الوصول المتعدد بتقسيم رمز النطاق العريض - WCDMA

النطاق العريض (CDMA): هو معيار لاسلكي من الجيل الثالث (3G) حيث يستخدم قناة واحدة بسرعة 5 ميجاهرتز لكل من الصوت والبيانات، كما يقدم في البداية سرعات بيانات تصل إلى (384 كيلوبت في الثانية)، وكانت (WCDMA) هي تقنية (3G) المستخدمة في الولايات المتحدة بواسطة (AT&T وT-Mobile).

ما هو الوصول المتعدد بتقسيم رمز النطاق العريض -Wideband Code Division Multiple Access؟

الوصول المتعدد بتقسيم الكود عريض النطاق (WCDMA): هو معيار من الجيل الثالث (3G) حيث يستخدم طريقة الوصول لقناة الوصول المتعدد بتقسيم الكود المباشر (DS-CDMA) وطريقة الإرسال المزدوج بتقسيم التردد (FDD) لتوفير سرعة عالية وخدمة ذات سعة عالية.

يُعد (WCDMA) هو البديل الأكثر استخداماً للنظام العالمي للاتصالات المتنقلة (UMTS)، كما تم تطويره بواسطة (NTT DoCoMo) اليابانية وشكل أساس شبكة (3G) الخاصة بحرية الوصول إلى الوسائط المتعددة (FOMA)، حيث يتم دعم كل من متغيرات تكرار تقسيم الازدواج (FDD) ومتغيرات تقسيم الوقت (TDD).

تُعد (WCDMA) بأنّها تقنية تشكيل الطيف الممتد حيث يستخدم القنوات التي يكون عرض النطاق الترددي فيها أكبر بكثير من البيانات المراد نقلها، وبدلاً من منح كل اتصال نطاق تردد مخصص عريضاً بما يكفي لاستيعاب معدل البيانات الأقصى المتصور، وتشترك قنوات (WCDMA) في نطاق أكبر بكثير.

تقوم تقنية التضمين بتشفير كل قناة بطريقة تمكن مفكك الشفرة والذي يعرف بالكود من انتقاء الإشارة المطلوبة من الإشارات الأخرى باستخدام نفس النطاق، والتي تظهر ببساطة كضوضاء كثيرة حيث تستخدم (UMTS) شبكة أساسية مشتقة من شبكة (GSM)، ممّا يضمن التوافق مع الإصدارات السابقة للخدمات ويسمح بتسليم سلس بين تقنية الوصول إلى (GSM وWCDMA).

هناك عدة ترقيات أحدث لـ(WCDMA) حيث تقدم سرعات بيانات أسرع، مثل (HSDPA وHSPA +) وهذه لا تحل محل (WCDMA) ولكنها تعتمد على تعززه لذلك فإنّ أي هاتف به (HSDPA أو HSPA +) يتضمن أيضاً (WCDMA) بحكم التعريف.

يستعير (WCDMA) أفكاراً تقنية معينة من (CDMA)، ولكنّه في الحقيقة مختلف تماماً وغير متوافق مع الهواتف والشبكات التي تستخدم تقنية (CDMA)، ففي أوروبا وآسيا تم نشر (WCDMA) لأول مرة في نطاق تردد (2100 ميجا هرتز) الجديد كلياً، أمّا في أمريكا الشمالية تم نشر (WCDMA) في النطاقين الحاليين (1900 ميجاهرتز أي PCS و850 ميجاهرتز أي الخلوي)، بالإضافة إلى النطاق الأحدث (1700 ميجاهرتز أي AWS).

تاريخ ظهور WCDMA:

تم إطلاق أول مشروع شراكة من الجيل الثالث للوصول المتعدد (3GPP) لشبكات قسم رمز النطاق العريض (WCDMA) في عام 2002م، وفي نهاية عام 2005م كان هناك (100 شبكة WCDMA) مفتوحة وما مجموعه أكثر من (150 مشغلاً) لديهم تراخيص لتشغيل (WCDMA) للترددات حيث يتم نشر شبكات (WCDMA) في نطاق (UMTS) بحوالي 2 جيجاهرتز في أوروبا وآسيا، بما في ذلك اليابان وأمريكا وكوريا.

يتم نشر (WCDMA) في 850 و1900 من توزيعات التردد الحالية وينبغي أن يتوفر نطاق (3G) الجديد (1700/2100) في المستقبل القريب، كما حددت (3GPP) تشغيل (WCDMA) لعدة نطاقات إضافية والتي من المتوقع أن يتم تشغيلها في السنوات القادمة.

