تقنيات الوصول الراديوي في الاتصالات RAT

يُعد “RAT” بأنّها طريقة الاتصال المادية الأساسية لشبكة اتصالات محمولة قائمة على الراديو مثل “Bluetooth” و”Wi-Fi” و”3G” و”4G” و”LTE”.

ما هي تقنية الوصول إلى الراديو RAT

تقنية الوصول إلى الراديو “RAT”: هي طريقة الاتصال المادي لشبكة اتصالات الراديو، وتدعم العديد من الهواتف المحمولة الحديثة عدة “RATs” في جهاز واحد مثل “Bluetooth” و”Wi-Fi” و”GSM” أو “UMTS” أو “LTE” أو “5G NR”، كما تم استخدامه في مناقشات الشبكات اللاسلكية غير المتجانسة كما يتم استخدامه عندما يختار جهاز المستخدم بين نوع “RAT” المستخدم للاتصال بالإنترنت، ويتم إجراء ذلك غالبًا على غرار تحديد نقطة الوصول في الشبكات القائمة على “IEEE 802.11 (Wi-Fi)”.

• “RAT” هي اختصار لـ “Radio Access Technology”.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

• “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.

• “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.

• “NR” هي اختصار لـ “New Radio”.

أساسيات تقنية الوصول إلى الراديو RAT

في شبكة الوصول إلى الراديو “RAN” توفر المواقع الراديوية الوصول إلى الراديو وتنسق إدارة الموارد عبر المواقع الراديوية، كما يتم توصيل الجهاز لاسلكيًا بالشبكة الأساسية وتنقل “RAN” إشاراتها إلى نقاط نهاية لاسلكية مختلفة وتنتقل الإشارة مع حركة مرور الشبكات الأخرى، وشبكات النفاذ الراديوي التقليدية “TRAN” هي شبكة النفاذ الراديوي “RAN” التي كانت مستخدمة منذ بداية التكنولوجيا الخلوية.

وهي تتألف من المحطة الأساسية “BS” التي تقوم بالتوصيلات بهوائيات القطاع، وتغطي هذه الهوائيات منطقة صغيرة حسب سعتها، ويمكنها التعامل مع استقبال وإرسال المعلومات داخل هذه المنطقة الصغيرة فقط، وطريقة الاتصال المادي بشبكة اتصالات لاسلكية “Wi-Fi” و”Bluetooth” و”4G” و”LTE”، كما تدعم شبكات “RAT” المتعددة ومعظم الأجهزة المحمولة العديد من “RATs”.

تستخدم الهواتف المحمولة موجات الراديو للتواصل عن طريق تحويل صوتك وبياناتك إلى إشارات رقمية لإرسالها كموجات راديو، ولكي يتصل هاتفك الخلوي بشبكة أو بالإنترنت فإنّه يتصل أولاً من خلال “RAN” وتستخدم شبكات “RAN” أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية لتوصيلك بالسحابة، كما ترتبط معظم المحطات القاعدية والمعروفة أيضاً باسم أجهزة الإرسال والاستقبال بشكل أساسي عبر الألياف الضوئية بالشبكة الأساسية المتنقلة.

يوفر “RAN” وصولاً إلى الراديو ويساعد في تنسيق موارد الشبكة عبر الأجهزة اللاسلكية، كما تتصل الأجهزة بشكل أساسي بالشبكة الخلوية عبر اتصالات “LTE” أو “5G NR”، وتساعد رقائق السيليكون الموجودة في الشبكة الأساسية بالإضافة إلى معدات المستخدم مثل الهاتف أو الكمبيوتر المحمول في تمكين وظائف “RAN”.

• “TRAN” هي اختصار لـ “traditional radio access networks”.

• “BS” هي اختصار لـ “base station”.

مكونات تقنية الوصول إلى الراديو RAT

تتضمن البنية التحتية اللاسلكية اليوم العديد من العناصر كم محطات قاعدية كبيرة وخلايا مترو وأنظمة هوائي موزعة خارجية وداخلية “DAS” وخلايا صغيرة، كما تعمل جميعها معاً في شبكة غير متجانسة أو “HetNet” وتُستخدم الشبكة غير المتجانسة في الشبكات اللاسلكية باستخدام تقنيات وصول مختلفة.

وعلى سبيل المثال تسمى الشبكة اللاسلكية التي توفر خدمة عبر شبكة “LAN” لاسلكية وتكون قادرة على الحفاظ على الخدمة عند التبديل إلى شبكة خلوية شبكة لاسلكية غير متجانسة، ولتقديم البيانات المطلوبة بسلاسة من مركز البيانات السحابية إلى المشتركين اللاسلكيين يُعد التواجد المشترك بين “3G” أو “4G” أو “5G“، والوصول إلى الراديو غير المتجانس جنباً إلى جنب مع تصميم أمامي متنقل قائم على الألياف أمراً في غاية الأهمية.

يتميز انتقال الشبكات اللاسلكية نحو عصر “5G” بانتشار تقنيات الوصول إلى الراديو “RAT”، ونظراً لعدم إمكانية استبدال تقنية حالية بأخرى، فإنّ التعايش بين الشبكات اللاسلكية اليوم هو أفضل حل متاح عند التعامل مع طلب المستخدم المتزايد باستمرار على النطاق الترددي، ومن ثم في هذه البيئة غير المتجانسة سيكون المستخدمون قادرين على الاستفادة من الخدمات من خلال “RATs” المتنوعة، ويُعد اختيار “RAT” أمراً بالغ الأهمية ويجب تصميمه بذكاء لتجنب إهدار الموارد.

