كيفية إدارة اتصالات البيانات في شبكة الاتصالات اللاسلكية

يتعلق إدارة اتصالات البيانات في شبكة الاتصالات اللاسلكية بطريقة اتصال ونظام لتقريب نظام اتصالات من الجيل الخامس (5G)؛ لدعم معدلات بيانات أعلى تتجاوز نظام الجيل الرابع (4G) مع تقنية إنترنت الأشياء (IoT).

أساسيات إدارة اتصالات البيانات في شبكة الاتصالات اللاسلكية

قد يتم تطبيق إدارة اتصالات البيانات في شبكة الاتصالات اللاسلكية على الخدمات الذكية القائمة على تكنولوجيا الاتصالات (5G) والتكنولوجيا المرتبطة بإنترنت الأشياء، مثل المنزل الذكي والمباني الذكية والمدينة الذكية والسيارات الذكية والسيارات المتصلة والتعليم الرقمي والبيع بالتجزئة الذكية والأمن وخدمات السلامة.

تشتمل تجهيزات المستعمل لإدارة اتصال البيانات في شبكة اتصالات لاسلكية على وحدة إدارة (DRB) مُشكَّلة لتحديد (DRB) لإرسال حزمة بناءً على معرف تدفق (QoS)، وجلسة (PDU) مرتبطة بالحزمة ورسم خرائط معرفات تدفق (QoS) إلى (DRBs) لكل جلسة (PDU) محددة.

كما تقوم وحدة إدارة (DRB) بتنفيذ إحدى عمليات تعيين الحزمة إلى (DRB) غير الافتراضي إذا كانت قائمة واحد أو أكثر من معرفات تدفق (QoS) المرتبطة بـ (DRB)، تتضمن معرف تدفق QoS للحزمة وكان (DRB) مرتبطاً بجلسة (PDU) الخاصة بـ الحزمة، وتعيين الحزمة إلى (DRB) الافتراضي المرتبط بجلسة (PDU) للحزمة إذا لم يرتبط أي من (DRBs) غير الافتراضية بجلسة (PDU) ومعرف تدفق (QoS) للحزمة.

لتلبية الطلب على حركة البيانات اللاسلكية التي زادت منذ نشر أنظمة اتصالات (4G)، تم بذل جهود لتطوير نظام اتصالات (5G) محسّن أو ما قبل (5G)، لذلك يُطلق على نظام الاتصال (5G) أو ما قبل (5G) اسم شبكة ما بعد شبكة (4G) أو نظام (Post UE)، كما يُعتبر نظام الاتصالات (5G) مطبقاً في نطاقات التردد العالي (mWave).

وخطوط الاتصال الصوتية والبيانات المشتركة تتطلب إدارة إشارات الصوت والبيانات على نفس القناة منطق تحكم إضافي وكما يتكون منطق التحكم من مكونين كشف الاصطدام وتكرار الحزمة، ونظراً لاستخدام تقنية (TDMA) ولأنّ الرسائل الصوتية لها الأولوية على حزم البيانات، فإنّ المحطة الأساسية تستمع إلى قناة الراديو وتنقل البيانات فقط في حالة عدم وجود إشارات صوتية.

ومع ذلك يمكن أن يحدث تصادم عندما يتم إرسال رسائل الصوت والبيانات في نفس الوقت تقريباً وعند اكتشاف تصادم يوقف مكون اكتشاف التصادم إرسال رسالة البيانات ويمنح الأولوية للرسالة الصوتية، حيث تعيد آلية تكرار الحزمة إرسال رسالة البيانات المتوقفة وتضمن تسليمها بنجاح بمجرد إتاحة القناة لعمليات إرسال البيانات.

• “IoT” هي اختصار لـ “Internet of Things”.

• “DRB” هي اختصار لـ “Digital Radio Broadcasting”.

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

• “UE” هي اختصار لـ “user equipment”.

• “PDU” هي اختصار لـ “Protocol data unit”.

• “QoS” هي اختصار لـ “Quality of Service”.

مبدأ إدارة اتصالات البيانات في شبكة الاتصالات اللاسلكية

الإنترنت وهي شبكة اتصال تتمحور حول الإنسان، حيث يقوم البشر بتوليد المعلومات واستهلاكها وتتطور إلى إنترنت الأشياء (IoT)، كما تم تطوير العديد من التقنيات اللاسلكية ذات النطاق العريض لتلبية العدد المتزايد من مشتركي النطاق العريض ولتوفير المزيد من التطبيقات والخدمات الأفضل، بحيث تم تطوير نظام الاتصال اللاسلكي من الجيل الثاني لتوفير الخدمات الصوتية مع ضمان تنقل المستخدمين.

