اقرأ في هذا المقال
- أساسيات أنظمة الاتصالات في المحطات القاعدية
- مبدأ عمل أنظمة الاتصالات في المحطات القاعدية
- تطور عمل أنظمة الاتصالات في المحطات القاعدية
من بين أنظمة الاتصال التي يطلق عليها الجيل الثالث تم توفير نظام الوصول المتعدد لقسم الكود العريض (W-CDMA) منذ عام 2001م، وعلاوةً على ذلك من خلال إضافة قناة إرسال حزم أي قناة مشتركة عالية السرعة للوصلة الهابطة (HS-DSCH) إلى الوصلة الهابطة أي قناة البيانات الفردية، وقناة التحكم الفردية من الممكن زيادة سرعة نقل البيانات باستخدام الوصلة الهابطة.
أساسيات أنظمة الاتصالات في المحطات القاعدية
بدأت خدمة الوصول عالي السرعة لحزم الوصلة الهابطة (HSDPA) التي سيتم تحقيقها من أجل زيادة سرعة نقل البيانات في اتجاه الوصلة الصاعدة، كما تم أيضاً بدء خدمة لنظام الوصول إلى حزم الإرسال عالي السرعة (HSUPA)، و(W-CDMA) هو نظام اتصال تم تحديده بواسطة (3GPP) وهي منظمة معيارية لأنظمة الاتصالات المتنقلة وقد تم تجميعها للإصدار 8.
أيضاً في (3GPP) كمخطط اتصال مختلف عن (W-CDMA) يُعد مصطلح النظام هو بنية النظام بما في ذلك التطور طويل المدى (LTE) لقسم الراديو، وتكوين النظام بالكامل بما في ذلك الشبكة الأساسية ويُشار إليها أيضاً ببساطة باسم a شبكة الاتصال، بحيث يتم دراسة مخطط اتصالات جديد هو (SAE) ويُطلق على نظام الاتصال هذا أيضاً نظام (3.9 Generation).
في (LTE) تختلف طريقة الوصول وتكوين القناة اللاسلكية والبروتوكول تماماً عن (W-CDMA) الحالي (HSDPA / HSUPA)، وفي طريقة الوصول يستخدم (W-CDMA) الوصول المتعدد بتقسيم الكود بينما يستخدم (LTE OFDM) في الوصلة الهابطة و(SC-FDMA) في الوصلة الصاعدة، كما يتم استخدام الوصول المتعدد بتقسيم التردد الوظيفي.
يبلغ عرض النطاق الترددي (5 ميجاهرتز) في (W-CDMA)، بينما في (LTE) يمكن اختياره لكل محطة أساسية بين (1.4 ميجاهرتز)، و(3 ميجاهرتز) و(5 ميجاهرتز) و(10 ميجاهرتز) و(15 ميجاهرتز) و(20 ميجاهرتز)، وعلاوة على ذلك لا يتضمن (LTE) تبديل الدارات على عكس (W-CDMA) ويستخدم فقط طريقة اتصال الحزمة.
في (LTE) يتم تكوين نظام الاتصال باستخدام شبكة أساسية جديدة مختلفة عن شبكة (W-CDMA) الأساسية أي خدمة حزمة الراديو العامة (GPRS)، وبالتالي يتم تعريفها على أنّها شبكة وصول لاسلكية مستقلة منفصلة عن شبكة (W-CDMA)، لذلك من أجل التمييز عن نظام اتصالات (W-CDMA) في نظام اتصالات (LTE) يُشار إلى محطة قاعدة تتصل بمحطة متنقلة باسم (E-UTRAN NodeB).
يسمى جهاز التحكم في المحطة الأساسية أي جهاز التحكم في شبكة الراديو لتبادل بيانات التحكم وبيانات المستخدم مع المحطة الأساسية (EPC) أو (aGW)، وفي نظام اتصالات (LTE) يتم توفير خدمة أحادي الإرسال (Unicast) وخدمة البث المتعدد الوسائط المتطور (E-MBMS)، بحيث أنّ خدمة (E-MBMS) هي خدمة وسائط متعددة من النوع الإذاعي، ويمكن الإشارة إليها ببساطة باسم (MBMS).
يتم إرسال محتويات البث ذات السعة الكبيرة مثل الأخبار والتنبؤات الجوية وعمليات البث المتنقلة إلى العديد من المحطات الطرفية المتنقلة، وهذا ما يسمى أيضاً خدمة من نقطة إلى عدة نقاط.
- “aGW” هي اختصار لـ “Access-Gateway” و”W-CDMA” هي اختصار لـ “Wideband-Code-Division-Multiple-Access”.
- “EPC” هي اختصار لـ “Evolved-Packet-Core ” و”MBMS” هي اختصار لـ “Multimedia-Broadcast-Multicast-Service”.
- “SAE” هي اختصار لـ “System-Architecture-Evolution” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.
- “HS-DSCH” هي اختصار لـ “High-Speed-Downlink-Shared-Channel” و”HSDPA” هي اختصار لـ “High-Speed-Downlink-Packet-Access”.
- “HSUPA” هي اختصار لـ “High-Speed-Uplink-Packet-Access” و”3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.
- “SC-FDMA” هي اختصار لـ “Single-Carrier-Frequency-Division-Multiple-Access” و”GPRS” هي اختصار لـ “General-Packet-Radio-System”.
- “E-UTRAN” هي اختصار لـ “Evolved-UMTS-Terrestrial-Radio-Access-Network” و”E-MBMS” هي اختصار لـ “dia-Broadcast-Multicast-Services”.
