ما الوظائف التي تقدمها وحدة UMPT لمحطات التحويل القاعدة؟

وحدة التحكم الرئيسية UMPT بوصفها الوحدة التحكم المركزية لمحطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS)

التكامل داخل بنية وحدة التحكم الأساسية (BBU) والواجهات المادية

في قلب وحدة النطاق الأساسي (BBU) تقع وحدة المعالجة والنقل الشاملة، أو ما تُعرف اختصارًا بـ UMPT. وتتولى هذه المكوّن إدارة جميع البيانات الزمنية الحقيقية التي تنتقل بين أجزاء المعالجة المختلفة ومعدات الإرسال داخل النظام. وتتصل وحدة UMPT مباشرةً بمختلف المكونات المادية عبر اتصالات لوحة التوصيل الخلفية القياسية، والتي تشمل منافذ ضوئية تتعامل مع عمليات نقل البيانات السريعة، بالإضافة إلى روابط كهربائية تُستخدم في الغالب لإرسال إشارات التحكم في مختلف أرجاء النظام. ومن بين الوظائف الأخرى التي تقوم بها وحدة UMPT، إدارة وظائفٍ بالغة الأهمية مثل توزيع إشارات الساعة في جميع أنحاء النظام، وتوجيه الإشارات إلى وجهاتها المطلوبة، وإدارة الموارد عند تنافس عمليات متعددة على الاهتمام. وما يجعل هذا الترتيب مفيدًا بشكل خاص هو طابعه الوحدوي (القابل للتوسيع). إذ يمكن لمشغّلي الشبكات أن يوسعوا نطاق شبكتهم أو يقلّصوه وفقًا لمتطلباتها دون الحاجة إلى إجراء تعديلات جذرية. علاوةً على ذلك، يساعد هذا التصميم في الحفاظ على زمن التأخير عند أدنى مستوى ممكن، ويضمن كفاءة المعالجة حتى مع تغير متطلبات الشبكة مع مرور الوقت.

التنسيق مع وحدات الإرسال والاستقبال الإشعاعية (RRUs) واللوحات الطرفية (مثل LBBP، UPEU)

يقع وحدة التحكم الرئيسية (UMPT) في قلب النظام، وهي المسؤولة عن تنسيق جميع الأنشطة بين وحدات الإرسال والاستقبال البعيدة (RRUs) والمكونات الطرفية المختلفة مثل لوحات معالجة القاعدة النطاقية (LBBP) ووحدات الطاقة والبيئة (UPEU). وتتولى هذه الوحدة مسؤولية مزامنة إرسال بيانات التردد اللاسلكي (RF) إلى وحدات RRUs عبر واجهات CPRI أو eCPRI، كما تتكفل أيضًا بتوزيع الطاقة ومراقبة الظروف البيئية من خلال وحدات UPEU. وعند حدوث ارتفاع مفاجئ في حركة مرور الشبكة، تقوم وحدة UMPT بإعادة توزيع قوة المعالجة بشكل ذكي بين بطاقات LBBP المختلفة لضمان بقاء الإشارات قوية عبر جميع مسارات التردد اللاسلكي. وتُجري قنوات التحكم الخاصة فحصًا مستمرًّا لحالة جميع المكوّنات المتصلة، وفي حال حدوث أي عطل، تُفعِّل آليات التحوُّل التلقائي (Failover) تلقائيًّا. وهذا يعني أن الخدمات تستمر في العمل بسلاسة حتى عند حدوث مشكلات في أجزاء من النظام، مما يضمن أن تركيبة محطة القاعدة (BTS) بأكملها تظل موثوقة وقابلة للتشغيل في جميع الأوقات.

