EN
UMPT với vai trò là đơn vị điều khiển trung tâm của BTS
Tích hợp trong kiến trúc BBU và giao tiếp phần cứng
Ở trung tâm của Bộ xử lý băng tần cơ sở (BBU) là Bộ xử lý và truyền dẫn phổ dụng – viết tắt là UMPT. Thành phần này quản lý toàn bộ dữ liệu thời gian thực di chuyển giữa các bộ phận xử lý khác nhau và thiết bị truyền dẫn trong hệ thống. UMPT kết nối trực tiếp với nhiều thành phần phần cứng thông qua các kết nối mặt sau tiêu chuẩn, bao gồm các cổng quang dùng để xử lý việc truyền dữ liệu tốc độ cao cũng như các liên kết điện chủ yếu được sử dụng để gửi tín hiệu điều khiển khắp hệ thống. Ngoài ra, UMPT còn đảm nhiệm các chức năng quan trọng như phân phối xung nhịp (clock) trên toàn hệ thống, định tuyến tín hiệu đến đúng vị trí cần thiết và quản lý tài nguyên khi nhiều tiến trình cùng tranh giành sự ưu tiên xử lý. Điều làm cho cấu hình này đặc biệt hữu ích chính là tính mô-đun của nó. Các nhà khai thác mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp quy mô tuỳ theo yêu cầu thực tế của mạng mà không cần thực hiện những thay đổi lớn. Hơn nữa, thiết kế này còn giúp giảm thiểu độ trễ và đảm bảo hiệu quả xử lý ngay cả khi yêu cầu mạng thay đổi theo thời gian.
Phối hợp với các đơn vị RRUs và bảng mạch ngoại vi (ví dụ: LBBP, UPEU)
Ở trung tâm của hệ thống là bộ UMPT, đảm nhiệm vai trò điều phối toàn bộ hoạt động giữa các Đơn vị Radio Từ xa (RRU) và các thành phần ngoại vi khác như các bo mạch xử lý băng tần cơ sở (LBBP) cũng như các đơn vị Môi trường Nguồn điện (UPEU). Thiết bị này thực hiện đồng bộ hóa các luồng dữ liệu vô tuyến (RF) gửi tới các RRU thông qua giao diện CPRI hoặc eCPRI, đồng thời đảm nhận việc phân phối nguồn điện và giám sát các điều kiện môi trường thông qua các mô-đun UPEU. Khi lưu lượng mạng đột ngột gia tăng, bộ UMPT sẽ thông minh phân bổ lại công suất xử lý giữa các thẻ LBBP khác nhau nhằm đảm bảo tín hiệu luôn mạnh trên mọi đường truyền tần số vô tuyến. Các kênh điều khiển đặc biệt liên tục kiểm tra trạng thái của toàn bộ thiết bị được kết nối; nếu phát sinh sự cố, các cơ chế chuyển đổi dự phòng tự động sẽ được kích hoạt ngay lập tức. Nhờ đó, các dịch vụ tiếp tục vận hành ổn định ngay cả khi một số thành phần trong hệ thống gặp sự cố, từ đó đảm bảo toàn bộ trạm gốc (BTS) luôn hoạt động đáng tin cậy và hiệu quả trong mọi thời điểm.
Các chức năng cốt lõi của UMPT dành cho vận hành trạm gốc (BTS)
Đồng bộ hóa đồng hồ, Quản lý truyền dẫn và Xử lý giao thức (SCTP, IP, PPP)
UMPT giữ cho các trạm thu phát gốc (BTS) đồng bộ với độ chính xác đáng kinh ngạc, đạt được mức sai lệch cực kỳ chặt chẽ ±50 ppb — đúng như yêu cầu của tiêu chuẩn 3GPP TS 36.104 đối với cả mạng LTE và NB-IoT. Khi xử lý lượng lưu lượng dữ liệu khổng lồ, hệ thống hoạt động cùng các giao diện tốc độ cao như CPRI và eCPRI, truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 25 gigabit/giây. Điều làm thiết bị này nổi bật là khả năng quản lý thông minh băng thông thay vì đơn thuần dồn thêm tài nguyên để giải quyết vấn đề. Thiết bị thực hiện toàn bộ các tác vụ giao thức ngay trên bo mạch, bao gồm SCTP để đảm bảo tín hiệu đáng tin cậy, IP để định tuyến gói tin và PPP để đóng gói các liên kết nối tiếp. Cách tiếp cận này giúp giảm tổng độ trễ khoảng 30% so với việc phân tán các chức năng này trên nhiều thiết bị phần cứng khác nhau. Kết quả là hiệu năng cải thiện rõ rệt trong quá trình chuyển vùng giữa các ô mạng (handover), số gói tin bị mất giảm đi, và quan trọng nhất là duy trì được giao tiếp với độ trễ thấp ổn định — yếu tố then chốt trong những tình huống mà độ chính xác về thời gian có thể quyết định thành bại của toàn bộ hoạt động, từ tự động hóa công nghiệp đến các hệ thống ứng phó khẩn cấp.
