كيفية تخصيص الموارد المحسّنة للاتصالات من جهاز إلى جهاز D2D

يتعلق تخصيص الموارد المحسّنة للاتصالات من جهاز إلى جهاز بطريقة تخصيص الموارد الراديوية لمحطة إرسال لإجراء إرسال اتصال مباشر عبر اتصال رابط مباشر، بحيث تستقبل محطة الإرسال محطة معلومات النظام التي يتم بثها من المحطة الأساسية، والتي تتكون من (5 معلومات) حول تجمع موارد راديو إرسال مؤقت ممّا يشير إلى موارد الراديو لإجراء إرسال اتصال مباشر، ويشتمل على معلومات التكوين على تجمع الموارد للحد من مقدار الوقت الذي يمكن استخدام تجمع الموارد الراديوية المؤقت بواسطة محطة الإرسال.

أساسيات عملية تخصيص الموارد المحسّنة للاتصالات من جهاز إلى جهاز D2D

تُعد (MME) هي عقدة التحكم الرئيسية لشبكة الوصول (LTE) وهي مسؤولة عن تتبع أجهزة المستخدم في وضع الخمول وإجراءات الاستدعاء بما في ذلك عمليات إعادة الإرسال، وهي تشارك في عملية التنشيط / إلغاء التنشيط للحامل، وهي مسؤولة أيضاً عن اختيار (SGW) لجهاز المستخدم في المرفق الأولي وفي وقت التسليم داخل (LTE) الذي يتضمن نقل عقدة الشبكة الأساسية (CN).

كما أنّها مسؤولة عن مصادقة المستخدم من خلال التفاعل مع (HSS)، وتنتهي إشارات طبقة عدم الوصول (NAS) في (MME)، وهي مسؤولة عن إنشاء وتخصيص الهويات المؤقتة لمعدات المستخدم بحيث يتحقق من تفويض معدات المستخدم؛ للتخييم على شبكة الجوال البرية العامة (PLMN) التابعة لمزود الخدمة ويفرض قيودًا على تجوال معدات المستخدم.

تُعد (MME) نقطة الإنهاء في الشبكة لحماية التشفير أو السلامة لإشارات (NAS) وتتولى إدارة مفتاح الأمان، كما توفر (MME) وظيفة مستوى التحكم للتنقل بين شبكات الوصول (LTE) مع انتهاء واجهة (S3) في (MME) من (SGSN)، وتنهي (MME) الواجهة تجاه (HSS) المنزلية لتجوال معدات المستخدم، حيث بالنسبة للإرسال عبر الوصلة الصاعدة، يُعد الإرسال المطرافي للمستعمل الموفر للطاقة ضرورياً لزيادة التغطية إلى أقصى حد.

يتم اختيار الإرسال أحادي الموجة مع (FDMA) مع توزيع عرض النطاق الديناميكي باعتباره مخطط الإرسال المتطور للوصلة الصاعدة (UTRA)، والسبب الرئيسي لتفضيل الإرسال بموجة حاملة واحدة هو انخفاض نسبة القدرة الذروة إلى المتوسط ​​(PAPR)، ومقارنة بالإشارات متعددة الموجات الحاملة (OFDMA) وكفاءة مكبر القدرة المحسّنة المقابلة والتغطية المحسّنة المفترضة، أي بيانات أعلى المعدلات لقوة ذروة محطة معينة.

خلال كل فترة زمنية تخصص العقدة B للمستخدمين مورداً فريداً للوقت / التردد لنقل بيانات المستخدم وبالتالي ضمان التعامد داخل الخلية، ويُعد الوصول المتعامد في الوصلة الصاعدة بكفاءة طيفية متزايدة من خلال القضاء على التداخل داخل الخلية، وتتم معالجة التداخل الناجم عن الانتشار متعدد المسارات في المحطة الأساسية (العقدة B) بمساعدة إدخال بادئة دورية في الإشارة المرسلة.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution” و”FDMA” هي اختصار لـ “frequency-division-multiple-access”.

• “UTRA” هي اختصار لـ “Universal-Terrestrial-Radio-Access” و”PAPR” هي اختصار لـ “”Peak-to-average-power-ratio.

• “MME” هي اختصار لـ “Mobility-Management-Entity” و”HSS” هي اختصار لـ “Home-Subscriber-Server”.

• “NAS” هي اختصار لـ “Non-access-signal” و”SGW” هي اختصار لـ “signaling-gateway”.

مبدأ عمل عملية تخصيص الموارد المحسّنة للاتصالات من جهاز إلى جهاز D2D

يتكون المورد المادي الأساسي المستخدم لنقل البيانات من مورد تردد بالحجم (BW-grant) خلال فترة زمنية واحدة، وعلى سبيل المثال رتل فرعي قيمته (0.5 مللي ثانية) تقابل عليه بتات المعلومات المشفرة، وكما أنّ الرتل الفرعي الذي يشار إليه أيضاً بالفاصل الزمني للإرسال (TTI) هو أصغر فترة زمنية لإرسال بيانات المستعمل، ومع ذلك من الممكن تخصيص مورد تردد (BW-grant) على مدى فترة زمنية أطول من (TTI) واحد للمستعمل عن طريق تسلسل الأرتال الفرعية.

