اقرأ في هذا المقال
مثل الأنظمة المتنقلة الأخرى وجميع أنظمة اتصالات البيانات، يتم نقل بيانات (LTE) في إطارات وأطر فرعية، كما يتيح استخدام الإطارات والأطر الفرعية مزامنة البيانات لتمكين شبكة الراديو من التعامل مع البيانات بشكل صحيح، كما توفر قنوات (LTE) واجهات مختلفة في الطبقات العليا من البروتوكول وبهذه الطريقة تكون قادرة على توفير إدارة فعالة للبيانات.
أنواع هيكل إطارات LTE:
تم استخدام الإطارات والأطر الفرعية بشكل مختلف بين إصداري (FDD وTDD) من (LTE) نظراً لوجود متطلبات مختلفة لفصل البيانات في المخططين.
1. هيكل الإطار المستخدم لأنظمة LTE FDD:
يبلغ الطول الإجمالي لإطار (LTE) في هذا النوع الأساسي (10 مللي ثانية)، ثم يتم تقسيم ذلك إلى إجمالي (20 خانة فردية)، كما تتكون إطارات (LTE) الفرعية بعد ذلك من فتحتين أي هناك عشرة إطارات فرعية لـ (LTE) داخل إطار.
2. هيكل الإطار المستخدم لأنظمة LTE TDD:
تختلف بنية الرتل للإطارات من هذا النوع المستخدمة في (LTE TDD) إلى حد ما، حيث يشتمل الرتل البالغ (10 مللي ثانية) على نصف رتلين طول كل منهما (5 مللي ثانية)، كما يتم تقسيم إطارات نصفية (LTE) إلى خمسة إطارات فرعية، بحيث يبلغ طول كل منها (1 مللي ثانية)، كما يمكن تقسيم الأطر الفرعية إلى أطر فرعية قياسية من أطر فرعية خاصة، حيث تتكون الأطر الفرعية الخاصة من ثلاثة حقول؛ هي:
- الحقل (DwPTS): هي الفترة الزمنية التجريبية للوصلة الهابطة.
- الحقل (GP): هي فترة الحراسة.
- الحقل (UpPTS): هي توقّف وقت قائد الإرسال.
تُستخدم هذه الحقول الثلاثة أيضاً في (TD-SCDMA) وتم نقلها إلى (LTE TDD / TD-LTE)، وبالتالي تساعد في مسار الترقية، والحقول قابلة للتكوين بشكل فردي من حيث الطول على الرغم من أنّ الطول الإجمالي للحقول الثلاثة معاً يجب أن يكون (1 مللي ثانية)، كما يوفر هيكل الإطار والإطار الفرعي المستخدم في (LTE) مزامنة البيانات والتنظيم المطلوبين؛ لتمكين نقلها بطريقة منطقية ومرتبة.
توزيعات الأطر الفرعية LTE TDD / TD-LTE:
تتمثل إحدى مزايا استخدام (LTE TDD) في إمكانية التغيير الديناميكي لتوازن وخصائص الوصلة الصاعدة والهابطة للوفاء بظروف التحميل، ومن أجل تحقيق ذلك بطريقة منظمة تم تعيين عدد من التكوينات القياسية ضمن معايير (LTE)، حيث تم تعيين ما مجموعه سبعة تكوينات للوصلة الصاعدة أو الهابطة، وتستخدم هذه التشكيلات إمّا (5 مللي ثانية أو 10 مللي ثانية للتبديل).
في حالة دورية نقطة التبديل (5 مللي ثانية)، يوجد إطار فرعي خاص في كل من الإطارات النصفية، أمّا في حالة الوتيرة البالغة (10 مللي ثانية)، يوجد الرتل الفرعي الخاص في رتل النصف الأول فقط، كما أنّ الإطارات الفرعية (0 و5) بالإضافة إلى (DwPTS) تكون محجوزة دائماً للوصلة الهابطة، أمّا (UpPTS) والإطار الفرعي الذي يلي الإطار الفرعي الخاص مباشرةً محجوزان دائماً للإرسال على الوصلة الصاعدة.
ما هي قنوات الاتصال LTE؟
يوجد العديد من أشكال البيانات التي يجب إرسالها عبر واجهة راديو (LTE)، كما يُعد استخدام (LTE) سلسلة من قنوات البيانات حتى يتم توفير إدارة فعالة للبيانات، حيث ترتبط جميع القنوات المادية والمنطقية وقنوات النقل بمناطق مختلفة من البروتوكول، ومن خلال تنظيمها بهذه الطريقة يكون نظام (LTE) قادراً على توجيه البيانات إلى المنطقة المطلوبة.
