كيفية إجراء التزامن والتحكم في موارد الاتصالات في نظام الاتصالات D2D

يتعلق إجراء التزامن والتحكم في موارد الاتصالات في نظام الاتصالات (D2D) بنظام اتصال من الجيل الخامس (5G) أو ما قبل (5G)؛ لدعم معدل بيانات أعلى مقارنة بنظام اتصالات (4G) مثل التطور طويل المدى (LTE)، كما يتم توفير طريقة للمحطة لإنشاء التزامن مع طرف آخر في شبكة تدعم الاتصال من جهاز إلى جهاز (D2D).

أساسيات إجراء التزامن والتحكم في موارد الاتصالات في نظام الاتصالات D2D

تتضمن الطريقة المسح عند المحطة لإشارات التزامن من محطة قاعدة واحدة على الأقل عند استقبال إشارة التزامن من محطة قاعدة، والتزامن مع المحطة الأساسية بناءً على إشارة التزامن وقياس قوة إشارة التزامن المستقبلة من المحطة الأساسية، والإرسال عندما يتم إنشاء البيانات المراد إرسالها في وضع الخمول وقوة الإشارة المستقبلة أقل من طاقة الإشارة المستقبلة، إشارة التزامن كمحطة ترحيل التزامن.

مع انتشار الهواتف الذكية تتزايد حركة البيانات بسرعة، كما يؤدي العدد المتزايد لمستخدمي الهواتف الذكية إلى تحفيز استهلاك خدمات التطبيقات القائمة على الهواتف الذكية، مثل خدمة الشبكات الاجتماعية (SNS) والألعاب ممّا يؤدي إلى زيادة غير مسبوقة في حركة البيانات، وبشكل أكثر تحديداً بخلاف الاتصال الشخصي وإذا تم تنشيط الاتصال الذكي للآلة، مثل الاتصالات من شخص إلى آخر ومن آلة إلى آلة كحقل سوق جديد، فإنّ تركيز حركة المرور إلى المحطة الأساسية سيتجاوز القيود الحالية.

لذلك هناك حاجة إلى تقنية لمعالجة مثل هذه المشكلات وأصبح الاتصال المباشر بين الأجهزة في دائرة الضوء كأحد هذه التقنيات، وتعتبر تقنية الاتصال من جهاز إلى جهاز (D2D) واعدة لأنظمة اتصالات النطاق المرخصة مثل أنظمة الاتصالات الخلوية وأنظمة اتصالات النطاق غير المرخصة، مثل أنظمة الشبكة المحلية اللاسلكية (WLAN).

في نظام الاتصالات الخلوية يكون اتصال (D2D) جذاباً من حيث زيادة القدرة على استيعاب حركة المرور وتقليل الحمل الزائد، وعلى سبيل المثال نظراً لأنّ الاتصال (D2D) يتم تنفيذه بطريقة تجعل العديد من معدات المستخدم (UEs) الموجودة في نفس الخلية أو الخلايا المجاورة تنشئ رابط (D2D)، وتتبادل البيانات من خلال ارتباط (D2D) دون مشاركة أي عقدة B متطورة (eNB)، من المفيد تقليل عدد روابط الاتصال من 2 إلى 1.

يتميز الاتصال (D2D) القائم على التطور طويل المدى (LTE) باكتشاف (D2D) والاتصال (D2D)، وهو عملية تحدد فيها تجهيزات المستعمل هويات، أو اهتمامات تجهيزات المستعمل الأخرى الواقعة عن قرب أو تعلن عن هوية أو اهتمام تجهيزات المستعمل الأخرى الواقعة في مكان قريب، وفي هذا الوقت قد يتم تمثيل الهوية والمصلحة بواسطة معرف (UE (ID))، أو معرف التطبيق أو معرف الخدمة ويمكن تهيئته بشكل متنوع اعتماداً على خدمة (D2D) والتشغيل.

• “D2D” هي اختصار لـ “Device-to-Device”.

• “UE ID” هي اختصار لـ “user equipment identifies”.

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

• “SNS” هي اختصار لـ “Social Networking Service”.

• “WLAN” هي اختصار لـ “Wireless Local Area Network”.

مبدأ إجراء التزامن والتحكم في موارد الاتصالات في نظام الاتصالات D2D

الهدف الرئيسي لاتصال (D2D) هو تحديد متطلبات الاتصال التي تحدث بين البشر وبين البشر والأشياء وبين الأشياء، والتعامل مع حركة المرور الناشئة في المناطق المحلية بطريقة مناسبة مع منع الهدر غير الضروري لموارد الراديو، وفي اتصالات (D2D) لأغراض السلامة العامة يحاول الإصدار 12 من (LTE) تقديم خدمة بث تدعم وظيفة الضغط والتحدث (PTT).

