نظام الاتصالات اللاسلكية المتزامنة على الطيف الترددي

يتضمن نظام الاتصالات اللاسلكية المتزامنة على الطيف الترددي إرسال إشارة اتصالات “OFDMA” أولية متعامدة لتقسيم التردد إلى عقدة لاسلكية في طيف مرخص، وإرسال إشارة اتصالات “OFDMA” ثانية بالتزامن مع إرسال إشارة اتصالات “OFDMA” الأولى إلى العقدة اللاسلكية في نطاق غير مرخص.

أساسيات نظام الاتصالات اللاسلكية المتزامنة على الطيف الترددي

يتم إنشاء فاصل زمني دوري للباب للوصلة الهابطة الخلوية في طيف غير مرخص ومزامنة حد واحد على الأقل من فاصل البوابة الدورية، ومع حد واحد على الأقل لهيكل إطار دوري مرتبط بحامل مكون أساسي للوصلة الهابطة الخلوية، كما تنتشر شبكات الاتصالات اللاسلكية على نطاق واسع لتقديم خدمات اتصالات متنوعة مثل الصوت والفيديو وحزم البيانات والرسائل والبث وما شابه ذلك.

قد تكون هذه الشبكات اللاسلكية شبكات متعددة الوصول قادرة على دعم العديد من المستخدمين من خلال مشاركة موارد الشبكة المتاحة، كما قد تتضمن شبكة الاتصالات اللاسلكية عدداً من المحطات القاعدية أو “Node-Bs” التي يمكنها دعم الاتصالات لعدد من معدات المستخدم “UEs”، وقد يتصل تجهيزات المستعمل بمحطة قاعدة عبر الوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة.

تشير الوصلة الهابطة أو الوصلة الأمامية إلى وصلة الاتصال من المحطة القاعدة إلى تجهيزات المستعمل وتشير الوصلة الصاعدة والوصلة العكسية، إلى وصلة الاتصال من تجهيزات المستعمل إلى المحطة القاعدة، ومع ازدياد ازدحام شبكات الاتصالات اللاسلكية بدأ المشغلون في البحث عن طرق لزيادة السعة.

قد يكون أحد الأساليب هو استخدام شبكات المنطقة المحلية اللاسلكية “WLAN” لتفريغ بعض حركة المرور أو الإشارات، وتُعد شبكات “WLAN” أو شبكات “Wi-Fi” جذابة لأنّها على عكس الشبكات الخلوية التي تعمل في طيف مرخص تعمل عمومًا في طيف غير مرخص، وعلاوة على ذلك يتم تخصيص قدر متزايد من الطيف للنفاذ بدون ترخيص، ممّا يجعل خيار تفريغ حركة المرور أو إرسال الإشارات إلى شبكات “WLAN” أكثر جاذبية.

ومع ذلك قد يوفر هذا النهج حلاً جزئياً لمشكلة الازدحام لأنّ شبكات “WLAN” تميل إلى استخدام الطيف بكفاءة أقل من الشبكات الخلوية، وعلاوة على ذلك تختلف اللوائح والبروتوكولات المتضمنة في شبكات “WLAN” عن تلك الخاصة بالشبكات الخلوية، لذلك قد يظل الطيف غير المرخص خياراً معقولاً لتخفيف الازدحام إذا كان من الممكن استخدامه بشكل أكثر كفاءة ووفقًا للمتطلبات التنظيمية.

• “OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiplexing”.

• “WLAN” هي اختصار لـ “Wireless Local Area Network”.

• “UE” هي اختصار لـ “user equipment”.

مبدأ عمل نظام الاتصالات اللاسلكية المتزامنة على الطيف الترددي

تم وصف الأساليب والأجهزة التي يمكن فيها استخدام طيف غير مرخص لاتصالات “3GPP LTE”، وقد يتم دعم سيناريوهات نشر مختلفة بما في ذلك وضع الوصلة الهابطة التكميلية، حيث يمكن تفريغ سعة الوصلة الهابطة “LTE” في طيف مرخص إلى طيف غير مرخص، كما يمكن استخدام وضع تجميع الموجة الحاملة لتفريغ سعة الوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة “LTE” من طيف مرخص إلى طيف غير مرخص.

في الوضع المستقل قد تحدث اتصالات “LTE” للوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة بين محطة قاعدة وعلى سبيل المثال العقدة B المتطورة “eNB” و”UE” في طيف غير مرخص، كما قد تدعم المحطات القاعدية وكذلك تجهيزات المستعمل واحداً أو أكثر من هذه الأساليب أو الأساليب المماثلة.

كما يمكن استخدام إشارات اتصالات الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد “OFDMA” لاتصالات الوصلة الهابطة “LTE” في طيف غير مرخص، بينما يمكن استخدام إشارات اتصالات الوصول المتعدد بتقسيم التردد الواحد “SC-FDMA” لاتصالات الوصلة الصاعدة “LTE” في طيف غير مرخص، وقد يُشار إلى استخدام “LTE” الذي تم تكوينه لطيف غير مرخص باسم “LTE-غير مرخص” أو “LTE-U”.

