خدمات الاتصالات السحابية: كيف تُمكّن البنية التحتية الحافة من الجيل الخامس

الفجوة العملية بين خدمات الاتصالات السحابية ونشر حلول الحوسبة الطرفية المدعومة بتقنية الجيل الخامس

يكتشف العديد من فرق الاتصالات الدولية التي أعمل معها في مشاريع الجيل الخامس بسرعة أن مراكز البيانات الأساسية المركزية لا يمكنها دعم خدمات الاتصالات السحابية بكفاءة. ويصبح زمن الوصول عامل الاختناق الواضح بمجرد أن وحدات وصول الراديو المدعومة بتقنية الجيل الخامس تبدأ في خدمة المصانع الذكية وقطاع البيع بالتجزئة. فالمراكز التقليدية الكبيرة للبيانات تقع على بعد مئات الكيلومترات من المستخدمين النهائيين، وكل جولة انتقال للحزم تُحدث تأخيرًا يُعطّل الاتصالات الفورية مثل التحكم عن بُعد في الآلات أو المركبات، أو المعالجة المباشرة لمحتوى الوسائط.

ا يوضّح هذا الأمر نشرٌ ميدانيٌّ حديث. فقد احتاج مشغّل اتصالات إقليمي يعمل بتقنية الجيل الخامس (5G) إلى توفير خدمات الاتصالات السحابية لقاعدة مشتركيه من مستخدمي تقنية الجيل الخامس، والذين كانوا موزَّعين في مواقع ضاحية. وكانت الخطة الأولية تتمحور حول إنشاء غرف خوادم مادية في الموقع نفسه عند كل برج. غير أنَّ صعوبة الحصول على تصاريح البناء المدنية، والتي تستغرق وقتاً طويلاً وغير متوقَّع، بالإضافة إلى التوصيلات الكهربائية في الموقع ودورات القبول الطويلة، جعلت تنفيذ المشروع أمراً غير عملي.

وبعد تقييم مجموعة متنوعة من الخيارات، اختارت فرقة المشروع مركز البيانات النمطي «ويزارد» كعقدة حوسبة حافة محلية. ويُسلَّم هذا الوحدة مُصنَّعةً بالكامل مع أنظمة الطاقة والتبريد وأنظمة التحكم والرصد ومساحات الرفوف، وهي تتطلب فقط وصلات مرافق أساسية عند التسليم. وبناء عقد الحافة في مراكز البيانات المركزية ثم شحنها إلى مواقع الحافة أسرع بكثير من نشر عقد الحوسبة الحافة باستخدام طريقة البناء التقليدية. كما أن عقد الحافة، التي توضع في بيئات متنوعة، تتيح تقديم خدمات الاتصالات السحابية بأقرب ما يمكن إلى مستخدم شبكة الجيل الخامس.

هذا التطبيق يتوافق مع المبادئ التوجيهية الحرارية لبيئات معالجة البيانات، الإصدار الخامس  منشور من قِبل لجنة ASHRAE TC 9.9. وتنطبق الحدود البيئية المستقرة للأجهزة التقنية المعلوماتية، الموصوفة في المعيار، على الظروف الخاصة بخدمات الاتصالات السحابية الموجودة في مواقع الجيل الخامس الحافة، ما يمكّن مقدّمي الخدمات من تلبية احتياجات عملائهم في المناطق الحافة بشكل أفضل. وتوفّر الأنظمة الوحدوية ونهج التصميم ميزة تنافسية مقارنةً بالأنظمة التقليدية عند التعامل مع الطبيعة المتنوعة وغير الخاضعة للرقابة لمواقع الحافة. .

كيف يلبي مركز البيانات الوحدوي «ويزارد» متطلبات بنية تحتية الجيل الخامس الحافة

تتم دمج هياكل مركز البيانات الوحدوي «ويزارد» الحافة في المصنع، وهي مبنية خصيصًا لمواقف الاتصالات السحابية الحافة. وعلى عكس الغرف المُصنَّعة حسب الطلب، حيث تُستورد المكونات الفرعية وتُركَّب في الموقع، فإن المكونات الرئيسية مثل رفوف الأجهزة التقنية المعلوماتية وأنظمة التغذية الكهربائية والتبريد ونظام إدارة مراكز البيانات المركزية (DCIM) تُجمَّع وتُختبر مسبقًا في بيئات مصنعية خاضعة للرقابة. ويمر كل وحدة بعدة اختبارات قبول في المصنع، ما يقلل من التفاوتات في جودة التنفيذ ويعزز التوحيد.

