ما هي طريقة توصيل البيانات عبر قناة التحكم في الشبكة الخلوية

لاستيعاب الطلب الكبير الحالي على الخدمات اللاسلكية والنمو المستقبلي المتوقع هناك حاجة إلى مراجعة العوامل التي تؤثر على سعة القناة اللاسلكية، والتقنيات التي يمكن أن تحسن قدرات الاتصالات اللاسلكية والموارد الرئيسية للاتصال اللاسلكي هي النطاق الترددي وقوة الإشارة الممكنة، لكنّ هذه الموارد محدودة والذي بدوره يحد من القدرة الاستيعابية للنظام اللاسلكي.

أساسيات جهاز اتصالات خلوي لتوصيل البيانات

لأسباب الرئيسية لقيادة جهاز اتصالات خلوي لتوصيل البيانات هي اللوائح الحكومية لعرض نطاق الإرسال والأجهزة منخفضة الطاقة للأنظمة اللاسلكية، ودفعت الموارد اللاسلكية المحدودة المشغلين للبحث عن تقنيات تعزز سعة القناة، لكنّ كل أسلوب أو طريقة يتم تبنيها تأتي مع تحدياتها الخاصة.

قد تطبق الشبكة اللاسلكية عرض نطاق ترددياً منخفضاً للتحكم في المعلومات المرسلة أو المتلقاة على الشبكة اللاسلكية، كما يمكن استخدام عرض النطاق الترددي المنخفض لتجنب التداخل الذي قد يتم الكشف عنه من قناة داخل النطاق أو قناة مجاورة، حيث يمكن استخدام النطاق الترددي المنخفض لنقل أو استقبال معلومات التحكم على قناة خلوية أو “Wi-Fi”.

كما قد تشير “eNB” أو نقطة الوصول “AP” إلى معلومات وحدة الإرسال أو الاستقبال اللاسلكية “WTRU” المرتبطة بقناة التحكم المخفضة، مثل الطاقة أو موقع القناة في نطاق تردد ويمكن تحويل قناة التحكم لتجنب حدوث تغيير في التداخل، وفي شبكة اتصالات لاسلكية مثل شبكة خلوية أو شبكة “Wi-Fi” على سبيل المثال يمكن نقل الاتصالات اللاسلكية عبر قناة واحدة أو أكثر.

قد تشغل هذه القنوات نطاق تردد معين ويمكن مشاركة نطاق التردد الذي يمكن أن تُرسل عليه هذه الاتصالات اللاسلكية مع نطاقات التردد الأخرى، والتي يمكن إجراء الاتصالات اللاسلكية عليها أو بجوارها ونظراً لأنّ هذه الاتصالات اللاسلكية الأخرى قد يتم إرسالها على نفس النطاق أو ما شابه، فقد تسبب تداخلاً.

في أحد الأمثلة قد يحدث هذا التداخل عندما تعمل شبكة خلوية أو شبكة “Wi-Fi” على مساحة بيضاء للتلفاز “TVWS”، ونظراً لأنّ الشبكة الخلوية أو شبكة “Wi-Fi” قد تعمل على نطاق مسموح به بينما يمكن إجراء اتصالات لاسلكية أخرى على نفس النطاق، أو نطاق قريب جداً على سبيل المثال ونطاق مجاور فقد تتأثر الاتصالات الخلوية أو اتصالات “Wi-Fi” عن طريق التدخل من الاتصالات الأخرى.

• “AP” هي اختصار لـ “Access-Point”.

• “TVWS” هي اختصار لـ “TV-White-Spaces”.

مبدأ عمل جهاز اتصالات خلوي لتوصيل البيانات

يتم وصف الأنظمة والطرق والأجهزة لتكوين قناة تحكم في شبكة لاسلكية، وعلى سبيل المثال يمكن تحديد عرض نطاق مخفض لتلقي معلومات التحكم على قناة خلوية مجاورة لقناة غير خلوية، كما قد تشغل القناة الخلوية والقناة غير الخلوية نفس نطاق التردد، ويمكن تحديد عرض النطاق المنخفض لتجنب تداخل معلومات التحكم من القناة غير الخلوية المجاورة، وقد توجد معلومات التحكم على القناة الخلوية بناءً على عرض النطاق الترددي المنخفض.

قد يتم تكوين قناة التحكم لشبكة “Wi-Fi” وعلى سبيل المثال قد يتم تحديد عرض نطاق ترددي منخفض لتلقي معلومات التحكم على قناة “Wi-Fi” مجاورة لقناة غير “Wi-Fi”، وقد تشغل قناة “Wi-Fi” والقناة التي لا تدعم “Wi-Fi” نطاق تردد واحد، كما يمكن تحديد النطاق الترددي المنخفض لتجنب تداخل معلومات التحكم من القناة المجاورة غير “Wi-Fi”، وقد توجد معلومات التحكم على القناة الخلوية بناءً على عرض النطاق الترددي المنخفض.

