الاتصالات المتنقلةالهندسةهندسة الاتصالات

نظام الإرسال والاستقبال الموفرة للطاقة في الاتصالات المتنقلة

يتم توفير محطة متنقلة تتصل بمحطة أساسية باستخدام قناة راديو وتتألف المحطة المتنقلة من وحدة تبديل مكونة للتحول من فترة استقبال الحزم، والتي يمكن خلالها تنفيذ استقبال الحزمة إلى فترة توقف استقبال الحزمة، والتي يتم خلالها توقف استقبال الحزم، وحدة إرسال مهيأة للإرسال إلى المحطة الأساسية، ونتيجة لاستقبال حزمة مرسلة من المحطة الأساسية كإشارة إخطار بنتيجة الاستقبال.

 

أساسيات نظام الإرسال والاستقبال الموفرة للطاقة في الاتصالات المتنقلة

 

في النظام الخلوي يعتمد وقت تشغيل محطة متنقلة على عملية الاستقبال وحجم الدائرة، ومن وجهة النظر هذه كطريقة لقمع استهلاك الطاقة لمحطة متنقلة، يُعد الاستقبال المتقطع تقنية فعالة يتم بموجبها تشغيل دائرة الاستقبال فقط عند وجود البيانات المراد استقبالها، ولكن يتم إجراء دائرة الاستقبال للتوقف عند عدم وجود البيانات التي سيتم استلامها.

 

وكأول تقنية تقليدية يتم استخدام طريقة يتم من خلالها، وفيما يتعلق بالاستقبال المتقطع لمحطة متنقلة فيما يتعلق بحركة المرور، والتي يتم بموجبها نقل البيانات بدورة ثابتة إلى حد كبير مثل (VoIP) التي ينقل الصوت باستخدام الحزم، ويتم الترويج للمعايير على أنّها (IEEE 802.16e) وتحت هذا النظام تكون الفترة التي يتم فيها توقف وظيفة الاستقبال يشار إليها باسم (Sleep Window)، بينما يشار إلى فترة الاستعداد باسم (Listening Window) ويتكرر كلاهما بالتناوب.

 

كما أنّ نافذة الاستماع ونافذة النوم هما فترات زمنية محددة مسبقًا، ووفقًا لهذا النظام يتم تعيين إجمالي الفترات التي تكون وحدة تكرار نافذة الاستماع، ونافذة السكون على دورة تحكم ويتم التحكم في الاستقبال المتقطع لمحطة متنقلة من خلال دورة التحكم، وترسل محطة قاعدة أو محطة متنقلة رسالة بدء استقبال متقطع.

 

بعد ذلك ترسل المحطة الأساسية رقم إطار لبدء “نافذة السكون” إلى المحطة المتنقلة، وتبدأ الاستقبال المتقطع وبعد بدء الاستقبال المتقطع وخلال فترة نافذة الاستماع، ترسل المحطة الأساسية البيانات إلى المحطة المتنقلة وتستقبل المحطة المتنقلة البيانات، وخلال فترة (Sleep Window) توقف المحطة الأساسية عن إرسال البيانات إلى المحطة المتنقلة، وتتوقف المحطة المتنقلة عن استقبال البيانات.

 

علاوة على ذلك في إطار نظام (HSDPA) الذي يتم فيه التوحيد القياسي بواسطة (3GPP)، يتم النظر في طريقة الاستقبال لإجراء الاستقبال المتقطع، بحيث ترسل المحطة الأساسية معلومات تحديث الحالة التي تشير إلى ما إذا كان استقبال الحزم ممكناً لكل إطار تحديث للحالة، وعند التأكيد على أنّ معلومات تحديث الحالة تشير إلى أنّ الاستقبال ممكن تستقبل محطة متنقلة الحزم.

 

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

 

  • “HSDPA” هي اختصار لـ “High Speed Downlink Packet Access”.

 

مبدأ نظام الإرسال والاستقبال الموفرة للطاقة في الاتصالات المتنقلة

 

بدلاً من ذلك حتى إذا تعذر استلام معلومات تحديث الحالة بشكل صحيح بسبب خطأ في مسار الاتصال، فإنّ المحطة المتنقلة تستقبل الحزم ومن ناحية أخرى عند التأكيد على أنّ معلومات تحديث الحالة تشير إلى استحالة الاستقبال، توقف المحطة المتنقلة استقبال الحزم وفي كل من التقنيات يتم استخدام (HARQ) والذي بموجبه بعد تلقي البيانات، تحدد المحطة المتنقلة ما إذا كانت البيانات قد تم استلامها دون خطأ، وتنقل نتيجة التحديد إلى المحطة الأساسية كإشارة إخطار نتيجة الاستقبال.

 

ووفقاً لـ (HARQ) يمكن للمحطة القاعدة أن تحدد ما إذا كان ينبغي إعادة إرسال البيانات أم لا، بناءً على إشارة الإخطار بنتيجة الاستقبال المرسلة من المحطة المتنقلة ممّا يزيد من كفاءة الإرسال بواسطة التحكم في إعادة الإرسال، وعلاوة على ذلك كالتقنية التقليدية الثالثة، تم الكشف عن طريقة ونظام لإدارة استهلاك الطاقة داخل محطة محمولة، ووفقًا للتقنية عند إرسال البيانات يتم تمديد فترة الاستقبال، بينما في حالة عدم إرسال البيانات يتم ضبط الحالة على حالة توقف الاستقبال.