تُسهِّل التصاميم الجاهزة لمركز البيانات المعياري «ويزارد» عمليات النشر السريعة. وتستفيد حالات الاستخدام الخاصة بشبكة الجيل الخامس على الحواف بشكل خاص من التصميم المعياري. وغالبًا ما تواجه شركات الاتصالات التي تحاول تلبية الطلب المتزايد باستمرار على الخدمات الحوسبية السحابية عند الحواف صعوبات في نشر هذه الخدمات بسرعة كافية. ويكتسي التسليم في الوقت المحدد أهميةً بالغةً بالنسبة لعمليات النشر عند الحواف، إذ يقلل ذلك من المدة التي تبقى فيها الخدمات غير متاحة للمستخدمين النهائيين. ويقلل مركز البيانات المعياري «ويزارد» من الاعتماد المعتاد على أعمال الهندسة المدنية في عملية الإنشاء، والتي تُمكِّن الخدمات السحابية.

ثانيًا، يظل إجمالي تكلفة الملكية أقل طوال دورة حياة الخدمة الكاملة، وذلك بفضل الوحدات القياسية التي تقلل من تعقيد الصيانة وتدعم التوسُّع التدريجي في الطاقة الاستيعابية. ويمكن للمشغلين إضافة وحدات جديدة مع ازدياد حركة المستخدمين، بدلًا من الاستثمار في منشأة مكتملة البناء والتي قد تُدار دون استخدامٍ كاملٍ لها في المراحل الأولى.

تم تصميم نظام التبريد في مركز البيانات الوحدوي ويزارد ليتناسب مع خصائص الأحمال المتغيرة لخدمات الاتصالات السحابية. وتستجيب وحدات التبريد ذات النمط الحلقي للتغيرات في أحمال الحرارة في وحدات تكنولوجيا المعلومات. كما يساعد استخدام مركز بيانات ويزارد الوحدوي لتقسيم الممرات الحارة والباردة، بالإضافة إلى تدفق الهواء المستمر، على القضاء على النقاط الساخنة، ويسمح باستمرار التشغيل حتى عند تشغيل العُقد الطرفية بأقصى طاقتها.

اختيار الموقع والاعتبارات البيئية لخدمات الاتصالات السحابية الطرفية من الجيل الخامس (٥جيجا)

عند إنشاء البنية التحتية للحوسبة الطرفية لخدمات الاتصالات السحابية، يقضِي المهندسون معظم وقتهم في تحسين كفاءة استخدام المساحة والطاقة في الخوادم الطرفية، مع إيلاء اهتمامٍ ضئيلٍ لكيفية تأثير ظروف الموقع المحلي على موثوقية البنية التحتية على المدى الطويل. ويمكن نشر العُقد الطرفية لخدمات الجيل الخامس (5G) في العديد من المواقع غير التقليدية لمراكز البيانات، مثل: بجانب برج اتصالات، أو داخل مبنى صناعي، أو في غرفة مرافق ضمن حديقة أعمال. وغالبًا ما تكون هذه المواقع محدودة المساحة، وقد تتفاوت درجات الحرارة المحيطة فيها بشكلٍ واسع. ولذلك تتطلب البنية التحتية الطرفية مرونةً في التصميم لتكيّف مع هذه المواقع، بدلًا من اشتراط وجود مركز بيانات جاهز.

لقد قيَّمت فرقة الهندسة لدينا العديد من المواقع الطرفية لخدمات الاتصالات السحابية، وركَّزت باستمرار على ثلاثة عوامل: التحمُّل الحراري، والمساحة الفيزيائية المطلوبة، وسهولة الوصول إلى الخدمة. ويمكن تشغيل مركز البيانات النمطي «ويزارد» في ظروف حرارية قصوى، كما أن مساحته الفيزيائية صغيرة، ما يجعله مناسباً للنشر في مواقع أقل تحكُّماً. وكغيره من مراكز البيانات، يمكن تجهيزه بأنظمة إدارة البنية التحتية للبيانات (DCIM) لمراقبة حالة المكوِّنات الطرفية وإدارتها، والتنبيه إلى مشغِّلي خدمات الاتصالات السحابية عند حدوث أي مشكلة. وهذا يقلِّل تكاليف السفر لزيارة المواقع، ويحسِّن زمن الاستجابة لإصلاح الأعطال في المواقع الطرفية. وتكتسب المراقبة عن بُعد أهمية أكبر للمواقع الطرفية المنتشرة جغرافياً، إذ قد يستغرق الوصول إليها لتقديم الخدمة الميدانية وقتاً طويلاً.

