EN
UMPT jako centralna jednostka sterująca stacji bazowej (BTS)
Integracja w architekturze BBU oraz interfejsy sprzętowe
W centrum Jednostki Bazowej (BBU) znajduje się uniwersalna główna jednostka przetwarzania i transmisji, zwana w skrócie UMPT. Ten komponent zarządza wszystkimi danymi w czasie rzeczywistym przepływającymi między różnymi częściami przetwarzania oraz urządzeniami transmisji w obrębie systemu. UMPT łączy się bezpośrednio z różnymi komponentami sprzętowymi za pośrednictwem standardowych połączeń tylnych płytek (backplane). Obejmują one porty optyczne obsługujące szybką transmisję danych oraz połączenia elektryczne wykorzystywane głównie do przesyłania sygnałów sterujących w całym systemie. Poza innymi funkcjami UMPT odpowiada m.in. za rozprowadzanie sygnału zegarowego w całym systemie, trasowanie sygnałów do odpowiednich miejsc oraz zarządzanie zasobami w przypadku jednoczesnego konkurowania wielu procesów o dostęp do tych zasobów. Szczególną przydatność tej konfiguracji zapewnia jej charakter modułowy. Operatorzy sieci mogą skalować system w górę lub w dół w zależności od bieżących wymagań swoich sieci, bez konieczności dokonywania istotnych przebudów. Dodatkowo, takie rozwiązanie pomaga utrzymać niskie opóźnienia oraz zapewnia efektywność przetwarzania nawet wraz ze zmianami wymagań stawianych sieci.
Współpraca z RRUs i płytami peryferyjnymi (np. LBBP, UPEU)
W centrum systemu znajduje się moduł UMPT, który koordynuje całą aktywność między zdalnymi jednostkami radiowymi (RRU) oraz różnymi komponentami peryferyjnymi, takimi jak karty przetwarzania sygnału podstawowego (LBBP) i jednostki zasilania oraz środowiska roboczego (UPEU). Urządzenie zapewnia synchronizację transmisji danych RF do tych RRU za pośrednictwem interfejsów CPRI lub eCPRI, a także odpowiada za dystrybucję energii elektrycznej oraz monitorowanie warunków środowiskowych przy użyciu modułów UPEU. W przypadku nagłego wzrostu ruchu sieciowego moduł UMPT inteligentnie przekazuje moc obliczeniową pomiędzy różnymi kartami LBBP, dzięki czemu sygnały pozostają silne na wszystkich ścieżkach częstotliwości radiowej. Specjalne kanały sterujące stale sprawdzają stan wszystkich podłączonych elementów, a w razie wystąpienia awarii uruchamiają automatyczne mechanizmy przełączania rezerwowego. Oznacza to, że usługi działają bez zakłóceń nawet wtedy, gdy niektóre części systemu doświadczają problemów, zapewniając tym samym niezawodność i ciągłość działania całego zestawu stacji bazowej (BTS).
Podstawowe funkcjonalności UMPT do obsługi stacji bazowych (BTS)
Synchronizacja zegara, zarządzanie transmisją oraz przetwarzanie protokołów (SCTP, IP, PPP)
UMPT zapewnia wyjątkową synchronizację między stacjami bazowymi, osiągając bardzo wąski zakres tolerancji ±50 ppb — zgodnie z wymogami standardu 3GPP TS 36.104 zarówno dla sieci LTE, jak i NB-IoT. W zakresie przetwarzania ruchu danych system współpracuje z wysokoprzepustowymi interfejsami, takimi jak CPRI i eCPRI, umożliwiając przesyłanie danych z prędkością sięgającą 25 gigabitów na sekundę. Kluczową cechą wyróżniającą to urządzenie jest inteligentne zarządzanie pasmem częstotliwości, a nie jedynie zwiększanie zużywanych zasobów w celu rozwiązywania problemów. Urządzenie realizuje na pokładzie całą gamę funkcji protokołowych, m.in. dla SCTP (zapewniającego niezawodną komunikację sygnalizacyjną), IP (do routingu pakietów) oraz PPP (do enkapsulacji połączeń szeregowych). Takie podejście zmniejsza całkowitą opóźnienia o około 30% w porównaniu do rozdzielenia tych funkcji pomiędzy różne urządzenia sprzętowe. W efekcie uzyskuje się lepszą wydajność podczas przejść między komórkami (handover), mniejszą liczbę utraconych pakietów oraz – co najważniejsze – spójne, niskie opóźnienia komunikacji, które mają kluczowe znaczenie w sytuacjach, w których dokładność czasowa decyduje o skuteczności działania – od automatyzacji przemysłowej po systemy reagowania awaryjnego.
