تطوير إدارة جودة الخدمة في شبكات المحمول 5G QoS

تشكل شبكات الهاتف المحمول من الجيل التالي (NGMNs) تطور معماريات الشبكات المتجولة نحو شبكة مشتركة قائمة على بروتوكول الإنترنت، حيث يُعد التحكم في جودة الخدمة وتوفيرها أحد أساسيات معماريات الشبكات اللاسلكية.

أساسيات إدارة جودة الخدمة في شبكات المحمول

يُعتبر إدخال شبكات (NGMN) اتجاهًا رئيسيًا في مجال الاتصالات، ولكن عدم تجانس الوصول اللاسلكي يزيد من التحديات ويعقد تكوين التحكم في جودة الخدمة وتوفيرها، ومن أجل دعم حلول جودة الخدمة من طرف إلى طرف في عالم الإنترنت المتقارب والاتصالات السلكية واللاسلكية، يتعين على شبكات الجيل التالي (NGN) أن تقدم مجموعة مشتركة من معلمات أداء نقل حزم بروتوكول الإنترنت وأهداف جودة الخدمة.

أصدر قطاع التوحيد القياسي للاتصالات معايير لتحديد معلمات الأداء القياسية لنقل الحزم في الشبكات القائمة على بروتوكول الإنترنت وأهداف واجهة شبكة إلى واجهة شبكة (NI-NI)، وفئات مختلفة لجودة الخدمة والعديد من المعايير الأخرى لأهداف الأداء ومعلمات جودة الخدمة.

حدد قطاع الاتصالات وظيفة التحكم في الموارد والقبول (RACF) من أجل توفير استقلالية شبكات (NGN) المطلوبة بين طبقة الخدمة والنقل، و(RACF) هو العنصر الذي يحدد توافر الموارد في طبقة النقل ويتحكم بشكل مناسب في عنصر الشبكة، وهي تحدد سيناريوهات متنوعة للتحكم في جودة الخدمة (QoS) لمعدات المستخدم (UE) بقدرات مختلفة لإشارات جودة الخدمة، وهي:

• يتعذر على تجهيزات المستعمل إرسال إشارة إلى جودة الخدمة (لا توجد قدرة إرسال إشارات).

• يتمتع تجهيزات المستعمل بقدرة إشارات (QoS SIP).

• يمكن لـ (UE) حجز الموارد مباشرة في طبقة النقل (RSVP).

ملاحظة: “NGMN” هي اختصار لـ “Next generation mobile networks” و”RSVP” هي اختصار لـ “Resource Reservation Protocol”.

ملاحظة:“SIP” هي اختصار لـ “Session Initiation Protocol” و”QoS ” هي اختصار لـ “Quality of Service”.

ملاحظة:“RACF” هي اختصار لـ “Resource Access Control Facility” و”NI-NI” هي اختصار لـ “Network Interface-Network Interface”.

ملاحظة:“NGN” هي اختصار لـ “Next Generation Network” و”UE” هي اختصار لـ “User Equipment”.

تطور التحكم في QoS في شبكات المحمول من الجيل التالي

في السنوات القليلة الماضية يمر كل من الإنترنت وعالم الاتصالات بمرحلة تطورية، إنّهما يندمجان وكل نموذج يعتبر ناجح في حد ذاته، حيث يعتمد الإنترنت على بروتوكول الإنترنت (IP) ويوفر العديد من الخدمات المستخدمة اليوم مثل شبكة الويب العالمية والبريد الإلكتروني والمراسلة الفورية ومشاركة الملفات وما إلى ذلك، مع نقل أفضل جهد (BE) وبدون جودة الخدمات (QoS).

لا توجد ضمانات على أنّ الموارد مثل النطاق الترددي سيتم تسليمها لجلسة معينة، حيث تقدم شبكات الهاتف المحمول خدمات صوتية بإمكانية تنقل كبيرة أي شبكات خلوية، كما يُعد إجراء المكالمات وتقديم خدمات الاتصالات الأخرى باستعمال الإنترنت أو اعتماد خدمات الإنترنت في الشبكات الخلوية اتجاهًا اليوم، ويزيد هذا الاتجاه العالمي من الطلب على الخدمات المتكاملة، والتي بدورها تزيد من تعقيد الشبكات وتتحدى هياكل الشبكات الحالية وأنظمة التحكم في جودة الخدمة.

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

ما هي QoS في إدارة الخدمة الذكية على الهاتف المحمول

تعكس جودة الخدمة (QoS) بشكل مباشر الدرجة التي تفي بها الخدمات المقدمة من قبل مقدمي الخدمة بالمتطلبات غير الوظيفية للمستخدمين، حيث لا تتوفر معلومات (QoS) عادةً كأولوية للموفرين عند التوصية بالخدمات لاستعلامات المستخدم، وهذا يخلق حالة من عدم اليقين في تقديم الخدمات الصحيحة للاستعلامات الصحيحة.

