خصائص عمل نظام الاتصالات المتنقلة

ينفذ بروتوكول التحكم (RRC) في الاتصالات المتنقلة بين (UE) والمحطة القاعدة البث والاستدعاء وإدارة توصيل (RRC) وما إلى ذلك، حيث هناك (RRC_Idle) و(RRC_CONNECTED) كحالتين للمحطة القاعدة والمطاريف المتنقل في (RRC)، وفي (RRC_IDLE) يتم اختيار الشبكة المتنقلة البرية العامة (PLMN) إذاعة معلومات النظام (SI)، والاستدعاء وإعادة اختيار الخلية والتنقل.

أساسيات عمل نظام الاتصالات المتنقلة

يتم تكوين إطار الراديو المستخدم في نظام اتصالات (LTE) بإطار راديو واحد هو (10 مللي ثانية)، بحيث ينقسم إطار الراديو إلى عشرة أطر فرعية متساوية الحجم، كما ينقسم الإطار الفرعي إلى فتحتين متساويتين في الحجم، وينقسم كل إطار فرعي إلى فتحتين متساويتين الحجم ويحتوي الإطاران الفرعيان الأول والسادس على إشارة تزامن للوصلة الهابطة (SS) لكل رتل راديوي.

تُصنف إشارات التزامن إلى إشارة تزامن أولية (P-SS) وإشارة تزامن ثانوية (S-SS)، ويتم تنفيذ تعدد إرسال القنوات لشبكة أحادية التردد لخدمة البث المتعدد الوسائط (MBSFN) وللشبكة، والتي لا تدعم (MBSFN) على أساس كل إطار فرعي، ويُشار إلى رتل فرعي لإرسال (MBSFN) على أنّه رتل فرعي (MBSFN) ويتم تخصيص الأرتال الفرعية (MBSFN) لكل رتل (MBSFN)، وتمت جدولة كتلة إطار (MBSFN) ويتم تخصيص فترة تكرار لمجموعة الرتل (MBSFN).

اتخذت (3GPP) قرارات بشأن طريقة الترحيل وهناك تحسين للترحيل كوظائف (HeNBGW) و(MME) وتحسين الاستدعاء هو وظيفة يتم قبولها كخيار، عندما يتم تضمين قائمة معرفات (CSG) المسموح بها لمحطة متنقلة تسمى والتي تتم إدارتها بواسطة جانب الشبكة ويشار إليها أيضاW باسم بيانات اشتراك (CSG) في رسالة الترحيل، ويتم التعامل مع اشتراكات (CSG) منتهية الصلاحية كاشتراكات (CSG) صالحة لتحسين الاستدعاء.

• “RRC” هي اختصار لـ “Radio-Resource-Control” و”CSG” هي اختصار لـ “Caller-Subscriber-Geography”.

• “3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project” و”MME” هي اختصار لـ “Mobility-Management-Entity”.

• “HeNBGW” هي اختصار لـ ” Home-eNodeB-Gateway” و”MBSFN” هي اختصار لـ “MBMS-Single-Frequency-Network”.

• “S-SS” هي اختصار لـ “secondary-sync-signal” و”P-SS” هي اختصار لـ “primary-synchronization-signal”.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution” و”PLMN” هي اختصار لـ “Public-Land-Mobile-Network”.

مبدأ عمل نظام الاتصالات المتنقلة

تتوفر إدارة لإجراء استدعاء كدالة لـ (MME) أو (SGSN) وعند عدم تلقي أي استجابة من محطة متنقلة لرسالة طلب استدعاء، يقوم (MME) أو (SGSN) بتكرار الاستدعاء وعند تكرار الترحيل لا تقوم (MME) أو (SGSN) بإجراء تحسين الترحيل، ومع زيادة عدد المحطات المتنقلة التي تشترك مؤقتًا في خلية (CSG) كعضو في (CSG) يزداد أيضاً عدد المطاريف المتنقلة، والتي انتهت فيها فترة زمنية يتم خلالها قبول عضو مؤقت كعضو (CSG)، لذلك يزداد عدد المطاريف المتنقلة المدرجة في اشتراكات (CSG) المنتهية الصلاحية والتي يديرها جانب الشبكة.

وبالتالي مع زيادة عدد المطاريف المتنقلة التي تشترك مؤقتًا في خلية (CSG) يزداد عدد المطاريف المتنقلة المدرجة في اشتراكات (CSG) منتهية الصلاحية والتي يديرها جانب الشبكة، لذلك تنشأ مشكلة تتمثل في زيادة حمل المعالجة الناتج عن إدارة اشتراكات (CSG) منتهية الصلاحية، وعلاوة على ذلك نظراً لأنّه يتم التعامل مع اشتراكات (CSG) منتهية الصلاحية باعتبارها اشتراكات (CSG) صالحة لتحسين الترحيل، لا يمكن لـ (MME) تنفيذ تحسين الترحيل في كثير من الحالات.

نتيجةً لذلك يتم إجراء الترحيل غير المجدي بشكل متكرر، لذلك تنشأ مشكلة تتمثل في عدم إمكانية الاستخدام الفعال للموارد الراديوية، وإنّ هدف النظام هو توفير نظام اتصالات متنقل يمكنه تقليل حمل المعالجة المفروض على جانب الشبكة ومنع الاستخدام غير الضروري لموارد الراديو، ويتم توفير نظام اتصالات متنقل يشتمل على محطة متنقلة ومحطة (Abase)، تقوم بإجراء اتصالات لاسلكية مع هذا الجهاز المحمول وجهاز إدارة الوصول الذي يدير الوصول من المحطة المتنقلة.