مبدأ عمل أنظمة الاتصالات في المحطات القاعدية
تقوم المحطة الأساسية بالجدولة وإرسال إشارة الاستدعاء أي إشارات النداء والتي يشار إليها أيضاً باسم رسائل الاستدعاء التي يتم إخطارها من كيان إدارة التنقل (MME)، والمحطات الأساسية متصلة ببعضها البعض بواسطة واجهة (X2)، والمحطة الأساسية متصلة بـ (EPC) بواسطة واجهة (S1) ويتم توصيل المحطة الأساسية بـ (MME) بواسطة واجهة (S1_MME)، وهي متصلة بواجهة بوابة الخدمة (S-GW) بواسطة واجهة (S1_U).
يوزع (MME) إشارة استدعاء إلى مجموعة أو محطة قاعدة واحدة، كما يقوم (MME) بالتحكم في التنقل في حالة الاستعداد أي حالة الخمول، كما يدير (MME) قائمة منطقة التعقب عندما يكون الجهاز المحمول في حالة استعداد وحالة نشطة، ويرسل (S-GW) بيانات المستخدم ويستقبلها من وإلى محطة قاعدة واحدة أو أكثر.
يصبح (S-GW) نقطة ارتساء تنقل محلية أي نقطة ارتساء التنقل في وقت التسليم بين المحطات القاعدية، وتشتمل (EPC) كذلك على (P-GW) أي بوابة (PDN) والتي تقوم بترشيح الحزم وتخصيص عنوان (UE-ID) لكل مستخدم، وينفذ بروتوكول التحكم (RRC) بين المطراف المتنقل والمحطة الأساسية للبث والاستدعاء وإدارة توصيل (RRC) وما شابه ذلك.
و(RRC_IDLE) و(RRC_CONNECTED) هما حالتا المحطة القاعدة والمطاريف المتنقل في (RRC)، حيث في (RRC_IDLE) يتم تنفيذ تحديد (PLMN)، وبث معلومات النظام (SI) والترحيل وإعادة اختيار الخلية والتنقل، وفي (RRC_CONNECTED) تكون محطة متنقلة لديها اتصال (RRC) ويمكنها إرسال واستقبال البيانات من وإلى شبكة وإجراء التسليم (HO) وقياس الخلية المجاورة وما شابه ذلك.
- “HO” هي اختصار لـ “Handover”.
- “MME” هي اختصار لـ “Multi-media-Extension” و”PDN” هي اختصار لـ “public-data-network”.
- “RRC” هي اختصار لـ “Radio-Resource-Control” و”S-GW” هي اختصار لـ “Signaling-Gateway”.
تطور عمل أنظمة الاتصالات في المحطات القاعدية
يتم تكوين الإطار في نظام (LTE) في (3GPP) وإطار راديو واحد هو (10 مللي ثانية)، حيث ينقسم الرتل الراديوي إلى عشرة أرتال فرعية متساوية الحجم أي أرتال فرعية، كما ينقسم الإطار الفرعي إلى شقين متساويين في الحجم ويتم تضمين إشارة تزامن الوصلة الهابطة أي إشارة تزامن الوصلة الهابطة (SS) في الإطارين الفرعيين الأول والسادس لكل رتل راديوي، كما تتضمن إشارة التزامن إشارة التزامن الأولى (P-SS) وإشارة مزامنة ثانية (S-SS).
يتم تنفيذ تعدد إرسال القنوات بخلاف (MBSFN) وشبكة التردد الواحد لخدمة البث المتعدد الوسائط (MBSFN) في وحدات الإطار الفرعي، والإرسال (MBSFN) هو تقنية إرسال بالبث المتزامن تتحقق من خلال إرسال نفس شكل الموجة من مجموعة من الخلايا في نفس الوقت، بحيث يظهر إرسال (MBSFN) من مجموعة خلايا في منطقة (MBSFN) كإرسال واحد بواسطة المطراف المتنقل.
و(MBSFN) هي شبكة تدعم إرسال (MBSFN) ويُشار إلى رتل فرعي لإرسال (MBSFN) على أنّه رتل فرعي (MBSFN)، كما يخصص رتل فرعي (MBSFN) لكل رتل (MBSFN) ويتكرر رتل (MBSFN) في فترة تخصيص أي فترة تخصيص الأرتال الراديوية، كما يعتبر الرتل الفرعي (MBSFN) رتلاً فرعياً مخصصاً لـ (MBSFN) في إطار راديوي محدد بدورة تخصيص، وإزاحة تخصيص أي خالف تخصيص الرتل الراديوي وهو رتل فرعي لإرسال بيانات الوسائط المتعددة.
والرتل الراديوي الذي يحقق التعبير التالي (1) هو رتل راديوي يشتمل على رتل فرعي (MBSFN) ويتم إجراء توزيع الرتل الفرعي (MBSFN) بـ (6 بتات)، كما تحدد البتة الموجودة في أقصى اليسار التخصيص الثاني (MBSFN) للإطار الفرعي، والبتة الثانية هي الإطار الفرعي الثالث والبتة الثالثة هي الإطار الفرعي الرابع والبتة الرابعة هي الإطار الفرعي السابع، البتة الخامسة هي الإطار الفرعي 8 السادس والبتات السادسة تحدد التوزيع التاسع (MBSFN) للإطار الفرعي.
- “S-SS” هي اختصار لـ “second sync signal” و”MBSFN” هي اختصار لـ “Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network”.
