ما هو الوصول المحلي المحسن في الاتصالات المتنقلة

يشتمل جهاز الشبكة في نظام الاتصالات اللاسلكية على دائرة اتصال أولية تتلقى أول رسالة مستوى تحكم من محطة قاعدة (BS) عبر رابط اتصال أول، ودائرة اتصال ثانية تنقل بيانات مستوى المستخدم إلى جهاز مستعمل (UE) عبر وصلة اتصال ثانية منشأة تستجيب لرسالة مستوى التحكم الأولى، ودائرة اتصال ثالثة تستقبل بيانات حركة مرور مستوى المستخدم من خادم عبر ارتباط اتصال ثالث.

أساسيات الوصول المحلي المحسن في الاتصالات

تقوم تجهيزات المستعمل بتوصيل بيانات مستوى المستخدم بمحطة القاعدة وجهاز الشبكة في وقت واحد في وقت محدد مسبقًا، كما تتلقى دارة الاتصال الأولى رسالة مستوى تحكم ثانية من محطة القاعدة، وترسل دائرة الاتصال الثانية إشارة تجريبية إلى تجهيزات المستعمل المستجيبة لرسالة مستوى التحكم الثانية لتمكين تجهيزات المستعمل من قياس جودة الوصلة الراديوية لوصلة الاتصال الثانية باستخدام الإشارة التجريبية، ويتم الاحتفاظ بوصلة الاتصال الثانية جزئيًا على الأقل بناءً على جودة الارتباط الراديوي لوصلة الاتصال الثانية.

يتمثل أحد خيارات زيادة السعة في الشبكة اللاسلكية في زيادة كثافة أي عدد الأجهزة لكل وحدة مساحة للمحطات الأساسية المنتشرة أو وحدات الهوائي البعيدة، وإذا زادت كثافة المحطات القاعدية المنتشرة أو وحدات الهوائي عن بعد تزداد سعة الخلية بسبب تأثيرات إعادة استخدام التردد، ومع ذلك هناك بعض الصعوبات التي تأتي مع زيادة كثافة النشر، خاصة إذا كان يجب أن تكون هذه الوحدات المنتشرة قادرة على العمل كمحطات قاعدة تقليدية بمفردها، وتشمل هذه الصعوبات:

• مع زيادة كثافة النشر يزداد عدد عمليات التسليم لأن جهاز المستخدم يغير وحدة الخدمة أي المحطة الأساسية بشكل متكرر، ونتيجة لذلك من المتوقع أن تتدهور جودة الاتصال أو التنقل وبالتالي يجب أن يكون للوحدة التي تم نشرها؛ لزيادة السعة الخلوية عملًا بينيًا عالي الجودة مع المحطة الأساسية الكلية.

• تنقل محطات القاعدة الكلية التقليدية بعض الإشارات المطلوبة مثل الإشارات التجريبية وإشارات التزامن وإشارات البث وإشارات الاستدعاء وما إلى ذلك، وكلها لديها القدرة على التسبب في مشاكل تداخل، ويحد هذا التداخل من عدد المحطات القاعدية المنتشرة وبالتالي يقلل السعة الخلوية.

• عادةً ما تكون الموارد الراديوية لإشارات المحطة الأساسية الكلية التقليدية المطلوبة ثابتة وبالتالي، فإنّ تنسيق التداخل الديناميكي والفعال من خلال التخصيص الديناميكي للموارد الراديوية أمر صعب، ممّا يحد أيضًا من عدد محطات القاعدة المنتشرة والسعة الخلوية المرتبطة بها.

• يحتاج مشغلو الشبكات إلى تعيين معرف الخلية أو أي معلمة أخرى خاصة بالخلية لكل خلية حيث تعد التسلسلات الجذرية لقنوات الوصول العشوائي في وصلة (LTE) الصاعدة (UL)، مثالاً على هذه المعلمات الخاصة بالخلية يُعد تخطيط الخلية لمعرف الخلية وتسلسل الجذر أمرًا مرهقاً، ممّا يحد أيضًا من عدد المحطات الأساسية المنتشرة والكثافة الخلوية المرتبطة بها.

• سعة الخلية المطلوبة خاصة بالمنطقة، ومطلوب سعة كبيرة بشكل ملحوظ في المناطق الحضرية، في حين أنّ التعزيز الصغير نسبيًا لسعة الخلية قد يكون كافياً في الضواحي أو المناطق الريفية، ولتلبية احتياجات الكثافة المتباينة هذه بكفاءة يجب تركيب الوحدة المنشورة بسهولة بتكلفة أو تعقيد منخفض.

• إذا كانت تكلفة كل وحدة منتشرة مرتفعة فإنّ التكلفة الإجمالية للنظام مرتفعة جدًا مع زيادة كثافة النشر، وبالتالي يجب أن تكون تكلفة الوحدة المنشورة منخفضة نسبياً لزيادة سعة الخلية بشكل عملي.

ملاحظة:“LTE” هي اختصار لـ “Long-Term Evolution” و”BS” هي اختصار لـ “Base Station”.

