اقرأ في هذا المقال
- أساسيات أنظمة التأطير والجدولة والمزامنة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
- مبدأ عمل أنظمة التأطير والجدولة والمزامنة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
- تطور عمل أنظمة التأطير والجدولة والمزامنة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
تتطور تكنولوجيا الهاتف المحمول باستمرار وقد وصلت بالفعل إلى عتبة تجسدها الخامس (5G)، كما إنّ ظهور تطبيقات جديدة يساهم بشكل كبير في تحديد متطلبات الجيل الجديد، وتشتمل الواجهة الراديوية (5G) على جوانب مثل النطاق العريض مع الأداء المحسن (IBB)، وشبكة واسعة النطاق عريضة النطاق كفترات زمنية للإرسال تبلغ (1 مللي ثانية (TTI))، وزمن انتقال منخفض للغاية (125 µs).
أساسيات أنظمة التأطير والجدولة والمزامنة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
يتم إرسال موثوق كجدولة (TTI) الفردية ومتعددة والنقل بين العقد منخفضة الطاقة مثل من جهاز إلى جهاز (D2D) وكذلك تطبيق النقل (V2X)، والتحكم الصناعي والاتصالات (ICC) والاتصالات الجماعية (mMTC)، وتتكون الطريقة التي تنفذها وحدة الإرسال / الاستقبال اللاسلكية (WTRU) من الاستقبال من جهاز الشبكة، ووحدة الإرسال / الاستقبال اللاسلكية (WTRU) ومجموعة من موارد معلومات التحكم في الوصلة الصاعدة (UCI).
كما يتم استقبال من جهاز شبكة وحدة إرسال / استقبال لاسلكية (WTRU) ومجموعة من موارد معلومات التحكم في الوصلة الهابطة (DCI)، والتي تشير إلى رموز الوصلة الصاعدة والهابطة وبيان موارد الناقل الفرعي وبيان موارد الوقت وبيان (UCI) ومصدر من تعدد مصادر المعلومات الخاصة، حيث يشير بيان موارد الوقت إلى الرمز الأولي وعدد الرموز استقبال من جهاز شبكة عن طريق الوصلة الهابطة (DL) مع وحدة الإرسال أو الاستقبال اللاسلكية (WTRU).
بناءً على موارد الموجة الحاملة الفرعية والإرسال عن طريق وحدة الإرسال / الاستقبال اللاسلكية (WTRU) وإقرار بالاستلام (ACK) أو إخطار الفشل (NACK) باستخدام مورد (UCI)، وفي تطبيقات مختلفة مثل (IBB) قد يكون من الضروري دمج نطاقات تردد متعددة ذات أطياف مختلفة الأحجام بشكل فعال لتحقيق معدلات البيانات.
وكذلك كل من ترتيب عشرات الميجابت في الثانية أي حدود الخلية إلى الحد الأقصى، معدل نقل البيانات يصل إلى عدة جيجابت / ثانية، أي ما يصل إلى (8 جيجابت / ثانية) بسرعات نموذجية تصل إلى عدة مئات من (الميجابت / ثانية).
يمكن أن يرتبط دعم زمن انتقال الإرسال المنخفض للغاية بالعديد من جوانب التصميم، وقد يتطلب تأخير السطح البيني الراديوي البالغ (1 مللي ثانية) فقط دعم (TTI)، من حوالي (100 ميكرو ثانية) إلى (250 ميكرو ثانية)، وقد يكون من المهم أيضاً دعم الوصول بزمن انتقال منخفض للغاية كالوقت من الوصول الأولي إلى النظام حتى اكتمال نقل كتلة البيانات الأولى في مستوى المستخدم.
وعلى سبيل المثال قد يتطلب (IC) و(V2X) وقت تأخير محدد بين نقاط النهاية (e2e)، وقد يكون هذا التأخير e2e أقل من (10 مللي ثانية)، ويمكن أن يتضمن دعم الإرسال الفائق الموثوقية أيضاً العديد من عوامل التصميم، وقد يتضمن أحد عوامل التصميم هذه موثوقية الإرسال والتي تعد أعلى بكثير مما هو ممكن حالياً لأنظمة (LTE) السابقة.
كما قد يكون هدف موثوقية الإرسال هو نجاح الإرسال بنسبة (99.999%) وتوافر الخدمة، وقد يكون هناك عامل آخر وهو دعم التنقل بسرعات في حدود (0 كم / ساعة) – (500 كم / ساعة)، وعلى سبيل المثال قد يتطلب كل من (IC) و(V2X) توفير معدل معين لفقدان الحزمة، وقد يكون معدل فقدان الحزمة هذا أقل من 10e -6.
- “IBB” هي اختصار لـ “Integrated-Broadcast-Broadband” و”V2X” هي اختصار لـ “Vehicle-to-Everything”.
- “IC” هي اختصار لـ “integrated-Circuits” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.
- “TTI” هي اختصار لـ “Transmission-Time-Interval” و”UCI” هي اختصار لـ “Non-access-stratum”.
- “WTRU” هي اختصار لـ “Wireless-Transmit/Receive-Unit” و”ICC” هي اختصار لـ “Industrial-Control-and-Communication”.
- “D2D” هي اختصار لـ “Device-to-Device” و”DL” هي اختصار لـ “Down-link”.
