اقرأ في هذا المقال
- أساسيات نظام الاتصالات بنوع الآلة لتحسين التغطية
- مبدأ عمل نظام الاتصالات بنوع الآلة لتحسين التغطية
- تطور عمل نظام الاتصالات بنوع الآلة لتحسين التغطية
يتضمن نظام الاتصالات بنوع الآلة لتحسين التغطية إجراء اتصال من نوع آلة الوصلة الهابطة من محطة أساسية إلى محطة اتصال نوع الآلة (MTC)، وفي المحطة الأساسية وإرسال واحد على الأقل من معلومات النظام أي معلومات النظام باستثناء كتلة المعلومات الرئيسية (MIB)، ومعلومات تحكم وبيانات لمحطة (MTC) باستخدام عرض نطاق للنظام له حجم محدد مسبقاً.
أساسيات نظام الاتصالات بنوع الآلة لتحسين التغطية
تقوم المحطة الأساسية بقفزات التردد باستخدام نمط قفز التردد في وحدة النطاق الضيق على واحدة على الأقل من معلومات النظام أي معلومات النظام باستثناء كتلة المعلومات الرئيسية (MIB)، ومعلومات التحكم والبيانات لإرسالها إلى محطة (MTC) والنطاق الضيق أقل من عرض النطاق الترددي للنظام.
في حالة تطبيق اتصال من نوع الآلة (MTC) أو من آلة إلى آلة (M2M) أو إنترنت الأشياء (IoT) ومحطات (MTC) مثل محطات اتصال نوع الآلة (MTC)، وقد يتطلب الأمر تحسين التغطية مقارنةً بتغطية خلية التطور طويل الأمد (LTE) الحالية، وقد يتم تثبيت بعض محطات (MTC) في مكان محمي بمبنى معزول برقائق معدنية أو يتكون من نوافذ معدنية أو جدران رقيقة، أو يمكن تثبيتها في أرض تحت الأرض للمبنى.
قد تتعرض محطات (MTC) لخسائر اختراق في واجهة لاسلكية أكثر من محطة (LTE) عامة وقد يكون للمطاريف (MTC) الموجودة في سيناريو التغطية النهائية سرعة بيانات منخفضة، وتحمل تأخير كبير وعدم قابلية للتنقل وبالتالي قد لا تكون بعض الرسائل أو القنوات ضرورية في حالة الاتصالات باستخدام مطاريف (MTC).
تحتاج تقنيات تحسين تغطية محطة (MTC) إلى مراعاة التغطية واستهلاك الطاقة وكفاءة تردد الخلية والتأثيرات على المعيار وتكاليف التصنيع والتعقيد، وفي حالة (MTC) الحالية هناك حاجة إلى تقنية تمكن الاتصالات في شبكة مشتركة موجودة عند عرض نطاق ترددي صغير، مثل (1.4 ميجاهرتز) وبغض النظر عن عرض النطاق الترددي الحالي للمحطة الأساسية.
وفي حالة (MTC) يبلغ معدل إرسال البيانات حوالي (100 كيلوبت في الثانية) أي عرض النطاق ثابت عند (1.4 ميجاهرتز) ، بحيث تكون هناك حاجة إلى طريقة لتحسين التغطية بشكل كبير مع الحفاظ على انخفاض استهلاك الطاقة لمحطة (MTC)، وهذا لا يعني أنّ جميع المطاريف تتطلب تحسين التغطية وقد تختلف الحاجة إلى تحسين التغطية بين المطاريف، بحيث لا يمكن تمكين تقنيات تحسين التغطية إلّا للمطاريف التي تحتاج إلى تحسين التغطية.
- “MTC” هي اختصار لـ “Machine-Type-Communication”.
- “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.
- “M2M” هي اختصار لـ “Machine-to-machine”.
- “IoT” هي اختصار لـ “Internet-of-Things”.
- “MIB” هي اختصار لـ “Management-information-base”.
مبدأ عمل نظام الاتصالات بنوع الآلة لتحسين التغطية
هناك حاجة إلى تقنية لتحسين تغطية محطة (MTC) بمقدار (20 ديسيبل) مقارنة بمعدات مستخدم (LTE (UE)) العامة من الفئة 1 التي لها معدل نقل بيانات أدنى، وإذا تحسنت تغطية محطة (MTC) بشكل كبير فيجب تحسين القنوات المادية المستخدمة لذلك أيضاً، ومن أجل تحسين تغطية محطة (MTC) بمقدار (20 ديسيبل) فإنّ جميع القنوات المادية للوصلة الصاعدة وجميع القنوات المادية للوصلة الهابطة بما في ذلك القناة المشتركة (SCH)، وقناة البث وقناة التحكم المادية للوصلة الهابطة (PDCCH) بحاجة إلى التحسين.
إذا تم تطبيق تقنية لتقليل التردد الراديوي المستقبلي الفردي (RF) وعرض النطاق الترددي على مطاريف (MTC)، فقد يؤدي ذلك إلى تقليل تغطية الوصلة الهابطة وبالتالي هناك حاجة إلى تقنية تحسين تغطية إضافية للتعويض عن فقدان التغطية، وإذا تم تطبيق سلسلة استقبال (RF) واحدة على محطات (MTC) يلزم توفير تغطية إضافية لجميع قنوات الوصلة الهابطة.