تُرسَل معلومات التخصيص إلى تجهيزات المستعمل عبر منحة جدولة تُرسَل على قناة التحكم (L1 / L2) وهذه القناة قناة منح الوصلة الصاعدة، بحيث تحتوي رسالة منح الجدولة على معلومات على الأقل عن أي جزء من نطاق التردد يُسمح لتجهيزات المستعمل باستخدامه، وفترة صلاحية المنحة ونسق النقل الذي يتعين على تجهيزات المستعمل استخدامه للإرسال القادم في الوصلة الصاعدة.

كما إنّ أقصر فترة صلاحية هي إطار فرعي واحد ويمكن تضمين معلومات إضافية في رسالة المنحة اعتماداً على النظام المختار، وتُستخدم المنح “لكل UE” فقط لمنح الحق في الإرسال على (UL-SCH) لذلك يحتاج تجهيزات المستعمل إلى توزيع الموارد المخصصة بين حاملي الراديو وفقاً لبعض القواعد، على عكس (HSUPA) لا يوجد اختيار تنسيق نقل قائم على (UE).

يقرر (eNB) تنسيق النقل بناءً على بعض المعلومات وأبلغت عن معلومات الجدولة ومعلومات (QoS) ويجب على (UE) اتباع تنسيق النقل المحدد، وفي (HSUPA) تقوم العقدة B بتعيين الحد الأقصى لمورد الوصلة الصاعدة وتختار (UE) وفقاً لذلك تنسيق النقل الفعلي لعمليات إرسال البيانات، ونظراً لأنّ جدولة الموارد الراديوية هي الوظيفة الأكثر أهمية في شبكة الوصول إلى القنوات المشتركة، لتحديد جودة الخدمة فهناك عدد من المتطلبات التي يجب أن يفي بها مخطط جدولة (UL) لـ (LTE) من أجل السماح بإدارة جودة الخدمة بكفاءة.

• يجب تجنب تجويع الخدمات ذات الأولوية المنخفضة.

• ينبغي أن يدعم مخطط الجدولة التمايز الواضح في جودة الخدمة (QoS) للحوامل أو الخدمات الراديوية.

• يجب أن يسمح تقرير (UL) بتقارير دقيقة عن المخزن المؤقت، ولكل حامل راديو أو لكل مجموعة حاملة راديو من أجل السماح لجدول (eNB) بتحديد بيانات حامل الراديو أو الخدمة التي سيتم إرسالها.

• ينبغي أن يكون من الممكن توضيح تمييز جودة الخدمة (QoS) بين خدمات المستخدمين المختلفين.

• ينبغي أن يكون من الممكن توفير معدل بتات أدنى لكل حامل راديو.

ملاحظة:“UE” هي اختصار لـ “User-equipment” و”QoS” هي اختصار لـ “Quality-of-service”.

ملاحظة:“HSUPA” هي اختصار لـ “High-Speed-Uplink-Packet-Access” و”UL-SCH” هي اختصار لـ “Up-link-Shared-Channel”.

تطور عملية تخصيص الموارد المحسّنة للاتصالات من جهاز إلى جهاز D2D

يتحكم نظام (eNodeB) بشكل أساسي فيما إذا كان بإمكان تجهيزات المستعمل تطبيق الإرسال في الأساليب، وبمجرد أن تعرف تجهيزات المستعمل مواردها حيث يمكنها إرسال أو استقبال اتصال (D2D) في أحدث حالة فإنّها تستخدم الموارد المقابلة فقط للإرسال / الاستقبال المقابل، ولن تُستخدم الأطر الفرعية (D2D) إلا لاستقبال أو إرسال إشارات (D2D).

نظراً لأنّ تجهيزات المستعمل كجهاز (D2D) سيعمل في الوضع أحادي الاتجاه فيمكنه إمّا استقبال إشارات (D2D) أو إرسالها في أي وقت، وبالمثل يمكن استخدام الأطر الفرعية الأخرى  لعمليات إرسال أو استقبال (LTE) التراكب، ويختلف إجراء نقل البيانات (D2D) حسب وضع تخصيص الموارد.

كما يقوم نظام (eNB) بشكل صريح بجدولة الموارد لتخصيص الجدولة واتصالات البيانات (D2D) بعد طلب مقابل من (UE)، كما قد يتم إبلاغ (UE) بواسطة (eNB) أنّ الاتصال (D2D) مسموح به بشكل عام ولكن لا يتم توفير موارد للأسلوب تجمع الموارد، وقد يتم ذلك على سبيل المثال مع تبادل إشارة الاهتمام بالاتصال (D2D) من قبل (UE) والاستجابة المقابلة استجابة اتصالات (D2D).

إنّ (UE) تريد بدء الاتصال المباشر التي تنطوي على عمليات إرسال يجب أن تطلب (E-UTRAN) لتخصيص موارد لكل إرسال فردي، وبالتالي في مثل هذه الحالة يتعين على تجهيزات المستعمل أن تطلب الموارد لكل إرسال فردي، وفي الخطوات التالية المختلفة لإجراء الطلب / المنحة مدرجة بشكل نموذجي لتخصيص الموارد.

• “E-UTRAN” هي اختصار لـ “Evolved-Universal-Terrestrial-Radio-Access-Network” و”D2D” هي اختصار لـ “Device-to-Device”.