الهندسةهندسة الاتصالات

نظام الاتصالات اللاسلكية المتنقلة Wireless Mobile Communication

بذلت محاولات مختلفة لتطبيق أنظمة اتصالات (5G) على شبكات إنترنت الأشياء، بحيث يمكن تنفيذ تقنيات مثل شبكة الاستشعار، واتصالات (MTC) و(M2M) عن طريق هوائيات تشكيل الحزمة و(MIMO) وهوائيات المصفوفة، كما يمكن أيضاً اعتبار تطبيق شبكة (RAN) السحابية كتقنية معالجة البيانات الضخمة كمثال على التقارب بين تقنية (5G) وتقنية إنترنت الأشياء.

 

أساسيات نظام الاتصالات اللاسلكية المتنقلة

 

من أجل تأمين معدل بيانات مرتفع ومعالجة البيانات بسرعة عالية في نظام اتصالات متنقل من الجيل التالي، قد تكون هناك حاجة إلى بنية معالجة بيانات جديدة يمكن توفيرها في طبقة (PDCP) وطبقة (RLC) وطبقة (MAC)، وإذا استقبل طرف ما إشارات محطة أساسية وحددها على التوالي فإنّ الطاقة الطرفية تُستهلك بسرعة، ومن المهم تقليل استهلاك الطاقة هذا.

 

وبناءً على ذلك يمكن تبديل المطراف من أسلوب توصيل التحكم في الموارد الراديوية (RRC) إلى وضع الخمول (RRC) ليكون في وضع الاستعداد، ومع ذلك فإنّ العديد من إجراءات إرسال الإشارات ضرورية من أجل تحويل الجهاز في وضع الاستعداد إلى أسلوب التوصيل (RRC) مرة أخرى، وفي نظام الاتصالات المتنقلة من الجيل التالي، يمكن تحديد أسلوب (RRC) غير النشط أو وضع التوصيل الخفيف.

 

كما يصبح الوصول السريع ممكناً مع تقليل إجراء إرسال الإشارات، ويمكن حفظ الطاقة الطرفية كما في وضع الاستعداد، ومع ذلك هناك حاجة إلى طريقة فعالة للانتقال من الأسلوب الموصل (RRC) إلى الأسلوب غير النشط (RRC) أو الأسلوب خفيف التوصيل، وفي الوضع غير النشط (RRC) يمكن حفظ طاقة البطارية الطرفية وعندما يصل الجهاز الطرفي إلى شبكة، يمكن تكوين وصول سريع باستخدام إشارة علوية صغيرة.

 

ومع ذلك ينفذ المطراف في الوضع الخامل (RRC) إجراءً لتحديث منطقة إعلام (RAN) بشكل متكرر أكثر من الإجراء الذي يقوم فيه المطراف في وضع الخمول (RRC) بتحديث منطقة التعقب بشكل دوري، وفي حالة وجود العديد من المطاريف في الوضع غير النشط (RRC) في الشبكة، فقد يتسبب ذلك في زيادة الحمل بسبب إجراء التحديث الدوري لمنطقة إشعار (RAN) الدورية، وبالتالي من الضروري للشبكة إدارة المطاريف في الوضع غير النشط (RRC)، لتبديل المطاريف في الوضع غير النشط (RRC) إلى أسلوب الراحة (RRC).

 

علاوة على ذلك إذا كان طرف ما يقوم حالياً بعملية تسليم في نظام (LTE)، يتم إجراء المزامنة من خلال إجراء وصول عشوائي إلى خلية مستهدفة، ويتم إكمال إجراء التسليم من خلال تلقي منحة للوصلة الصاعدة، وفي حالة إجراء العملية يحدث تداخل زمني في إجراء التسليم ويصبح من الصعب تلبية متطلبات الجيل التالي من أنظمة الاتصالات المتنقلة التي تتطلب زمن انتقال منخفض.

 

  • “RRC” هي اختصار لـ “Radio Resource Control” و”LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

 

  • “RAN” هي اختصار لـ “Radio access network” و”MAC” هي اختصار لـ “Medium access control”.

 

  • “MTC” هي اختصار لـ “Machine-Type Communications” و”PDCP” هي اختصار لـ “Packet Data Convergence Protocol”.

 

  • “MIMO” هي اختصار لـ “multiple input, multiple output” و”M2M” هي اختصار لـ “Machine-to-machine”.

 

مبدأ نظام الاتصالات اللاسلكية المتنقلة

 

في الجيل التالي من نظام الاتصالات المتنقلة يمكن تأمين معدل بيانات مرتفع ويمكن معالجة البيانات بسرعة عالية، ويمكن تقليل الحمل الزائد للإشارة ويمكن حفظ البطارية الطرفية من خلال طريقة للتبديل بين الوضع المتصل (RRC)، والأسلوب غير النشط (RRC) أو الوضع خفيف التوصيل ووضع الخمول (RRC) على أساس الموقت.

