طريقة التشغيل البيني بين الشبكات في الاتصالات اللاسلكية

يقوم التشغيل البيني في الاتصالات اللاسلكية بين شبكات المحطات في نظام اتصال لاسلكي على تنفيذ إجراء التشغيل البيني الأول؛ لتغيير شبكة الطرف من شبكة أساسية من الجيل الخامس (5GC) وشبكة إلى شبكة حزم متطورة (EPC)، حيث قد تتضمن تنفيذ إجراء التشغيل البيني تلقي أول إشارة لوظيفة إدارة الوصول والتنقل (AMF) من شبكة (5GC)، إذا كانت الواجهة لا موجودة بين شبكة (5GC) وشبكة (EPC).

أساسيات التشغيل البيني بين الشبكات في الاتصالات اللاسلكية

تم تطوير نظام اتصالات متنقل لتوفير خدمات صوتية مع ضمان أنشطة المستخدم ومع ذلك فإنّ نظام الاتصالات المتنقلة يوسع المنطقة إلى خدمات البيانات وكذلك الصوت، وحالياً تحدث ظاهرة نقص الموارد بسبب الزيادة الهائلة في حركة المرور ويتم استخدام خدمة تتطلب سرعة أعلى، ونتيجةً لذلك يتم تطوير أكثر مطلوب نظام اتصالات متنقل.

كما أنّ متطلبات الجيل التالي من أنظمة الاتصالات المتنقلة هي أساساً لدعم استيعاب حركة البيانات المتفجرة، وزيادة معدل الإرسال لكل مستخدم وزيادة كبيرة في عدد الأجهزة المتصلة والتأخير المنخفض للغاية من طرف إلى طرف وارتفاع كفاءة الطاقة، وتحقيقا لهذه الغاية تم التحقيق في العديد من التقنيات بما في ذلك الاتصال المزدوج، والمخرجات المتعددة المدخلات المتعددة الضخمة (MIMO) والنفاذ المزدوج الكامل في النطاق، والوصول المتعدد غير المتعامد (NOMA) ودعم النطاق العريض للغاية وشبكات الأجهزة.

بالنسبة للأجهزة التي يؤثر استهلاكها للطاقة بشكل كبير على عمر الجهاز تم تطوير تقنيات مختلفة لتقليل استهلاك الطاقة بقوة، ويتم تنفيذ إجراء تشغيل بيني بكفاءة بين (EPC) وشبكة (5G) الأساسية في نظام اتصال لاسلكي، يتم اعتماد حلاً يتعلق بنقطة شبكة لتقليل الحمل المفروض على جهاز المستخدم (UE) أثناء التشغيل البيني.

يتم توفير طريقة تشغيل بيني بين شبكات معدات المستخدم (UEs) في نظام اتصال لاسلكي لتنفيذ إجراء التشغيل البيني الأول؛ لتغيير شبكة (UE) من شبكة أساسية من الجيل الخامس (5GC) إلى شبكة  (EPC)، حيث عندما لا توجد واجهة بين شبكة (5GC) وشبكة (EPC) ويتضمن تنفيذ أول إجراء تشغيل بيني لتلقي أول إشارة من وظيفة إدارة الوصول والتنقل (AMF) شبكة (5GC)، وتنفيذ إجراء إرفاق التسليم في شبكة (EPC) بناءً على الإشارة الأولى.

• “EPC” هي اختصار لـ “Evolved-Packet-Core” و”AMF” هي اختصار لـ “Access-and-Mobility-Management-Function”.

• “NOMA” هي اختصار لـ “Non-orthogonal-multiple-access” و”MIMO” هي اختصار لـ “multiple-input-multiple-output”.

• “5GC” هي اختصار لـ “5G-Core” و”UE” هي اختصار لـ “User-equipment”.

مبدأ عمل التشغيل البيني بين الشبكات في الاتصالات اللاسلكية

قد يتضمن تنفيذ إجراء التشغيل البيني الأول عدم تلقي أول إشارة من (AMF) عند وجود واجهة بين شبكة (5GC) وشبكة (EPC) وتنفيذ إجراء تحديث منطقة التتبع (TAU) في شبكة (EPC)، ويمكن نقل جلسة وحدة حزم البيانات (PDU) التي تم إنشاؤها لتجهيزات (UE) في شبكة الجيل الخامس إلى شبكة (EPC) من خلال إجراء إرفاق التسليم أو إجراء (TAU).

وقد تتضمن طريقة التشغيل البيني كذلك المعلومات التي تشير إلى انتقال تجهيزات المستعمل من (5GC) إلى (MME)، وقد تتضمن طريقة التشغيل البيني في حالة عدم وجود واجهة بين شبكة (5GC) وشبكة (EPC) وتكون تجهيزات المستعمل في وضع متصل في (5GC)، يتم تنفيذ إصدار التحكم في الموارد الراديوية (RRC) باستخدام الجيل التالي (NG) وشبكة الوصول اللاسلكي (RAN) من 5GC والمخيم على خلية متصلة بـ (EPC).