جاءت الاحتياجات المتزايدة للتقنيات اللاسلكية من الانتشار السريع للأجهزة المحمولة والتي أصبحت أحد ضروريات الحياة للناس، والشبكات اللاسلكية غير المتجانسة هي مصطلح يشير إلى الشبكات المختلطة المكونة من “RATs” مختلفة بهدف تحقيق أفضل مفهوم متصل دائماً، وفي هذه الحالة يمكن للمستخدمين الذين لديهم محطات طرفية متعددة الأوضاع الاتصال بتقنيات لاسلكية مختلفة، مثل “802.16” و”802.11″ ونظام الاتصالات المتنقلة العالمي والوصول عالي السرعة للحزم و”LTE” في نفس الوقت.

• “DAS” هي اختصار لـ “Distributed Antenna System”.

• “LAN” هي اختصار لـ “Local Area Network”.

تطور تقنية الوصول إلى الراديو RAT

في شبكات الجيل التالي اللاسلكية يمكن توصيل جهاز متعدد الأوضاع “MMD” بتقنية الوصول إلى الراديو “RAT” المتوفرة في شبكة لاسلكية غير متجانسة “HWN”، ويعد اختيار “RAT” المناسب أمراً ضرورياً لتحقيق جودة الخدمة المتوقعة “QoS” في “HWN”، وهناك العديد من العوامل لتحديد “RAT” المناسب في “HWN” بما في ذلك معدل البيانات واستهلاك الطاقة والأمن وتأخير الشبكة وسعر الخدمة.

وبالنظر إلى العديد من العوامل وأنواع الخدمات المتعددة، فإنّه يمثل تحدياً كبيراً لـ “MMDs” لاختيار “RAT” المناسب، وطريقة صنع القرار متعدد السمات “MADM” للتعامل مع العديد من السمات لتحقيق الهدف المتوقع هي تقنية تفضيل الطلب عن طريق التشابه مع الحل المثالي “TOPSIS”، واستخدم هذا البحث طريقة “TOPSIS” لتقييم الخوارزمية المقترحة لاختيار “RAT” المناسب لخدمات المكالمات الفردية والمزدوجة.

وتطبق الخوارزمية تفضيل المستخدمين لـ “RAT” محدد يختلف باختلاف فئات المكالمات، ويقوم أيضاً بتجميع وزن المكالمة المعين، وأولوية المكالمة لاختيار “RAT” لقبول مكالمات المجموعة لسيناريوهات مختلفة، كما تم اعتبار أعلى معامل التقارب الشبكات المناسبة بين الشبكات الأخرى وتمت محاكاة قبول “100 مكالمة” في ثلاث شبكات.

لمواكبة النمو السريع لحركة مرور النطاق العريض للأجهزة المحمولة يتم دمج تقنيات الوصول إلى الراديو المختلفة مثل “HSPA” و”LTE” و”Wi-Fi” و”WiMAX” وإدارتها بشكل مشترك، واختيار تقنية الوصول إلى الراديو “RAT” المكرس لتقرير ما يجب أن تتصل به الهواتف المحمولة “RAT”، وهو وظيفة رئيسية لتحسين أداء الشبكة وتجربة المستخدم وعندما يتم دفع الذكاء إلى حافة الشبكة تتخذ الهواتف المحمولة قرارات مستقلة فيما يتعلق باختيار “RAT” الأنسب.

وإنّهم يهدفون إلى تعظيم فائدتهم، ومع ذلك نظراً لأنّ الهواتف المحمولة لا تحتوي على معلومات عن ظروف تحميل الشبكة فقد تؤدي قراراتهم إلى عدم كفاءة الأداء، وعلاوة على ذلك فإنّ تفويض القرارات إلى الشبكة يحسن الأداء العام ولكن على حساب زيادة تعقيد الشبكة وإرسال الإشارات وحمل المعالجة.

وبدلاً من تفضيل أي من نهج اتخاذ القرار هذه تم اقتراح إطار عمل قرار مختلطاً، حيث توفر الشبكة معلومات للهواتف المحمولة لإجراء اختيارات “RAT” قوية، كما يختار مستخدمو الهاتف المحمول “RAT” بناءً على احتياجاتهم وتفضيلاتهم الفردية فضلاً عن التكلفة المالية ومعلمات “QoS“، والتي تشير إليها الشبكة ومن خلال ضبط معلومات الشبكة بشكل مناسب، ومن المتوقع أن تلبي قرارات المستخدم أهداف المشغل وتجنب حالات الشبكة غير المرغوب فيها.

كما يتم تقديم أولاً إطار عمل القرار الهجين الخاص ويتم التحقيق في صنع القرار وعلى جانبي الشبكة والمستخدمين، ولتعظيم تجربة المستخدم تم تقديم طريقة صنع القرار متعددة المعايير “MCDM” القائمة على الموافقة، وبالإضافة إلى ظروف الراديو الخاصة بهم يأخذ مستخدمو الهواتف المحمولة في الاعتبار التكلفة ومعلمات جودة الخدمة والتي تشير إليها الشبكة لتقييم “RATs” التي تخدم الشبكة.

• “MMD” هي اختصار لـ “multi-mode device”.

• “MCDM” هي اختصار لـ “Multi-criteria decision-making”.

• “HWN” هي اختصار لـ “heterogeneous wireless network”.

• “TOPSIS” هي اختصار لـ “Technique for Order of Preference by Similarity”.

• “QoS” هي اختصار لـ “Quality of Service”.