 

ومع ذلك في النظام الذي تتكرر فيه فترة الاستقبال الثابت وفترة توقف الاستقبال الثابت، بالتناوب فيما يتعلق بالحركة والتي ترسل البيانات مع دورة تحكم ثابتة مثل التقنية التقليدية تثار مشكلة، حتى لو يتم إرسال جميع البيانات أثناء فترة الاستقبال، ولا يمكن تحويل فترة الاستقبال إلى فترة توقف الاستقبال، حتى إذا اكتمل استلام جميع الحزم خلال فترة استقبال الحزم تواصل المحطة المتنقلة فترة استقبال الحزمة، حتى تستقبل إشارة توقف استقبال الحزمة من المحطة الأساسية، على الرغم من عدم وجود مناسبة لتلقي الحزم يتم استهلاك الطاقة دون داع من خلال الاستمرار في معالجة الاستلام.

 

علاوة على ذلك عند تطبيق نظام الاستقبال المتقطع على نظام الاتصال الذي يقوم بالتحكم في إعادة الإرسال مثل (HARQ)، في حالة عدم اكتمال إعادة الإرسال خلال فترة الاستقبال ويتم تأخير إعادة الإرسال إلى فترة الاستقبال لدورة التحكم التالية، وفي حالة حركة المرور التي تتطلب خاصية الوقت الفعلي مثل الاتصال الصوتي، هناك مشكلة تتمثل في عدم استيفاء الشروط المطلوبة ويتم كسر الحزم لخفض جودة الخدمة.

 

  • “HARQ” هي اختصار لـ “Hybrid automatic repeat request”.

 

تطور نظام الإرسال والاستقبال الموفرة للطاقة في الاتصالات المتنقلة

 

عند النقل إلى حالة توقف الاستقبال من الضروري تلقي إخطار من المحطة القاعدة، وبالتالي تثار مشكلة أنّه عندما تكون معلومات تحديث الحالة خاطئة، نظراً لاستمرار حالة الاستقبال يتأخر الانتقال إلى حالة توقف الاستقبال، وفي ظل التقنية التقليدية عند النقل إلى حالة توقف الاستقبال من الضروري إرسال رسالة النقل، وعلاوة على ذلك عندما تكون الرسالة معيبة نظراً لاستمرار حالة الاستقبال، يتأخر الانتقال إلى حالة توقف الاستقبال وتعمل التقنية يتم تغيير دورة التحكم نفسها للاستقبال المتقطع، ولا يمكن تطبيقها على تقنية يُفترض فيها أنّ دورة التحكم في الاستقبال المتقطع ثابتة.

 

لذلك يُعد الهدف هو توفير نظام إرسال واستقبال موفر للطاقة، وفي طريقة اتصال الحزمة التي يتم فيها إجراء التحكم في إعادة الإرسال مثل (HARQ)، وتكرار فترة الاستقبال وفترة توقف الاستقبال للحزم بالتناوب مع دورة تحكم ثابتة، بحيث تعمل على إطالة نسبة فترة توقف الاستقبال بفترة استقبال الحزم ضمن دورة التحكم لتقليل استهلاك الطاقة لمحطة متنقلة.

 

كما يتم توفير نظام اتصالات متنقل يشتمل على محطة قاعدة ومحطة متنقلة، حيث يتم تعيين قناة راديو بين المحطة الأساسية والمحطة المتنقلة، وتكرر المحطة الأساسية بالتناوب فترة إرسال الحزم التي يتم خلالها إرسال الحزم وفترة توقف إرسال الحزم، والتي يتم خلالها إيقاف إرسال الحزم مع فترة محددة مسبقًا دورة التحكم في وقت اتصال الحزمة باستخدام قناة الراديو، وبعد إرسال الحزم إلى المحطة المتنقلة وتحديد ما إذا كان ينبغي إرسال حزم إعادة الإرسال بناءً على إشارة إشعار نتيجة الاستقبال من المحطة المتنقلة.

 

وكذلك المحطة المتنقلة تكرر بالتناوب فترة استقبال الحزم التي يتم خلالها استلام الحزم، وفترة توقف استقبال الحزم يتم خلالها إيقاف استقبال الحزم بدورة تحكم محددة مسبقًا في وقت اتصال الحزمة باستخدام القناة الراديوية، وإرسال نتيجة الاستقبال فيما يتعلق بالحزم إلى المحطة الأساسية كإشارة إخطار نتيجة الاستقبال، حيث تشتمل المحطة الأساسية على وسيلة لإعادة إرسال الحزم لإرسال حزم إعادة الإرسال مع تمديد فترة إرسال الحزم في دورة التحكم بناءً على إشارة الإخطار بنتيجة الاستقبال، وتشمل المحطة المتنقلة وسيلة استقبال رزم لاستقبال الحزم ببدء فترة استقبال الحزم حسب بداية فترة إرسال الحزم للمحطة القاعدة.

المصدر
Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى