اقرأ في هذا المقال
- ما هي تقنية ترحيل LTE؟
- ما هي الحاجة إلى تقنية ترحيل LTE؟
- أساسيات LTE Relay
- حالات استخدام LTE Relay
- تتابع كامل ونصف مزدوج في LTE
- أنواع مرحل LTE
- طرق تشغيل LTE Relay
تم تصميم عقدة الترحيل ليكون مكررات راديو بسيطة تستقبل، ممّا يضخم إشارات القاعدة وينشرها بكل ضوضاءها وعيوبها، لكن عقدة (LTE Relay) هي أكثر من مجرد مكرر بسيط؛ لأنّها تستخرج البيانات من الإشارة المستقبلة وتطبق تقنيات تصحيح الضوضاء وتعيد إرسال الإشارة الجديدة في منطقة التغطية الخاصة بها، لذلك بدلاً من تكرار الإشارة فقط تزيد عقدة الترحيل أيضاً من جودة الإشارة.
ما هي تقنية ترحيل LTE؟
تقنية ترحيل (LTE Relay): هي ميزة تتيح نقل الإشارات من خلال عقد الترحيل وشبكات (RN)؛ لتوفير تغطية وأداء إضافيين دون الحاجة إلى تثبيت جميع إمكانيات التوصيل المطلوبة عادةً للمحطات الأساسية، ويُعد ترحيل (LTE) ميزة مثالية لعدد من مناطق محددة تتطلب تغطية إضافية، ولكن ربما لا تكون ذات السعات العالية لمناطق المدينة الداخلية.
المرحلات (Relay): هي محطات قاعدية للشبكة المتنقل، والتي تتصل بالشبكة عبر رابط توصيل لاسلكي داخل النطاق بدلاً من استخدام رابط توصيل سلكي أو ميكروويف مخصص كما تفعل المحطات الأساسية العادية، حيث يثير الاتصال من خلال وصلة ربط لاسلكية صعوبات عندما يتعلق الأمر بالوصول إلى نظام التشغيل والإدارة والصيانة (OAM) الخاص بالمشغل.
لأنّه قبل ظهور عقد الترحيل، كان الوصول اللاسلكي محجوزاً فقط لمعدات المستخدم ولم تستخدمه عناصر الشبكة على الإطلاق، ومع ذلك بعد نشر عقدة الترحيل كان يُعد إنشاء وصول (OAM) أمراً ضرورياً في أي نوع من التكوين، لا سيما عند التفكير في عملية التكوين الآلي المعروفة باسم التكوين الذاتي من حيث المبدأ، كما يكتسب التكوين الذاتي أهمية أكبر للمحطات القاعدية العادية وكذلك المرحلات، حيث يُنظر إلى أتمتة العمليات (OAM) كمساهم رئيسي في تقليل التعقيد والتكلفة في تشغيل الشبكة.
ما هي الحاجة إلى تقنية ترحيل LTE؟
أحد الدوافع الرئيسية لاستخدام (LTE) هو ارتفاع معدلات البيانات التي يمكن تحقيقها، ومع ذلك تعاني جميع التقنيات من انخفاض معدلات البيانات عند أطراف الخلية، حيث تكون مستويات الإشارة أقل ومستويات التداخل أعلى عادةً، كما يؤدي استخدام تقنيات مثل (MIMOوOFDM) وتقنيات تصحيح الأخطاء المتقدمة إلى تحسين الإنتاجية في ظل العديد من الظروف، ولكنّها لا تخفف تماماً من المشكلات التي تواجه طرف الخلية.
نظراً لأنّ أداء طرف الخلية أصبح أكثر أهمية، مع دفع بعض التقنيات نحو حدودها فمن الضروري النظر إلى الحلول التي من شأنها تحسين الأداء على حافة الخلية بتكلفة منخفضة نسبياً، وأحد الحلول التي يتم بحثها واقتراحها هو استخدام مرحلات (LTE Relay).
أساسيات LTE Relay:
يوجد اختلاف بين ترحيل (LTE) واستخدام مكرر يقوم بإعادة بث الإشارة، حيث يستقبل المرحل بالفعل البيانات ويفككها ويفك تشفيرها ويطبق أي تصحيح خطأ ثم يعيد إرسال إشارة جديدة، وبهذه الطريقة يتم تحسين جودة الإشارة من خلال مرحل (LTE)، بدلاً من المعاناة من التدهور من انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء عند استخدام مكرر، أمّا بالنسبة لترحيل (LTE) تتواصل (UEs) مع عقدة الترحيل والتي بدورها تتواصل مع جهة مانحة (eNB).