 

كما يمكن استخدام إجراء التسليم باستخدام تقنية تجميع الموجة الحاملة وبالتالي يمكن للطرف إرسال واستقبال البيانات دون تداخل زمني أثناء عملية التسليم، ويتم توفير طريقة بواسطة طرف في نظام اتصال لاسلكي وتتضمن الطريقة استقبال رسالة استدعاء من محطة قاعدة؛ لتبديل أسلوب المحطة في أسلوب غير نشط للتحكم في الموارد الراديوية (RRC) إلى أسلوب خمول (RRC)، وإرسال رسالة (RRC) إلى المحطة الأساسية بناءً على استقبال الاستدعاء تلقي رسالة تحرير توصيلة (RRC) من المحطة الأساسية، والانتقال من أسلوب (RRC) غير النشط إلى أسلوب الراحة (RRC) بناءً على رسالة تحرير توصيل (RRC).

 

يتم توفير محطة طرفية في نظام اتصال لاسلكي، ويشتمل الطرف على جهاز إرسال واستقبال تم تكوينه لإرسال واستقبال الإشارات ووحدة تحكم مهيأة، لتلقي من محطة أساسية رسالة مناداة لتبديل نمط المحطة في وضع غير نشط للتحكم في الموارد الراديوية (RRC) إلى وضع خمول (RRC)، وإرسال إرسال رسالة RRC إلى المحطة الأساسية بناءً على استقبال رسالة الاستدعاء، واستلام رسالة تحرير اتصال (RRC) من المحطة الأساسية والانتقال من أسلوب (RRC) غير النشط إلى أسلوب (RRC) الخامل بناءً على رسالة تحرير توصيل (RRC).

 

كما يتم توفير طريقة بواسطة محطة أساسية في نظام اتصال لاسلكي وتتضمن الطريقة إرسال رسالة استدعاء إلى مطراف؛ لتبديل أسلوب المحطة في وضع غير نشط للتحكم في الموارد الراديوية (RRC) إلى وضع الخمول (RRC)، وتلقي رسالة (RRC) من المطراف وإرسال رسالة تحرير اتصال (RRC) إلى المطراف بناءً على رسالة (RRC)، حيث تشير رسالة تحرير توصيل (RRC) إلى الانتقال من أسلوب (RRC) غير النشط إلى أسلوب الراحة (RRC).

 

تطور نظام الاتصالات اللاسلكية المتنقلة

 

قد يتم تقديم إرشادات برنامج الكمبيوتر هذه إلى معالج كمبيوتر للأغراض العامة أو كمبيوتر للأغراض الخاصة أو أي جهاز معالجة بيانات آخر قابل للبرمجة لإنتاج جهاز، مثل التعليمات التي يتم تنفيذها عبر معالج الكمبيوتر أو معالجة البيانات القابلة للبرمجة الأخرى جهاز، وإنشاء وسائل لتنفيذ الوظائف المحددة في كتلة أو كتل المخطط الانسيابي، ويمكن أيضاً تخزين تعليمات برنامج الكمبيوتر هذه في ذاكرة كمبيوتر قابلة للاستخدام أو قابلة للقراءة بالكمبيوتر والتي قد توجه جهاز كمبيوتر أو أي جهاز معالجة بيانات آخر قابل للبرمجة للعمل بطريقة معينة، مثل الإرشادات المخزنة في ذاكرة الكمبيوتر القابلة للاستخدام أو القابلة للقراءة.

 

يجب أن تتابع تقنيات الاتصال المستخدمة بالفعل من قبل الأنظمة الهامة بشكل خاص عن كثب جميع التطورات الحالية في مجالها، ويجب مراقبة التطورات ليس فقط لأنظمة الإدارة للقطاع أو الخدمة ذات الصلة ولكن أيضاً لتنسيق الأنظمة الحرجة المتكاملة، ويعتمد تحديث المجتمعات على جودة مرافق البنية التحتية القائمة وتشغيلها بكفاءة، وتضمن البنى التحتية المادية مثل أنظمة النقل وإمدادات المياه والطاقة ومنع مشاكل النفايات، وأنظمة الاتصالات أن يتمكن كل فرد في المجتمع من الحفاظ على حياة مدينة فعالة.

 

أدت التطورات التكنولوجية والاقتصاد الموجه إلى الخدمات إلى جعل البنية التحتية للاتصالات والمعلومات في المقدمة وخاصة في الحياة الحضرية، ومن المتوقع أن يكون لبعض التقنيات الناشئة مثل أنظمة الاتصالات المتنقلة اللاسلكية من الجيل الخامس، والواقع المعزز وإنترنت الأشياء وتحليلات البيانات الضخمة التي قد تستخدمها تلك البنى التحتية الحيوية، تأثيراً كبيراً على السلامة العامة وتطبيقات الأعمال الهامة.

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