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UMPT als zentrale Steuereinheit des BTS
Integration in die BBU-Architektur und Hardware-Schnittstellen
Im Herzen der Basisbandeinheit (BBU) befindet sich die universelle Hauptverarbeitungs- und Übertragungseinheit, kurz UMPT. Diese Komponente verwaltet sämtliche Echtzeitdaten, die zwischen den verschiedenen Verarbeitungseinheiten und Übertragungsgeräten innerhalb des Systems ausgetauscht werden. Die UMPT ist über standardisierte Backplane-Verbindungen direkt mit verschiedenen Hardwarekomponenten verbunden. Dazu gehören optische Anschlüsse für schnelle Datentransfers sowie elektrische Verbindungen, die hauptsächlich zur Übertragung von Steuersignalen im System genutzt werden. Unter anderem übernimmt die UMPT wichtige Funktionen wie die Verteilung von Taktsignalen im gesamten System, das Weiterleiten von Signalen an die jeweils erforderlichen Stellen sowie die Ressourcenverwaltung, wenn mehrere Prozesse um die Systemressourcen konkurrieren. Besonders nützlich ist diese Konfiguration aufgrund ihres modularen Aufbaus: Netzbetreiber können ihre Infrastruktur je nach aktuellen Anforderungen flexibel erweitern oder reduzieren, ohne umfangreiche Umbauten vornehmen zu müssen. Zudem trägt dieses Design dazu bei, Verzögerungen gering zu halten und eine effiziente Verarbeitung auch bei sich im Zeitverlauf ändernden Netzwerkanforderungen sicherzustellen.
Koordination mit RRUs und Peripheriekarten (z. B. LBBP, UPEU)
Im Zentrum des Systems befindet sich die UMPT, die sämtliche Aktivitäten zwischen den Remote Radio Units (RRUs) und verschiedenen peripheren Komponenten wie den Basisband-Verarbeitungsplatinen (LBBP) sowie den Stromversorgungs- und Umgebungsüberwachungseinheiten (UPEU) koordiniert. Das Gerät übernimmt die Synchronisation der HF-Datenübertragungen an diese RRUs über die CPRI- oder eCPRI-Schnittstellen und sorgt zudem für die Stromverteilung sowie die Überwachung der Umgebungsbedingungen mittels der UPEU-Module. Bei einem plötzlichen Anstieg des Netzwerkverkehrs verteilt die UMPT die Verarbeitungsleistung intelligent auf verschiedene LBBP-Karten, sodass die Signale über alle Funkfrequenzpfade hinweg stabil bleiben. Spezielle Steuerkanäle überwachen kontinuierlich den Status aller angeschlossenen Komponenten; bei einer Störung werden automatisch Failover-Mechanismen aktiviert. Dadurch laufen die Dienste auch bei Ausfällen einzelner Systemkomponenten störungsfrei weiter – was die Zuverlässigkeit und Funktionsfähigkeit der gesamten BTS-Anlage zu jeder Zeit gewährleistet.
Kernfunktionen der UMPT für BTS-Betrieb
Uhrensynchronisation, Übertragungsmanagement und Protokollverarbeitung (SCTP, IP, PPP)
Die UMPT sorgt mit bemerkenswerter Präzision für Synchronisation zwischen den Basis-Transceiver-Stationen und erreicht dabei das enge Toleranzfenster von ±50 ppb – genau das, was der 3GPP TS 36.104-Standard sowohl für LTE- als auch für NB-IoT-Netzwerke vorschreibt. Bei der Bewältigung des hohen Datenverkehrs arbeitet das System mit Hochgeschwindigkeitsschnittstellen wie CPRI und eCPRI und überträgt Daten mit Geschwindigkeiten bis zu 25 Gigabit pro Sekunde. Was dieses Gerät besonders auszeichnet, ist seine intelligente Bandbreitenverwaltung – statt einfach mehr Ressourcen auf Probleme zu werfen, optimiert es die Nutzung gezielt. Das Gerät führt sämtliche Protokollfunktionen direkt onboard aus, etwa SCTP für zuverlässige Signalisierung, IP für das Routing von Datenpaketen sowie PPP zum Kapseln serieller Verbindungen. Dieser Ansatz reduziert die Gesamtlatenz im Vergleich zur Verteilung dieser Funktionen auf unterschiedliche Hardware um rund 30 Prozent. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Leistung bei Zellwechseln (Handovers), weniger verlorene Pakete und – am wichtigsten – konsistent niedrige Latenzzeiten bei der Kommunikation, was entscheidend ist, wenn zeitliche Genauigkeit über Erfolg oder Misserfolg von Anwendungen entscheidet – von der industriellen Automatisierung bis hin zu Notfallreaktionssystemen.
