UMPT ให้ฟังก์ชันอะไรบ้างสำหรับสถานีฐานทรานซีเวอร์ (Base Transceiver Station)

UMPT ในฐานะหน่วยควบคุมกลางของ BTS

การผสานรวมภายในสถาปัตยกรรม BBU และการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์

หัวใจสำคัญของหน่วยประมวลผลฐาน (Baseband Unit: BBU) คือ หน่วยประมวลผลหลักและส่งสัญญาณแบบสากล หรือที่เรียกกันโดยย่อว่า UMPT ซึ่งองค์ประกอบนี้ทำหน้าที่จัดการข้อมูลแบบเรียลไทม์ทั้งหมดที่ไหลเวียนระหว่างส่วนต่าง ๆ ของการประมวลผลและอุปกรณ์ส่งสัญญาณภายในระบบ หน่วย UMPT เชื่อมต่อโดยตรงกับชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ต่าง ๆ ผ่านการเชื่อมต่อแบบแบ็กเพลนมาตรฐาน ซึ่งรวมถึงพอร์ตแสงที่ใช้จัดการการถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูง รวมทั้งการเชื่อมต่อแบบไฟฟ้าที่ใช้เป็นหลักในการส่งสัญญาณควบคุมไปยังส่วนต่าง ๆ ของระบบ นอกจากนี้ หน่วย UMPT ยังทำหน้าที่สำคัญอื่น ๆ อีกหลายประการ เช่น การแจกจ่ายสัญญาณนาฬิกาทั่วทั้งระบบ การกำหนดเส้นทางสัญญาณให้ไปยังจุดหมายที่เหมาะสม และการจัดสรรทรัพยากรเมื่อมีกระบวนการหลายกระบวนการแข่งขันกันเพื่อรับการประมวลผล สิ่งที่ทำให้โครงสร้างนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งคือลักษณะแบบโมดูลาร์ ผู้ให้บริการเครือข่ายสามารถปรับขนาดระบบขึ้นหรือลงได้ตามความต้องการของเครือข่าย โดยไม่จำเป็นต้องดำเนินการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นฐานอย่างใหญ่หลวง นอกจากนี้ รูปแบบการออกแบบนี้ยังช่วยลดความหน่วง (latency) ให้อยู่ในระดับต่ำ และรับประกันประสิทธิภาพของการประมวลผลอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าความต้องการของเครือข่ายจะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

การประสานงานกับ RRUs และบอร์ดอุปกรณ์รอบข้าง (เช่น LBBP, UPEU)

หัวใจหลักของระบบคือ UMPT ซึ่งทำหน้าที่ประสานงานกิจกรรมทั้งหมดระหว่าง Remote Radio Units (RRUs) กับส่วนประกอบต่างๆ ที่เชื่อมต่ออยู่ เช่น บอร์ดประมวลผลฐานความถี่ (LBBP) และหน่วยจ่ายพลังงานและควบคุมสภาพแวดล้อม (UPEU) อุปกรณ์นี้จัดการการซิงโครไนซ์ข้อมูลการส่งสัญญาณ RF ไปยัง RRUs ผ่านอินเทอร์เฟซ CPRI หรือ eCPRI รวมทั้งรับผิดชอบการจ่ายพลังงานและการตรวจสอบสภาวะแวดล้อมผ่านโมดูล UPEU ทั้งนี้ เมื่อมีปริมาณการรับส่งข้อมูลในเครือข่ายเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน UMPT จะจัดสรรกำลังการประมวลผลใหม่โดยอัจฉริยะระหว่างบัตร LBBP ต่างๆ เพื่อให้สัญญาณคงความแข็งแรงไว้ได้ตลอดทุกเส้นทางความถี่วิทยุ ช่องควบคุมพิเศษจะตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์ทั้งหมดที่เชื่อมต่ออยู่อย่างต่อเนื่อง และหากเกิดความผิดปกติขึ้น ระบบสำรองอัตโนมัติ (automatic failover mechanisms) จะถูกเปิดใช้งานทันที ส่งผลให้บริการยังคงดำเนินการต่อไปอย่างราบรื่นแม้ในขณะที่บางส่วนของระบบประสบปัญหา จึงทำให้โครงสร้าง BTS ทั้งระบบมีความน่าเชื่อถือและสามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องเสมอ

ความสามารถหลักของ UMPT สำหรับการดำเนินงานสถานีฐาน (BTS)

การซิงโครไนซ์นาฬิกา การจัดการระบบส่งสัญญาณ และการประมวลผลโปรโตคอล (SCTP, IP, PPP)

