اقرأ في هذا المقال
- ما هو التخصيص الثابت للقنوات
- مبدأ عمل التخصيص الثابت للقنوات
- مزايا التخصيص الثابت للقنوات
- عيوب التخصيص الثابت للقنوات
- أساسيات تخصيص القنوات الثابتة
- تأثير التسليم على التخصيص الثابت للقنوات
- تخصيص القنوات الثابتة في شبكة الراديو المتعدد
يُعد التخصيص الثابت للقنوات هو طريقة تقليدية لتوزيع القنوات يتم فيها تخصيص جزء ثابت من قناة التردد لكل مستخدم، كما قد يكون محطات قاعدة أو نقاط نفاذ أو معدات طرفية ويشار إلى هذا المخطط أيضاً بتخصيص قناة راسخة.
ما هو التخصيص الثابت للقنوات
التخصيص الثابت للقنوات: هو طريقة تقليدية لتوزيع القنوات يتم فيها تخصيص جزء ثابت من قناة التردد لكل مستخدم، كما قد يكون محطات قاعدة أو نقاط نفاذ أو معدات طرفية ويشار إلى هذا المخطط أيضاً بتخصيص قناة غير المتحركة.
مبدأ عمل التخصيص الثابت للقنوات
افترض أنّ هناك “N” مستخدمين منافسين، حيث يتم تقسيم إجمالي عرض النطاق الترددي إلى عدد “N” من القنوات المنفصلة باستخدام تعدد الإرسال بتقسيم التردد “FDM”، وفي معظم الحالات يكون حجم القنوات متساوياً ويتم تخصيص كل من هذه القنوات لمستخدم واحد.
- “FDM” هي اختصار لـ “Frequency multiple access”.
مزايا التخصيص الثابت للقنوات
- يُعد مخطط تخصيص القنوات الثابت مناسباً بشكل خاص للحالات التي يوجد فيها عدد صغير من المستخدمين الثابتين لديهم تدفق ثابت لحركة الشبكة المنتظمة.
- تقنية التخصيص بسيطة وبالتالي لا داعي لتحمل النفقات العامة الإضافية لخوارزمية معقدة.
- بالإضافة إلى ذلك لا يوجد تداخل بين المستخدمين، حيث يتم تخصيص قناة ثابتة لكل مستخدم لا يتم مشاركتها مع الآخرين.
عيوب التخصيص الثابت للقنوات
- تحتوي معظم مواقف الشبكات الواقعية على عدد متغير من المستخدمين وعادة ما يكون عددهم كبيراً مع حركة مرور متقطعة.
- إذا كانت قيمة “N” كبيرة جداً فسيكون النطاق الترددي المتاح لكل مستخدم أقل جداً كما سيؤدي ذلك إلى تقليل الإنتاجية إذا احتاج المستخدم إلى إرسال كمية كبيرة من البيانات بين الحين والآخر.
- من غير المرجح أن يتواصل جميع المستخدمين طوال الوقت، ومع ذلك نظراً لأنّ كل منهم مخصص لعرض النطاق الترددي الثابت، فإنّ عرض النطاق الترددي المخصص للمستخدمين غير المتصلين يضيع.
- إذا كان عدد المستخدمين أكبر من “N”، فسيتم رفض خدمة بعضهم حتى لو كانت هناك ترددات غير مستخدمة.
أساسيات تخصيص القنوات الثابتة
يُعرف تخصيص القنوات الثابتة أيضاً باسم تخصيص القناة الراسخة، كما يُعرف باسم ثابت أو راسخ لأنّه بمجرد تخصيص القناة لمنفذ أو مستخدم فإنّها لا تتغير طوال مسار العملية بالكامل، كما يتم استخدامه في جميع الشبكات المتنقلة الخلوية الرقمية “TDMA” أو “FDMA“، حيث يظل عدد الموجات الحاملة للتردد في كل خلية ثابتاً ولا يعتمد على حمل الحركة.
كما إنّه حل غير حساس للوقت، وكما هو الحال مع مرور الوقت فإنّ تخصيص القنوات للعقد لا يتغير وعلى الرغم من تفاوت عبء حركة المرور في الخلية في الوقت الفعلي، إلّا أنّ هناك ساعات ذروة يصل فيها حمل حركة المرور إلى ما يقرب من “100%” ثم تكون هناك ساعات هادئة في الخلية عندما يكون حمل حركة المرور منخفضاً جداً.
وهذا القيد يثبط استخدام “SCA” ولكن إذا تم النظر في حالة ثابتة فمن المرجح أن تكون هناك فرصة للحصول على أداء جيد باستخدام خوارزمية تخصيص القناة هذه، وفي النظام الخلوي القائم على “SCA” يتم تقسيم القنوات بين الخلايا بشكل دائم بحيث إذا استخدمت جميع الخلايا جميع القنوات المخصصة لها في وقت واحد فلن يكون هناك تداخل.
ومع الأنظمة الأكثر تعقيداً يمكن أن تحقق استراتيجيات القنوات الأخرى كفاءة أعلى ولكنّها تتطلب معالجات ذات ذاكرة أكبر. لكنها تضحية أساسية، كما أنه في كل خلية لا توجد ظروف ثابتة ويتراوح اختلال حركة المرور في الفضاء من “10%” إلى “70%”، وهذا الخلل في حركة المرور يعتمد على حجم الخلية أو منطقة الخدمة ونوع البيئة سواء كانت حضرية أو ضواحي أو ريفية.
وتخصيص القناة هو عملية يتم فيها تقسيم قناة واحدة وتخصيصها لعدة مستخدمين من أجل القيام بمهام محددة للمستخدم، وإذا كان هناك عدد “N” من المستخدمين وتم تقسيم القناة إلى “N” قنوات فرعية متساوية الحجم يتم تعيين جزء واحد لكل مستخدم.
- “SCA” هي اختصار لـ “static channel allocation”.
- “TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.
- “FDMA” هي اختصار لـ “Frequency-division multiple access”.
تأثير التسليم على التخصيص الثابت للقنوات
تُعرف الظاهرة الملحوظة بظاهرة الجزيرة ذات السعة المنخفضة، وفي ظل الحمل الثقيل لا يتم تحقيق أي فائدة باستخدام “DCA”، كما هو الحال في مثل هذا السيناريو سيستخدم كل من المخططين السعة إلى أقصى حد، وبدلا من ذلك قد يكون أداء “DCA” أسوأ من “SCA” والسبب هو أنّه بسبب التوزيع الديناميكي للقناة، قد تقترض الخلية بعض قنوات التردد من الخلايا المجاورة خلال فترة حركة المرور المنخفضة ولا تستعيد الخلية المجاورة القناة مرة أخرى.
والخلية التي حصلت على القناة والتي تعرف بخلية الحظ والخلية التي تبرعت بالقناة وفي النهاية لم تتمكن من استعادتها تعرف باسم خلية الحظ، وخلال فترة الازدحام الشديد إذا أرادت خلية محظوظة تسليم المكالمة إلى خلية مجاورة غير محظوظة، ولكن نظراً لأنّ الخلية غير المحظوظة ستكون بالفعل خارج القنوات المتاحة لتتمكن من خدمة المكالمة، فسيتم إسقاط المكالمة.
ومن ثم في ظل هذا السيناريو سيكون احتمال التسرب من مخطط تخصيص القناة الديناميكي أعلى من خوارزمية تخصيص القناة الثابتة، والمحاكاة الأخرى هي معرفة تأثير معدل الوصول على احتمالية حظر المكالمات ومعدل الوصول هو عدد المكالمات التي تم إجراؤها في الدقيقة، ومن خلال المحاكاة استنتج أنّ أداء “DCA” كان أفضل إذا كان حمل الحركة ضمن النطاق “0.6” إلى “0.9” في “Erlang / BS / Channel”.
- “DCA” هي اختصار لـ “Dynamic Channel Allocation”.
تخصيص القنوات الثابتة في شبكة الراديو المتعدد
إن الإنتاجية والأداء العام للشبكات اللاسلكية يتناقصان مع زيادة كثافة أجهزة الراديو ولكن السبب الرئيسي لهذه المشكلة هو أنّ هذه الأجهزة اللاسلكية لا تنقل البيانات في وقت واحد، حيث يتم تكوين العقد بشكل عام بأجهزة راديو فردية فقط و يحد هذا العامل بشكل أساسي من قدرة إعادة التوجيه للشبكة، وكما أنّه مع إدخال أكثر من بطاقات واجهة الشبكة “NIC” في الشبكات اللاسلكية يمكن تحسين أداء النظام من 6 إلى 7 مرات بدلاً من مجرد مضاعفة الأداء.
كان هناك الكثير من العمل الذي تم إنجازه، حيث تمت تحديد مكاسب الأداء في الشبكات المعشقة اللاسلكية ذات الواجهات المتعددة مقارنة بشبكة واجهة الراديو الفردية، كما تتم مقارنة كسب السعة بين شبكات لاسلكية فردية وراديو مزدوج وشبكات لاسلكية متعددة الراديو وقد تمت مناقشة المكاسب التي تحققت من خلال وجود واجهات لاسلكية متعددة في الشبكة بشكل واقعي.
كما أنّه مع تنفيذ تنوع الراديو المتعدد يتم قياس مكاسب الأداء بنحو “2.3 مرة” في شبكة راديو واحدة وفي إطار سيناريو الراديو المتعدد، يتمثل أحد العوامل المهمة في النظر في التخصيص المناسب للقنوات ويجب ضبط كل جهاز لاسلكي على تردد يتم من خلاله تعظيم إنتاجية الشبكة بالكامل.
كما لا يخلو إدخال أجهزة الراديو المتعددة من مقايضة التعقيد المتزايد لخطط تخصيص القنوات وطرق تخصيص الحركة، وبصرف النظر عن ذلك يتم إنجاز المزيد من العمل في هذا المجال، كما توفرت بعض الأساليب للحصول على أقصى قدر ممكن من الإنتاجية من خلال خوارزميات تخصيص القنوات المختلفة.
يمتد مفهوم تخصيص القنوات الثابتة في هذا القسم إلى الشبكات المتداخلة اللاسلكية، حيث أنّه قبل بدء التشغيل في الشبكات المتداخلة اللاسلكية، يتم تخصيص القنوات بشكل صحيح وبعد ذلك حتى نهاية العملية ولا يتغير تخصيص القناة.
- “NIC” هي اختصار لـ “Network Interface Card”.