يمكن تنفيذ نموذج أو أكثر تم الكشف عنها وقد يكون نظام الاتصالات نظام وصول متعدد يوفر محتوى مثل الصوت والبيانات والفيديو والرسائل والبث وما إلى ذلك، وإلى العديد من المستخدمين اللاسلكيين وقد يمكّن نظام الاتصالات العديد من المستخدمين اللاسلكيين من الوصول إلى هذا المحتوى من خلال مشاركة موارد النظام، بما في ذلك النطاق الترددي اللاسلكي.

على سبيل المثال وقد تستعمل أنظمة الاتصالات وسيلة أو أكثر للانتقال إلى القنوات مثل الوصول المتعدد بتقسيم الكود “CDMA” والنفاذ المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA“، والنفاذ المتعدد بتقسيم التردد “FDMA” و”FDMA المتعامد” أي “OFDMA” وطريقة الناقل “SC-FDMA”، كما قد يتضمن نظام الاتصالات على وحدات إرسال أو استقبال لاسلكية “WTRUs” وشبكة الانتقال اللاسلكية “RAN” وشبكة أساسية وشبكة هاتف عامة “PSTN” والإنترنت والشبكات الأخرى.

وعلى الرغم من أنّه سيكون من المسلم به أنّ النماذج التي تم الكشف عنها تفكر في أي عدد من وحدات “WTRU” والمحطات الأساسية والشبكات أو عناصر الشبكة، كما قد يكون كل من “WTRUs” أي شكل من الأجهزة تم تصميمه للعمل أو الاتصال في وسيلة لاسلكية، وعلى سبيل المثال قد يتم تصميم “WTRUs” لإرسال أو استلام الإشارات اللاسلكية.

وقد تشمل معدات المستخدم “UE” ومحطة متنقلة وحدة مشترك ثابتة أو متنقلة وبيجر وهاتف خلوي ومساعد رقمي شخصي “PDA”، وهاتف ذكي وكمبيوتر محمول وكمبيوتر محمول كمبيوتر شخصي وجهاز استشعار لاسلكي وأجهزة إلكترونية للمستهلكين وما شابه ذلك.

• “PDA” هي اختصار لـ “personal-digital-assistant” و”UE” هي اختصار لـ “User-equipment”.

• “WTRU” هي اختصار لـ “White-Top-Research-Unit” و”PSTN” هي اختصار لـ “Public-Switched-Telephone-Network”.

• “SC-FDMA” هي اختصار لـ “single-carrier-frequency-division-multiple-access ” و”RAN” هي اختصار لـ “Radio-access-network”

• “OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiple-access” و”FDMA” هي اختصار لـ “frequency-division-multiple-access”.

• “TDMA” هي اختصار لـ “Time-Division-Multiple-Access” و”CDMA” هي اختصار لـ “Code-Division-Multiple-Access”.

تطور عمل جهاز اتصالات خلوي لتوصيل البيانات

قد تتضمن أنظمة الاتصالات محطات قاعدة، حيث قد تكون كل من المحطات الأساسية أي نوع من الأجهزة تم تكوينه للواجهة اللاسلكية، ومع واحد على الأقل من وحدات “WTRUs” لتسهيل الانتقال إلى شبكة اتصال واحدة أو أكثر، مثل الشبكة الأساسية أو الإنترنت أو الشبكات وعلى سبيل المثال وقد تُعد المحطات القاعدية محطة إرسال واستقبال أساسية “BTS“، أو “Node-B” أو “eNode B” أو منزل العقدة B.

وكذلك “Home eNode B” ووحدة التحكم في الموقع ونقطة الوصول “AP” والموجه اللاسلكي، بينما يتم تصوير كل من المحطات القاعدة كعنصر واحد، وسيكون من المقدر أن تتضمن المحطات القاعدة أي عدد من المحطات القاعدية المترابطة أو عناصر الشبكة، كما قد تكون المحطة الأساسية جزءاً من “RAN” والتي قد تتضمن أيضاً محطات قاعدة أخرى أو عناصر شبكة غير معروضة، مثل وحدة تحكم المحطة الأساسية “BSC” ووحدة تحكم شبكة الراديو “RNC” وعقد الترحيل.

قد يتم تكوين المحطة الأساسية أو المحطة الأساسية لإرسال أو استقبال الإشارات اللاسلكية داخل منطقة جغرافية معينة والتي قد يشار إليها على أنّها خلية غير معروضة، كما يمكن أيضاً تقسيم الخلية إلى قطاعات خلية، وعلى سبيل المثال يمكن تقسيم الخلية المرتبطة بالمحطة الأساسية إلى ثلاثة قطاعات.

وبالتالي في أحد النماذج يمكن أن تشتمل المحطة الأساسية على ثلاثة أجهزة إرسال واستقبال أي واحد لكل قطاع في الخلية، حيث في نموذج آخر قد تستخدم المحطة الأساسية تقنية ناتج متعدد المدخلات “MIMO“، وبالتالي قد تستخدم أجهزة إرسال واستقبال متعددة لكل قطاع من قطاعات الخلية.

• “BSC” هي اختصار لـ “Base Station controller” و”RNC” هي اختصار لـ “Radio-Network-Controller”.

• “MIMO” هي اختصار لـ “Multiple Input/Multiple Output”.