الحزمة الأساسية المتطورة في شبكات الحاسوب EPC

يُعد (EPC) هو أحدث تطور لهندسة الشبكة الأساسية (3GPP)، وإنّ (EPC) هو إطار عمل لتوفير الصوت والبيانات المتقاربة على شبكة 4G (LTE).

ما هي الحزمة الأساسية المتطورة EPC

الحزمة الأساسية المتطورة (EPC): في شبكة (4G LTE)، هي إطار لتوفير الصوت والبيانات المتقاربة، وبهذه الطريقة يمكن للمشغلين نشر وتشغيل شبكة حزمة واحدة يمكنها التعامل مع شبكات (2G) و(3G) و(WLAN) و(WiMax) و(LTE) والوصول الثابت (Ethernet) و(DSL) والكابل والألياف.

• “EPC” هي اختصار لـ “Evolved-Packet-Core”.

• “LTE” هي اختصار لـ ”  Long-Term-Evolution”.

• “DSL” هي اختصار لـ “Digital-Subscriber-Line”.

• “WLAN” هي اختصار لـ “Wireless-Local-Area-Network”.

• “3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.

مكونات حزمة EPC

تم تقديم (EPC) لأول مرة بواسطة (3GPP) في الإصدار 8 من المعيار، كما تقرر أن يكون لها “البنية المسطحة”، والفكرة هي التعامل مع الحمولة أي حركة البيانات بكفاءة من منظور الأداء والتكاليف ويتم إشراك عدد قليل من عقد الشبكة في معالجة حركة المرور ويتم تجنب تحويل البروتوكول.

تقرر أيضاً فصل بيانات المستخدم والمعروفة أيضاً باسم مستوى المستخدم والإشارة تعرف أيضاً باسم مستوى التحكم لجعل القياس مستقلاً، وبفضل هذا التقسيم الوظيفي يمكن للمشغلين تحديد أبعاد شبكتهم وتكييفها بسهولة، كما تتكون الشبكة الأساسية المتطورة للحزم الأساسية (EPC) من:

• بوابة الخدمة (SGW): وهي العقدة التي تربط كل (UE) بـ (EPC) باستخدام بروتوكول نفق يسمى بروتوكول نفق (GPRS (GTP))، وهي متصلة بـ (eNBs) وبوابة شبكة حزم البيانات (PGW).

• بوابة شبكة حزم البيانات (PGW): وهي العقدة التي تربط شبكة (EPS) بالشبكات الخارجية، وهو يضمن الاتصال بوجهة بعيدة لكل تجهيزات المستعمل من خلال تخصيص عنوان (IP).

• وظيفة التحكم في السياسة وقواعد الشحن (PCRF): وهي عقدة مستوى التحكم التي تدير (QoS) داخل شبكة (EPS) وتنفذ إجراءات التسعير.

• خادم الاشتراك المنزلي (HSS): الذي يحتوي على معلومات ملف تعريف المستخدم ويصادق المستخدمين داخل شبكة (EPS).

• كيان إدارة التنقل (MME): الذي يدير تنقل المستخدم وتنفيذ التسليم.

ملاحظة:“SGW” هي اختصار لـ “Service-Gateway” و”MME” هي اختصار لـ “Mobility-Management-Entity”.

ملاحظة:“HSS” هي اختصار لـ “Home-Subscription-Server” و”QoS” هي اختصار لـ “Quality-of-service”.

ملاحظة:“PCRF” هي اختصار لـ “Policy-and-Charging-Rules-Function” و”IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol”.

ملاحظة:“GPRS” هي اختصار لـ “General-Packet-Radio-Services” و”GTP” هي اختصار لـ “GPRS-Tunneling-Protocol”.

ملاحظة:“PGW” هي اختصار لـ “Packet-Data-Network-Gateway” و”eNBs” هي اختصار لـ “Evolved-Node-B”.

مبدأ عمل حزمة EPC

يتم استخدام (EPC) لجميع بيانات المستخدم ويتم استخدام (IMS) للبيانات المتعلقة بخدمات المشغل مثل الصوت عبر (LTE) وكذلك لحركة الإنترنت العادية، وبنفس طريقة (4G EPC) يقوم (5G Core) بتجميع حركة مرور البيانات من الأجهزة الطرفية أيضاً، وبالإضافة إلى المصادقة يدير (5G Core) تنقل المشتركين والأجهزة ويطبق سياسات مخصصة ويوجه حركة المرور إلى خدمات المشغل.

ستدعم بنية الحزمة الأساسية المتطورة (EPC) تنقل المستخدم واتصالات البيانات اللاسلكية والتوجيه والمصادقة في التطور طويل المدى (LTE) الجديد، كما تحل هذه التقنية محل عناصر الشبكة المستخدمة حالياً في شبكات (3G) القائمة على (GSM)، مثل عقدة دعم (GPRS (SGSN)) وعقدة دعم (GPRS) للبوابة (GGSN)، مع دعم بنية شبكة (IP) المسطحة وهي (LTE).

