اقرأ في هذا المقال
- ما هو معدل ذروة البيانات Peak Data Rate
- أساسيات معدل ذروة البيانات
- تحليل معدلات ذروة LTE
- العلاقة بين معدل ذروة البيانات وعرض النطاق الترددي
- خصائص معدل ذروة البيانات
إنّ معدل الذروة للبيانات هو أسرع معدل لنقل البيانات لجهاز وعادةً ما يكون متاحًا في دفعات قصيرة أثناء نشاط النقل وغير مستدام لفترات طويلة من الزمن، كما تنطبق صيغة معدل كمية بيانات الذروة المحددة على كل من إرسالات الوصلة (DL\UL)، باستخدام تقنيات ازدواج التقسيم (TDD) و(FDD).
ما هو معدل ذروة البيانات Peak Data Rate
معدل ذروة البيانات: هو القدرة ذات الأولوية القصوى لنظام الاتصال، حيث يمثل معدل بيانات الذروة لنظام اتصالات (5G) الذي حدده الاتحاد أعلى معدل بيانات يتوقع أن يحققه الجهاز في ظل ظروف مثالية، والافتراض الأساسي هو أنّ جميع الموارد اللاسلكية القابلة للتكوين محددة للمستعمل من أجل استلام الوصلة الهابطة ونقل الوصلة الصاعدة، لكنّ أخطاء الإرسال وإعادة الإرسال والعوامل الأخرى لا تُعد عائق.
ملاحظة:“TDD” هي اختصار لـ “Time division duplex”.
ملاحظة:“DL\UL” هي اختصار لـ “Uplink/Downlink”.
ملاحظة:“FDD” هي اختصار لـ “Frequency Division Duplex”.
أساسيات معدل ذروة البيانات
يُعد عرض النطاق الترددي موردًا مهمًا ومكلفًا لمقدمي خدمات الاتصالات ويجب استخدامه بحكمة بالاقتران مع العدد المناسب من الطبقات (MIMO) والتشكيل والمعلمات، فضلاً عن أفضل الظروف الراديوية الممكنة في الميدان للحصول على أعلى معدلات البيانات أو الإنتاجية.
في حين أنّ الهدف الرئيسي لتجميع الموجة الحاملة هو تمكين معدلات بيانات ذروة أعلى من خلال زيادة عرض النطاق الترددي المتاح للإرسال من أو إلى الجهاز، فإنّ الهدف النموذجي لـ (SUL) هو توسيع تغطية الوصلة الصاعدة أي توفير معدلات بيانات أعلى للوصلة الصاعدة في الطاقة حالات محدودة، عن طريق الاستفادة من خسارة المسير الأدنى عند الترددات المنخفضة.
وبالتالي في ظل ظروف القناة الجيدة مثل وجود الجهاز بالقرب نسبيًا من موقع الخلية يسمح الناقل غير المتوافق مع معايير (SUL) عادةً بمعدلات بيانات أعلى بكثير مقارنةً بحامل (SUL)، في الوقت نفسه وفي ظل ظروف القناة السيئة وعلى سبيل المثال عند حافة الخلية، تسمح الموجة الحاملة ذات التردد المنخفض عادةً بمعدلات بيانات أعلى بكثير مقارنةً بالحامل غير (SUL)، بسبب فقدان المسير المفترض عند الترددات المنخفضة.
ومن ثم في منطقة محدودة نسبيًا فقط توفر الناقلتان معدلات بيانات مماثلة، ونتيجة لذلك فإنّ تجميع إنتاجية الناقلتين له فوائد محدودة في معظم الحالات، وفي الوقت نفسه فإنّ جدولة ناقل واحد للوصلة الصاعدة في وقت واحد يبسط بروتوكولات الإرسال ولا سيما تنفيذ التردد الراديوي، حيث يتم تجنب العديد من مشكلات التداخل في التشكيل البيني.
ملاحظة: “MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-input-multiple-output”.
ملاحظة:“SUL” هي اختصار لـ “Super Ultra Light”.
تحليل معدلات ذروة LTE
يُعد الوصول إلى الإنترنت اللاسلكي واسع النطاق الذي يوفر خدمات تعتمد على بروتوكول الإنترنت لمستخدمي الهاتف المحمول ينمو بسرعة في جميع أنحاء العالم، و(3GPP LTE) هو معيار (3GPP) الجديد الذي يستخدم أحدث التقنيات مثل النفاذ المعتمد على (OFDMA)، والجدولة القائمة على التردد و(MIMO) وتعديل الترتيب الأعلى، ومع مكاسب (LTE) الكبيرة فيما يتعلق بالسعة يمكن توقع معدلات ذروة أعلى بكثير للبيانات ومع تقليل التعقيد الطرفي.