يمكن لعقد الترحيل أن توفر الدعم اختيارياً لوظائف الطبقة العليا، فعلى سبيل المثال فك تشفير بيانات المستخدم من (eNB) المانح وإعادة تشفير البيانات قبل إرسالها إلى تجهيزات المستعمل، ومرحل (LTE) عبارة عن مرحل ثابت، وله بنية تحتية بدون اتصال سلكي حيث يقوم بترحيل الرسائل بين المحطة الأساسية (BS) والمحطات المتنقلة (MS) من خلال اتصالات متعددة القنوات.
حالات استخدام LTE Relay:
1. زيادة كثافة الشبكة – Increase network density:
يمكن نشر عقد ترحيل (LTE) بسهولة بالغة في المواقف التي يكون فيها الهدف هو زيادة سعة الشبكة عن طريق زيادة عدد وحدات (eNB)؛ لضمان تلقي جميع المستخدمين لمستويات إشارة جيدة، ومرحلات (LTE) سهلة التركيب لأنّها لا تتطلب وصلات توصيل منفصلة كما أنّها صغيرة ممّا يسمح بتثبيتها في العديد من المناطق الملائمة، فعلى سبيل المثال على مصابيح الشوارع وعلى الجدران.
2. تمديد تغطية الشبكة – Network coverage extension:
يمكن استخدام مرحلات (LTE) كطريقة ملائمة لملء الثقوب الصغيرة في التغطية، وبدون الحاجة إلى تثبيت محطة أساسية كاملة، يمكن تثبيت المرحل بسرعة بحيث يملأ نقطة التغطية السوداء، وبالإضافة إلى ذلك قد يتم رفع القيمة على عقد ترحيل (LTE) لزيادة التغطية خارج المنطقة الرئيسية، أمّا هوائيات عالية الكسب مناسبة وأيضاً إذا تم وضع هوائي للوصلة إلى الجهة المانحة (eNB) في مكان مناسب، فسيكون قادراً على الحفاظ على اتصالات جيدة وتوفير تمديد التغطية المطلوب، ويمكن ملاحظة أنّ عقد الترحيل يمكن أن تكون متتالية لتوفير تمديدات كبيرة للتغطية.
3. النشر السريع للشبكة – Rapid network roll-out:
بدون الحاجة إلى تثبيت وصلة ربط أو ربما تثبيت صواري كبيرة، يمكن أن توفر مرحلات (LTE) طريقة سهلة للغاية لتوسيع التغطية أثناء النشر المبكر للشبكة، وقد يتم تثبيت المزيد من أجهزة (eNB) التقليدية في وقت لاحق مع زيادة حجم حركة المرور.
تتابع كامل ونصف مزدوج في LTE:
يمكن أن تعمل عُقد ترحيل (LTE) في أحد سيناريوهين:
1. أحادي الاتجاه – Half-Duplex:
يوفر نظام أحادي الاتجاه الاتصال في كلا الاتجاهين، ولكن ليس في وقت واحد كما يجب أن تكون عمليات الإرسال متعددة الإرسال عبر الوقت، أمّا بالنسبة لترحيل (LTE) فإنّه يتطلب هذا جدولة دقيقة، وهي تتطلب أن تنسق (RN) تخصيص مواردها مع (UEs) في الوصلة الصاعدة والجهة المانحة المخصصة (eNB) في الوصلة الهابطة، كما يمكن تحقيق ذلك باستخدام حلول ثابتة محددة مسبقاً أو حلول أكثر ديناميكية تتطلب مزيداً من الذكاء والاتصال لمزيد من المرونة والتحسين.
2. الازدواج الكامل – Full Duplex:
بالنسبة إلى الازدواج الكامل، يمكن للأنظمة الإرسال والاستقبال في نفس الوقت، أمّا بالنسبة لعقد ترحيل (LTE) غالباً ما يكون هذا على نفس التردد، حيث تستقبل عقد الترحيل الإشارة وتعالجها ثم ترسلها على نفس التردد مع تأخير بسيط، وعلى الرغم من أنّ هذا سيكون صغيراً عند مقارنته بمدة الإطار، ولتحقيق الازدواج الكامل يجب أن يكون هناك عزل جيد بين هوائيات الإرسال والاستقبال.