مع زيادة انتشار (WCDMA) للهاتف المحمول، فإنّه يسمح لشبكات (WCDMA) بحمل حصة أكبر من حركة الصوت والبيانات حيث توفر تقنية (WCDMA) بعض المزايا للمشغل من حيث أنّها تسمح بالبيانات، ولكنّها تعمل أيضاً على تحسين صوت القاعدة، أمّا السعة الصوتية المقدمة عالية جداً بسبب آليات التحكم في التداخل، بما في ذلك إعادة استخدام التردد لـ 1 والتحكم السريع في الطاقة والتسليم الناعم.

بالإضافة إلى الكفاءة الطيفية العالية، يوفر الجيل الثالث (3G-WCDMA) تغييراً أكثر دراماتيكية في قدرة المحطة الأساسية وكفاءة المعدات، كما يتم تحقيق المستوى العالي من التكامل في (WCDMA) بسبب الناقل واسع النطاق حيث يلزم وجود عدد كبير من المستخدمين المدعومين من قبل الناقل وحاملات تردد لاسلكي أقل (RF) لتوفير نفس السعة.

مع وجود أجزاء أقل من الترددات اللاسلكية والمزيد من المعالجة الرقمية للنطاق الأساسي، يمكن لـ (WCDMA) الاستفادة من التطور السريع لقدرات معالجة الإشارات الرقمية حيث يتيح مستوى تكامل المحطة الأساسية العالية بناء مواقع ذات سعة عالية بشكل فعال نظراً لأنّه يمكن تجنب تعقيد مجمعات التردد اللاسلكي أو الهوائيات الإضافية أو كابلات الطاقة، كما يُعد مشغلو (WCDMA) قادرون على تقديم خدمات بيانات مفيدة، بما في ذلك الملاحة ومكالمات الفيديو من شخص لآخر والرياضة والفيديو ومقاطع التلفاز المتنقلة الجديدة.

يتيح (WCDMA) إمكانية الصوت والبيانات المتزامنة التي تسمح، فعلى سبيل المثال بالتصفح أو البريد الإلكتروني عند إجراء المؤتمرات الصوتية أو مشاركة الفيديو في الوقت الفعلي أثناء المكالمات الصوتية.

يوفر المشغلون أيضاً اتصالاً محمولاً بالإنترنت وشبكة الإنترانت الخاصة بالشركات بحد أقصى لمعدل البت يبلغ (384 كيلو بت في الثانية) للوصلة الهابطة وكلاهما، كما اقتصرت المحطات والشبكات الأولى على (64 إلى 128 كيلو بت في الثانية) للوصلة الصاعدة بينما توفر المنتجات الأخيرة (384 كيلو بت في الثانية) للوصلة الصاعدة.

تقنية WCDMA-3G:

تم تصميم خدمة الجيل الثالث اللاسلكية لتوفير سرعات عالية للبيانات والوصول الدائم للبيانات وقدرة صوتية أكبر، ومن مزاياها:

• تُقاس سرعات البيانات العالية بالميغابت في الثانية، ممّا يتيح إمكانية تسجيل الفيديو بالحركة الكاملة والوصول إلى الإنترنت عالي السرعة وعقد مؤتمرات الفيديو.
  
• تتضمن معايير تقنية (3G UMTS)، استناداً إلى تقنية (WCDMA) و(CDMA2000) وهو ثمرة تقنية (CDMA 2G) السابقة.
  
• يُفضل معيار (UMTS) بشكل عام من قبل البلدان التي تستخدم شبكة (GSM)، كما يحتوي (CDMA2000) على أنواع مختلفة، بما في ذلك (1xRTT و1xEV-DO و1xEV-DV) حيث تتراوح معدلات البيانات التي يقدمونها من (144 كيلوبت في الثانية إلى أكثر من 2 ميغابت في الثانية).
  

الأنظمة الفرعية لشبكة 3G:

تم تصميم نظام (GSM) بشكل أساسي كمزيج من ثلاثة أنظمة فرعية رئيسية:

• النظام الفرعي للشبكة (NSS – MSC / VLR ،HLR ،AuC ،SMSC ،EIR ،MGW) ومشترك لكل من شبكة (2G و3G).
  
• أنظمة (UTRAN وRNC وRBS).
  
• النظام الفرعي لدعم التشغيل والصيانة (OSS) حيث يتضمن ثلاث واجهات مهيمنة، وهي:
  
  • واجهة (IuCS) بين (RNC وMSC) لبيانات الكلام والدائرة.
    
