كيفية اختيار شريحة الشبكة في شبكة اتصالات متنقلة

يتم اعتماد مجموعة من الأجهزة والأساليب والأنظمة لاختيار شريحة الشبكة، بحيث يشتمل أحد الأجهزة على معالج وجهاز إرسال واستقبال، يتصلان بشبكة اتصالات متنقلة تدعم شرائح متعددة من الشبكة ويكتشف المعالج تطبيقاً للجهاز يطلب إرسال حزمة بيانات، ويختار مؤشر اختيار شريحة الشبكة المرتبط بالتطبيق المكتشف للجهاز، ويتحكم المعالج في جهاز الإرسال والاستقبال لنقل حزمة البيانات عبر اتصال شبكة إلى شريحة شبكة في شبكة اتصالات الهاتف المحمول، حيث يرتبط اتصال الشبكة بمؤشر اختيار شريحة الشبكة المحددة.

أساسيات اختيار شريحة الشبكة في شبكة اتصالات متنقلة

في شبكات الاتصالات اللاسلكية، من المتوقع أن يدعم الجيل التالي من الشبكات اللاسلكية مثل شبكات الجيل الخامس (5G) شرائح الشبكات المختلفة، ويمكن اعتبار كل شريحة شبكة على أنّها قسم شبكة مستقل مُحسَّن لدعم متطلبات الأداء لفئة تطبيق معينة، وقد تحتوي شبكة الاتصالات اللاسلكية على شريحة شبكة مُحسَّنة لخدمات النطاق العريض المتنقل، وتتميز بمعدل بيانات مرتفع وزمن انتقال متوسط.

وكذلك شريحة شبكة مُحسَّنة للقيادة الذاتية تتميز بزمن انتقال منخفض وموثوقية عالية وشريحة شبكة مُحسَّنة من أجل الإنترنت الهائل للأشياء (IoT)، أو اتصالات نوع الآلة (MTC) وتتميز بحركة منخفضة ومعدل بيانات منخفض، كما أنّه يتم نشر جميع شرائح الشبكة داخل نفس الشبكة المتنقلة البرية العامة (PLMN)، ويمكن دعم فئات التطبيقات المختلفة بشرائح شبكة مختلفة، حيث يتم تحسين كل شريحة شبكة لدعم فئة التطبيق المقابلة لها.

قد يتم تصميم شريحة واحدة لدعم فئة تطبيقات النطاق العريض المتنقل المحسن وقد يتم تصميم شريحة ثانية لدعم فئة تطبيقات اتصالات فائقة الموثوقية وذات زمن انتقال منخفض، وقد يتم تصميم شريحة ثالثة لدعم جهاز ضخم، ويمكن نشر نوع معين من شرائح الشبكة عدة مرات أي لها مثيلات متعددة داخل نفس شبكة (PLMN)، وقد ينشر مشغل الشبكة العديد من مثيلات شرائح (IoT / MTC) لدعم العديد من عملاء إنترنت الأشياء مثل شركات المرافق وشركات السيارات.

كما يتم إنشاء شرائح الشبكة وإدارتها عبر إجراءات التمثيل الافتراضي لوظيفة الشبكة (NFV)، بحيث يحدد مشغل الشبكة قوالب شبكة افتراضية مختلفة، ويحدد كل منها مجموعة من موارد الحساب والتخزين أو الشبكة وتكويناتها.

وهذا القالب هو في الأساس تمثيل لشريحة الشبكة وعندما يريد المشغل إنشاء شريحة جديدة، يوجه المشغل منصة (NFV) لإنشاء شبكة افتراضية جديدة بناءً على قالب معين، وقد يحتوي النموذج أيضاً على قواعد للقياس التلقائي لموارد الشريحة من أجل التعامل بكفاءة مع اختلافات عبء العمل في المجال الزمني.

• “IoT” هي اختصار لـ “Internet-of-Things” و”NFV” هي اختصار لـ “Network-functions-virtualization”.

• “MTC” هي اختصار لـ “Machine-Type-Communications” و”PLMN” هي اختصار لـ “Public-Land-Mobile-Network”.

مبدأ اختيار شريحة الشبكة في شبكة اتصالات متنقلة

من أجل دعم العديد من فئات تطبيقات (5G)، سيكون من الضروري للجهاز المحمول نفسه كمعدات المستخدم (UE) الاتصال بشرائح شبكة متعددة، ولا يوجد حل موجود يمكّن المستخدم من تحديد شريحة الشبكة المرغوبة وإرفاقها بشريحة الشبكة المحددة، وقد تكون أجهزة التخزين ملموسة وغير انتقالية أو غير قابلة للإرسال وقد لا تجسد أجهزة التخزين إشارات وتستخدم أجهزة التخزين فقط إشارات للوصول إلى الكود.

يمكن تسمية بعض الوحدات الوظيفية كوحدات نمطية من أجل التأكيد بشكل خاص على استقلالية تنفيذها، ويمكن تنفيذ وحدة نمطية كدائرة أجهزة تشتمل على دوائر تكامل واسعة النطاق (VLSI) مخصصة أو مصفوفات بوابة، أو أشباه موصلات جاهزة مثل الرقائق المنطقية أو الترانزستورات أو مكونات منفصلة، ويمكن أيضاً تنفيذ وحدة في الأجهزة القابلة للبرمجة مثل مصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية أو منطق الصفيف القابل للبرمجة أو الأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة.