UMPT ทำหน้าที่รักษาความสอดคล้องกันของข้อมูลระหว่างสถานีฐาน (Base Transceiver Stations) ด้วยความแม่นยำสูงอย่างน่าทึ่ง โดยสามารถควบคุมความเบี่ยงเบนได้ในช่วงแคบมากถึง ±50 ppb ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของมาตรฐาน 3GPP TS 36.104 สำหรับเครือข่าย LTE และ NB-IoT อย่างเคร่งครัด สำหรับการจัดการปริมาณข้อมูลจำนวนมาก ระบบทำงานร่วมกับอินเทอร์เฟซความเร็วสูง เช่น CPRI และ eCPRI ซึ่งสามารถส่งผ่านข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงสุดถึง 25 กิกะบิตต่อวินาที สิ่งที่ทำให้ระบบนี้โดดเด่นคือความสามารถในการจัดการแบนด์วิดท์อย่างชาญฉลาด แทนที่จะเพียงแต่เพิ่มทรัพยากรเพื่อแก้ปัญหาเท่านั้น อุปกรณ์นี้ดำเนินการโปรโตคอลต่าง ๆ ทั้งหมดไว้ภายในตัวเอง รวมถึง SCTP สำหรับการส่งสัญญาณที่เชื่อถือได้, IP สำหรับการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ต และ PPP สำหรับการห่อหุ้มลิงก์แบบอนุกรม แนวทางนี้ช่วยลดความหน่วง (latency) โดยรวมลงประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเปรียบเทียบกับการกระจายฟังก์ชันเหล่านี้ไปยังฮาร์ดแวร์หลายตัว ผลที่ได้คือประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในระหว่างการเปลี่ยนเซลล์ (handover), การสูญเสียแพ็กเก็ตที่ลดลง และที่สำคัญที่สุดคือการสื่อสารที่มีความหน่วงต่ำอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งมีความสำคัญยิ่งต่อสถานการณ์ที่ความแม่นยำด้านเวลาอาจส่งผลโดยตรงต่อความสำเร็จหรือความล้มเหลวของการดำเนินงาน ไม่ว่าจะเป็นระบบอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรม หรือระบบตอบสนองฉุกเฉิน

รองรับการเข้าถึงวิธีการสื่อสารแบบหลายโหมด: GSM, UMTS, LTE และ NB-IoT

โมดูล UMPT ทำสิ่งที่น่าทึ่งมาก กล่าวคือ สามารถรองรับมาตรฐานเครือข่ายต่าง ๆ ได้พร้อมกันทั้งหมด ได้แก่ GSM (ซึ่งคือเทคโนโลยี 2G), UMTS (3G), LTE (4G) และแม้แต่ NB-IoT ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเทคโนโลยี LPWAN อีกด้วย และนี่คือจุดเด่นที่สำคัญ: ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ทุกครั้งที่มีเทคโนโลยีใหม่เข้ามา เนื่องจากมีโปรไฟล์วิทยุที่กำหนดผ่านซอฟต์แวร์ (software-defined radio profiles) แล้วอะไรที่ทำให้อุปกรณ์ชิ้นนี้โดดเด่นเป็นพิเศษ? ก็คือ เอนจินแบนด์เบส (baseband engine) ที่สามารถปรับตัวได้อย่างยอดเยี่ยม รองรับฟีเจอร์ต่าง ๆ เช่น การรวมคลื่นความถี่ (carrier aggregation), โครงสร้าง massive MIMO และยังเปิดโอกาสให้ผู้ให้บริการเครือข่ายสามารถออกแบบและใช้ประโยชน์จากสเปกตรัมความถี่ได้อย่างสร้างสรรค์ยิ่งขึ้น ทั้งหมดนี้วางรากฐานที่มั่นคงสำหรับการก้าวเข้าสู่ยุคเทคโนโลยี 5G NR อย่างแท้จริง ผลการทดสอบในสนามจริงบางรายการที่ดำเนินการในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม IoT แสดงให้เห็นสิ่งที่น่าสนใจ คือ มีปัญหาเกี่ยวกับการโอนถ่ายการเชื่อมต่อ (handover) ระหว่างเทคโนโลยีการเข้าถึงคลื่นวิทยุ (radio access technologies) ลดลงถึงร้อยละ 60 เมื่อมีการจัดเวลาและการวางแผนการเชื่อมต่ออย่างเหมาะสมผ่านระบบ UMPT แบบรวมศูนย์ สำหรับเซ็นเซอร์ที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งกระจายอยู่ทั่วพื้นที่กว้างใหญ่ ความน่าเชื่อถือระดับนี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อการปฏิบัติงานประจำวัน

บทบาทของ UMPT ในการรับประกันความน่าเชื่อถือ ความสำรอง และความสามารถในการปรับขนาดของ BTS

ความสำรองแบบ Active/Standby การเปลี่ยนชิ้นส่วนขณะใช้งาน (Hot-Swapping) และการกู้คืนจากข้อผิดพลาดโดยอัตโนมัติ

