اتصالات الوصلة الصاعدة Uplink Communication

في الشبكات القائمة على الخطوط الثابتة يتم استخدام اتصالات لوصلة الصاعدة في اتجاه التيار والمصب للإشارة إلى تدفق البيانات من الشبكة إلى المستخدم النهائي، ومن المستخدم النهائي إلى الشبكة على التوالي.

ما هي اتصالات الوصلة الصاعدة

اتصالات الوصلة الصاعدة: هي مصطلح يستخدم في الاتصالات الراديوية واتصالات الأقمار الصناعية للإشارة إلى الارتباط من المستخدم النهائي إلى الشبكة أو من الأرض إلى القمر الصناعي، والارتباط من الشبكة إلى المستخدم النهائي أو من القمر الصناعي إلى الأرض يسمى الوصلة الهابطة.

ترتبط جوانب مختلفة من الكشف الحالي بشكل عام بالاتصالات اللاسلكية، وفي بعض الجوانب قد يرسل جهاز المستخدم “UE” أول اتصال للوصلة الصاعدة عبر مورد مخصص، كما قد يوفر الاتصال الأول للوصلة الصاعدة طلباً لإرسال اتصال الوصلة الصاعدة الثانية عبر مورد مشترك.

وقد تتلقى تجهيزات المستعمل معلومات تحكم مشتركة في الوصلة الهابطة توفر استجابة للطلب، حيث قد ترسل تجهيزات المستعمل الاتصال الثاني للوصلة الصاعدة بناءً على الاستجابة جزئياً على الأقل، كما يتم توفير العديد من الجوانب الأخرى.

• “UE” هي اختصار لـ “User equipment”.

أساسيات اتصالات الوصلة الصاعدة

نشأت شبكات المركبات لدعم التطبيقات المتعلقة بالسلامة ولتحسين تدفق حركة المرور في الطرق ومع ذلك يتم استخدامها في الوقت الحاضر أيضاً لتوفير الوصول إلى الإنترنت، وكذلك الترفيه لمستخدمي المركبات، والخصائص الجوهرية لهذه الشبكات هي التنقل المستمر والديناميكيات العالية، وعلاوةً على ذلك نظراً لأنّه يعتمد على المركبات فإنّ عدد عقد الشبكة يميل إلى الزيادة بوتيرة سريعة.

وكل هذه الخصائص جنباً إلى جنب مع حقيقة أنّ السيارة لا تتمتع دائماً باتصال مباشر مع الشبكة الأساسية، مما يجعل استخدام جميع التقنيات والشبكات المتاحة في نطاق السيارة أمراً حاسماً، بما في ذلك الاتصالات متعددة القفزات، حيث تم اقتراح مديراً للوصلة الصاعدة لشبكات المركبات التي تقدم طرق متعددة وتمايز حركة المرور وموازنة الحمل مع مراعاة معلومات السياق لزيادة أداء الشبكة.

كما يوفر مدير الوصلة الصاعدة المقترحة اتصالاً وحركة مرور متزامنين في شبكات وتقنيات متعددة، كما يتيح دعم المركبات ذات الاتصالات أحادية ومتعددة القفزات المتاحة في وقت واحد، ولتوفير مثل هذه الوظائف تم إجراء العديد من الامتدادات لرسائل التحكم المستخدمة في بروتوكول التنقل لحمل المعلومات المفيدة اللازمة لتنفيذ قرارات مدير الارتباط الصاعد.

كما تم اختبار مدير الارتباط الصاعد المقترح في شبكات حقيقية وبأجهزة حقيقية، حيث تظهر النتائج التي تم الحصول عليها أنّها تفي بجميع المتطلبات المقترحة، سواء من حيث موازنة الحمل أو التمايز في الحركة ودون تكبد أي انخفاض في الأداء من حيث فقدان الحزمة أو التأخير.

تطور اتصالات الوصلة الصاعدة في الأقمار الصناعية

تستهدف أنظمة اتصالات الأقمار الصناعية ذات النطاق العريض في المستقبل تحقيق سعات تيرابت في الثانية من أجل نقل كمية كبيرة من البيانات المطلوبة في أنظمة الاتصالات الحديثة، كما تتمثل إحدى طرق تحقيق هذا الهدف في إعادة الاستخدام المكثف للترددات في الأنظمة متعددة الحزم، ومع ذلك ينتج عن هذا عرض نطاق ترددي كبير للغاية والذي بدوره سيتطلب نشر شبكة كبيرة ومكلفة من البوابات أي نقاط الاتصال.