يُعد هذا الانتقال إلى بنية مسطحة أبسط فرقاً رئيسياً بين شبكات (LTE) وشبكات الجيل الثالث السابقة والتي كانت تتألف من عناصر تبديل الدوائر وعناصر الحزمة للصوت والبيانات على التوالي، ويجب أن تخفض البنية المسطحة التكلفة الأولية؛ لتسليم البيانات عبر الشبكة بمجرد استرداد تكاليف النفقات الرأسمالية ولكنّها تتطلب أن تكون الشبكة الأساسية أكثر ذكاءً حول كيفية إعطاء الأولوية لحركة مرور الصوت والفيديو والبيانات، حيث يتم إرسال كل شيء عبر أنبوب كبير واحد.

يتم تصميم شبكات النطاق العريض المتنقل الناشئة لدعم الخدمات والتطبيقات الجديدة ذات القيمة المضافة سواء تم تمكينها أو تحسينها بواسطة مشغل الهاتف المحمول، زمع النمو الهائل لحركة المرور من الهواتف الذكية والأجهزة المحمولة الأخرى، أصبحت شبكة حزمة الوسائط المتعددة ضرورية لتوفير تجربة مستخدم فائقة وتحقيق الدخل من هذه الخدمات والتطبيقات الجديدة، وأولويات مشغلي الهواتف المحمولة:

• حزمة أساسية مفتوحة متطورة (EPC).

• مرونة النشر وتحسين الشبكة.

• ذكاء مستوى التحكم وقابلية التوسع والإشارة.

• حالة الجلسة وإدارة المشتركين

• التحكم في السياسة والشحن بذكاء متكامل

• موثوقية درجة الصوت.

• الحماية.

• إعداد التقارير والمراقبة والمحاسبة وفرض الرسوم

• التجوال.

• خدمة الوسائط المتعددة.

ملاحظة:“IMS” هي اختصار لـ “IP-Multimedia-Subsystem” و”SGSN” هي اختصار لـ “Serving-GPRS-Support-Node”.

ملاحظة:“GSM” هي اختصار لـ “Global-System-for-Mobile” و”GGSN” هي اختصار لـ “Gateway-GPRS-Support-Node”.

أساسيات حزمة EPC

تواجه بنية الشبكة التقليدية طويلة المدى (LTE) تحديات كبيرة بسبب التطور السريع للتطبيقات الذكية المتنقلة. تواجه شبكة الحزمة الأساسية المتطورة (EPC)، باعتبارها الشبكة الأساسية (لنظام LTE) نفس المشكلة أيضاً، كما أنّ بنية (EPC) مبتكرة أي ليس فقط المكدس ((NOS-EPC)، حيث يتم إعادة تصميم نموذج التحكم بناءً على إطار عمل (NOS).

يحتوي (NOSEPC) على مستوى المستخدم المستوى (U) ومستوى التحكم المستوى (C) ومستوى الإدارة المستوى (M) وعرض الشبكة العالمية (GNV)، وباستخدام إطار عمل (NOS) يتم تحويل نموذج التحكم الموزع إلى طريقة مركزية تبسط تدفقات الإشارات، ممّا يقلل من زمن انتقال الإجراء والنفقات العامة.

يتم تشغيل (NOS-EPC) من خلال أربعة إجراءات رئيسية لـ (EMM)، بما في ذلك المرفق الأولي وطلب الخدمة والتسليم والفصل، ومن خلال المقارنة مع (LTE / EPC) والشبكات المعرفة بالبرمجيات ((SDN) EPC)، فإنّها مزايا (NOS-EPC) هي نفقات التشغيل (OPEX) وقابلية التوسع والمرونة والنفقات العامة للإشارة وقدرة نقل حركة المستخدم.

كما أنّ (NOS-EPC) يستفيد من زمن انتقال الإجراء والنفقات العامة للإشارة مقارنةً بحلول (EPC) الأخرى وعلى سبيل المثال (LTE / EPC) و(SDN-EPC)، وكما يعتبر (EPC) المكون الرئيسي لتطور هندسة الخدمة، بحيث يساعد (EPC) في دمج الشبكات من خلال الجمع بين أوضاع النقل المختلفة مثل وضع النقل المتزامن ووضع النقل غير المتزامن في الأنظمة الحالية، وإنّها شبكة عالية الأداء وذات قدرة عالية.

وبمساعدة بنية قائمة على (IP)، يمكن لـ (EPC) إنشاء جميع الشبكات الممكنة للتبسيط، بحيث يساعد هذا في تمكين الاتصال المتزامن بأكثر من شبكة حزمة، ويساعد أيضاً مشغلي الخدمة على توفير المزيد من الخدمات ذات القيمة المضافة مثل المكالمات الصوتية عبر (IP)، كما إنّه مفيد في الترويج للخدمات المبتكرة الجديدة وتمكين التطبيقات الجديدة وحتى في إدخال نماذج أعمال جديدة.

وميزة أخرى مرتبطة بنواة الحزمة المتطورة هي تحسين أداء الشبكة بمساعدة بنية بروتوكول الإنترنت المسطح، بحيث يساعد هذا أيضاً في تقليل التسلسل الهرمي بين عناصر بيانات الجوال المختلفة ةعبر شبكة (LTE)، يُعد (EPC) مكوناً مطلوباً لتقديم خدمة بروتوكول الإنترنت من طرف إلى طرف.

• “GNV” هي اختصار لـ “Graphical-Network-Viewer”.

• “EMM” هي اختصار لـ “Enterprise-Mobility-Management”.

• “SDN” هي اختصار لـ “Software-Defined-Networking”.