قنوات التحكم في الاتصالات Control Channels

الخط المنفصل أو قناة الاتصالات تحمل رموز التحكم فقط وليس البيانات، وعلى سبيل المثال في النظام الخلوي يمكن التحكم في القنوات وإعداد المكالمات وتفكيكها، وكذلك مراقبة موقع الهاتف وتعيين الترددات وتبديل الخلايا من التسليم وتشفير القناة وكود التحكم.

ما هي قنوات Control Channels

قنوات التحكم “Control Channels”: هي قنوات اتصال مستخدمة في نظام مثل قناة التحكم في الراديو، وهي مخصصة لإرسال أو استقبال رسائل الأوامر بين الأجهزة مثل محطة أساسية وراديو محمول حيث في نظام “GSM” ترسل قناة التحكم رسائل تتضمن الاستدعاء أي التنبيه والتحكم في الوصول أي تخصيص القناة ومعلومات بث النظام أي معلومات الوصول وتعريف النظام.

• “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.

أساسيات قنوات Control Channels

من المتوقع أن يدعم الجيل المستقبلي من الشبكات اللاسلكية أي “5G” العديد من حالات الاستخدام الجديدة التي تتطلب موثوقية الإرسال وزمن الوصول، الذي لا يمكن تحقيقه بواسطة الشبكات الخلوية الحالية مثل التطور طويل المدى “LTE”، كما يتم الانتباه إلى جوانب التصميم المختلفة لقناة التحكم لدعم الاتصالات فائقة الموثوقية منخفضة الكمون مع الأخذ في الاعتبار أتمتة المصنع كسيناريو نموذجي.

وعلى وجه الخصوص يمكن إجراء تصميم متوازن إلى حد ما لكل من الوصلة الصاعدة وقنوات التحكم في الوصلة الهابطة في ظل الاختيار المناسب للتشكيل والتشفير ومخطط التنوع وموارد الوقت أو التردد، ومن خلال عمليات المحاكاة على مستوى الارتباط يكون تصميم قناة التحكم المقترح يدعم معدل خطأ كتلة يتراوح من 10 إلى 9 في ظل ظروف خبو رايلي، وبنسبة إشارة إلى تداخل بالإضافة إلى نسبة ضوضاء مماثلة لتلك التي يدعمها الجيل الرابع الحالي أنظمة مثل “LTE“.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

طريقة ترتيب قنوات التحكم اللاسلكية في الاتصالات المتنقلة

وفقاً لطريقة ترتيب قنوات التحكم الراديوية في الاتصالات المتنقلة ومن أجل تغطية منطقة خدمة مع تعدد مناطق الراديو، والتسبب في قيام المحطات الأساسية والمتنقلة بتبادل الإشارات عبر قنوات التحكم يتم تخصيص جزء إرسال معلومات البث لقنوات التحكم، كما يجب إرسال معلومات البث هذه من المحطة الأساسية إلى كل محطة متنقلة لبث المعلومات المرتبطة بمناطق الراديو.

يتم بث المعلومات المرتبطة بهيكل قناة التحكم في وحدات المحطات القاعدية إلى جزء إرسال المعلومات الإذاعية، ويتم تحديد التردد والفاصل الزمني القادرين على التسبب في قيام المحطة الأساسية وكل محطة متنقلة بتبادل الإشارات على أساس أجزاء المعلومات الإذاعية، ورقم مماثل تتعرف عليه عموماً المحطات الأساسية والمحطات المتنقلة.

يتم تصنيف قنوات التحكم المشتركة بين عدد كبير من المحطات المتنقلة في نظام اتصالات متنقل تقليدي بشكل أساسي إلى قنوات الاستدعاء والتحكم في الوصول، وفي وضع الوصول إلى محطة متنقلة أو وضع ترحيل محطة متنقلة أو وضع تسجيل موقع محطة متنقلة، يتم إرسال إشارات التحكم بين محطة قاعدة ومحطة متنقلة عبر قنوات التحكم هذه، وفي النظام التقليدي يتم ترتيب قنوات الاستدعاء والتحكم في الوصول كقنوات مستقلة.

يمثل مصطلح “قناة التحكم اللاسلكي” في هذه المواصفات قناة تحكم راديو مادية، وعلى سبيل المثال يتم تعريف هذه القناة على أنّها قناة راديو لها تردد معين في “FDMA“، أو كقناة راديو مكونة من تردد وفترات زمنية في “TDMA” ويشمل مصطلح “قنوات التحكم” قنوات الاستدعاء والتحكم في الوصول المصنفة وظيفياً بالمعنى الواسع.

تتكون منطقة راديو واحدة بحيث يكون مركزها محطة قاعدة واحدة، كما يتم تشكيل منطقة استدعاء لإجراء تسجيل الموقع واستدعاء مجموعة من المناطق الراديوية، كما يتم ترتيب قنوات التحكم في إطار تكوين المنطقة كما أنّ قناة الاستدعاء “PCH” هي قناة تحكم في الاستدعاء تُستخدم بشكل شائع داخل منطقة تسجيل الموقع ومنطقة الاستدعاء.