يمكن تنفيذ الوحدات النمطية في رمز أو برنامج للتنفيذ بواسطة أنواع مختلفة من المعالجات، وقد تتضمن وحدة التعليمات البرمجية المحددة، واحدة أو أكثر من الكتل المادية أو المنطقية من التعليمات البرمجية القابلة للتنفيذ والتي يمكن تنظيمها ككائن أو إجراء أو وظيفة، ومع ذلك لا يلزم وضع الملفات التنفيذية للوحدة النمطية المحددة معًا فعلياً، ولكن قد تتضمن تعليمات متباينة مخزنة في مواقع مختلفة والتي عند ضمها معاً بشكل منطقي تتضمن الوحدة وتحقق الغرض المعلن للوحدة.

قد تكون الوحدة النمطية من التعليمات البرمجية إرشاداً واحداً أو العديد من الإرشادات وقد يتم توزيعها على عدة مقاطع كود مختلفة بين برامج مختلفة وعبر العديد من أجهزة الذاكرة، ويمكن تحديد البيانات التشغيلية وتوضيحها في الوحدات النمطية، ويمكن تجسيدها بأي شكل مناسب وتنظيمها داخل أي نوع مناسب من بنية البيانات، وقد يتم جمع البيانات التشغيلية كمجموعة بيانات واحدة أو قد يتم توزيعها على مواقع مختلفة بما في ذلك على أجهزة تخزين مختلفة يمكن قراءتها بواسطة الكمبيوتر.

• “VLSI” هي اختصار لـ “Very-large-scale-integration”.

تطور طريقة اختيار شريحة الشبكة في شبكة اتصالات متنقلة

عند تنفيذ وحدة أو أجزاء من وحدة نمطية في البرنامج يتم تخزين أجزاء البرنامج على واحد أو أكثر من أجهزة التخزين القابلة للقراءة بواسطة الكمبيوتر، ويمكن استخدام أي مجموعة من واحد أو أكثر من الوسائط القابلة للقراءة بواسطة الكمبيوتر، وقد يكون الوسيط المقروء بواسطة الكمبيوتر وسيط تخزين يمكن قراءته بواسطة الكمبيوتر، وقد تكون وسيلة التخزين التي يمكن قراءتها بواسطة الكمبيوتر عبارة عن جهاز تخزين يخزن الرمز.

قد يكون جهاز التخزين نظاماً أو جهازاً أو جهازاً إلكترونياً أو مغناطيسياً أو بصرياً أو كهرومغناطيسياً أو تحت الأحمر أو ثلاثي الأبعاد أو ميكرو ميكانيكياً أو شبه موصل، ومن خلال تمكين (UEs) من الاتصال بشرائح الشبكة المختلفة التي تلبي فئات التطبيقات المختلفة، يمكن لبائعي (UE) إنتاج أجهزة يمكن استخدامها أيضًا في فئات تطبيقات (IoT)، وبالتالي ستزيد من قيمة الأجهزة وتجلب المزيد من الخبرات إلى المستخدمين النهائيين بطريقة تعمل على تحسين أداء الشبكة وتقليل استهلاك بطارية (UE).

علاوة على ذلك يمكن زيادة أداء الاتصال وعمر البطارية من خلال السماح لوحدة (UE) بالاتصال بشكل انتقائي بشريحة شبكة مناسبة، ومن أجل تمكين (UE) من الاتصال بشكل انتقائي بشريحة شبكة مناسبة والاتصال في وقت واحد بشرائح شبكة متعددة، يجب أن تكون (UE) قادرة على تحديد شريحة الشبكة المرغوبة وإرفاق بشريحة الشبكة المحددة.

يشبه مفهوم تقطيع الشبكة مفهوم الشبكات الأساسية المخصصة (DCN) المدعومة في مواصفات (3GPP)، وقد تدعم شبكة (3GPP) شبكات أساسية متعددة وكل واحدة مخصصة لحالة استخدام معينة وقد يخدم (DCN) الأول الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية، ويتم تخصيص كل (UE) بشكل ثابت إلى (DCN) بناءً على معلومات الاشتراك، وبناءً على ذلك عندما تعلق تجهيزات المستعمل بشبكة (PLMN) يتم اختيار (MME) الخادمة.

تحتوي جميع الشبكات الأساسية المخصصة على نفس العناصر الوظيفية (MMES) و(SGWs) و(PGWs) وتطبق نفس إجراءات التحكم ومستوى المستخدم نفس إجراءات الإسال (RRC)، وقد تحتوي شرائح الشبكة المختلفة على بنى شبكة مختلفة تماماً وتستخدم إجراءات مختلفة، وقد تستخدم شريحة الشبكة المستخدمة لإنترنت الأشياء إجراءات (RRC) مختلفة كثيراً عن شريحة الشبكة المستخدمة في (MBB).

• “MBB” هي اختصار لـ “Mobile-broad-band” و”RRC” هي اختصار لـ “Radio-Resource-Control”.

• “MMES” هي اختصار لـ “Mobility-Management-Entity” و”SGWs” هي اختصار لـ “Service-Gateway”.

• “PGWs” هي اختصار لـ “Packet-Data-Network-Gateway” و”3GPP” هي اختصار لـ “Third-Generation-Partnership-Project”.

• “DCN” هي اختصار لـ “Dynamic-Circuit-Network” و”UE” هي اختصار لـ “User-equipment”.