والمحطة الأساسية التي عندما تكون مجموعة الوصول المكونة من محطة متنقلة واحدة أو أكثر ومحطة قاعدة واحدة أو أكثر مسجلة بجهاز إدارة الوصول، تمنح محطة متنقلة مدرجة في مجموعة الوصول إذناً للوصول إلى محطة أساسية متضمنة في نفس مجموعة الوصول، والتي يتم فيها استيفاء شرط محدد مسبقاً بعد اشتراك محطة متنقلة في مجموعة الوصول بطريقة تمنح المحطة المتنقلة إذناً للوصول مؤقتًا إلى مجموعة الوصول خلال فترة تصريح الوصول.

وتنتهي فترة تصريح الوصول هذه ويستبعد نظام الاتصالات المتنقلة الهاتف المحمول (rminal) التي انتهت فترة تصريح الوصول من الوجهات، التي يتم إرسال رسالة نداء إليها من خلال محطة أساسية مدرجة في نفس مجموعة الوصول، ولأنّه عندما يتم استيفاء الشرط المحدد مسبقاً بعد أن تشترك محطة متنقلة في مجموعة الوصول، وتنتهي فترة تصريح الوصول هذه والنظام يستبعد المحطة المتنقلة التي انتهت فترة تصريح الوصول، من الوجهات التي يتم إرسال رسالة اتصال إليها من خلال محطة (abase) مدرجة في نفس مجموعة الوصول.

كما أنّه لا يتعين على نظام الاتصالات المتنقلة الإرسال رسالة الاتصال إلى المحطة المتنقلة من خلال محطة أساسية مدرجة في نفس مجموعة الوصول، ويمكن أن تقلل من حمل المعالجة المفروض على جانب الشبكة وتمنع الاستخدام غير الضروري لموارد الراديو، وفي عملية إرسال تجهيزات المستعمل تقوم وحدة التخزين المؤقت لبيانات الإرسال بتخزين بيانات التحكم من وحدة معالجة البروتوكول، وبيانات المستخدم من وحدة التطبيق.

• “SGSN” هي اختصار لـ “Serving-GPRS-Support -Node”.

تطور عمل نظام الاتصالات المتنقلة

يتم إرسال البيانات المخزنة في وحدة التخزين المؤقت لبيانات الإرسال إلى وحدة تشفير وتخضع للتشفير عملية مثل تصحيح الخطأ، وقد يكون هناك إخراج للبيانات من وحدة التخزين المؤقت لبيانات الإرسال مباشرة إلى وحدة تعديل بدون عملية تشفير، ويتم تعديل البيانات المشفرة بواسطة وحدة التشفير بواسطة وحدة التعديل، ويتم إخراج البيانات المعدلة إلى وحدة تحويل التردد بعد تحويلها إلى إشارة النطاق الأساسي، ثم يتم تحويلها إلى تردد إرسال لاسلكي.

بعد ذلك تُرسَل إشارة إرسال من هوائي إلى محطة قاعدة، وينفذ (UE) عملية الاستقبال بحيث يستقبل الهوائي إشارة الراديو من المحطة الأساسية، كما يتم تحويل الإشارة المستقبلة من تردد استقبال لاسلكي إلى إشارة النطاق الأساسي بواسطة وحدة تحويل التردد، ثم يتم إزالة تشكيلها بواسطة وحدة إزالة التشكيل، ووحدة فك التشفير وتخضع لعملية فك التشفير مثل تصحيح الخطأ ومن بين أجزاء البيانات التي تم فك تشفيرها، يتم إرسال بيانات التحكم إلى وحدة معالجة البروتوكول بينما يتم إرسال بيانات المستخدم إلى وحدة التطبيق.

كما يتم التحكم في سلسلة من عمليات (UE) بواسطة وحدة تحكم وعلى الرغم من عدم ظهوره فإنّ وحدة التحكم متصلة بالوحدات المعنية، وتظهر عملية الإرسال للمحطة الأساسية بحيث تقوم وحدة اتصالات (EPC) بإرسال أو استقبال البيانات بين المحطة الأساسية و(EPCs)، مثل (MME) و(HeNBGW) وكما يؤدي الاتصال بوحدة محطة قاعدة أخرى إلى إرسال أو استقبال البيانات إلى أو من محطة قاعدة أخرى.

نظراً لأنّ التوحيد القياسي في طريقه لعدم دعم الواجهة بين (Home-eNBs)، يمكن اعتبار أنّ الاتصال بوحدة محطة أساسية أخرى غير موجود في كل (Home-eNB)، وتقوم وحدة اتصالات (EPC) والاتصال بوحدة محطة أساسية أخرى على التوالي بإرسال أو استقبال المعلومات من وحدة معالجة البروتوكول وبيانات التحكم من وحدة معالجة البروتوكول، وبيانات المستخدم وبيانات التحكم من وحدة اتصالات (EPC).

يتم تخزين والاتصال بوحدة محطة أساسية أخرى في وحدة تخزين بيانات الإرسال ويتم إرسال البيانات المخزنة في وحدة التخزين المؤقت لبيانات الإرسال إلى وحدة تشفير، ثم يتم إخضاعها لعملية تشفير مثل تصحيح الخطأ، وقد يكون هناك إخراج للبيانات من وحدة تخزين بيانات الإرسال مباشرة إلى وحدة تعديل بدون عملية تشفير.

• “UE” هي اختصار لـ “User-equipment”.

• “EPC” هي اختصار لـ “Evolved-Packet-Core”.