ما هي شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية في نقل بيانات

يتعلق انظام وطريقة نقل بيانات المستخدم من وحدة اتصال إلى مركز معالجة بيانات عبر شبكة اتصالات ويتم استقبال رسالة الإشارات لاسلكياً من وحدة الاتصالات في شبكة الاتصالات، كما تحتوي رسالة الإشارات على بيانات المستخدم التي يتم نقلها لاحقاً إلى مركز معالجة البيانات.

أساسيات شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية في نقل بيانات

من خلال إدخال بيانات المستخدم في رسالة الإشارة من الممكن نقل البيانات بسرعة إلى شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية، بينما يمكن حفظ الموارد لأنّه ليس مطلوباً إنشاء تصحيح كامل بتبديل الدائرة أو الحزمة بين وحدة الاتصال وشبكة الاتصالات، وقد تشتمل بيانات المستخدم على بيانات تطبيق لبرنامج يتم تشغيله بواسطة وحدة الاتصال، وعلى سبيل المثال البيانات المتذبذبة أو بيانات القياس أو مشتقاتها.

أظهرت العقود الماضية زيادة مطردة في الطلب على سعة البيانات لشبكات الاتصالات وقام مقدمو الاتصالات بتكييف شبكاتهم لتقديم خدمات موسعة لتلبية متطلبات عملائهم، وأحد الأمثلة على هذه الخدمات يتعلق بمجال الاتصالات من آلة إلى آلة (M2M)، وعادةً ما تتضمن تطبيقات (M2M) مئات أو آلاف وحدات الاتصال التي نادراً ما تتطلب الوصول إلى شبكة اتصالات.

ومثال يتضمن القراءة الإلكترونية على سبيل المثال عدادات الكهرباء في منازل قاعدة عملاء كبيرة، حيث تشمل الأمثلة الأخرى أجهزة الاستشعار والعدادات، والتي يمكن أن تكون مجهزة بوحدات اتصال تسمح بالإبلاغ عن معلومات الحالة إلى مركز معالجة البيانات عبر شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية، وقد يقوم مركز معالجة البيانات على سبيل المثال قم بتخزين البيانات أو توفير جدول زمني لأفراد الصيانة لإصلاح آلة وعداد وجهاز استشعار.

تتميز أنظمة اتصالات (M2M) عادةً بحقيقة أنّه في معظم الأحيان لا تحتوي وحدات الاتصال على أي شيء أو لا تحتوي إلا على كمية محدودة من البيانات للإبلاغ عنها، ومع ذلك بالنسبة لبعض التطبيقات أو في بعض المواقف مثل التنبيه من الضروري إرسال البيانات بسرعة من وحدة الاتصال إلى مركز معالجة البيانات خلال ثوان.

يتمثل أحد الأهداف في توفير طريقة وشبكة اتصالات تسمح بالاتصالات الفعالة والسريعة لكميات محدودة من البيانات في بيئة من آلة إلى آلة، ويتضمن طريقة لنقل بيانات المستخدم من وحدة اتصال إلى مركز معالجة البيانات عبر شبكة اتصالات، كما يتم استقبال رسالة الإشارات لاسلكياً من وحدة الاتصالات في شبكة الاتصالات، وتحتوي رسالة الإشارات على بيانات المستخدم التي يتم نقلها لاحقاً إلى مركز معالجة البيانات.

تتعلق الجوانب الأخرى ببرنامج كمبيوتر وشبكة اتصالات وعقدة من هذه الشبكة تم تكوينها لتنفيذ خطوات الطريقة على النحو المحدد في عناصر الحماية، كما يتضمن على وحدة اتصال تشتمل على معالج لمعالجة بيانات المستخدم، ووحدة تغليف تم تكوينها لتغليف بيانات المستخدم في رسالة إشارة واحدة أو أكثر من وحدة الاتصال إلى شبكة الاتصالات، وجهاز إرسال لإرسال رسائل الإشارات التي تحتوي على بيانات المستخدم لشبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية.

• “M2M” هي اختصار لـ “Machine-to-machine”.

مبدأ عمل شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية في نقل بيانات

من حيث المبدأ من الممكن إرسال نسخة من رسالة الإشارات إلى مركز معالجة البيانات، كما يتم استرداد بيانات المستخدم من رسالة الإشارات في شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية، وثم نقلها إلى مركز معالجة البيانات ويتم تنفيذ ذلك بكفاءة في الشبكة الأساسية لشبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية، وعلى سبيل المثال في مركز التبديل المحمول (MSC) أو عقدة دعم (GPRS (SGSN))، حيث تنتهي رسائل الإشارات عند هذه العقد.

من الممكن أن يتم توفير وحدة مراقبة بين شبكة الوصول الراديوي والشبكة الأساسية التي تم تكوينها لاستنشاق رسائل الإشارات للتعرف على رسائل الإشارات التي تحمل بيانات المستخدم، وتكون رسالة الإشارات التي تحمل بيانات المستخدم عبارة عن رسالة طلب إرفاق الشبكة، وتحتوي الرسالة المرفقة على عنصر معلومات لبيانات المستخدم.