توسيع نطاق خدمات الاتصالات السحابية باستخدام توسيع نمطي تدريجي لشبكة الجيل الخامس

تبدأ شركات الاتصالات تقديم خدمات الاتصالات السحابية الخاصة بها بعدد قليل من عُقد الحوسبة الطرفية، وعادةً ما يكون ذلك لبناء حالات استخدام شبكات الجيل الخامس (5G)، ثم تضيف المزيد من العُقد الطرفية مع تزايد الطلب واعتماد العملاء. وتبقى هذه الشركات عالقةً في تصاميم مراكز البيانات غير المرنة والثابتة، ما يؤدي غالبًا إلى هدر كبير. فغالبًا ما يتعيّن على الشركات التنبؤ بالطلب الأقصى قبل سنوات عديدة، ما يرفع التكاليف ارتفاعًا كبيرًا. أما مركز البيانات المعياري «ويزارد» (Wizard Modular Data Center)، على سبيل المثال، فيمكنه التوسّع تدريجيًّا تماشيًا مع متطلبات شركات الاتصالات بفضل تصميمه المعياري.

وبفضل التصميم المعياري لمركز البيانات المعياري «ويزارد» (Wizard Modular Data Center)، يمكن للشركات أن تبدأ بوحدة واحدة صغيرة، ثم تضيف وحدات إضافية حسب الحاجة. وتتصل الوحدات الجديدة بالوحدات الموجودة باستخدام واجهات قياسية، ما يسمح باستمرار العمليات دون انقطاع أثناء التوسّع. وهذا يجعل خدمات الحوسبة السحابية الطرفية أكثر مرونةً لتلبية المتطلبات الفعلية في العالم الحقيقي. كما أن الشركات لا تحتاج إلى القلق بشأن استثمارات أولية كبيرة في بنية تحتية لمراكز البيانات غير المرنة.

تُعَدُّ بنية تحتية حافة وحدوية مشابهة مبنية على مراكز البيانات الوحدوية من نوع ويزارد مفيدةً لمُدمِّجي أنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية، لأنها تتيح إدارةً أفضل للمخاطر. ويمكن للمُشغِّلين نشر وظائف الحوسبة السحابية عند الحافة الخاصة بشبكات الجيل الخامس في عددٍ محدودٍ من مراكز البيانات أولاً، قبل الالتزام بتوسيع النشر ليشمل منطقةً واسعةً بكاملها. فإذا لم تحقِّق خدمات الحافة النجاحَ المأمول، فلن يتعرَّض المُشغِّل لخسارةٍ كبيرةٍ غير قابلةٍ للاسترداد. أما إذا حقَّقت الخدمات النجاح، فيمكن إضافة وحداتٍ إضافيةٍ بسرعةٍ لتلبية الطلب المتزايد.

التشغيل وصيانة دورة الحياة للبنية التحتية عند الحافة التي تدعم خدمات الاتصالات السلكية واللاسلكية السحابية

تفشل العديد من خدمات الاتصالات السلكية واللاسلكية السحابية في الوفاء باتفاقيات مستوى الخدمة ليس بسبب عيوب في الأجهزة، بل بسبب سوء التخطيط للصيانة طويلة الأمد في مواقع الحافة الخاصة بالجيل الخامس. وبما أن المواقع الحافة البعيدة تضم عادةً عدداً أقل من الفنيين الميدانيين، فإن البنية التحتية يجب أن تدعم سير عمل صيانةٍ بسيطٍ وقابلٍ للتكرار، مع عزلٍ واضحٍ للأعطال. وقد صُمِّمت مركز بيانات ويزارد الوحدوي وفقاً لهذه الحقيقة التشغيلية.