مبدأ عمل أنظمة التأطير والجدولة والمزامنة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
قد يتضمن تقديم الدعم لتشغيل (MTC) بما في ذلك وضع النطاق الضيق عدة عوامل تصميم، وعلى سبيل المثال قد يتطلب الدعم الفعال لعرض النطاق الضيق استخدام عرض نطاق أقل من (200 كيلو هرتز) واجهة راديو، وقد يتطلب عمر بطارية أطول ما يصل إلى 15 عاماً من الاستقلالية، وقد يتطلب الحد الأدنى من الخسائر في عرض النطاق الترددي من أجل عمليات إرسال البيانات الصغيرة وغير المتكررة مع معدلات بيانات منخفضة في نطاق (1 كيلوبت / ثانية) – (100 كيلوبت / ثانية) مع تأخير الوصول من ثوانٍ إلى ساعات).
لدعم استخدام (mMTC) قد يتطلب العمل في نطاق ضيق ويجب أن تكون الميزانية النهائية لقناة الاتصال قابلة للمقارنة مع ميزانية تغطية (LTE) الموسعة، مع دعم عدد كبير جدًا من أجهزة (MTC) حتى (200000 / كم 2) دون التأثير سلباً على كفاءة الطيف فيما يتعلق بالخدمات المدعومة الأخرى.
يمكن أن يوفر تصميم نظام (5G) تطبيقاً مرناً للطيف والنشر واستراتيجيات التشغيل، كما يمكن أن يدعم التصميم التشغيل باستخدام كتل الطيف أو أطياف مختلفة الأحجام، بما في ذلك الجمع بين الموجات الحاملة غير المتجاورة في نفس نطاق التردد أو في نطاقات تردد مختلفة ومرخصة أو غير مرخصة.
بالإضافة إلى ذلك يمكن للنظام دعم تشغيل النطاق الضيق والنطاق العريض والطرق المختلفة للإرسال المزدوج وتخصيص (DL / UL) المتغير ديناميكياً، ومدد (TTI) المختلفة والإرسال المنظم والمخصص والإرسال المتزامن وغير المتزامن وفصل مستوى المستخدم عن إدارة المستوى والاتصال متعدد العقد وكما يمكن دمج تصميم نظام (5G) مع عدد من الجوانب السابقة (E-UTRAN) و(EPC / CN).
على الرغم من النقص المحتمل في متطلبات التوافق فمن المتوقع أن يكون النظام قادراً على التكامل أو العمل مع الواجهات السابقة أو تعديلاتها، وقد يكون النظام متوافقاً على الأقل مع (CN) القديم مع واجهة (S1 NAS) و(eNB) مع واجهة (X2) بما في ذلك الاتصال ثنائي الاتجاه مع (LTE)، ويمكن أيضاً لاستخدام الجوانب القديمة مثل دعم آليات جودة الخدمة والآليات الأمنية الحالية.
- “MTC” هي اختصار لـ “Machine-type-communication” و”E-UTRAN” هي اختصار لـ “Evolved-Universal-Terrestrial-Radio-Access-Network”.
- “EPC / CN” هي اختصار لـ “Evolved-Packet-Core/Core-Network” و”NAS” هي اختصار لـ “Non-access-stratum”.
تطور عمل أنظمة التأطير والجدولة والمزامنة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
يمكن أن يعتمد نظام الوصول اللاسلكي المرن لـ (5G) على عدد من المبادئ الأساسية ويستخدم (OFDM) كتنسيق إشارة أساسي لنقل البيانات في كل من (LTE) و(IEEE 802.11)، ويقسم (OFDM) الطيف بشكل فعال إلى نطاقات فرعية متعامدة متوازية متعددة، ويمكن تشكيل كل موجة حاملة فرعية باستخدام نافذة مستطيلة في المجال الزمني لإنتاج حاملات فرعية من نفس الشكل في مجال التردد.
وبالتالي قد يتطلب (OFDMA) تزامناً مثالياً للتردد والتحكم الصارم في مزامنة ساعة الوصلة الصاعدة (UL) طوال مدة البادئة الدورية للحفاظ على التعامد بين الإشارات وتقليل التداخل عبر الموجة الحاملة، كما قد لا ينطبق هذا المزامنة أيضاً على نظام تتصل فيه (WTRU) في نفس الوقت بنقاط وصول متعددة.
تُطبق تخفيضات القدرة الإضافية أيضاً بشكل شائع فيما يتعلق بإرسالات الوصلة الصاعدة لتلبية متطلبات البث خارج النطاق (OOB) أو البث الطيفي للنطاقات المجاورة، وعند الجمع بين طيف مجزأ للإرسال من (WTRU).
يمكن القضاء على بعض عيوب (OFDM) التقليدي (CP-OFDM) من خلال تطبيق متطلبات اقتران (RF) أكثر صرامة للتطبيقات وعند العمل مع عدد كبير من الأطياف المجاورة التي لا تتطلب الجمع، وقد يؤدي استخدام مخطط إرسال (OFDM) قائم على (CP) أيضاً إلى أن تكون طبقة الوصلة الهابطة المادية لـ (5G) مماثلة للطبقة المادية للنظام القديم، وبشكل أساسي مع التغييرات في الكثافة وموقع عنصر التحكم.
- “RF” هي اختصار لـ “Radio-Frequency” و”OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiplexing”.
- “CP-OFDM” هي اختصار لـ “cyclic-prefix-OFDM” و”OOB” هي اختصار لـ “Out-Of-Band”.