تُعرف تدفقات المعلومات بين البروتوكولات المختلفة بالقنوات والإشارات، حيث تستخدم (LTE) عدة أنواع مختلفة من القنوات المنطقية والنقل والمادية، والتي تتميز بنوع المعلومات التي تحملها والطريقة التي تتم بها معالجة المعلومات.
1. قنوات الاتصال المادية – LTE physical channels:
القناة المادية (LTE): هي القناة التي تحديد مكان نقل شيء ما عبر الهواء، فعلى سبيل المثال أول رموز (N) في إطار (DL)، حيث يتم نقل البيانات ورسائل الإشارات على قنوات مادية بين المستويات المختلفة للطبقة المادية، وهي قنوات الإرسال التي تحمل بيانات المستخدم وتتحكم في الرسائل، وتختلف قنوات (LTE) المادية بين الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة؛ لأنّ لكل منها متطلبات مختلفة وتعمل بطريقة مختلفة.
1. قنوات الوصلة الهابطة في LTE:
1. قناة البث المادي – PBCH:
تحمل هذه القناة المادية معلومات النظام الخاصة بتجهيزات المستخدم التي تتطلب الوصول إلى الشبكة، كما يحمل فقط ما يسمى رسائل كتلة المعلومات الرئيسية (MIB)، بحيث يكون مخطط التشكيل دائماً (QPSK) ويتم تشفير بتات المعلومات ومطابقة المعدل، ثم يتم خلط البتات باستخدام تسلسل تخليط خاص بالخلية لمنع الخلط مع البيانات الواردة من الخلايا الأخرى.
يتم تحديد رسالة (MIB) على (PBCH) على الموجات الحاملة الفرعية المركزية التي عددها (72) أو (6 كتل) موارد مركزية بغض النظر عن عرض النطاق الكلي للنظام، كما تتكرر رسالة (PBCH) كل (40 مللي ثانية) أي أنّ (TTI) واحد من (PBCH) يتضمن أربعة أرتال راديوية، وتحتوي إرسالات (PBCH) على (14 بتة) معلومات و(10 بتات) احتياطية و(16 بتة CRC).
2. قناة مؤشر تنسيق التحكم المادي – PCFICH:
تقوم (PCFICH) بإبلاغ (UE) عن تنسيق الإشارة التي يتم استقبالها، وهي تشير إلى عدد رموز (OFDM) المستخدمة من أجل (PDCCHs)، سواء كانت (1 أو 2 أو 3)، أمّا المعلومات داخل (PCFICH) ضرورية لأنّ تجهيزات المستعمل لا تملك معلومات مسبقة عن حجم منطقة التحكم.
3. قناة التحكم المادية للوصلة الهابطة – PDCCH:
الغرض الرئيسي من هذه القناة المادية هو نقل معلومات الجدولة من أنواع مختلفة بشكل أساسي:
- جدولة موارد الوصلة الهابطة.
- تعليمات التحكم في طاقة الوصلة الصاعدة.
- منحة موارد الإرسال.
- إشارة لترحيل أو معلومات النظام.
تحتوي (PDCCH) على رسالة تُعرف باسم معلومات التحكم في الوصلة الهابطة (DCI) والتي تحمل معلومات التحكم لتجهيزات (UE) معينة أو مجموعة من تجهيزات المستعمل، كما يحتوي تنسيق (DCI) على عدة أنواع مختلفة يتم تحديدها بأحجام مختلفة، بحيث تتضمن أنواع التنسيقات المختلفة: النوع (0، 1، 1A ،1B ،1C ،1D ،2 ،2A ،2B ،2C ،3 ،3A ،4).
4. قناة مؤشر ARQ الفيزيائية الهجينة – PHICH:
تُستخدم هذه القناة للإبلاغ عن حالة طلب (ARQ) الهجين، وهي تحمل إشارة (HARQ ACK / NACK) التي تشير إلى ما إذا كان قد تم استقبال كتلة النقل بشكل صحيح، كما يبلغ طول مؤشر (HARQ) حوالي (1 بت) حيث يشير “0” إلى (ACK) و”1″ يشير إلى (NACK)، كما يتم إرسال (PHICH) داخل منطقة السيطرة في الرتل الفرعي ويتم نقله عادةً فقط داخل الرمز الأول، وإذا كان الارتباط اللاسلكي ضعيفاً فسيتم تمديد (PHICH) إلى عدد من الرموز من أجل المتانة.
2. قنوات الوصلة الصاعدة في LTE:
1. قناة التحكم في الوصلة الصاعدة المادية – PUCCH:
توفر قناة التحكم في الوصلة الصاعدة المادية (PUCCH) متطلبات إشارات التحكم المتنوعة، وهناك عدد من تنسيقات (PUCCH) المختلفة المحددة؛ لتمكين القناة من حمل المعلومات المطلوبة في النسق الأكثر كفاءة للسيناريو المعين الذي تم مواجهته، كما يتضمن القدرة على حمل (SRs) وجدولة الطلبات.