القدرات الوظيفية الأساسية لوحدة UMPT لتشغيل محطات القواعد (BTS)

مزامنة الساعة، وإدارة النقل، ومعالجة البروتوكولات (SCTP، IP، PPP)

تحافظ وحدة التحكم الرئيسية في المحطة القاعدية (UMPT) على التزامن بين محطات الإرسال والاستقبال الأساسية بدقة مذهلة، حيث تصل إلى النطاق الضيق جدًّا المقدَّر بـ ±50 جزءًا في البليون (ppb)، وهو ما يطلبه المعيار القياسي 3GPP TS 36.104 تحديدًا لكلٍّ من شبكات LTE وشبكات NB-IoT. أما عند التعامل مع حركة البيانات الكبيرة تلك، فإن النظام يعمل مع واجهات عالية السرعة مثل CPRI وeCPRI، ويُرسل البيانات بسرعات تصل إلى 25 غيغابت في الثانية. وما يميِّز هذه الوحدة هو طريقة إدارتها الذكية للعرض الترددي، بدلًا من مجرد إضافة موارد إضافية لحل المشكلات. فتقوم الوحدة بتنفيذ مختلف مهام البروتوكولات مباشرةً على اللوحة نفسها، مثل بروتوكول SCTP المسؤول عن الإشارات الموثوقة، وبروتوكول IP المسؤول عن توجيه الحزم، وبروتوكول PPP المسؤول عن تغليف الروابط التسلسلية. ويؤدي هذا النهج إلى خفض زمن الوصول الكلي بنسبة تقارب 30٪ مقارنةً بتوزيع هذه المهام عبر أجهزة مختلفة. ونتيجةً لذلك، نلاحظ أداءً أفضل أثناء عمليات الانتقال بين الخلايا (Handovers)، وانخفاضًا في عدد الحزم المفقودة، والأهم من ذلك تحقيق اتصالات ذات تأخير منخفض ومتسق — وهي ميزة بالغة الأهمية في السيناريوهات التي قد تُحدِّد فيها الدقة الزمنية نجاح أو فشل العمليات، سواء في أنظمة الأتمتة الصناعية أو أنظمة الاستجابة الطارئة.

دعم وصول الراديو متعدد الوضعيات: GSM، UMTS، LTE، وNB-IoT

وحدة الـ UMPT تقوم بشيءٍ رائعٍ جدًّا: فهي قادرة على التعامل مع جميع معايير الشبكات المختلفة هذه في آنٍ واحدٍ — مثل GSM (وهو الجيل الثاني 2G)، وUMTS (الجيل الثالث 3G)، وLTE (الجيل الرابع 4G)، بل وحتى NB-IoT، الذي يُعَدُّ جزءًا من تقنيات الشبكات الواسعة منخفضة الطاقة LPWAN. وهكذا تأتي المفاجأة: لا حاجة لتغيير الأجهزة المادية كلما ظهرت تقنية جديدة، وذلك بفضل ملفات تعريف الراديو المُعرَّفة عبر البرمجيات. فما الذي يجعل هذه الوحدة مميَّزةً حقًّا؟ حسنًا، فإن محرك الإشارات الأساسية يتكيف بكفاءةٍ عاليةٍ، ويدعم ميزاتٍ مثل تجميع الحاملات Carrier Aggregation، وتكوينات MIMO الضخمة، ويسمح لمُشغِّلي الشبكات بالابتكار في طريقة إعادة استخدام نطاق الترددات. وكلُّ هذا يمهِّد الطريق بشكلٍ ممتازٍ للانتقال إلى مجال شبكة الجيل الخامس NR. وقد أظهرت بعض الاختبارات الميدانية الفعلية التي أُجريت في بيئات إنترنت الأشياء الصناعية أمرًا مثيرًا للاهتمام: وهي انخفاضٌ بنسبة ٦٠٪ في مشكلات التحويل اليدوي بين تقنيات الوصول اللاسلكي المختلفة عندما يتم ضبط التوقيت والجدولة بشكلٍ دقيقٍ عبر نظام الـ UMPT المركزي. أما بالنسبة لأجهزة الاستشعار منخفضة الطاقة المنتشرة على مساحاتٍ شاسعةٍ، فإن هذا النوع من الموثوقية يُحدث فرقًا كبيرًا في العمليات اليومية.

