ما هي بنية Slicing في الاتصالات اللاسلكية

توفر النماذج نظاماً أو جهازاً أو وسيطاُ يمكن قراءته بواسطة الكمبيوتر لتوفير بنية “Slicing” لأنظمة الاتصالات اللاسلكية، كما أنّه في الجيل الرابع من التطور طويل الأمد (4G-LTE) وشبكات الاتصالات اللاسلكية “LTE-Advanced / Pro”، كان هناك اتجاه للتجانس في بنية الشبكة وتطبيقاتها.

أساسيات بنية Slicing في الاتصالات اللاسلكية

من الأمثلة على بنية الشبكة تطوير الخلايا الصغيرة وشبكات الترحيل وشبكات الاتصال من جهاز إلى جهاز (D2D) والمعروفة أيضاً باسم خدمات القرب (ProSe) والاتصالات من نوع الجهاز (MTC)، كما يمكن اعتبار الخلايا الصغيرة أي شكل من أشكال الخلايا أصغر من محطة الماكرو التقليدية “eNB” أو القاعدة، وعلى سبيل المثال خلايا ميكرو أو بيكو أو فيمتو.

بالانتقال إلى شبكات الاتصالات اللاسلكية من الجيل الخامس (5G)، قد يكون اتجاه عدم التجانس أكثر وضوحاً ومن المرغوب فيه تحسين الأساليب والأجهزة للتحكم في الموارد اللاسلكية، وعلى سبيل المثال نظراً لأنّه من المتوقع أن تخدم شبكات الاتصالات اللاسلكية (5G) مجموعة متنوعة من التطبيقات مع أنواع ومتطلبات مختلفة لحركة المرور، ومعدات الشبكة والمستخدم مع إمكانات اتصال وحساب مختلفة.

وأسواق تجارية مثل حالات الاستخدام من الخدمات الصوتية الأكثر تقليدية مثل الصوت عبر (LTE) و(VoLTE) والنطاق العريض للأجهزة المحمولة (MBB)، وهناك رغبة في توفير التحكم في كل حالة من حالات الاستخدام هذه بحيث يتم تحسين استخدام الشبكة اللاسلكية أو على الأقل تحسينها.

تتعلق بنية (Slicing) بتقطيع بنية شبكة الوصول الراديوي (RAN) لشبكة اتصالات لاسلكية، وقد يكون (RAN) جزءاً من شبكة الاتصالات اللاسلكية، والتي تنفذ واحدة أو أكثر من تقنيات الوصول إلى الراديو (RATs)، ويمكن اعتبارها مقيمة في موقع يقع بين جهاز مستخدم (UE) مثل الهاتف المحمول أو الهاتف الذكي أو الكمبيوتر المحمول المتصل، أو أي جهاز يتم التحكم فيه عن بُعد أو يمكن الوصول إليه ببساطة ويوفر الاتصال بالشبكة الأساسية (CN) التي تخدم شبكة الاتصالات اللاسلكية.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution” و”VoLTE” هي اختصار لـ “Voice-over-Long-Term-Evolution”.

• “CN” هي اختصار لـ “core-network” و”UE” هي اختصار لـ “user-equipment”.

• “RAN” هي اختصار لـ “Radio-Access-Network” و”MBB” هي اختصار لـ “Mobile-Broad-band”.

• “MTC” هي اختصار لـ “Machine-Type-Communications” و “D2D” هي اختصار لـ “Device-to-Device”.

مبدأ عمل بنية Slicing في الاتصالات اللاسلكية

يمكن تنفيذ (RAN) باستخدام شريحة (SIM) الموجودة في (UEs) أو المحطات القاعدية مثل العقدة B المحسنة (eNBs) أو المحطات القاعدية التي تشكل شبكة أو نظام الاتصالات اللاسلكية الخلوية، كما تتضمن أمثلة شبكات “RAN” على سبيل المثال شبكة وصول لاسلكي (GSM) أي (GRAN) و(GERAN) أي (GRAN) ممكّن من (EDGE) وشبكة وصول لاسلكي (UMTS) أي (UTRAN) و(E-UTRAN) أي (LTE) أو (LTE-Advance / Pro) وشبكة وصول لاسلكي عالية السرعة وزمن وصول منخفض.

كما أنّ البنية العامة لتقطيع الشبكة في شبكة وصول لاسلكي لشبكة اتصالات لاسلكية كشبكة اتصالات لاسلكية (5G)، وقد يشتمل على نوع واحد أو معين من الاتصالات أي يمكن تعريفه على أنّه حالة استخدام واحدة أو خاصة للاتصالات المعنية، وخارج العديد من أنواع الاتصالات الحالية والجديدة التي يمكن إجراؤها عبر شبكات الاتصالات اللاسلكية المستقبلية، بما في ذلك شبكة الوصول اللاسلكي على وجه الخصوص.

كما قد تشمل الأنواع الحالية النطاق العريض المتنقل (MBB) والصوت (VoLTE)، في حين أنّ الأنواع الجديدة من الاتصالات قد تشمل أنواعاً جديدة من خدمات الاتصال وحالات الاستخدام، مثل اتصالات نوع الجهاز (MTC) وشبكات المنطقة الشخصية والشبكات الصحية المخصصة وآلة إلى آلة (M2M) و(eMBB) اتصالات قائمة على الوقت واتصالات السيارة (V2X).

