الشبكات المتكيفة مع الطيف الترددي

يزيد الطيف المتاح في شبكة لاسلكية من خلال مشاركة الأجزاء المخصصة من طيف التردد اللاسلكي بطريقة تقلل من احتمال التداخل مع المستخدمين، كما يوفر أشكال موجات متكيفة مع درجة التداخل ومجموعة متنوعة من بروتوكولات التحكم في الوصول المادي، والوسائط لتوليد أشكال الموجة بناءً على قياس وتوصيف الطيف المحلي.

أساسيات الشبكات المتكيفة مع الطيف الترددي

يقيس الطيف المحلي عند عقدة استقبال ويولد ملفًا جانبيًا مثاليًا لشكل الموجة يحدد معلمات الإرسال التي تملأ المياه الطيف غير المستخدم، حتى حد التداخل دون التسبب في تداخل ضار لأجهزة الإرسال الأولية والقديمة باستخدام نفس نطاقات التردد، وتمكين الإرسال المتزامن وتلقي أوضاعًا في العديد من أجهزة الإرسال والاستقبال في شبكة لاسلكية.

كما يوفر التحكم في التغذية المرتدة حلقة مغلقة بين العقد وإدارة التداخل في الموقع المشترك وتخفيف التداخل بين الرموز وإرسال الإشارات، وتعديل النطاق الأساسي الثابت واسع النطاق وإشارات محدودة القدرة لتجنب الاكتشاف والاعتراض.

أصبحت إدارة مستويات التداخل بين الأعداد المتزايدة بسرعة من المستخدمين صعبة للغاية بسبب زيادة كثافة وتنقل وتغير بواعث التردد الراديوي “الجيل التالي”، حيث تسعى سياسة إدارة الطيف الحالية إلى تخصيص أجزاء غير مشغولة محليًا من طيف التردد اللاسلكي لمستخدمي الجيل التالي، والتي تحدد مستوى مقبول من التداخل للمستخدمين الأساسيين من المستخدمين الثانويين من حيث درجة التداخل هذه.

يُطلب من المستخدمين الثانويين للنطاق قبول التداخل من المستخدمين الأساسيين ويجب ألّا يتسببوا في حدوث تداخل “ضار” للمستخدمين الأساسيين، وبالتالي تسمح السياسة للمستخدمين الثانويين بإشعاع طاقة كافية فقط في منطقة اهتمام لرفع درجة التداخل في النطاق إلى عتبة محددة للنطاق والخدمة والمكان على النحو التالي:

• استقبال إشارة لاسلكية مجمعة في العقدة الأولى في شبكة الاتصالات اللاسلكية على تعدد الترددات.

• تحديد مستوى القدرة للإشارة الراديوية المجمعة لكل تردد في الترددات المتعددة.

• طرح مستوى القدرة عند كل تردد من حد القدرة لإنتاج فرق قدرة لكل تردد.

• توجيه العقد الأخرى في شبكة الاتصالات الراديوية لتجنب استخدام تردد إرسال مطابق لتفاضل قدرة غير موجب في تعدد تفاضلات القدرة للإرسال إلى العقدة الأولى.

• استقبال إرسال من عقدة ثانية في شبكة الاتصالات الراديوية.

• التخلص من أي جزء من الإرسال المنقول على تردد الإرسال الذي صدرت تعليمات للعقدة الثانية بتجنبه.

عمل معدات الشبكات المتكيفة مع الطيف الترددي

يتم توفير جهاز اتصالات لاسلكي ويشتمل على مستقبل تم تكوينه لاستقبال إشارة راديو مجمعة موجودة في جهاز الاتصالات الراديوية ومحلل طيف ومقترن بجهاز استقبال، ويتم تكوينه لإنتاج سلسلة من الطاقة قراءات للإشارة الراديوية المجمعة لكل تردد في تعدد الترددات، ومولد ملف تعريف الموجة تم تكوينه لإنتاج ملف تعريف لشكل موجة يعتمد على سلسلة قراءات الطاقة وحدود القدرة، ومرشح مقترن بالمستقبل ومهيأ للكشف في الإشارة الراديوية الإجمالية.

كما أنّ الإشارة الراديوية الإجمالية هي إشارة إرسال موجهة إلى جهاز الاتصالات الراديوية وللتخلص من أي جزء من إشارة الإرسال المحمولة على تردد يقابل تردد إرسال غير مقبول، كما يحدد ملف تعريف شكل الموجة مجموعة ترددات الإرسال غير المقبولة، وقد يشتمل جهاز الاتصالات الراديوية الذي يعمل على معالج بيانات إشارة تم تكوينه لتوليد مستوى طاقة نموذجي، للإشارة الراديوية المجمعة لكل تردد في تعدد الترددات القائمة في سلسلة قراءات القوة.

عادةً ما يشتمل جهاز الاتصالات الراديوية أيضًا على جهاز إرسال تم تكوينه لإرسال ملف تعريف شكل الموجة إلى جهاز اتصالات لاسلكي آخر أو إلى أجهزة اتصالات لاسلكية متعددة في الشبكة، ويشتمل جهاز الاتصالات الراديوية على رابط أو مجموعة من الروابط مقترنة بالفلتر، ويتم تكوينها لتحديد ما إذا كانت إشارة الإرسال المكتشفة تحتوي على نمط مرتبط بشكل فريد بواحد أو أكثر من أجهزة الاتصالات اللاسلكية الأخرى في الشبكة.