دور وحدة التحكم الرئيسية في ضمان موثوقية محطة قواعد BTS، وتوافرها الزائدة، وقابليتها للتوسع

التوافر الزائد النشط/الاحتياطي، والاستبدال الساخن، واستعادة التشغيل التلقائية عند حدوث عطل

توفر وحدة UMPT موثوقيةً جادةً بفضل ترتيبها الت redundanti النشط في وضع الاستعداد. وعندما تفشل اللوحة الرئيسية، تتولى اللوحة الاحتياطية المهمة بالكامل في غضون أقل من ٥٠ ملي ثانية، وهي فترة تحقق فعليًا معايير ITU-T Y.1541 الصارمة من الفئة أ الخاصة بالتوافرية. كما أن تصميم الوحدة القابل للتبديل الساخن يسمح للفنيين باستبدال المكونات مع بقاء النظام كاملاً قيد التشغيل، وهو أمرٌ ضروريٌّ للغاية إذا رغبت الشركات في تحقيق هدف التوافرية الأسطوري المتمثل في «خمسة تسعات» (٩٩,٩٩٩٪) في شبكاتها الحرجة. وتشمل الوحدة أيضًا اكتشافًا تلقائيًّا للأعطال يراقب باستمرار عوامل مثل استقرار البرمجيات، وفحص سلامة الذاكرة، ومراقبة صحة الأجهزة. وفي حال ظهور أي مشكلات، يُفعِّل النظام تدابير استعادة تلقائيةً تشمل التراجع إلى إصدارات سابقة سليمة من البرامج الثابتة خلال نحو ٩٠ ثانية. وتساعد كل هذه الميزات في خفض وقت التوقف غير المخطط له بشكل كبير، وتقليل التكاليف التشغيلية بنسبة تقارب ٣٠٪ وفقًا لتقرير الكفاءة التليفونية الصادر العام الماضي. كما تعمل هذه الميزات بسلاسة تامة عند توسيع الشبكات، ما يتيح للشركات النمو دون الحاجة إلى تفكيك بنيتها التحتية الحالية تمامًا.

اعتبارات نشر وحدة UMPT لمُشغِّلي الشبكات

عند إعداد وحدات UMPT، يجب على المشغلين مطابقة خياراتهم المادية مع ما هو قائم بالفعل، وكذلك مع المتطلبات المستقبلية المحتملة. ويأتي التوافق مع وحدات BBU وRRU القديمة في المقام الأول. وينبغي التحقق مما إذا كانت المعدات تدعم عدة أوضاع راديوية مثل GSM وUMTS وLTE وNB-IoT. كما أن كفاءة استهلاك الطاقة أمراً بالغ الأهمية، لا سيما عند التعامل مع أبراج بعيدة عن الشبكة الكهربائية. وتشكل الظروف البيئية عاملاً آخر كبيراً. إذ يجب أن تعمل هذه الوحدات بموثوقية في نطاق درجات حرارة يتراوح بين ناقص ٤٠ درجة مئوية و.plus ٦٥ درجة مئوية، كما يجب أن تتحمل الظروف الغبارية والرطوبة العالية التي تُعتبر جزءاً أساسياً من التثبيتات الخارجية. أما بالنسبة لخطط النسخ الاحتياطي، فيوصي معظم الخبراء باستخدام أنظمة احتياطية نشطة تتميز بإمكانية الاستبدال الساخن (Hot Swap)، لضمان استمرار العمليات دون انقطاع أثناء الصيانة أو حالات الفشل. ومن المنظور المستقبلي المتعلق بتقنية الجيل الخامس (5G)، تأكَّد من أن دقة مزامنة الساعة ومعدلات نقل البيانات تفي بمعايير الإصدار ١٥ من 3GPP. ولا تنسَ أيضاً قابلية التوسع: فستزداد حركة المرور بسرعة كبيرة، وبخاصة في المناطق المكتظة بأجهزة إنترنت الأشياء (IoT). ووفقاً لتقارير شركة GSMA Intelligence، قد تتضاعف اتصالات NB-IoT ثلاث مرات بحلول عام ٢٠٢٦، لذا فإن التخطيط وفقاً لذلك يُعَدُّ قراراً تجارياً سليماً.