كما إنّه سيغطي أي فصل منطقي حالي أو مستقبلي لشبكة وصول لاسلكية مادية للاستخدام الحصري بواسطة الاتصالات اللاسلكية لاستخدام معين أو نوع من الاتصال، وفي بعض الأمثلة قد تكون هناك عدة شبكات وصول لاسلكية مادية قيد الاستخدام، وكل منها مقسم إلى شبكات وصول لاسلكية منفصلة منطقياً.

قد تكون شرائح الشبكة المقترحة قابلة للبرمجة وقابلة للتطوير بدرجة عالية ومرنة، مع الأخذ في الاعتبار التوافر ومتطلبات الكمون والطاقة والتأثير على عمر البطارية، والموثوقية والسعة والأمن وسرعة شبكة الاتصالات اللاسلكية التي تتطلبها كل حالة استخدام معينة.

• “SIM” هي اختصار لـ “subscriber-identity-module-card” و”V2X” هي اختصار لـ “Vehicle-to-Everything”.

• “M2M” هي اختصار لـ “Machine-to-machine” و”eMBB” هي اختصار لـ “Enhanced-Mobile-Broadband”.

• “GSM” هي اختصار لـ “Global-System-for-Mobile” و”UMTS” هي اختصار لـ “Universal-Mobile-Telecommunications-System”.

• “GRAN” هي اختصار لـ “GSM-RAN” و”UTRAN” هي اختصار لـ “Universal-Terrestrial-Radio-Access-Network”.

• “GERAN” هي اختصار لـ “GSM-EDGE-Radio-Access-Network” و”E-UTRAN” هي اختصار لـ “Evolved-UMTS-Terrestrial-Radio-Access-Network”.

تطور عمل بنية Slicing في الاتصالات اللاسلكية

يعتبر تقطيع الشبكات أحد التقنيات الرئيسية لتلبية المتطلبات المتنوعة والخدمات والتطبيقات المتنوعة المتوقع دعمها في شبكات اتصالات (5G)، وهذا لأنّه في تقنيات الاتصالات اللاسلكية أصبح تحسين الكفاءة الطيفية على مستوى الارتباط الراديوي تحدياً متزايداً، لذلك تم العثور على طرق جديدة لبناء شبكات وأجهزة لاسلكية مستقبلية تخدمها تلك الشبكات اللاسلكية لتلبية الطلب المتزايد باستمرار على السعة.

لتحقيق هذه الأهداف تتطور شبكة الجيل الخامس والأجيال القادمة من الشبكات اللاسلكية ولا سيما الأجهزة اللاسلكية التي تخدم تلك الشبكات اللاسلكية، أو التي تخدمها تلك الشبكات اللاسلكية لتكون حول الجمع بين الحوسبة والاتصالات وتوفير الحلول الشاملة، وهذا تحول نموذجي من الأجيال السابقة حيث ركز تطوير التكنولوجيا بشكل أساسي على الاتصالات أحادية المستوى وحدها.

لتوفير السعة المتزايدة في الشبكات اللاسلكية قد يتم تقطيعها. قد يشمل ذلك تقطيع أي تقسيم أو فصل منطقياً شبكة النطاق العريض التقليدية، والكبيرة الفردية إلى شبكات افتراضية متعددة لخدمة الصناعات والتطبيقات الرأسية بطريقة أكثر كفاءة من حيث التكلفة والموارد، كما قد تحتوي كل شريحة شبكة على بنية شبكة مختلفة وقدرات وقدرات مختلفة في التطبيق والتحكم والحزم ومعالجة الإشارات من أجل تحقيق عائد أمثل على الاستثمار.

يمكن إضافة الشرائح الرأسية الجديدة أي الصناعة أو نوع الخدمة إلى شبكة لاسلكية قائمة قابلة للتجزئة في أي وقت بدلاً من نشر شبكة لاسلكية مخصصة جديدة لهذا السوق الرأسي، وبالتالي فإنّ تقطيع الشبكة الرأسية يوفر وسيلة عملية لفصل حركة المرور من وجهة نظر التطبيق الرأسي عن بقية خدمات النطاق العريض المتنقلة العامة، وبالتالي تجنب أو تبسيط المشكلة الهندسية التقليدية لجودة الخدمة (QoS) بشكل عملي، وقد يشمل تشريح الشبكة اللاسلكية التشريح في كل من الشبكة الأساسية وشبكات الوصول الراديوي أي أنّه حل شامل.

في شبكات (5G) اللاسلكية وما بعدها قد لا يكون توسيع سعة الشبكة موحداً كما كان في الأجيال السابقة، وعلى سبيل المثال قد يكون عامل التحجيم أعلى عندما تكون الشبكة اللاسلكية أقرب إلى المستخدم وأقل كلما تعمقنا في البنية التحتية للشبكة اللاسلكية، كما قد يكون هذا القياس غير الموحد نتيجة لتجربة المستخدم المعززة التي تم تمكينها من خلال قدرات الاستشعار المتزايدة بشكل كبير، أو موارد المعالجة المتاحة في الأجهزة اللاسلكية التي تستخدم الشبكات اللاسلكية.

على عكس الأجيال السابقة من الشبكات اللاسلكية، حيث تعمل الشبكة بشكل أساسي كأنبوب بيانات وتتوسع بشكل موحد ولكن بشكل فردي من طرف إلى طرف مع تحسن واجهة الهواء، قد تعتمد شبكة الجيل الخامس والأجيال القادمة من الشبكات اللاسلكية جزئياً على الأقل على شبكات المعلومات، التي تشتمل على قدرات متنوعة غير متجانسة أو متجانسة للحوسبة والشبكات والتخزين للشبكات اللاسلكية والأجهزة اللاسلكية التي تخدمها.