UMPT มอบความน่าเชื่อถือที่เหนือระดับ ด้วยระบบสำ dựองแบบแอคทีฟสแตนด์บาย (active standby redundancy) เมื่อเมนบอร์ดหลักล้มเหลว บอร์ดสำรองจะเข้ารับหน้าที่ทั้งหมดภายในเวลาไม่เกิน 50 มิลลิวินาที ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐาน ITU-T Y.1541 ระดับ Class A ที่เข้มงวดมากในด้านความพร้อมใช้งาน (availability) การออกแบบแบบเปลี่ยนชิ้นส่วนขณะระบบยังทำงานอยู่ (hot swappable) ทำให้ช่างเทคนิคสามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนต่าง ๆ ได้โดยไม่ต้องหยุดระบบ ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับองค์กรที่มุ่งหมายบรรลุเป้าหมายการใช้งานต่อเนื่อง (uptime) ระดับ 'ห้าไนน์' (99.999%) ในเครือข่ายที่มีความสำคัญยิ่ง นอกจากนี้ ยังมีระบบตรวจจับข้อผิดพลาดในตัวที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง โดยตรวจสอบเสถียรภาพของซอฟต์แวร์ ตรวจสอบความสมบูรณ์ของหน่วยความจำ และติดตามสุขภาพของฮาร์ดแวร์ หากเกิดปัญหา ระบบจะดำเนินการกู้คืนโดยอัตโนมัติ รวมถึงการย้อนกลับเวอร์ชันเฟิร์มแวร์ไปยังเวอร์ชันที่ใช้งานได้ก่อนหน้า ภายในเวลาประมาณ 90 วินาที คุณสมบัติทั้งหมดนี้ช่วยลดเวลาหยุดทำงานโดยไม่คาดคิดลงอย่างมีนัยสำคัญ และลดต้นทุนการดำเนินงานลงประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ ตามรายงานประสิทธิภาพโทรคมนาคม (Telecom Efficiency Report) ประจำปีที่ผ่านมา ทั้งนี้ คุณสมบัติดังกล่าวสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่นแม้เมื่อเครือข่ายมีการขยายตัว ดังนั้นธุรกิจจึงไม่จำเป็นต้องรื้อโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ทั้งหมดเพียงเพื่อการเติบโต

ข้อพิจารณาในการติดตั้ง UMPT สำหรับผู้ให้บริการเครือข่าย

เมื่อติดตั้งหน่วย UMPT ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องจับคู่ตัวเลือกฮาร์ดแวร์ที่เลือกกับสิ่งที่มีอยู่แล้ว รวมถึงการพิจารณาความต้องการในอนาคตด้วย ความเข้ากันได้กับ BBUs และ RRUs รุ่นเก่าถือเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรก ควรตรวจสอบว่าอุปกรณ์รองรับโหมดวิทยุหลายแบบ เช่น GSM, UMTS, LTE และ NB-IoT ด้วย ประสิทธิภาพการใช้พลังงานก็มีความสำคัญเช่นกัน โดยเฉพาะเมื่อติดตั้งบนหอส่งสัญญาณที่อยู่ห่างไกลจากโครงข่ายไฟฟ้า สภาพแวดล้อมก็เป็นอีกประเด็นหลักที่ต้องคำนึงถึง หน่วยเหล่านี้ต้องสามารถทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ในช่วงอุณหภูมิระหว่างลบ 40 องศาเซลเซียส ถึงบวก 65 องศาเซลเซียส และทนต่อสภาพฝุ่นละอองหนาแน่นและภาวะความชื้นสูง ซึ่งเป็นลักษณะปกติของการติดตั้งภายนอกอาคาร สำหรับแผนสำรอง ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่แนะนำให้มีระบบสำรองแบบทำงานพร้อมใช้งาน (active standby) ที่รองรับคุณสมบัติเปลี่ยนชิ้นส่วนขณะระบบยังทำงานอยู่ (hot swap) เพื่อไม่ให้การดำเนินงานหยุดชะงักระหว่างการบำรุงรักษาหรือเกิดความล้มเหลว เมื่อมองไปสู่เทคโนโลยี 5G ต้องมั่นใจว่าความแม่นยำของการซิงโครไนซ์นาฬิกา (clock sync accuracy) และอัตราการรับ-ส่งข้อมูล (data throughput rates) สอดคล้องตามมาตรฐานของ 3GPP Release 15 ทั้งนี้ อย่าลืมเรื่องการขยายขนาดระบบด้วย เพราะปริมาณการรับส่งข้อมูลจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีอุปกรณ์ IoT จำนวนมาก ตามรายงานของ GSMA Intelligence การเชื่อมต่อ NB-IoT อาจเพิ่มขึ้นสามเท่าภายในปี 2026 ดังนั้น การวางแผนล่วงหน้าจึงถือเป็นกลยุทธ์ทางธุรกิจที่มีเหตุผล