وبما أنّ اتصالات (D2D) من أجل السلامة العامة ستكون قابلة للتشغيل في غياب (eNB) يتعين على تجهيزات المستعمل تنفيذ الإجراءات المتعلقة بالمزامنة وتخصيص الموارد فيما بينها مباشرة، وفي وجود (eNB) يجوز لـ (eNB) التحكم في تجهيزات (UE) للبث ضمن الموارد المخصصة من قبل (eNB) من أجل (D2D).

بالإضافة إلى ذلك يجب أن تأخذ اتصالات (D2D) للسلامة العامة في الحسبان الحالة التي يكون فيها (eNB) غير متاح جزئياً، ومن الضروري إنشاء التزامن بين الأجهزة لإجراء اتصال (D2D) وقد ينشئ الجهاز التزامن مع جهاز آخر عن طريق استخدام معلومات التوقيت المتلقاة من (eNB) المتزامن، أو من خلال وحدة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ولهذه الغاية يجب أن يكون للجهاز حق الوصول إلى وحدة (eNB) أو (GPS) متزامنة.

ومع ذلك قد لا يدعم مشغل الشبكة (eNB) المتزامن اعتماداً على مخطط الاتصال، وقد يفشل الجهاز في إنشاء التزامن لأنّ الجهاز لا يمكنه الحصول على معلومات التوقيت من (eNB) المتزامن، وبالإضافة إلى ذلك عند وضع الجهاز في منطقة ظل نظام تحديد المواقع العالمي، قد يفشل الجهاز في إنشاء التزامن لأنّ الجهاز لا يمكنه الحصول على معلومات التوقيت من وحدة استقبال (GPS)، وقد يفشل الجهاز في بدء اتصال (D2D) عندما لا يكون الاتصال بوحدة استقبال (eNB) أو (GPS) متزامناً جيداً.

كما يتم توفير بنية موارد التزامن وإجراء إنشاء التزامن وقياس إشارة التزامن وحالتها لتكون محطة متزامنة ومعلومات تجمع الموارد والمزامنة المنقولة في إشارة التزامن، وإجراء التزامن لاكتشاف (D2D) والاتصال بـ (In) كتغطية الشبكة وتغطية الشبكة الجزئية ومحطات التغطية خارج الشبكة، ويتم توفير طريقة للمطاريف لإنشاء التزامن مع مطراف آخر في شبكة تدعم اتصال (D2D).

• “PTT” هي اختصار لـ “Push to talk”.

“GPS” هي اختصار لـ “Global Positioning System”.

تطور عمل إجراء التزامن والتحكم في موارد الاتصالات في نظام الاتصالات D2D

يتم توفير محطة تدعم الاتصال من جهاز إلى جهاز ويشتمل الجهاز على وحدة معالجة لاسلكية ترسل إلى وتستقبل من المحطات الأساسية والمطاريف الأخرى، وذاكرة تخزن بيانات التحكم ووحدة تحكم تتحكم في وحدة معالجة الراديو، حيث تتحكم وحدة التحكم في المسح وفي المحطة من أجل التزامن إشارات من محطة قاعدة واحدة على الأقل.

وكذلك الحصول عند استقبال إشارة التزامن من محطة قاعدة على التزامن مع المحطة الأساسية بناءً على إشارة التزامن، وقياس قوة إشارة التزامن المستقبلة من المحطة الأساسية والإرسال عند إرسال البيانات إلى يتم إرسالها في وضع الخمول، وتكون طاقة الإشارة المستقبلة أقل من طاقة الإشارة المستقبلة وهي إشارة التزامن كمحطة ترحيل التزامن.

يتم توفير طريقة للمطاريف لإنشاء التزامن مع مطراف آخر في شبكة تدعم اتصال (D2D)، بحيث تتضمن الطريقة المسح عند المحطة لإشارات التزامن من محطات القاعدة والمطاريف الأخرى، والمسح عند عدم استقبال إشارة التزامن من أي محطة قاعدة، لإشارات التزامن من طرف واحد على الأقل لترحيل التزامن والحصول عليه عندما تكون إشارة التزامن المستلمة من محطة ترحيل تزامن واحدة على الأقل.

وكذلك المزامنة مع المحطة التي ترسل إشارة التزامن التي لها أعلى قدرة إشارة مستلمة والإرسال عندما يتم إنشاء البيانات المراد إرسالها، ويُعد الاتصال من جهاز إلى جهاز (D2D) أحد إمكانات تحقيق المعايير المعمول بها لـ (5G)، وإنّه يمثل اتصالاً مباشراً بين جهازين موجودين بالقرب من بعضهما البعض وفي اتصالات (D2D) يمكن إلغاء تحميل حركة بيانات المستخدم، دون المرور عبر نظام الإرسال والاستقبال الأساسي (BTS) والشبكة الأساسية.

• “BTS” هي اختصار لـ “base transceiver station”.