Hỗ trợ truy cập vô tuyến đa chế độ: GSM, UMTS, LTE và NB-IoT
Mô-đun UMPT thực hiện một việc khá tuyệt vời: nó có thể xử lý đồng thời tất cả các chuẩn mạng khác nhau như GSM (tức là 2G), UMTS (3G), LTE (4G) và thậm chí cả NB-IoT — một phần của công nghệ LPWAN. Và đây là điểm nổi bật: không cần thay thế phần cứng mỗi khi có công nghệ mới ra đời, nhờ vào các cấu hình vô tuyến được định nghĩa bằng phần mềm (software-defined radio profiles). Điều gì khiến thiết bị này trở nên khác biệt? Đó là bộ xử lý băng tần gốc (baseband engine) có khả năng thích ứng rất tốt, hỗ trợ các tính năng như tập hợp các kênh truyền (carrier aggregation), các cấu hình MIMO khối lượng lớn (massive MIMO) và cho phép các nhà khai thác linh hoạt sáng tạo trong việc tái sử dụng không gian phổ tần. Toàn bộ những yếu tố này tạo nền tảng vững chắc để chuyển sang lĩnh vực 5G NR. Một số bài kiểm tra thực tế tại các môi trường IoT công nghiệp đã cho thấy một kết quả thú vị: tỷ lệ sự cố khi chuyển vùng (handover) giữa các công nghệ truy cập vô tuyến khác nhau giảm tới 60% khi mọi thứ được đồng bộ hóa và lên lịch chính xác thông qua hệ thống UMPT tập trung. Đối với các cảm biến tiêu thụ điện năng thấp được triển khai rải rác trên diện tích rộng, mức độ tin cậy như vậy mang lại sự khác biệt đáng kể trong vận hành hàng ngày.
Vai trò của UMPT trong việc đảm bảo độ tin cậy, dự phòng và khả năng mở rộng của BTS
Dự phòng Chủ động/Dự bị, Thay thế nóng và Khôi phục sự cố tự động
UMPT cung cấp độ tin cậy cao nhờ cấu hình dự phòng chủ động ở chế độ chờ. Khi bo mạch chính gặp sự cố, bo mạch dự phòng sẽ đảm nhận toàn bộ chức năng trong thời gian chưa đến 50 mili giây — đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn khắt khe về khả năng sẵn sàng của ITU-T Y.1541 Loại A. Thiết kế hỗ trợ thay thế nóng (hot swappable) cho phép kỹ thuật viên thay thế các thành phần mà không cần tắt hệ thống, một yêu cầu thiết yếu nếu doanh nghiệp muốn đạt được mục tiêu thời gian hoạt động liên tục gần như tuyệt đối (‘năm chín’, tức là 99,999%) trong các mạng lưới trọng yếu. Hệ thống còn tích hợp cơ chế phát hiện lỗi tự động, liên tục giám sát các yếu tố như độ ổn định phần mềm, tính toàn vẹn bộ nhớ và tình trạng sức khỏe phần cứng. Khi phát sinh sự cố, hệ thống sẽ tự động kích hoạt các biện pháp phục hồi, bao gồm việc khôi phục firmware về phiên bản hoạt động trước đó — toàn bộ quá trình hoàn tất trong khoảng 90 giây. Tất cả những tính năng này góp phần giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động ngoài ý muốn và cắt giảm chi phí vận hành khoảng 30% theo Báo cáo Hiệu quả Viễn thông năm ngoái. Hơn nữa, chúng hoạt động trơn tru khi mạng lưới mở rộng, giúp doanh nghiệp không cần phải thay đổi toàn bộ kiến trúc hiện có chỉ để mở rộng quy mô.
Các yếu tố cần xem xét khi triển khai UMPT dành cho các nhà khai thác mạng
Khi thiết lập các bộ phận UMPT, các nhà khai thác cần lựa chọn phần cứng sao cho phù hợp với hệ thống hiện có cũng như với định hướng phát triển trong tương lai. Tính tương thích với các bộ BBU và RRU cũ là ưu tiên hàng đầu. Cần kiểm tra xem thiết bị có hỗ trợ nhiều chế độ vô tuyến như GSM, UMTS, LTE và NB-IoT hay không. Hiệu suất sử dụng năng lượng cũng rất quan trọng, đặc biệt khi triển khai tại các trạm phát sóng ở xa lưới điện. Yếu tố môi trường cũng là một mối quan tâm lớn. Các bộ phận này phải hoạt động ổn định và đáng tin cậy trong dải nhiệt độ từ âm 40 độ C đến dương 65 độ C, đồng thời chịu được điều kiện nhiều bụi và độ ẩm cao — những đặc điểm tiêu chuẩn đối với các lắp đặt ngoài trời. Về phương án dự phòng, đa số chuyên gia khuyến nghị sử dụng hệ thống dự phòng chủ động (active standby) có tính năng thay thế nóng (hot swap) nhằm đảm bảo hoạt động không bị gián đoạn trong quá trình bảo trì hoặc khi xảy ra sự cố. Nhìn về tương lai của công nghệ 5G, cần đảm bảo độ chính xác đồng bộ xung nhịp (clock sync) và tốc độ thông lượng dữ liệu đạt các tiêu chuẩn được quy định trong 3GPP Release 15. Ngoài ra, đừng quên yếu tố mở rộng quy mô. Lưu lượng truyền tải sẽ tăng nhanh, đặc biệt tại những khu vực tập trung dày đặc các thiết bị IoT. Theo báo cáo của GSMA Intelligence, số kết nối NB-IoT có thể tăng gấp ba lần vào năm 2026; do đó, việc lên kế hoạch phù hợp là một quyết định kinh doanh hợp lý.