  • واجهة (IuPS) بين (RNC وSGSN) لحزم البيانات.
    
  • واجهة (Uu) بين (RNC وMS).
    

يُعد نظام (WCDMA) جزءاً من (UMTS) حيث تم تطويره من قبل برنامج شراكة الجيل الثالث، والذي يتكون من شبكات خلوية أساسية متطورة تنتمي إلى شبكات اتصالات النظام العالمي للهاتف المحمول (GSM) في جميع أنحاء العالم.

مزايا – WCDMA:

• تردد تقسيم الازدواج (FDD): يفصل المستخدمين عن طريق استخدام كل من الرموز وكذلك الترددات حيث يتم استخدام تردد واحد للوصلة الصاعدة، بينما يُستخدم تردد آخر للوصلة الهابطة.
  
• ازدواج تقسيم الوقت (TDD): يفصل المستخدمين عن طريق استخدام الرموز والترددات والوقت حيث يتم استخدام نفس التردد لكل من الوصلة الصاعدة والهابطة.
  
• يسمح (CDMA) لعدة مستخدمين بمشاركة قناة في نفس الوقت، بينما يسمح (TDMA) للمستخدمين بمشاركة نفس القناة عن طريق تقطيعها إلى فترات زمنية مختلفة. تقدم (CDMA) مزايا التنوع متعدد المسارات وعمليات التسليم الناعمة.
  وعلى الرغم من أنّ (WCDMA) مصمم للعمل على شبكات (GSM) الأساسية المتطورة، إلّا أنّه يستخدم الوصول المتعدد بتقسيم الكود (CDMA) لواجهته الهوائية، أمّا في الواقع تُستخدم غالبية أنظمة (3G) قيد التشغيل (CDMA) بينما يستخدم الباقي الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA)، كما يُستخدم وضع (TDD) لـ (WCDMA) في الواقع مجموعة من (TDMA وCDMA).
  
• باعتبارها تقنية واجهة هوائية، فإنّ (WCDMA) قادرة على زيادة عرض النطاق الترددي للإشارة بشكل مصطنع، كما يقوم بذلك عن طريق تعديل كل رمز نطاق أساسي بتوقيع ثنائي أو رباعي بمعدل أعلى بكثير من رمز البيانات الأصلي.
  
• استناداً إلى قدرة الإرسال لمحطة متنقلة والقدرة القصوى للخلية وتحليل معيار الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة عريض النطاق (WCDMA) ومقارنة المعلمات المقابلة مع (CDMA2000) أو بيانات التطور فقط (EVDO) تثبت النتيجة أن المحطة المتنقلة لـ (WCDMA) لا يمكنها توفير قدرة الإرسال المطلوبة على نطاق التردد المحدد ومعدل البيانات، وأنّ السعة المتماثلة في الوصلة الصاعدة لا يمكن أن تفي بمتطلبات الإنترنت المتنقل.
  من المشكوك فيه أن يقوم الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) باختيار نطاق التردد البالغ (2 جيجاهرتز) للاتصالات المتنقلة الخاصة بالسيارات ومن غير المعقول توزيعه على قنوات الوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة بشكل متماثل، وفقط (CDMA2000 1X EV-DO) أو معدل البيانات المحسن لتطور (GSM EDGE) حيث يُعرف (W-CDMA) هو أحد معايير الاتحاد المشتق من الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA)، رسمياً باسم الانتشار المباشر (IMT-2000).
  تقنية (W-CDMA) هي تقنية لاسلكية متنقلة من الجيل الثالث (3G) كما تُعد بسرعات بيانات أعلى بكثير للأجهزة المحمولة والأجهزة اللاسلكية المحمولة ممّا هو متاح عادة في السوق اليوم حيث يمكن أن يدعم (WCDMA) الصوت المحمول والصور والبيانات واتصالات الفيديو بسرعة تصل إلى (2 ميغابت في الثانية) أي الوصول إلى المنطقة المحلية أو (384 كيلوبت في الثانية) أي الوصول إلى منطقة واسعة حيث يتم ترقيم إشارات الإدخال وإرسالها في وضع الطيف المنتشر المشفر عبر نطاق واسع من الترددات، كما يتم استخدام ناقل بعرض (5 ميجاهرتز) مقارنة بحامل بعرض (200 كيلو هرتز) لنطاق (CDMA) ضيق.