طريقة تحسين نظام الاتصال عبر شبكة لاسلكية

قد يشتمل جهاز الاتصال اللاسلكي على محطة أولى ومحطة ثانية وتقترن المحطة الأولى بالمحطة الثانية، كما تقع المحطتان الأولى والثانية ضمن المجموعة الأولى وتم تكوين المحطات داخل المجموعة الأولى للعمل بشكل تعاوني لإرسال أو استقبال الإشارات المقابلة للمجموعة، وعبر قناة واحدة على الأقل حيث ترسل إحدى المحطات إشارات البيانات فقط دون إرسال تمهيد أو رسالة “MAP”.

أساسيات تحسين نظام الاتصال عبر شبكة لاسلكية

توفر أنظمة الاتصالات مثل أنظمة الاتصالات اللاسلكية شبكة اتصال واحدة أو أكثر تسمح لمحطات المستخدم، أو محطات الهاتف المحمول بالتحرك داخل الشبكة دون فقدان القدرة على الاستمرار أو الاتصال بالشبكة، ولتوفير شبكة يعتمد الاتصال اللاسلكي على المحطات لنقل الإشارات إلى المستخدمين، ومع ذلك فإنّ تغطية كل محطة محدودة بسبب القيود المفروضة على قوة الإشارة وحقيقة أن قوة الإشارة تتدهور عبر المسافة.

ومع زيادة المسافة بين المستخدمين والمحطات تنخفض قوة الإشارة المستقبلة وتنخفض جودة الإرسال و بالإضافة إلى ذلك قد تتأثر جودة الإشارة والتغطية بعوامل مثل الهياكل المادية، وتداخل الإشارات والطقس وظروف الإرسال والأشكال، لذلك قد توجد فجوات أو “ثغرات” في التغطية وقد يكون لدى المستخدمين في تلك المناطق وصول محدود أو معدوم إلى الشبكة .

يتمثل أحد الحلول لتجنب أو تقليل فجوات التغطية في توفير المزيد من المحطات الأساسية لتعزيز تغطية الاتصالات وقدرة النظام، ومع ذلك تزداد تكلفة النظام مع زيادة عدد المحطات وكحل بديل قد تعتمد شبكة الاتصالات على محطات الترحيل، مثل تلك التي تطبق مفهوم الترحيل متعدد القفزات “MR”.

ومع ذلك في بعض التطبيقات، قد يؤدي استخدام محطات الترحيل إلى زيادة الحاجة إلى عمليات التسليم من محطة إلى أخرى، وقد يتطلب زيادة النفقات العامة للعملية للتسليم بسبب مناطق التغطية المحدودة لكل محطة ترحيل، وفي بعض التطبيقات قد يقلل أيضاً من كفاءة الطيف لأنّ عمليات الإرسال المتعددة مطلوبة للمرحلات متعددة القفزات.

• “MR” هي اختصار لـ “Multi-hop-relay”.

• “MAP” هي اختصار لـ “Mobile-Application-Protocol”.

مبدأ عمل نظام الاتصال عبر شبكة لاسلكية

قد يوفر نظام الاتصال عبر شبكة لاسلكية قابلة للتطبيق على الاتصالات اللاسلكية وهياكل البيانات المطبقة على الاتصالات اللاسلكية، وفي بعض الأمثلة قد تتضمن الطريقة تصنيف المحطات مثل محطات التحكم أو محطات القاعدة أو محطات الترحيل أو المحطات المتنقلة، إلى مجموعات ومجموعات مختلفة ومع التجميع يمكن استخدام طيف التردد أو إعادة استخدامه لزيادة كفاءة عرض النطاق.

كما يمكن تقليل عدد عمليات التسليم من محطة إلى أخرى، وفي بعض الأمثلة يمكن استخدام خدمات أو آليات الإرسال التعاونية للمحطات في نفس المجموعة، وفي بعض التطبيقات قد تعمل على تحسين تغطية الشبكة أو تحسين سرعة نقل البيانات لشبكة لاسلكية، وعلى وجه التحديد قد توفر الأمثلة ميزة واحدة أو أكثر في تطبيقات معينة، مثل زيادة استخدام الموارد الراديوية ، وتقليل النفقات العامة الكبيرة التي تحتاجها عمليات التسليم المتكررة ، والسماح بإعادة استخدام التردد أو القناة ودعم خدمات الإرسال التعاونية.

ونتيجة لذلك قد يتم توفير شبكة اتصالات ذات سعة نظام محسّنة، وعلى وجه الخصوص يمكن تنفيذ الأساليب أو هياكل البيانات في الأنظمة التي تدعم تقنيات الترحيل متعدد القفزات “MR”، وقد يقوم نظام أو طريقة تجميع القنوات التقليدية بتجميع المطاريف أو العقد بناءً على قوة الإشارة الراديوية، حيث قد يسمح ذلك لكل عقدة في مجموعة باستقبال نفس جودة الإشارات أو قوتها وتقديم نفس الجودة أو جودة خدمة مماثلة.

قد تقسم المحطات إلى مجموعات بحيث يمكن للمحطات في نفس المجموعة أن تتجنب أو تقلل التداخل بين تلك المحطات، كما يمكن أيضاً تقسيم المحطات إلى مجموعات بحيث يمكن للمحطات الموجودة في نفس المجموعة توفير خدمات إرسال تعاونية، كما قد يتم توفير المرونة لتمكين التجميع والتكتل الواسع والمرن، بحيث يمكن إجراء التعديلات لتحقيق واحد أو أكثر من الأهداف المختلفة مثل قدرة النظام والتنوع في الإشارات.