كما أنّ كل نمط في تعدد المخططات متعامد مع نمط آخر بحيث يمكن استخدام الروابط لتحديد الأنماط المنفصلة التي يتم نقلها بواسطة تردد واحد أو مجموعة من الترددات، وقد يشتمل جهاز الاتصالات اللاسلكية أيضًا على وحدة تحكم في الوصول إلى الوسائط (وحدة تحكم MAC) تم تكوينها؛ لتبديل جهاز الاتصالات اللاسلكية ذهابًا وإيابًا بين وضع الإرسال ووضع الاستقبال.

كيفية إدارة تداخل الموقع المشترك في الشبكة اللاسلكية مع الطيف الترددي

• تحديد مجموعة فرعية من العقد ضمن عدد من العقد وكل عقدة في المجموعة الفرعية قادرة لنقل البيانات إلى كل عقدة أخرى في المجموعة الفرعية وفقًا لعتبة توصيل محددة، وباستخدام إعداد طاقة يقع ضمن نطاق طاقة منخفض.

• تحديد مجموعة من ترددات الإرسال التي ستستخدمها عقد المجموعة الفرعية فقط عند الإرسال إلى عقدة خارج المجموعة الفرعية.

• السماح لعقدة واحدة فقط من المجموعة الفرعية في كل مرة بالإرسال باستخدام أي تردد إرسال ضمن المجموعة.

• كما يتم تخصيص الوصول إلى ترددات معينة لعمليات إرسال البيانات بشكل تسلسلي لأعضاء المجموعة الفرعية بحيث يمكن لعقدة واحدة فقط استخدام هذه الترددات في كل مرة.

• نظراً لأنّ العقد في شبكة الهاتف المحمول قد تتحرك باستمرار، فقد تتضمن الطريقة أيضًا خطوة تحديث المجموعة الفرعية للعقد في نطاق قصير من بعضها البعض وفقًا لجدول زمني، على فترات منتظمة وعندما يتم تحديد ذلك حدث قدر كبير من حركة العقدة، أو عند تحديد حدوث مزيج من أي واحد.

كيفية إدارة تداخل الشبكات المتكيفة مع الطيف الترددي

يتم تكوين جميع العقد في المجموعة الفرعية لاستقبال عمليات الإرسال على أي تردد إرسال في المجموعة بينما لا توجد عقدة في المجموعة الفرعية ترسل على تردد الإرسال هذا، حيث ترتبط شفرة فريدة للطيف الممتد بمجموعة فرعية من العقد بحيث يمكن تحديد الإرسالات من المجموعة الفرعية على هذا النحو.

لإدارة التداخل بشكل أفضل يمكن تنفيذ طبقة أخرى من التجميع والتي تتضمن تحديد مجموعة فرعية ثانية من العقد ضمن تعدد العقد، حيث تكون كل عقدة في المجموعة الفرعية الثانية قادرة على نقل البيانات إلى كل عقدة أخرى في المجموعة الفرعية الثانية وفقًا لعتبة الاتصال المحددة، باستخدام إعداد طاقة يقع ضمن نطاق طاقة متوسط.

كما يتم إنشاء مجموعة ثانية من ترددات الإرسال وتستخدم هذه المجموعة بواسطة عقد المجموعة الفرعية الثانية للإرسال باستخدام إعداد طاقة يقع خارج نطاق القدرة المتوسطة، حيث يُسمح لعقدة واحدة فقط من المجموعة الفرعية الثانية في المرة الواحدة بالإرسال، باستخدام أي تردد إرسال ضمن المجموعة الثانية وكما تتوفر أيضًا طريقة لإدارة الازدحام عند عقدة مرتفعة في شبكة لاسلكية، تشتمل على الخطوات التالية:

• تحديد مجموعة فرعية من العقد ضمن عدد من العقد، بحيث تكون كل عقدة في المجموعة الفرعية قادرة على نقل البيانات إلى بعضها البعض في المجموعة الفرعية، وفقًا لعتبة اتصال محددة وباستخدام إعداد طاقة يقع ضمن نطاق طاقة منخفض.

• تحديد مجموعة من ترددات الإرسال التي ستستخدمها عقد المجموعة الفرعية فقط عند الإرسال إلى العقدة المرتفعة.

• السماح لعقدة واحدة فقط من المجموعة الفرعية في كل مرة بالإرسال إلى العقدة المرتفعة باستخدام أي تردد إرسال ضمن المجموعة.

في النهاية، يُعد طيف الترددات الراديوية في الاتصالات اللاسلكية موردًا مشتركًا تتقاسمه جميع الأجهزة المجمعة وتعتمد معظم مخططات إدارة الطيف على معمارية مركزية لترحيل محطة قاعدة ومستقبل، حيث تتطلب الأنظمة التي لا تحتوي على بنية تحتية.