Wsparcie wielomodalnego dostępu radiowego: GSM, UMTS, LTE i NB-IoT
Moduł UMPT wykonuje dość imponującą funkcję — potrafi jednoczesnie obsługiwać różne standardy sieciowe: GSM (czyli 2G), UMTS (3G), LTE (4G) oraz nawet NB-IoT, który stanowi część technologii LPWAN. A oto najważniejsze: nie ma potrzeby wymiany sprzętu za każdym razem, gdy pojawia się nowa technologia, dzięki profilom radiowym zdefiniowanym w oprogramowaniu. Co wyróżnia ten moduł? Silny silnik baseband dostosowuje się bardzo dobrze, obsługując takie funkcje jak agregacja nośnych, konfiguracje masowego MIMO oraz umożliwia operatorom kreatywne wykorzystanie dostępnej przestrzeni widma. Wszystko to tworzy solidne podstawy do przejścia na technologię 5G NR. Niektóre rzeczywiste testy polowe w środowiskach IoT przemysłowego wykazały ciekawą zależność: przy odpowiednim zsynchronizowaniu i zaplanowaniu wszystkich operacji za pośrednictwem centralnego systemu UMPT liczba problemów z przełączaniem między różnymi technologiami dostępu radiowego zmniejsza się o 60 procent. Dla niskoprzepustowych czujników rozrzuconych na dużych obszarach taka niezawodność ma ogromne znaczenie w codziennej eksploatacji.
Rola modułu UMPT w zapewnieniu niezawodności, nadmiarowości i skalowalności stacji bazowych (BTS)
Redundancja aktywny/standby, wymiana pod obciążeniem oraz automatyczne odzyskiwanie po awarii
UMPT zapewnia wysoką niezawodność dzięki aktywnemu układowi redundancji w trybie gotowości. W przypadku awarii głównej płyty zapasowa przejmuje pełną kontrolę w czasie krótszym niż 50 milisekund, co rzeczywiście spełnia surowe standardy ITU-T Y.1541 klasy A dotyczące dostępności. Projekt z możliwością gorącej wymiany pozwala technikom na wymianę komponentów bez konieczności wyłączania systemu – cecha absolutnie niezbędna dla firm dążących do osiągnięcia mitycznego wskaźnika czasu działania (uptime) wynoszącego pięć dziewiątek (99,999 %) w ich krytycznych sieciach. System zawiera również wbudowaną funkcję wykrywania błędów, która stale monitoruje takie aspekty jak stabilność oprogramowania, integralność pamięci oraz stan zdrowia sprzętu. W razie wystąpienia problemów system automatycznie uruchamia środki odzyskiwania, w tym przywracanie poprzedniej, sprawdzonej wersji oprogramowania sprzętowego (firmware) w ciągu około 90 sekund. Wszystkie te funkcje pomagają znacznie ograniczyć nieplanowane przestoje oraz obniżyć koszty operacyjne o około 30 procent, zgodnie z raportem Telecom Efficiency z ubiegłego roku. Dodatkowo działają one bezproblemowo wraz z rozszerzaniem się sieci, dzięki czemu firmy nie muszą całkowicie przebudowywać istniejącej infrastruktury tylko po to, by móc rozwijać się.
Uwagi dotyczące wdrożenia modułu UMPT dla operatorów sieci
Podczas konfigurowania jednostek UMPT operatorzy muszą dopasować swoje wybory sprzętowe do istniejącej infrastruktury oraz do przyszłych potrzeb. Priorytetem jest zgodność z starszymi jednostkami BBU i RRU. Należy sprawdzić, czy wyposażenie obsługuje wiele trybów radiowych, takich jak GSM, UMTS, LTE i NB-IoT. Istotne jest również zużycie energii – szczególnie w przypadku masztów położonych daleko od sieci energetycznej. Kolejnym ważnym czynnikiem jest środowisko pracy. Jednostki te muszą działać niezawodnie w zakresie temperatur od −40 °C do +65 °C oraz wytrzymać warunki pylistego otoczenia i wysokiej wilgotności charakterystyczne dla instalacji zewnętrznych. W celu zapewnienia redundancji większość ekspertów zaleca stosowanie aktywnych systemów rezerwowych z funkcją gorącej wymiany (hot swap), aby zapobiec przerwom w działaniu podczas konserwacji lub awarii. Przy planowaniu wdrożenia technologii 5G należy zadbać o dokładność synchronizacji zegarów oraz szybkość przepływu danych zgodną ze standardami 3GPP Release 15. Nie należy także zapominać o skalowalności: ruch będzie szybko wzrastał, zwłaszcza w obszarach o dużej gęstości urządzeń IoT. Zgodnie z raportami GSMA Intelligence, liczba połączeń NB-IoT może potroić się do 2026 r., a zatem odpowiednie zaplanowanie ma uzasadnienie biznesowe.