لا يدعم نظام الاتصال اللاسلكي من الجيل الثالث الخدمة الصوتية فحسب بل يدعم أيضاً خدمة البيانات وفي السنوات الأخيرة تم تطوير نظام الاتصالات اللاسلكية الرابع لتوفير خدمة بيانات عالية السرعة، ومع ذلك يعاني نظام الاتصال اللاسلكي من الجيل الرابع حالياً من نقص الموارد لتلبية الطلب المتزايد على خدمات البيانات عالية السرعة، لذلك يتم تطوير نظام الاتصالات اللاسلكية من الجيل الخامس لتلبية الطلب المتزايد على خدمات البيانات عالية السرعة، ودعم الموثوقية الفائقة وتطبيقات زمن الوصول المنخفض ودعم الاتصال الهائل من نوع الجهاز.

يتم إنشاء حامل خدمة الحزمة المتطورة (EPS) بين جهاز المستخدم (UE) وبوابة شبكة البيانات العامة (PDN) لنقل حزمة تطبيق أو حزمة بروتوكول الإنترنت (IP)، وحامل (EPS) هو حامل مناظر لتدفق حزمة بروتوكول الإنترنت أو تدفق بيانات الخدمة بجودة خدمة محددة بين تجهيزات المستعمل وبوابة (PDN)، وقد يكون حامل (EPS) ثنائي الاتجاه أو أحادي الاتجاه، يمكن إنشاء حوامل (EPS) متعددة لوحدة (UE) من أجل توفير تدفقات جودة خدمة مختلفة أو توصيل بشبكات (PDN) مختلفة.

قد يكون المستخدم مشتركاً في مكالمة صوتية وعلى سبيل المثال مكالمة (VoIP) أثناء إجراء تصفح الويب أو تنزيل بروتوكول نقل الملفات (FTP) في نفس الوقت، حيث سيوفر حامل (VoIP EPS) جودة الخدمة اللازمة للمكالمة الصوتية، بينما سيكون حامل (EPS) الأفضل جهداً مناسباً لتصفح الويب أو جلسة (FTP).

يتم إنشاء حامل (EPS) واحد وحامل الوصول اللاسلكي (EUTRA (E-RAB)) عندما يتصل (UE) بـ (PDN) ويظل ثابتاً طوال عمر اتصال (PDN) لتزويد (UE) باتصال IP دائم التشغيل إلى (PDN)، كما يشار إلى هذا الحامل على أنّه حامل (EPS) الافتراضي، ويشار إلى أي حامل (EPS إضافي) بـ (E-RAB) تم إنشاؤه لنفس (PDN) على أنّه حامل مخصص.

تحدد الشبكة قيم معلمات مستوى جودة الخدمة الأولية للحامل الافتراضي للحامل الافتراضي بناءً على بيانات الاشتراك، ولا يمكن اتخاذ قرار إنشاء أو تعديل الحامل المخصص إلّا بواسطة (EPC)، ويتم دائماً تعيين قيم معلمات (QoS) لمستوى الحامل بواسطة (EPC).

• “EPS” هي اختصار لـ “Encapsulated PostScript” و”PDN” هي اختصار لـ “Public data network”.

• “EUTRA” هي اختصار لـ “Evolved Universal Terrestrial Radio Access” و”VoIP” هي اختصار لـ “Voice over Internet Protocol”.

• “FTP” هي اختصار لـ “File Transfer Protocol” و”IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

تطور عمل إدارة اتصالات البيانات في شبكة الاتصالات اللاسلكية

حامل (EPS / E-RAB) هو مستوى التفصيل للتحكم في جودة الخدمة بمستوى الحامل في الشبكة، وأي أنّ تدفقات بيانات الخدمة (SDFs)، والتي تم تعيينها لنفس حامل (EPS) تتلقى نفس معالجة إعادة توجيه الحزمة على مستوى الحامل، مثل سياسة الجدولة وسياسة إدارة قائمة الانتظار وسياسة تشكيل المعدل وتكوين (RLC) وما إلى ذلك.

يشار إلى حامل (EPS / E-RAB) على أنه حامل معدل البت المضمون (GBR) إذا تم تخصيص موارد الشبكة المخصصة المتعلقة بقيمة (GBR) المرتبطة بحامل (EPS / E-RAB) بشكل دائم، وعلى سبيل المثال عن طريق وظيفة التحكم في القبول في (eNodeB) في مؤسسة أو تعديل حاملها، وبخلاف ذلك يشار إلى حامل (EPS / E-RAB) على أنّه حامل غير (GBR)، ويمكن أن يكون الحامل المخصص إمّا حامل (GBR) أو حامل (Non-GBR) بينما يكون الحامل الافتراضي هو حامل غير (GBR).

• “GBR” هي اختصار لـ “Guaranteed Bit Rate” و”RLC” هي اختصار لـ “Radio link control”.