وإذا تم تقليل عرض النطاق الأقصى فستكون هناك حاجة إلى تكملة التغطية لقناة التحكم المادية في الوصلة الهابطة ((E) PDCCH) وقناة مشتركة للوصلة الهابطة المادية (PDSCH)، وبالإضافة إلى ذلك يجب تطبيق تقنيات (MTC) منخفضة التكلفة باعتبارها تقنية تكميلية للتغطية، وإذا تم السماح بتخفيض التكاليف وتحسين التغطية تماماً فقد يؤدي ذلك إلى تدهور أداء نظام (LTE).
كما يلزم تحسين التغطية بمقدار (20 ديسيبل) أو أكبر لمطاريف (MTC)، ولكن عندما يتوفر عرض نطاق قدره (1.4 ميجاهيرتز) وسلسلة (RF) واحدة للمستقبل، فقد يكون أداء استقبال البيانات ضعيفاً مقارنةً بمطاريف اتصالات متنقلة عامة قائمة، لذلك هناك حاجة إلى العديد من التقنيات المتقدمة التي تمكن من تأمين تغطية (20 ديسيبل) أو أكبر من خلال تحسين الأداء في ظل هذه البيئة.
بالإضافة إلى ذلك يُعد تشغيل قناة الوصول العشوائي للوصلة الصاعدة (RACH) أحد أهم العناصر لتقنية تحسين التغطية، و(RACH) هي نوع من إشارة طلب البيانات التي يتم إرسالها بواسطة محطة أساسية إلى محطة أساسية في وقت عشوائي للوصول إلى المحطة الأساسية ونقل البيانات، ويبدأ (RACH) الاتصالات التي تبدأ في جميع المحطات، وبالتالي هناك حاجة تقنية تمكّن محطة أساسية من استقبال إشارة (RACH) من محطة (MTC) بعيدة، حيث تم تغطية (20 ديسيبل) أو أكبر لها وتنقل بنجاح إشارة استجابة إلى مطراف (MTC).
وإذا كانت المحطة الأساسية أو المطراف قادرة على تمييز محطة تمديد تغطية (MTC) عن محطة اتصالات متنقلة عامة مسبقاً فقد يساعد ذلك على زيادة الكفاءة في اتصالات تحسين تغطية (MTC)، لذلك هناك حاجة أيضاً إلى تقنية لتمييز محطة تمديد تغطية (MTC) عن مطراف عام في عملية (RACH)، حيث يحاول المطراف الوصول الأولي.
- “SCH” هي اختصار لـ “Shared-Channel”.
- “RACH” هي اختصار لـ “Random-access-channel”.
- “PDCCH” هي اختصار لـ “Physical-Dedicated-Control-Channel”.
- “PDSCH” هي اختصار لـ “Physical-Downlink-Shared-Channel”.
- “RF” هي اختصار لـ “Radio-Frequency”.
تطور عمل نظام الاتصالات بنوع الآلة لتحسين التغطية
تتضمن طريقة إجراء اتصال من نوع آلة الوصلة الهابطة من محطة أساسية إلى محطة (MTC) وفي المحطة الأساسية وإرسال واحد على الأقل من معلومات النظام، أي النظام المعلومات باستثناء فدرة المعلومات الرئيسية (MIB)، وهي معلومات وبيانات تحكم إلى مطراف (MTC) باستخدام عرض نطاق للنظام له حجم محدد مسبقاً.
كما تقوم المحطة الأساسية بقفزات التردد باستخدام نمط قفز التردد في وحدة ذات نطاق ضيق على الأقل إحدى معلومات النظام أي معلومات النظام باستثناء كتلة المعلومات الرئيسية (MIB)، ومعلومات التحكم والبيانات المطلوب إرسالها إلى محطة (MTC) والنطاق الضيق أقل من عرض نطاق النظام، ويمكن إنشاء نمط قفز التردد أو تحديده باستخدام معرف واحد على الأقل لمعرف الخلية (ID) ومعرف المطراف ورقم إطار النظام ودليل الرتل الفرعي.
يمكن إرسال مخطط قفز التردد باستخدام الجدولة الثابتة إلى مطراف (MTC) وقد لا يتم تنفيذ قفزات التردد على إشارة التزامن الأولية (PSS) وإشارة التزامن الثانوية (SSS) من أجل التزامن، وتحمل (PBCH) معلومات النظام ويمكن تنفيذ قفزات التردد في مجموعة نطاقات ضيقة محددة، وفي حالة مخطط إرسال مزدوج بتقسيم زمني (TDD) يمكن استخدام مجموعة متطابقة من النطاقات الضيقة لإرسال وصلة صاعدة ووصلة هابطة.
قد يتم إخطار مجموعة النطاق الضيق المتاحة إلى محطة (MTC) باستخدام معلومات النظام وقد تتضمن معلومات النظام واحدة على الأقل من (MIB) و(SIB)، وقد يتم بث (MIB) و(SIB) إلى جميع محطات (MTC) في الشبكة، أو في حالة وجود معلومات يمكن إخطار مطراف (MTC) بمجموعة ضيقة النطاق متاحة بتشفير واحد على الأقل من (MIB) و(SIB) برمز محدد يمثل رقماً محدداً.
- “SIB” هي اختصار لـ “System-Information-Block” و”TDD” هي اختصار لـ “Time-Division-Duplexed”.
- “PSS” هي اختصار لـ “primary-synchronization-signal” و”SSS” هي اختصار لـ “Secondary-synchronization-signal”.
- “PBCH” هي اختصار لـ “Physical-Broadcast-Channel” و”ID” هي اختصار لـ “Identification”.