2. القناة المشتركة المادية للوصلة الصاعدة – PUSCH:
هذه القناة المادية الموجودة على الوصلة الصاعدة (LTE) هي النظير الصاعد لـ (PDSCH).
3. قناة النفاذ العشوائي المادي – PRACH:
قناة النفاذ العشوائي: هي القناة التي تُستخدم للوصلة الصاعدة لوظائف الوصول العشوائي، وهذا هو الإرسال الوحيد غير المتزامن الذي يمكن أن تقوم به تجهيزات المستعمل داخل (LTE)، كما تكون تأخيرات انتشار الوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة غير معروفة عند استخدام (PRACH) وبالتالي لا يمكن مزامنتها، كما يتكون مثيل (PRACH) من تسلسلين: بادئة دورية وفترة حماية، حيث يمكن تكرار تسلسل التمهيد لتمكين (eNode B) من فك شفرة التمهيد عندما تكون ظروف الارتباط رديئة.
2. قنوات الاتصال المنطقية – LTE logical channels:
القناة المنطقية (LTE): هي القناة التي تحديد نوع المعلومات التي يتم إرسالها عبر الهواء، فعلى سبيل المثال قنوات حركة المرور وقنوات التحكم وبث النظام، حيث تُنقل البيانات ورسائل الإشارات على القنوات المنطقية بين بروتوكولي (RLC وMAC)، وتغطي القنوات المنطقية البيانات المنقولة عبر واجهة الراديو، حيث توفر نقطة وصول الخدمة (SAP) بين الطبقة الفرعية (MAC) والطبقة الفرعية (RLC) القناة المنطقية.
1. قنوات التحكم – Control channels:
تحمل قنوات التحكم (LTE) هذه معلومات مستوى التحكم:
- قناة التحكم في البث (BCCH): توفر قناة التحكم هذه معلومات النظام لجميع الاتصالات المتنقلة المتصلة بـ (eNode B).
- قناة التحكم في الترحيل (PCCH): هي قناة تُستخدم للتحكم بمعلومات الترحيل عند البحث عن وحدة على الشبكة.
- قناة التحكم المشتركة (CCCH): هي القناة التي تُستخدم للحصول على معلومات الوصول العشوائي، مثلاً للإجراءات بما في ذلك إعداد اتصال.
- قناة التحكم في البث المتعدد (MCCH): هي قناة التي تُستخدم للتحكم بالمعلومات المطلوبة لاستقبال البث المتعدد.
- قناة التحكم المخصصة (DCCH): هي القناة التحكم التي تُستخدم لنقل معلومات التحكم الخاصة بالمستخدم، مثل التحكم في الإجراءات بما في ذلك التحكم في الطاقةوالتسليم.
2. قنوات حركة المرور – Traffic channels:
تحمل قنوات حركة (LTE) هذه بيانات مستوى المستخدم:
- قناة الحركة المخصصة (DTCH): هي القناة التي تُستخدم لإرسال بيانات المستخدم.
- قناة حركة الإرسال المتعدد (MTCH): هي القناة التي تُستخدم لإرسال بيانات البث المتعدد.
3. قنوات نقل – LTE transport channels:
تتنوع قنوات النقل (LTE) بين الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة، حيث لكل منها أهداف مختلفة وتعمل بطريقة مختلفة، كما توفر قنوات نقل الطبقة المادية نقل المعلومات إلى (MAC) والطبقات الأعلى.
1. قنوات نقل الوصلة الهابطة:
- قناة البث (BCH): هي القناة التي تنقل خرائط قناة نقل (LTE) إلى قناة التحكم في البث (BCCH).
- قناة مشتركة للوصلة الهابطة (DL-SCH): هي القناة الرئيسية لنقل بيانات الوصلة الهابطة، ويتم استخدامه من قبل العديد من القنوات المنطقية.
- قناة الترحيل (PCH): هي القناة التي تُستخدم لنقل (PCCH).
- قناة الإرسال المتعدد (MCH): هي قناة النقل التي تُستخدم لإرسال معلومات (MCCH)؛ لإعداد عمليات إرسال متعددة البث.
2. قنوات نقل الوصلة الصاعدة:
- قناة الإرسال المشتركة (UL-SCH): هي القناة الرئيسية لنقل بيانات الوصلة الصاعدة، حيث يتم استخدامه من قبل العديد من القنوات المنطقية.
- قناة الوصول العشوائي (RACH): هي القناة التي تُستخدم لمتطلبات الوصول العشوائي.