مبدأ عمل الوصول المحلي المحسن في الاتصالات

تتواصل المحطات الأساسية الموزعة التي تستخدم تقنية رأس الراديو البعيد (RRH) مع خادم المحطة الأساسية باستخدام الألياف الضوئية، ونظراً لأنّ خادم المحطة الأساسية يقوم بمعالجة النطاق الأساسي فإنّ كل محطة قاعدة موزعة (RRH) تعمل كمكبر للصوت، فيما يتعلق بخادم المحطة الأساسية الخاص بها، ومع زيادة كثافة المحطات القاعدية الموزعة (RRH) يزداد تعقيد معالجة النطاق الأساسي في خادم المحطة القاعدة.

وبالتالي فإنّ عدد خلايا (RRH) المقابلة لكل محطة قاعدة (RRH) موزعة محدود بسبب تعقيد النطاق الأساسي هذا، وبديل آخر لزيادة سعة الشبكة اللاسلكية يتضمن استخدام خلايا بيكوسيل أو خلايا فيمتوسيل، وعلى عكس نهج (RRH) يتم توزيع معالجة النطاق الأساسي عبر خلايا (pico / femtoc) ولكن لا يوجد عمل بيني عالي الجودة بين خلايا (picocells / femto) ومحطات قاعدة (macrocell).

كما قد لا يكون التوصيل والتنقل كافيين لأنّ النقل التقليدي داخل التردد أو بين الترددات بين الخلايا البيكوسية أو خلايا الفيمتوسيل والمحطات القاعدية للخلية الكبيرة مطلوب، وعلاوة على ذلك فإنّ خلايا (picocells / femtocells) هي في الواقع محطات قاعدية، وبالتالي فهي تنقل الإشارات مثل الإشارات التجريبية وإشارات التزامن وإشارات البث وإشارات الاستدعاء وما إلى ذلك، ونتيجة لذلك مع زيادة كثافة نشر خلايا (pico / femtoc) لا يمكن حل مشاكل التداخل، والصعوبات في التنسيق الديناميكي والفعال للتداخل ومشاكل تخطيط الخلية.

هناك بديل آخر لزيادة سعة الشبكة اللاسلكية وهو استخدام (Wi-Fi) التقليدي، ولكن لا يوجد عمل بيني بين عقد (WiFi) ومحطات (macrocell) الأساسية، وبالتالي فإنّ الاتصال والتنقل محدودان لمستخدمي (macrocell) و(WiFi) مزدوجين، ويتم توفير جهاز عقدة صغيرة لتفريغ حركة مرور البيانات في نظام اتصالات خلوي يتضمن:

• اتصال محطة قاعدة كلية إلى جهاز عقدة صغيرة (BS2D) قسم مهيأ لاستقبال أول رسالة مستوى تحكم من محطة قاعدة عبر وصلة اتصال (BS2D).

• قسم اتصالات جهاز مستخدم أي جهاز إلى جهاز عقدة صغيرة (D2UE) تم تكوينه لإرسال بيانات مستوى المستخدم إلى جهاز مستخدم، عبر ارتباط اتصال (D2UE) لاسلكي تم إنشاؤه استجابةً لرسالة مستوى التحكم الأولى.

• قسم اتصال التوصيل تم تكوينه لتلقي بيانات حركة مرور مستوى المستخدم من خادم الشبكة عبر ارتباط التوصيل.

ملاحظة:“BS2D” هي اختصار لـ “base-station-to-small-node-device”.

ملاحظة:“RRH” هي اختصار لـ “remote radio head”.

تطور عمل الوصول المحلي المحسن في الاتصالات

يتم توفير محطة متنقلة أي جهاز مستخدم تم تكوينه لاستقبال البيانات غير المحملة من جهاز عقدة صغيرة في نظام اتصالات خلوي يتضمن:

• محطة قاعدة كبيرة إلى المستخدم أي قسم اتصالات المعدات (BS2UE) الذي تم تكوينه لاستقبال بيانات مستوى التحكم، وبيانات مستوى المستخدم الأول من المحطة الأساسية عبر ارتباط اتصال (BS2UE) لاسلكي.

• وقسم اتصال عقدة صغيرة من جهاز إلى جهاز المستخدم (D2UE) تم تكوينه لتلقي بيانات مستوى المستخدم الثاني من خادم عبر جهاز العقدة الصغيرة، باستخدام ارتباط اتصال (D2UE) لاسلكي تم إنشاؤه استجابة لعنصر التحكم الأول أي رسالة النطاق.

كما يتم توفير محطة قاعدة كلية للتحكم في معدات المستخدم (UE) وجهاز العقدة الصغيرة في شبكة الاتصالات الخلوية، والتي تشمل على محطة قاعدة كلية إلى قسم (BS2UE) الذي تم تكوينه لتبادل بيانات مستوى المستخدم ومستوى التحكم مع (UE) باستخدام ارتباط اتصال (BS2UE) لاسلكي، وقسم اتصالات محطة قاعدة كلية إلى جهاز عقدة صغيرة (BS2D).

كما يتم تكوينه لتبادل بيانات مستوى التحكم مع جهاز العقدة الصغيرة باستخدام ارتباط اتصال (BS2D) ووحدة تحكم (D2UE) تم تكوينها؛ للتحكم في إنشاء رابط اتصال عقدة صغيرة من جهاز إلى (D2UE) باستخدام رسالة تحكم أولية، يتم إرسالها إلى واحد على الأقل من تجهيزات المستعمل والجهاز ذو العقدة الصغيرة باستخدام أحد روابط الاتصال (BS2UE) و(BS2D).

ملاحظة: “D2UE” هي اختصار لـ “device-to-user-equipment”.