كما يتم توفير الأنظمة والأساليب والوسائط القابلة للقراءة بواسطة الكمبيوتر لنقل بيانات الوسائط المعالجة محليًا بزمن انتقال منخفض إلى جهاز عميل بعيد عبر روابط لاسلكية متنوعة، كما قد تشتمل وحدة الإرسال والاستقبال على واجهة شبكة محلية، ووحدة سيطرة قد تستقبل إشارة تحكم العميل من جهاز عميل عبر شبكة منطقة محلية لاسلكية عبر واجهة الشبكة المحلية.
وتنقل إشارة التحكم في الوسائط بناءً على اعتماد العميل إشارة إلى جهاز وسائط وتلقي بيانات الوسائط بناءً على إشارة التحكم في الوسائط من جهاز الوسائط، ونقلها إلى جهاز العميل عبر شبكة المنطقة المحلية اللاسلكية خلال بيانات عميل واجهة الشبكة المحلية، بناءً على بيانات الوسائط وضغط زمن الوصول المنخفض تقنية، وقد يتم استلام بيانات الوسائط ونقل بيانات العميل دون أي زمن انتقال قابل للاكتشاف إلى حد كبير.
ملاحظة:“LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.
ملاحظة:“OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiple access”.
ملاحظة:“3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project”.
العلاقة بين معدل ذروة البيانات وعرض النطاق الترددي
تتضمن بعض معلمات عرض النطاق متوسط معدل البيانات ومعدل بيانات الذروة والحجم الأقصى للدفعات، حيث يمكن أن تعين المعلمات حجم الحزمة الحد الأدنى والحد الأقصى، لحجم الحزمة بالإضافة إلى الحجم الاسمي للحزمة وتضمن معلمات زمن الانتقال الحد الأقصى من تباين التأخير بالإضافة إلى فترات الخدمة القصوى والدنيا.
قد تكون بعض التدفقات ذات المعلمات عبارة عن تدفقات بمعدل بت متغير (VBR)، ونظراً لأنّ معدل بيانات الذروة لتدفق (VBR) أكبر من متوسط معدله، ويستخدم التدفق متوسط معدله على مدار فترة زمنية طويلة فقد لا يتم استخدام جزء كبير من عرض النطاق الترددي للتدفق المحدد بواسطة التدفق.
لتعظيم عرض النطاق الترددي يتم توفير عرض النطاق الترددي غير المستخدم لتدفق (VBR) لحركة المرور غير المتزامنة أو ذات الأولوية، ووفقًا لذلك يحتوي النطاق الترددي غير المتزامن الفعلي عادةً على مكونين هُما جزء محدد مسبقًا لحركة المرور غير المتزامنة أو ذات الأولوية، والجزء المسترد من عرض النطاق الترددي للتدفق المحدد.
ملاحظة:“VBR” هي اختصار لـ “Variable bitrate”.
خصائص معدل ذروة البيانات
من المتوقع أن توفر (LTE) التي نشأت من أنظمة مشروع شراكة الجيل الثالث التقليدية (3GPP) معدلات بيانات قصوى للوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة تزيد عن (100 ميجابت في الثانية)، وكذلك (50 ميجابت في الثانية) على التوالي، ولدعم مثل هذه المعدلات العالية للبيانات يتم اختيار النفاذ المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) كتقنية نفاذ.
1. تقدير معدلات البيانات
يعتمد تقدير معدل البيانات أو ربما المعلومات بشكل أكثر دقة على مقدار المعلومات التي تعرفها عن خصائص الإرسال مثل تدفق حركة المرور للتطبيق ومدى دقة التقدير المطلوب، حيث تشمل معدلات البيانات شائعة الاستخدام معدل بيانات الذروة (PDR)، أو معدل البيانات المستدام (SDR) أو معدل البيانات الأدنى (MDR) أو مجموعات من هذه المعدلات، كما يمكن قياس معدلات البيانات هذه في طبقة واحدة أو أكثر في الشبكة كالمادية أو ارتباط البيانات أو الشبكة أو النقل.
ملاحظة:“PDR” هي اختصار لـ “peak data rate”.
ملاحظة:“SDR” هي اختصار لـ “sustainable data rate”.
ملاحظة:“MDR” هي اختصار لـ “Minimum data rate”.
2. معدل ذروة البيانات في اتصالات 5G
بالنسبة لأنظمة اتصالات (5G)، سيتم تطوير معدل ذروة البيانات بشكل عالي وذلك مقارنة بأنظمة الاتصالات السابقة، وكما أنّ (20 جيجابت في الثانية) لـ (DL) و(10 جيجابت في الثانية) هي مؤشرات معدل البيانات القصوى التي يحتاج تصميم نظام (5G) إلى تحقيقها.
ومع ذلك هذا لا يعني أنّ كل مستخدم قادر على الاستمتاع بمثل هذا المعدل المرتفع للبيانات، حيث عند التفكير في سيناريو متعدد المستخدمين بموارد لاسلكية محدودة متاحة، فإنّ معدل بيانات الذروة لنظام (5G) ليس معدل البيانات المتصور الذي يمكن لكل مستخدم الوصول إليه.