تتمثل إحدى الطرق الممكنة للمضي قدماً لتقليل العدد المطلوب من البوابات وبالتالي تقليل تكلفة الجزء الأرضي من النظام في استغلال نطاقات التردد الأعلى مثل نطاق “Q / V”، حيث تتوفر كميات أكبر من عرض النطاق الترددي، وحالياً في أوروبا يتوفر “4 جيجاهرتز” في نطاق “Q / V” مقابل “2 جيجاهرتز” في نطاق “Ka”، حيث يترجم هذا العامل 2 بشكل مباشر إلى خفض عدد البوابات المطلوبة إلى النصف ممّا يؤدي بدوره إلى خفض تكلفة الجزء الأرضي إلى النصف.

إنّ تحريك رابط التغذية نحو نطاقات تردد أعلى مثل نطاق “Q / V” لا يخلو من مشاكله، حيث يُعتبر تأثير الظواهر الجوية أكثر أهمية في “Q / V” منه في النطاق “Ka”، ولا سيما من حيث التوهين الذي تتعرض له الإشارة عند وجود السحب أو المطر، وتهدد ديناميكية الخبو الكبير عند هذه الترددات بتعريض توفر الوصلة نفسها للخطر عند حدوث ظاهرة أرصاد جوية مثل المطر.

كما تتطلب ديناميكية الخبو الكبير من مصممي النظام تعديل بعض التقنيات الشائعة للتخفيف من أحداث الخبو، حيث تُعرف هذه التقنيات عموماً باسم تقنيات تخفيف التلاشي “FMT”، كما يُعد التحكم في طاقة الوصلة الصاعدة تقنية تخفيف التلاشي التي تتكون من تغيير طاقة ناتج مضخم عالي القدرة “HPA” لتعديل القدرة المرسلة من أجل تحقيق نتيجة معينة.

وفي الاتصالات الساتلية تم تطبيق التحكم في طاقة الإرسال في الوصلات الثابتة بترددات عالية مثل “Ku” أو أعلى بطريقة تقليدية لتعويض التوهين أي فقدان الكثافة الناجم عن الظواهر الجوية، ويتم ذلك فيما يتعلق بالتوهين الاسمي الذي تتعرض له الإشارة في سماء صافية.

تتكون التقنية المقدمة من طريقة التحكم في طاقة الوصلة الصاعدة التي تضبط نقطة التشغيل لمضخم عالي القدرة “HPA” لباعث من الأرض إلى القمر الصناعي وكدالة لتوهين الانتشار، كما يأخذ النظام في الاعتبار المساهمات من تداخلات الإشارة بالإضافة إلى الضوضاء الحرارية ويمكنه ضبط نقطة تشغيل “HPA” عند قيم التشغيل المثلى.

وبشكل عام تتكون التكنولوجيا من باعث من الأرض إلى القمر الصناعي يشتمل على مضخم عالي القدرة “HPA” ووسيلة تحكم لضبط نقطة تشغيل “HPA” باستخدام طريقة التحكم في القدرة الموصوفة.

• “HPA” هي اختصار لـ “high power amplifier”.

• “FMT” هي اختصار لـ “Fade mitigation Techniques”.

فوائد اتصالات الوصلة الصاعدة

تم تقييم النتيجة التقنية لمكاسب الأداء التي يسمح بها عبر التحكم في طاقة الوصلة الصاعدة التقليدية من خلال محاكاة النظام الكاملة بناءً على روابط متعددة الأبعاد، والنظام المستخدم هنا ليس مقيداً ويمكن تطبيقه على شبكات مختلفة جداً وعلى سبيل المثال تلك التي لها طبولوجيا مختلفة أي نجمة وشبكة، وبالإضافة إلى ذلك تحقق هذه التقنية فائدتين رئيسيتين:

• بسبب إعادة استخدام التردد في نظام متعدد الحزم وبسبب القنوات المجاورة، يظل التداخل بين الأنظمة ثابتاً، وهذا صالح طالما أنّ التوهين الإضافي لا يتجاوز النطاق الديناميكي للتحكم في الطاقة للنظام.

• في السماء الصافية يتم تقليل أي نواتج التشكيل البيني والتشوهات الناتجة في البوابة بسبب عدم الخطية في مضخمات التشغيل.

تطبيق استخدام اتصالات الوصلة الصاعدة

• الخدمة الثابتة.

• أنظمة الأقمار الصناعية ذات النطاق العريض للوسائط المتعددة “BMSS”.

• وترتبط مهمة “BMSS” من حيث المبدأ بالخدمات المتطورة المتعددة بشكل عام وبـ “3 خدمات” على وجه الخصوص، وهي الوصول إلى الإنترنت والفيديو عند الطلب والصوت عبر “IP”.

• شبكة اتصال النطاق العريض “BCN”.

• معدل بيانات مرتفع.

• توافر عالية.

• القدرة على إعادة تشكيل الخدمة.

• خدمة الجوال.

• خدمات الفضاء أي ترحيل البيانات.

ملاحظة:“BCN” هي اختصار لـ “Broadband Communication Network”.

ملاحظة:“BMSS” هي اختصار لـ “broadband Multimedia satellite systems”.

ملاحظة:“IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.