قد تتضمن طريقة التشغيل البيني تنفيذ إجراء تشغيل بيني ثان لتغيير شبكة (UE) من شبكة (EPC) إلى شبكة (5GC)، حيث عندما لا توجد واجهة بين شبكة (5GC) وشبكة (EPC) فإنّ تنفيذ إجراء التشغيل البيني الثاني يشمل تلقي إشارة ثانية من كيان إدارة التنقل (MME) لشبكة (EPC)، وتنفيذ إجراء التسجيل في شبكة (5GC)،

ويمكن نقل جلسة وحدة حزم البيانات (PDU) التي تم إنشاؤها من أجل (UE) في (EPC) إلى شبكة (5GC) من خلال إجراء التسجيل، وقد يكون إجراء التسجيل إجراء تسجيل يتم فيه تعيين نوع التسجيل لتحديث تسجيل التنقل، وقد تشتمل طريقة التشغيل البيني كذلك على المعلومات التي تشير إلى أنّ تجهيزات المستعمل تنتقل من (EPC) إلى (AMF).

قد تتضمن طريقة التشغيل البيني في حالة عدم وجود السطح البيني بين شبكة (5GC) وشبكة (EPC) ويكون تجهيزات المستعمل في الوضع المتصل في (EPC)، ويتم تنفيذ إصدار التحكم في الموارد الراديوية (RRC) باستخدام شبكة النفاذ الراديوي العالمي للأرض المتطورة (E-UTRAN)، ويتم توفير جهاز مستخدم (UE) يؤدي طريقة تشغيل بين الشبكات في نظام اتصال لاسلكي، وتشتمل على وحدة اتصال مكونة لإرسال واستقبال إشارة.

وكذلك معالج تم تكوينه للتحكم في وحدة الاتصال، حيث يتم تكوين المعالج من أجل تنفيذ إجراء التشغيل البيني الأول لتغيير شبكة (UE)، من شبكة شبكة أساسية من الجيل الخامس (5GC) إلى شبكة حزم متطورة (EPC)، وتلقي إشارة لوظيفة إدارة الوصول والتنقل (AMF) من شبكة (5GC) عندما لا توجد واجهة بين شبكة (5GC) وشبكة (EPC)، وتنفيذ إجراء إرفاق التسليم في شبكة (EPC) بناءً على الإشارة.

• “TAU” هي اختصار لـ “Tracking-area-update” و”RRC” هي اختصار لـ “Radio-Resource-Control”.

• “E-UTRAN” هي اختصار لـ “Evolved-Universal-Terrestrial-Radio-Access-Network” و”PDU” هي اختصار لـ “Packet-Data-Unit”.

• “MME” هي اختصار لـ “Mobility-Management-Entity” و”RAN” هي اختصار لـ “Radio-Access-Network”.

تطور عمل التشغيل البيني بين الشبكات في الاتصالات اللاسلكية

يُعد (EPC) مكوناً رئيسياً في تطوير بنية النظام (SAE) لتحسين أداء تقنيات (3GPP)، و(SAE) هو مشروع بحثي لتحديد هياكل الشبكة التي تدعم التنقل بين شبكات غير متجانسة متعددة، كما تهدف (SAE) إلى توفير نظام مُحسَّن قائم على الحزم يدعم تقنيات الوصول إلى الراديو القائمة على بروتوكول الإنترنت ويوفر المزيد من إمكانات نقل البيانات المحسّنة وما شابه.

كما إنّ (EPC) هي شبكة أساسية لنظام اتصالات محمول قائم على (IP) لنظام (LTE 3GPP)، وهي قادرة على دعم خدمات الوقت الحقيقي وغير الواقعية القائمة على الحزم، وفي أنظمة الاتصالات المتنقلة الحالية أي الجيل الثاني أو أنظمة الاتصالات المتنقلة من الجيل الثالث، تم تنفيذ وظائف الشبكة الأساسية من خلال مجالين فرعيين مستقلين، هُما مجال فرعي بتبديل الدارات (CS) للصوت والحزم المبدلة (PS) للمجال الفرعي للبيانات.

ومع ذلك في نظام (3GPP LTE) تم توحيد المجالات الفرعية (CS) و(PS) التي تطورت من نظام الاتصالات المتنقلة من الجيل الثالث في مجال (IP) واحد، وفي نظام (3GPP LTE) يمكن إنشاء اتصال بين تجهيزات (UE) قادرة على بروتوكول الإنترنت، من خلال محطة قاعدة قائمة على بروتوكول الإنترنت (ENodeB) و(EPC) ومجال التطبيق (IMS)، كما يوفر (EPC) البنية اللازمة لتنفيذ خدمات (IP) من طرف إلى طرف.

يتضمن (EPC) مكونات مختلفة وجزءًا من مكونات (EPC) بما في ذلك بوابة الخدمة (SGW) وبوابة شبكة بيانات الحزمة (PGW)، وكيان إدارة التنقل (MME) وعقدة دعم (GPRS (SGSN)) وبوابة حزم بيانات محسّنة (ePDG).

• “PS” هي اختصار لـ “Packet-Switched” و”IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol”.

• “PGW” هي اختصار لـ “Packet-Data-Network-Gateway” و”SGW” هي اختصار لـ “Service-Gateway”.

• “IMS” هي اختصار لـ “IP-Multimedia-Subsystem” و”3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution” و”CS” هي اختصار لـ “circuits-switch”.

• “SAE” هي اختصار لـ “System-architecture-Evolution” و”MME” هي اختصار لـ “Mobility-Management-Entity”.