تتضمن الطريقة إرسال إشارة اتصالات أولية متعامدة لتقسيم التردد والوصول المتعدد “OFDMA” إلى عقدة لاسلكية في طيف مرخص، وإرسال إشارة اتصالات “OFDMA” ثانية بالتزامن مع إرسال أول إشارة اتصالات “OFDMA” إلى العقدة اللاسلكية في طيف غير مرخص.

كما يكون إرسال إشارة اتصالات “OFDMA” الثانية في الطيف غير المرخص متزامناً مع الوقت مع إشارة اتصالات “OFDMA” الأولى في الطيف المرخص، ومع إزاحة ثابتة بين بنية رتل لإشارة اتصالات “OFDMA” الأولى وهيكل رتل من إشارة اتصالات “OFDMA” الثانية وقد تكون الإزاحة الثابتة مساوية للصفر.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution” و”3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project”.

• “SC-FDMA” هي اختصار لـ “Single-carrier Frequency-division multiple access” و”” هي اختصار لـ “”.

تطور عمل نظام الاتصالات اللاسلكية المتزامنة على الطيف الترددي

تشتمل العقدة اللاسلكية على تجهيزات المستعمل، وفي بعض النماذج يتم إرسال إشارات اتصالات “OFDMA” الأولى والثانية من “eNB”، كما قد تشتمل كل من إشارات اتصالات “OFDMA” الأولى والثانية على إشارة “LTE”، وكما يشمل جهاز آخر للاتصالات اللاسلكية على معالج وذاكرة في اتصال إلكتروني مع المعالج وإرشادات مخزنة في الذاكرة.

كما يمكن لشبكة اتصالات المحمول أن تعمل وفقاُ لواحد من أنواع مختلفة من المعايير، وفي بعض عمليات التنفيذ، يمكن لشبكة الاتصالات المتنقلة أن تعمل وفقاً لمعايير التطور طويل الأمد “LTE” على النحو المنصوص عليه في مشروع شراكة الجيل الثالث “3GPP”، ويشار إلى معايير “LTE” أيضاً بمعايير الوصول الراديوي الأرضي العالمي المتطور “E-UTRA”.

لتوسيع قدرة شبكة اتصالات الهاتف المحمول لدعم اتصالات البيانات لمعدات المستخدم “UEs”، يتم النظر في عمليات الوصول المعزز المرخص “LAA”، حيث يمكن إجراء الاتصالات في شبكة الاتصالات المتنقلة عبر طيف غير مرخص، كما يشمل الطيف غير المرخص ترددات ليست جزءاً من الطيف المرخص لشبكة اتصالات متنقلة معينة.

وعلى سبيل المثال يمكن ربط “LTE” بطيف مرخص محدد يتضمن ترددات يمكن أن تحدث خلالها اتصالات “LTE”، كما يشمل الطيف غير المرخص ترددات خارج نطاق “LTE” المرخص له وعلى سبيل المثال الترددات المستخدمة حالياً بواسطة “Wi-Fi”، وفي بعض عمليات التنفيذ يمكن توصيل الإشارات المتعلق بنفاذ تجهيزات المستعمل لشبكة نفاذ لاسلكي، وتنقل تجهيزات المستعمل ، ورسائل تحكم أخرى عبر الموجة الحاملة الأولية أي المرخصة في الطيف المرخص.

يمكن استخدام الموجة الحاملة الثانوية أي في الطيف غير المرخص لزيادة صبيب الانتهازية لاتصالات البيانات بين “eNB” و”UE” أي في اتجاه “DL” فقط أو في كلا الاتجاهين “DL” و”UL”، كما يمكن توفير خلية واحدة أو أكثر على ناقل مكون معين وسواء في الطيف المرخص أو غير المرخص، وفي سياق “CA” يمكن أن تشير “الخلية” بشكل عام إلى منطقة التغطية التي توفرها عقدة شبكة الوصول اللاسلكي على الناقل المكون المعني.

كما يمكن تكوين خلية أولية أو “PCell” على ناقل مكون في الطيف المرخص بينما يمكن تكوين خلية ثانوية أو “SCell” على كل من الناقلات الأخرى المكونة أو أكثر من “CA”، حيث يمكن تكوين “SCell” على ناقل مكون سواء في الطيف المرخص أو غير المرخص، كما يتم استخدام “PCell” لتوصيل معلومات تحكم معينة.

وبالإضافة إلى حركة البيانات إلى “UEs” التي يخدمها “PCell”، بينما يتم استخدام “SCell” لتوصيل حركة البيانات ومعلومات تحكم معينة تتعلق بحركة البيانات، يمكن أن تشير “حركة البيانات” إلى البيانات لحاملها والتي يمكن أن تتضمن بيانات المستخدم، مثل البيانات الصوتية أو البيانات الأخرى التي يرسلها المستخدم وبيانات التطبيق.

• “LAA” هي اختصار لـ “Licensed Assisted Access”.

• “E-UTRA” هي اختصار لـ “Evolved Universal Terrestrial Radio Access”.