تطور عمل نظام الاتصال عبر شبكة لاسلكية

تستخدم بعض أنظمة الاتصالات تقنيات تشتمل على هوائيات متعددة وبعض تقنيات التشفير المسبق أو التشفير، وقد ترسل هذه الأنظمة إشارات مختلفة بين مجموعات من العقد أو المحطات في نفس الوقت وداخل المجموعة، قد تتعرف محطات المستخدم أو المحطات المتنقلة أي المستخدمون على الإشارات المرغوبة من الإشارات المختلطة أو الهجينة مع تداخل القناة المشتركة، وتكرر الإشارة الراديوية باستخدام تقنية تشكيل الحزمة عن طريق تنسيق إرسال العقد في نفس المجموعة .

قد تتيح ترحيل الإشارة عن طريق إعادة تصميم بنية البيانات وإرسال الإشارات المُرحَّلة بتردد ووقت مختلفين عن طريق تقنيات الجدولة، كما يمكن تجنب ترحيل الإشارات عبر هوائيات متعددة وقد يؤدي التجميع في بعض الأمثلة أيضاً إلى توسيع نطاق تغطية الخدمة وتقليل عدد عمليات التسليم، وتستخدم بعض أنظمة الاتصال الأخرى تقنيات اختيار المسار.

يمكن أن يشتمل كل مسار على وصلة ترحيل واحدة بين محطة قاعدة ومحطة ترحيل ووصلة نفاذ راديوية واحدة بين محطة ترحيل ومستخدم، وباستخدام خطوات مثل التتبع وإعادة التوجيه واتخاذ القرار والتنفيذ يمكن تحديد مسار أو أكثر من مسارات الإرسال المتاحة، لإرسال الإشارات من محطة أساسية إلى المستخدم ويمكن توفير مجموعة نشطة لتوفير معلومات عن المسارات المتاحة للمستخدمين.

قد يتم تحديث المعلومات بمرور الوقت وقد تتوفر عدة مسارات في نفس الوقت لإرسال نفس البيانات عن طريق الإرسال التعاوني، وقد تعمل المحطات التي تنتمي إلى نفس المجموعة بشكل تعاوني مثل إرسال واستقبال نفس مجموعة الإشارات أو البيانات في وقت واحد، وبالإضافة إلى ذلك يمكن للمحطات التي تنتمي إلى نفس المجموعة إعادة استخدام القنوات، والتي يتم توفيرها عادةً ضمن طيف ترددي لتعمل بشكل مستقل.

بالإضافة إلى ذلك يمكن تصميم بنية بيانات مرحل متعدد القفزات بناءً على مفهوم التجميع لدعم تخصيص الموارد الراديوية، وفي بعض الحالات لدعم إرسال البيانات لخدمات الترحيل متعدد القفزات وفي أحد الأمثلة قد ترسل بعض المحطات في المجموعة إشارات البيانات فقط دون إرسال تمهيد أو رسالة “MAP”.

على سبيل المثال يمكن استخدام محطات مثل محطات الترحيل بواسطة نظام اتصال لاسلكي لتحسين تغطية الخدمة أو زيادة معدل نقل المستخدم، وفي أحد الأمثلة يمكن استخدام نظام “IEEE 802.16e” لتوضيح طرق تطبيق التجميع على نظام اتصال لاسلكي، مثل نظام يدعم “MR” وقد يكون مثل هذا النظام متوافقًا مع أنظمة “IEEE 802.16″، أو قد يكون متوافقاً مع أنظمة أخرى لدعم تخصيص الموارد الراديوية ونقل البيانات.

يمكن لمحطة القاعدة التي تُستخدم بشكل متقطع كمحطة تحكم لمحطات الترحيل المصاحبة أن ترسل التمهيد أولاً لتوفير مرجع لمزامنة محطة الاشتراك “SS”، والتي قد تشمل تعديل إزاحة التوقيت أو تخالف التردد أو القدرة، وفي أحد الأمثلة محطة الاشتراك هي محطة تتبع إشارة محطة قاعدة لإرسال البيانات واستقبالها.

كما يمكن إرسال معلومات مثل رأس التحكم في الإطار “FCH” أو رسالة الوصلة الهابطة “MAP” أي “DL-MAP” أو رسالة للوصلة الصاعدة “MAP” أي “UL-MAP” لتوفير معلومات معينة للإطار المرسل، كما قد تشير رسالة “DL-MAP” ورسالة “UL-MAP” إلى تخصيص موارد الإطار، وبعد أن تقوم محطة الاشتراك بفك تشفير هذه الرسائل يمكن تحديد أو تخصيص الفترات الزمنية وتخصيصات التردد لاستقبال أو إرسال البيانات.

• “DL-MAP” هي اختصار لـ “downlink-Mobile-Application-Protocol “.

• “UL-MAP” هي اختصار لـ “uplink-Mobile-Application-Protocol”.

• “FCH” هي اختصار لـ “Frame-Control-Head”.

• “SS” هي اختصار لـ “subscription-station”.

• “IEEE” هي اختصار لـ “Institute-of-Electrical-and-Electronics-Engineers”.