عند النظر إلى أنظمة ثنائية الاتجاه كاملة أو نصفية لعُقد ترحيل (LTE)، فيوجد مقارنة بين الأداء وتكلفة عقدة الترحيل، كما يُعد أداء المستقبل حرجاً حيث يجب أن يكون عزل الهوائي مرتفعاً بشكل معقول للسماح بالإرسال والاستقبال المتزامنين عند استخدام قناة واحدة فقط.
أنواع مرحل LTE:
1. عقد ترحيل LTE من النوع 1:
تتحكم مرحلات (LTE) هذه في خلاياها بهويتها الخاصة بما في ذلك نقل قنوات التزامن الخاصة بها والرموز المرجعية، كما تظهر مرحلات النوع 1 كما لو كانت من الإصدار (8 eNB) إلى الإصدار (8 UEs)، ممّا يضمن التوافق مع الإصدارات السابقة، كما يوفر المرحل الأساسي من النوع 1 (LTE) نصف مزدوج مع إرسالات (Inband)، وهناك نوعان فرعيان آخران ضمن هذه الفئة:
- النوع 1.a: عقد الترحيل (LTE) هذه هي شبكات (RN) ذات نطاق خارجي تمتلك نفس خصائص عقد الترحيل الأساسية من النوع 1، ولكن يمكنها الإرسال والاستقبال في نفس الوقت أي الازدواج الكامل.
- النوع 1.b: هذا الشكل من عقدة ترحيل (LTE) هو نموذج داخلي، ولديهم عزل كافٍ بين الهوائيات المستخدمة لوصلات (BS-RN وRN-UE)، كما يمكن تحقيق هذا العزل عن طريق المباعدة بين الهوائيات والاتجاهية وكذلك تقنيات معالجة الإشارات الرقمية المتخصصة، وعلى الرغم من وجود آثار تكلفة للقيام بذلك، فمن المتوقع أن يكون أداء هذه ال (RNs) مشابهاً لأداء خلايا (femtocell).
2. عقد ترحيل LTE من النوع 2:
لا تتضمن عقد ترحيل (LTE) هذه على هوية الخلية الخاصة بها وتبدو تماماً مثل الخلية الرئيسية، كما أنّ أي تجهيزات المستعمل في النطاق غير قادرة على تمييز مرحل عن (eNB) الرئيسي داخل الخلية، كما يمكن نقل معلومات التحكم من (eNB) وبيانات المستخدم من مرحل (LTE).
طرق تشغيل LTE Relay:
يتوفر العديد من الأنواع المختلفة من عقدة ترحيل (LTE) التي يمكن استخدامها، ولكن قبل تحديد أنواع عقدة الترحيل، من الضروري النظر إلى أوضاع التشغيل المختلفة وإحدى السمات أو السمات المهمة لعقدة ترحيل (LTE) هي تردد الموجة الحاملة التي تعمل عليها، وهناك طريقتان للتشغيل:
1. النطاق الداخلي – IN band:
يُقال إنّ عقدة ترحيل (LTE) هي (In band) إذا كانت الوصلة بين المحطة الأساسية وعقدة الترحيل على نفس تردد الموجة الحاملة للوصلة بين عقدة مرحل (LTE) ومعدات المستخدم (UE) أي (BS-RN) الوصلة والوصلة (BS-UE) على نفس تردد الموجة الحاملة.
2. النطاق الخارجي – Out band:
بالاعتماد على عقد المرحل (LTE) خارج النطاق (RNs)، يعمل ارتباط (BS-RN) بتردد موجة حاملة مختلف عن تردد ارتباط (RN-UE).
يُعد الترحيل المتقدم لشبكة (4G LTE) ميزة يمكن استخدامها؛ وذلك بهدف تزويد التغطية وأداء إضافيين للحد الأدنى من الاستثمار، كما إنّه مثالي للعديد من المناطق التي قد لا تكون فيها حركة المرور عالية مثل البعض، ولكن حيث لا تزال التغطية مطلوبة.