تتطلب الأنظمة الذكية الخدمات وإدارتها وفقًا لاستفسارات المستخدم، حيث يمكن أن يساعد توقع احتياجات جودة الخدمة لاستعلامات المستخدم قبل التوصية بالخدمات، في تقديم الخدمات الأكثر ملاءمة للمستخدمين ويمكن التنبأ بجودة الخدمة بشكل فعال من خلال استغلال الخدمات التي تم استدعاؤها مسبقًا؛ لتحديد أفضل خدمات الهاتف المحمول المطابقة بناءً على التشابه بين المستخدمين والخدمات.

ما هو دفق جودة الخدمة 5G لقناة الراديو الحاملة

تتضمن خيارات الاتصال المحسّنة لشبكات (5G) مثل النطاق العريض المتنقل المحسّن (eMBB) والاتصالات الجماعية القائمة على الآلة (MTC)، والاتصالات الموثوقة بزمن انتقال منخفض للغاية (ULLRC) ومتطلبات جودة الخدمة للتمييز بين الخدمات لتوفير أولوية وسلوك يمكن التنبؤ به لخدمة الاتصال، حيث تتضمن البنية التحتية (QoS 5G) قيودًا مرتبطة بعدد محدود من قنوات الراديو النشطة في وقت واحد ووصف محسن لمعالجة البيانات عبر شبكة الاتصال.

بالإضافة إلى ذلك تتضمن تقنية (5G) المشكلات بين تصنيف الخدمات ووصف المعالجة في الشبكة الأساسية وإجبار المعالجة على تحقيق أهداف جودة الخدمة في شبكة الاتصال الراديوية (RAN)، كما تتضمن المتطلبات البنية التحتية لجودة الخدمة (QoS) استنادًا إلى نموذج جودة الخدمة (QoS)، لتيار وحدة بيانات البروتوكول (PDU) ورفض المراسلات الفردية بين القنوات الراديوية الحاملة لنظام الحزمة المتقدم (EPS) وقنوات البيانات الراديوية الحاملة (DRB).

ملاحظة:“MTC” هي اختصار لـ “Machine Type Communication” و”DRB” هي اختصار لـ “Data Radio Bearer”.

ملاحظة:“RAN” هي اختصار لـ “radio access network” و”EPS” هي اختصار لـ “Evolved Packet System”.

ملاحظة:“PDU” هي اختصار لـ “protocol data unit” و”ULLRC” هي اختصار لـ “Ultra Reliable Low Latency Communications”.

العلاقة بين مصدر eNB وإدارة جودة الخدمة

• يمكن إنشاء أنفاق المستوى (U) بين المصدر (eNB) و(eNB) المستهدف أثناء التحضير للتسليم.

• يمكن إعداد أحد الأنفاق لإعادة توجيه بيانات الوصلة الصاعدة والآخر لإعادة توجيه بيانات الوصلة الهابطة لكل (E-RAB) يتم تطبيق إعادة توجيه البيانات عليه.

• يمكن إعادة توجيه بيانات المستخدم من مصدر (eNB) إلى (eNB) المستهدف أثناء التسليم.

• تحدث إعادة توجيه الوصلة الهابطة لبيانات المستخدم من المصدر إلى (eNB) المستهدف طوال الوقت حتى يتم استلام الحزم على مصدر (eNB) من (EPC)، أو حتى يصبح المخزن المؤقت لـ (eNB) المصدر فارغًا.

• بعد اكتمال التسليم يرسل (eNB) الهدف رسالة تبديل المسار إلى (MME) لإبلاغ (MME) بأن تجهيزات المستعمل قد حصلت على حق الوصول.

• ترسل (MME) رسالة إلى بوابة الخدمة تطلب تغيير القناة الحاملة.

• يتم تبديل مسار المستوى (U) بواسطة بوابة الخدمة من مصدر (eNB) إلى (eNB) الهدف.

• يستمر مصدر (eNB) في إعادة توجيه بيانات المستوى (U)، بشرط أن يتم استلام الحزم على مصدر (eNB) من بوابة الخدمة، أو عدم إفراغ المخزن المؤقت لـ (eNB) المصدر.

• قد ترسل بوابة الخدمة أيضًا “علامة إنهاء” إلى مصدر (eNB) للإشارة إلى أنّ بيانات مستوى (U) للوصلة الهابطة لن يتم إرسالها إلى مصدر (eNB).

• يمكن أيضًا إعادة توجيه “علامة النهاية” من مصدر (eNB) إلى (eNB) الهدف لبدء إطلاق أنفاق مستوى المستخدم لإعادة توجيه البيانات.

ملاحظة:“eNB” هي اختصار لـ “evolved NodeBs” و”MME” هي اختصار لـ “Mobility Management Entity”.

في النهاية، تشتمل (QoS) على مستوى المستخدم المرسل عبر (NG) مع خصائص (QoS 5G القياسية) وإنّ (QoS) هي علامة مستوى مستخدم تُرسَل مع إشارات (5G QoS) ديناميكيًا إلى (RAN NG).