تعمل القناة “PCH” كقناة تحكم لإرسال معلومات الاستدعاء بشكل شائع إلى محطات متنقلة في مناطق الراديو داخل منطقة الاستدعاء، كما يتم أيضاً بث المعلومات الشائعة عن مناطق الراديو وما شابه ذلك عبر القناة “PCH”، وعلى القناة “PCH” الهابطة تتم مزامنة توقيتات الإرسال للمحطات الأساسية في نفس منطقة الاستدعاء مع بعضها البعض مع تردد معين، وترسل المحطات الأساسية نفس الإشارات في وقت واحد إلى محطات المحمول داخل منطقة الاستدعاء.

تعمل القناة “PCH” الصاعدة كقناة لإرسال إشارة استجابة استدعاء إلى المحطة الأساسية استجابةً لإشارة استدعاء إلى محطة متنقلة، كما تتحكم القناة “PCH” الصاعدة في توقيت إرسال المحطة المتنقلة بحيث تمنع تصادم الإشارة على أساس التحكم من المحطة الأساسية، وتنقل إشارة استجابة الاستدعاء وكما تسمى القناة “PCH” قناة تحكم واسعة بمعنى أن نفس المعلومات تنتقل إلى تعدد مناطق الراديو.

وقناة الوصول “ACH” هي قناة تحكم في الوصول تُستخدم للتسبب في إرسال محطة متنقلة للمعلومات والقنوات “ACH” مستقلة عن بعضها البعض في وحدات مناطق الراديو، والقناة الصاعدة هي قناة نفاذ عشوائي وترسل المحطة المتنقلة إشارة وصول إلى المحطة الأساسية، وترسل المحطة الأساسية إشارات الاستجابة إلى المحطة المتنقلة من خلال قنوات “ACH” التنازلية المقابلة.

تسمى القناة “ACH” قناة التحكم الضيقة بمعنى أنّه يتم إرسال أجزاء مختلفة من المعلومات في وحدات مناطق الراديو، وفي الاتصالات المتنقلة يحدث ما يسمى بالتدرج المروري الذي تختلف فيه كثافة حركة المرور في وحدات المناطق الراديوية في منطقة حضرية، لذلك من المهم ترتيب قنوات التحكم في ظل الظروف المحددة.

يتم تحديد عدد القنوات “PCH” المخصصة على التوالي للمناطق الراديوية وفقاً لعدد المشتركين في منطقة الاستدعاء بأكملها، كما يتم ترتيب القنوات “PCH” بالتساوي في جميع مناطق الراديو ونظراً لإجراء الإرسال المتزامن بواسطة محطات القاعدة المتعددة يجب أن يكون للقنوات “PCH” هياكل قناة تحكم متطابقة في جميع المناطق الراديوية، كما يتم تحديد العدد المطلوب من “ACHs” وفقاً لعدد المشتركين في كل منطقة راديو.

أي أنّ “ACHs” مخصصة نسبياً للمناطق الراديوية وفقاً لعدد المشتركين في المناطق الراديوية، وبشكل أكثر تحديدا تُستخدم ثلاث قنوات “PCH” في منطقة راديو  ذات كثافة مرور عالية، بينما تُستخدم قناة واحدة في منطقة راديو ذات كثافة حركة منخفضة، وفي النظام التقليدي نظراً لأنّ إشارة استجابة الاستدعاء التي يتم إرجاعها من منطقة راديو واحدة داخل منطقة استدعاء يتم إرسالها عبر القناة “PCH” التي تعمل كقناة واسعة.

ولا يتم استخدام قناة “PCH” الصاعدة أثناء إرسال إشارة الاستجابة في مناطق الراديو عدم وجود محطات متنقلة تستجيب للاستدعاء، ونتيجة لذلك تتدهور كفاءة استخدام قناة “PCH” الصاعدة ممّا يؤدي إلى حدوث إزعاج، فمثلاً إذا كان هناك تناقصاً في حركة المرور نظراً لأنّ الإرسال المتزامن يتم داخل منطقة استدعاء، يجب ترتيب نفس عدد القنوات “PCH” كما هو الحال في منطقة الراديو ذات الكثافة المرورية العالية في منطقة راديو ذات كثافة حركة منخفضة.

وتتميز منطقة الحركة ذات الكثافة المنخفضة للحركة بكفاءة ضعيفة في استخدام القناة “PCH” الصاعدة مقارنة بالمنطقة الراديوية ذات الكثافة المرورية العالية، ممّا يؤدي إلى زيادة تدهور الكفاءة ككل ويجب ترتيب قناة “PCH” واحدة على الأقل وقناة “ACH” واحدة على الأقل في كل منطقة راديو، ولا يمكن تحقيق الاستخدام الفعال لموارد التردد وبالتالي يتم زيادة عدد مرسلات أو مستقبلات التحكم.

في نظام مثل نظام “AMPS“، حيث يتم إجراء الإرسال المتزامن للمناطق الراديوية المتعددة باستخدام ترددات قنوات تحكم لاسلكية مختلفة في وحدات المناطق الراديوية في منطقة الاستدعاء، في فترة مثل الفترة الأولية التي تكون فيها كثافة حركة المرور منخفضة أو في منطقة ذات كثافة مرور منخفضة في منطقة ريفية، يمكن أيضاً نقل إشارة القناة “ACH” من خلال قناة تحكم راديو “P-channel”.

• “PCH” هي اختصار لـ “P-channel”.

• “ACH” هي اختصار لـ “A-channel”.

• “AMPS” هي اختصار لـ “Advanced Mobile Phone Service”.

• “TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.

• “FDMA” هي اختصار لـ “Frequency Division Multiple Access”.