظائف وحدة BBU واعتماد الإطار المفكك لـ O-RAN، يمكن للمشغلين توزيع الموارد الأساسية ديناميكيًا عبر مجموعات أجهزة مستقلة عن الموردين. وهذا يُفَكِّك الحدائق المسورة الخاصة، ويتيح استبدال 40٪ من وحدات BBU القديمة بوحدات قياسية أثناء عمليات الترقية – وهي استراتيجية من المتوقع أن توفر 12 مليار دولار من الإنفاق العالمي على شبكات الوصول اللاسلكية (RAN) بحلول عام 2026.

اتجاهات المستقبل: الذكاء الاصطناعي، والحوسبة الطرفية، ومنصات وحدات BBU الذكية

معالجة إشارات مدعومة بالذكاء الاصطناعي والصيانة التنبؤية في وحدات BBU

تُحسِّن وحدات المعالجة الأساسية (BBU) التي تعمل بالذكاء الاصطناعي بشكل ملحوظ طريقة تعديل إشارات 5G وتصحيح الأخطاء، مما يقلل من تأخيرات المعالجة بنسبة تصل إلى حوالي 40٪ مقارنة بالأساليب التقليدية الثابتة، وفقًا لأحدث المعايير الصادرة عن قطاع الاتصالات في عام 2024. إن هذه الأنظمة الذكية تحلل بيانات الأداء السابقة لتحديد مشكلات الأجهزة المحتملة قبل حدوثها بوقت طويل، أحيانًا قبل ثلاثة أيام من وقوعها، ما يمكن الشركات من إصلاح المشكلات قبل أن يلاحظها العملاء على الإطلاق. فعلى سبيل المثال، أثناء الفترات المزدحمة على الشبكة، تقوم وحدات المعالجة الأساسية الخاضعة للذكاء الاصطناعي بتعديل إعدادات تشكيل الحزمة تلقائيًا، مما يحافظ على جودة الخدمة مستقرة طوال اليوم. ولا يقتصر الأمر على تحسين تجربة العملاء فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى توفير التكاليف الخاصة بالإصلاحات، حيث تنخفض نفقات الصيانة بنسبة 18٪ تقريبًا بشكل عام.

وحدة المعالجة الأساسية (BBU) كأساس للعقد الحوسبية الطرفية الموزعة

إن النموذج المركزي التقليدي لوحدة الإرسال والاستقبال الأساسية (BBU) يُستبدل حاليًا بشيء جديد – مراكز حوسبة هوامشية موزعة تقع على بعد نحو كيلومتر إلى كيلومترين فقط من المستخدمين الفعليين. ويُحدث وضع قدرة المعالجة هذه بالقرب من المستخدم فرقًا كبيرًا في التطبيقات التي تعتمد على جزء من الثانية، مثل تشغيل معدات المصانع ذاتية القيادة أو أنظمة الواقع المعزز التي تُرشد العمال أثناء التعامل مع المعدات المعقدة. ويتوقع معظم المحللين أن نحو ثلثي شركات الاتصالات تعتزم طرح وحدات BBU المهيأة للحوسبة الحويمية خلال السنتين المقبلتين. وما الدافع الرئيسي لذلك؟ التعامل مع جميع البيانات الواردة من الأجهزة المتصلة ضمن مبادرات المدن الذكية وشبكات المراقبة الصناعية التي تتابع باستمرار كل شيء بدءًا من التقلبات الحرارية وصولاً إلى سلامة الهياكل في الوقت الفعلي.

أتمتة عمليات الشبكة بإدارة وحدة الإرسال والاستقبال الأساسية (BBU) المدعومة بالذكاء الاصطناعي

تقوم وحدات BBUs المدعومة بالذكاء الاصطناعي بتوزيع الطيف الترددي تلقائيًا، وتحديد أولوية خدمات الطوارئ، وإعادة توجيه حركة المرور أثناء الاختناقات. في اختبارات الضغط، قللت هذه الأنظمة من التدخلات اليدوية بنسبة 83% مع الحفاظ على وقت تشغيل بنسبة 99.999%. وأفاد مقدمو الخدمات بسرعة أكبر بنسبة 22% في استكشاف الأخطاء وإصلاحها باستخدام واجهات معالجة اللغة الطبيعية (NLP) التي تترجم استفسارات الفنيين إلى تشخيص فوري في الوقت الفعلي.

الاستعداد للشبكات الذاتية من خلال ترقيات ذكية لوحدة BBUs

تأتي وحدات البث الأساسية الأحدث الآن بأنظمة مدمجة للتعلم الجماعي تتيح لشبكات الاتصالات اللاسلكية تعديل نفسها وفقًا لأنماط حركة المرور المحلية مع الحفاظ على المعلومات الحساسة آمنة. خذ شركة راكوتن موبايل في اليابان كمثال، فقد تمكنت من تقليل وقت نشر شبكتها المستقلة 5G بنسبة حوالي 35٪ عند الانتقال إلى وحدات البث الأساسية المعرفة بالبرمجيات. ما يجعل هذه المنصات الذكية أكثر إثارة للاهتمام هو كيف أنها تمهّد الطريق لشبكات قادرة على التفكير بنفسها. تخيل أبراجاً تقوم بتعديل شدة الإشارة تلقائيًا أثناء العواصف الماطرة أو عطل نهاية الأسبوع التي تشهد مباريات كرة قدم، حين يتوجه الآلاف دفعة واحدة إلى الملاعب.