Unterstützung für mehrere Funkzugangsmodi: GSM, UMTS, LTE und NB-IoT
Das UMPT-Modul leistet etwas ziemlich Beeindruckendes: Es kann alle diese verschiedenen Netzwerkstandards gleichzeitig verarbeiten – GSM (das ist 2G), UMTS (3G), LTE (4G) und sogar NB-IoT, das Teil der LPWAN-Technologie ist. Und hier kommt der entscheidende Vorteil: Dank der softwaredefinierten Funkprofile muss bei jeder neuen Technologie kein Hardware-Austausch mehr erfolgen. Was dieses Modul besonders auszeichnet? Die Basisband-Engine passt sich hervorragend an und unterstützt Funktionen wie Carrier Aggregation, massive MIMO-Konfigurationen sowie kreative Ansätze der Betreiber zur Wiederverwendung von Spektrumbereichen. All dies bereitet den Weg optimal für den Übergang in den 5G-NR-Bereich. Einige konkrete Feldtests im Bereich Industrial IoT haben etwas Interessantes gezeigt: Bei korrekter zeitlicher Abstimmung und Synchronisation sämtlicher Vorgänge über das zentrale UMPT-System treten rund 60 Prozent weniger Probleme bei Handovers zwischen verschiedenen Radiozugangstechnologien auf. Für jene energiesparsamen Sensoren, die über große Flächen verteilt sind, macht diese Zuverlässigkeit einen erheblichen Unterschied im täglichen Betrieb aus.
Die Rolle des UMPT bei der Gewährleistung von Zuverlässigkeit, Redundanz und Skalierbarkeit der BTS
Aktive/Standby-Redundanz, Hot-Swapping und automatische Fehlerbehebung
Die UMPT bietet dank ihrer aktiven Standby-Redundanzkonfiguration eine hohe Zuverlässigkeit. Bei Ausfall der Hauptplatine übernimmt die Ersatzplatine innerhalb von weniger als 50 Millisekunden vollständig die Funktion – ein Wert, der tatsächlich die strengen ITU-T Y.1541-Klasse-A-Anforderungen an die Verfügbarkeit erfüllt. Das Hot-Swap-Design ermöglicht Technikern den Austausch von Komponenten, während das gesamte System weiterhin online bleibt – eine unabdingbare Voraussetzung, wenn Unternehmen das legendäre Ziel von fünf Neunen (99,999 %) Betriebszeit in ihren kritischen Netzwerken erreichen möchten. Zudem ist eine integrierte Fehlererkennung ständig im Einsatz, um beispielsweise die Software-Stabilität zu überwachen, die Speicherintegrität zu prüfen und den Hardware-Zustand zu kontrollieren. Treten Probleme auf, leitet das System automatisch Wiederherstellungsmaßnahmen ein – darunter auch das Zurückspielen der Firmware auf eine zuvor funktionierende Version – alles innerhalb von etwa 90 Sekunden. All diese Funktionen tragen dazu bei, unerwartete Ausfallzeiten deutlich zu reduzieren und die Betriebskosten um rund 30 Prozent zu senken, wie der Telekommunikations-Effizienzbericht des vergangenen Jahres ausweist. Außerdem skaliert die Lösung nahtlos mit wachsenden Netzwerken, sodass Unternehmen ihre bestehende Architektur nicht neu gestalten müssen, um zu wachsen.
UMPT-Bereitstellungserwägungen für Netzbetreiber
Bei der Einrichtung von UMPT-Einheiten müssen Betreiber ihre Hardware-Entscheidungen an die bereits vorhandene Infrastruktur sowie an zukünftige Anforderungen anpassen. Die Kompatibilität mit älteren BBUs und RRUs steht dabei an erster Stelle. Prüfen Sie, ob die Geräte mehrere Funkmodi wie GSM, UMTS, LTE und NB-IoT unterstützen. Auch die Energieeffizienz ist entscheidend – insbesondere bei Sendemasten, die weit entfernt vom Stromnetz stehen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Umgebung: Diese Einheiten müssen zuverlässig im Temperaturbereich von minus 40 bis plus 65 Grad Celsius arbeiten und zudem staubige Bedingungen sowie hohe Luftfeuchtigkeit bewältigen können, wie sie bei Außeninstallationen üblich sind. Für Notfallpläne empfehlen die meisten Experten aktive Standby-Systeme mit Hot-Swap-Funktion, damit der Betrieb während Wartungsarbeiten oder Ausfällen nicht zum Erliegen kommt. Blickt man in Richtung 5G, ist sicherzustellen, dass Genauigkeit der Taktsynchronisation und Daten-Durchsatzraten die 3GPP-Release-15-Standards erfüllen. Und vergessen Sie nicht die Skalierbarkeit: Der Datenverkehr wird rasch zunehmen – insbesondere in Gebieten mit einer hohen Dichte an IoT-Geräten. Laut Berichten von GSMA Intelligence könnten sich die NB-IoT-Verbindungen bis 2026 verdreifachen; eine entsprechende Planung ist daher aus geschäftlicher Sicht sinnvoll.