قد يكون عنصر المعلومات هذا عنصر معلومات جديداً أو عنصر معلومات موجوداً غير مستخدم في موقف معين، وعلى سبيل المثال إذا لم يكن عنصر معلومات (IMEI) مطلوباً فيمكن استخدام عنصر المعلومات هذا لبيانات المستخدم، وعادةً ما تكون رسالة إرفاق واحدة من أولى الرسائل المستلمة من وحدة الاتصال في شبكة الاتصالات، وبالتالي فهي توفر مثيلاً مناسباً لتلقي بيانات المستخدم بسرعة.

بالنسبة لتطبيقات تبديل الدارات قد تكون رسالة طلب إرفاق الشبكة عبارة عن رسالة طلب تحديث الموقع مع عنصر معلومات نوع تحديث الموقع يشير إلى مرفق (IMSI)، وبالنسبة للتطبيقات التي يتم تحويلها بالحزم قد تكون رسالة طلب إرفاق الشبكة عبارة عن طلب إرفاق، ومع عنصر معلومات من نوع إرفاق يشير إلى طلب (GPRS) أو مرفق (GPRS / IMSI) مدمج.

وتحدث هذه الحالات المحددة لرسائل طلب إرفاق الشبكة عادةً عند تشغيل جهاز اتصال وتسمح بالتنفيذ الفعال ضمن معيار (3GPP TS 24.008)، وعلاوة على ذلك فإنّ استخدام إرفاق الرسائل لنقل بيانات المستخدم يسمح باستخدام وحدات الاتصال التي لا تمتلك وحدة هوية ذكية (SIM)، وقد تقبل شبكة الاتصالات رسالة طلب إرفاق الشبكة وبعد ذلك يمكن إنشاء اتصال، وهذا يسمح بإرسال المزيد من البيانات إلى أو من وحدة الاتصال.

• “GPRS” هي اختصار لـ “General Packet Radio Service”.

• “SIM” هي اختصار لـ “subscriber identity module”.

• “IMSI” هي اختصار لـ “international mobile subscriber identity”.

• “MSC” هي اختصار لـ “Mobile Switching Center”.

• “3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project”.

تطور عمل شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية في نقل بيانات

قد يتم استلام تأكيد بأنّ بيانات المستخدم قد تم تسليمها إلى مركز معالجة البيانات وبالتالي على سبيل المثال السماح لوحدة الاتصال بالعودة إلى وضع السكون، أو الامتناع عن محاولة إرسال نفس بيانات المستخدم مرة أخرى أو حذف بيانات المستخدم، وقد تتضمن البيانات الإضافية أيضاً معلومات إضافية لمركز معالجة البيانات.

إذا لم يتم إرسال المزيد من البيانات تقوم وحدة الاتصال بإبلاغ شبكة الاتصالات عن رغبتها في فصلها عن الشبكة، وبعد فصلها يمكن أيضاً نقل البيانات الإضافية من وحدة الاتصال في طلبات إرفاق أخرى ويتم رفض رسالة طلب الإرفاق من وحدة الاتصال من قبل الشبكة، وبالتالي استبعاد إمكانية إنشاء دائرة بتبديل الدارة أو اتصال بتبديل الحزمة.

قد لا تزال رسالة رفض المرفقات تحتوي على كمية محدودة من المعلومات لوحدة الاتصال وعلى سبيل المثال تأكيد على تسليم بيانات المستخدم إلى مركز معالجة البيانات، ممّا يسمح لوحدة الاتصال بحذف بيانات المستخدم أو تجنب قيام وحدة الاتصال بمحاولات أخرى لنقل بيانات المستخدم، ويعتبر رفض طلب الإرفاق مفيداً لتوفير الطاقة في وحدة الاتصال وتوفير الموارد في شبكة الاتصالات.

في السياق المحدد لشبكات اتصالات (M2M) ليس مطلوباً تنفيذ جميع الإجراءات المطلوبة عموماً للاتصالات المتنقلة التجارية وبالتالي توفير موارد الشبكة، وقد يتم حذف إجراءات المصادقة الخاصة بوحدة الاتصالات في شبكة الاتصالات، وتركها لمركز معالجة البيانات للتعرف على وحدة الاتصال والمصادقة عليها على أساس معرّف التطبيق أو معرّف الجهاز.

يمكن حذف إجراءات تحديث الموقع العادية والفترة الزمنية بشرط أن تظل وحدة الاتصالات في موقع ثابت إلى حد كبير داخل المنطقة التي تخدمها (MSC) أو (SGSN) معين، وقد يتم احتواء جزء على الأقل من بيانات المستخدم في رسالة الإشارات في شكل مشفر، ونظراً لأنّه يتعين إرسال بيانات المستخدم إلى شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية في أسرع وقت ممكن، وبالتالي عدم إتاحة الوقت لإنشاء اتصال آمن، فمن المفيد خلط بيانات المستخدم أو تشفيرها في وحدة الاتصال قبل إدخالها في رسالة الإشارات.