جميع الأنظمة الفرعية الأساسية مُوحَّدة ومُختبَرة مسبقًا في المصنع. وتظل قوائم قطع الغيار وإجراءات الصيانة متسقةً عبر كل وحدةٍ مُنَصَّبة، ما يقلل من عبء التدريب المُلقى على الفرق الميدانية التي تدعم خدمات الاتصالات السحابية. ويُسجِّل نظام إدارة مراكز البيانات (DCIM) جميع الأحداث الحرارية والكهربائية، لتمكين فرق الهندسة من تتبع المشكلات المتقطعة في الأداء عن بُعد قبل أن تتفاقم إلى انقطاعات في الخدمة. كما يستخدم النظام الفرعي للتبريد نقاط خدمة سهلة الوصول، ويمكن استبدال المكونات الحرجة دون الحاجة إلى فكّ الوحدة الكاملة بالكامل.

كما نعمل عن كثب مع العملاء لتحديد وثائق تسليم التشغيل أثناء تنفيذ المشروع. وتُقدَّم تقارير الاختبارات المصنعية، وسجلات معايرة أجهزة الاستشعار، والكتيبات الإرشادية التشغيلية لكل وحدة من وحدات مركز البيانات النمطية «ويزارد». وتساعد هذه الوثائق الشفافة مشغِّلي شركات الاتصالات في الالتزام بالمعايير التشغيلية الداخلية، كما تُسهِّل عملية التسليم بين فرق الإنشاءات والتشغيل. وعند تشغيل المشغلين لخدمات الاتصالات السحابية عبر هذه العُقد الحافة، يمكنهم ضمان استقرار تجربة المستخدم في شبكات الجيل الخامس دون الحاجة إلى تدخلٍ مكثَّفٍ ومباشرٍ في الموقع باستمرار.

الأسئلة المتكررة

السؤال ١: كيف يحسِّن البنية التحتية للحوسبة الحافة خدمات الاتصالات السحابية في شبكات الجيل الخامس؟

الإجابة ١: تقرِّب البنية التحتية للحوسبة الحافة موارد المعالجة من المستخدمين النهائيين، ما يقلِّل زمن الوصول (التأخير) لخدمات الاتصالات السحابية. كما تساعد مراكز البيانات الحافة في توزيع عبء المعالجة على المواقع الأقرب إلى المستخدمين النهائيين. ويُسهم المعالجة المحلية في دعم التطبيقات التي تتطلَّب الاستجابة الفورية في شبكات الجيل الخامس.

السؤال ٢: ما الذي يجعل مركز البيانات الوحدوي «ويزارد» مناسبًا لتطبيقات الحواف في قطاع الاتصالات؟

الجواب ٢: تُسهِّل التكامل المسبق والحجم المدمج لمركز البيانات الوحدوي «ويزارد» استخدامه في مواقع ٥ جي النائية. كما يحتوي على أنظمة تبريد ومراقبة مدمجة تدعم تطبيقات الحواف. ويدعم هذا المركز نشر خدمات الاتصالات السحابية على مراحل، ويقلل من أعمال الإنشاءات المطلوبة في الموقع.

السؤال ٣: هل التصميم متوافق مع المعايير الحرارية العالمية لمعدات تكنولوجيا المعلومات؟

الجواب ٣: يشير التصميم الحراري إلى إرشادات اللجنة الفنية ٩.٩ التابعة لجمعية مهندسي التبريد والتدفئة وتكييف الهواء (ASHRAE) الخاصة بالبيئات المعالجة للبيانات، الإصدار الخامس، ويضمن ظروف دخول مستقرة لمعدات تكنولوجيا المعلومات في مواقع الحواف.

السؤال ٤: هل يمكن توسيع السعة بعد إطلاق خدمة الحواف ٥ جي الأولى؟

الجواب ٤: نعم، يمكن توسيع السعة. فخدمات الاتصالات السحابية تدعم عددًا كبيرًا من الخدمات والمستخدمين، ما يؤدي إلى ازدياد حجم حركة المرور. وعند حدوث ذلك، يمكن إضافة وحدات إضافية من مركز البيانات الوحدوي «ويزارد» إلى مواقع الحواف.

السؤال ٥: ما نوع الصيانة المتاحة لمواقع الحواف النائية؟

أ5: تحتوي عُقد الحواف البعيدة على نظام إدارة مراكز البيانات (DCIM) الذي يساعد في المراقبة عن بُعد وإرسال التنبيهات عند حدوث مشكلات. أما المكونات الأخرى فهي قياسية. وتسهّل وثائق الاختبارات المصنَّعية والمعلومات المرافقة لها عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها في الموقع.