نظام الاتصالات UMB

تعتمد أهداف النطاق العريض المتنقل الفائق “UMB” على إجراء زيادات كبيرة في معدلات بيانات المستخدم عند مقارنتها بالتقنيات الخلوية الحالية “cdma2000“، وستوفر زيادة في سعة النظام وخفض التكلفة لكل بت من نقل البيانات وتحسينات على القائمة الخدمات، وإمكانية التطبيقات الجديدة والقدرة على استخدام فرص الطيف الجديدة، بينما كان يُنظر إلى “UMB” على أنّه التطور الرئيسي لـ “cdma2000”.

ما هو نظام UMB؟

نظام النطاق العريض المتنقل الفائق “UMB”: هو اسم التطور التالي لنظام الاتصالات المتنقلة “cdma2000” الذي يتم إدارته من قبل “3GPP2“، حيث يَعد النظام الخلوي “UMB” بتوفير سرعات نقل بيانات أسرع بكثير، ويمكّن النظام من التنافس مع أنظمة النطاق العريض المتنقلة الأخرى بما في ذلك “WiMAX” و”Wi-Fi“.

ألغت “Qualcomm”، الداعم الرئيسي دعمها في عام 2008م، حيث كان عدد قليل من المشغلين يخططون لاستخدام النظام، وبدلاً من ذلك رسخت شركة “Qualcomm “جهودها وراء “3GPP” وتنسيق “LTE” الذي تم اقتراحه كمعيار عالمي من قبل الكثيرين، وعلى الرغم من أنّ بعض الشركات استمرت في تطويرها لبعض الوقت، إلّا أنّه من غير المتوقع نشر معيار “UMB”، على الأقل بأي طريقة واسعة النطاق.

يُعد “UMB” هو حل رائد للنفاذ المتعدد بتقسيم التردد المتعامد واسع النطاق “OFDMA”، حيث يستخدم نطاقات أوسع تصل إلى “20 ميجاهرتز”؛ لإنتاج تجربة مستخدم فائقة السرعة، ومن خلال توفير وصول عالي الجودة للنطاق العريض المتنقل إلى السوق الشامل، تزيد “UMB” من سعة الشبكة وتعزز تجربة المستخدم وترفع الدعم لعدد كبير من تطبيقات الوسائط المتعددة، كما تم تحسينها لاستخدام “UMB” وتم تصميمها لتوفير الدعم الفعال للخدمات في الوقت الفعلي مثل بروتوكول نقل الصوت عبر الإنترنت “VoIP“، وهي أساس اتجاه التقارب للاتصالات والحوسبة والأنظمة الإلكترونية الاستهلاكية.

• “UMB” هي اختصار لـ “Ultra-Mobile Broadband”.

• “LTE” هي اختصار لــ “Long Term Evolution”.

• “WiMAX” هي اختصار لـ ” Worldwide Interoperability for Microwave access”.

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

• “VoIP” هي اختصار لـ “Voice over Internet Protocol”.

• “OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal Frequency-Division Multiple Access”.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

ميزات UMB:

يوفر نظام الاتصالات المتنقلة فائقة السرعة “UMB” العديد من الميزات، والتقنيات الجديدة التي تمكنه من تلبية التوقعات العالية له، وتمكينه من التنافس مع التقنيات الأخرى الجديدة والناشئة.

• معدلات بيانات تزيد عن “275 ميجا بت في الثانية” في الوصلة الهابطة أي من محطة قاعدة إلى متنقلة، وأكثر من “75 ميجا بت في الثانية” في الوصلة الصاعدة أي من الهاتف المحمول إلى المحطة القاعدة.

• يستخدم السطح البيني الهوائي “OFDM / OFDMA”.

• يستخدم تقسيم التردد المزدوج “FDD”.

• يمتلك بنية شبكة “IP“.

• عرض نطاق ترددي قابل للتوسع بين “1.25 ميجاهرتز – 20 ميجاهرتز”، حيث أنّ أنظمة “NB-OFDM / OFDMA” مناسبة تماماً لعروض النطاق العريضة والقابلة للتطوير.

• يدعم معماريات الشبكة المسطحة والمختلطة والموزعة.

إنّ النظام الخلوي “UMB” سيوفر تطوراً كبيراً من حيث القدرة عند مقارنته بالأنظمة القائمة على “cdma2000″، ومع ذلك ستعمل “UMB” جنباً إلى جنب مع “CDMA2000 1X” و”CDMA2000 1X-EVDO” وستوفر تسليماً سلساً من وإلى هذه الخدمات، وبهذه الطريقة يمكن نشر خدمة “UMB” الجديدة على مراحل.

تتوفر العديد من التقنيات الجديدة المستعملة في الواجهة الهوائية لـ “UMB”، وإحدى التقنيات الرئيسية هي تعدد تقسيم التردد المتعامد “OFDM”، حيث يتيح استخدام “OFDM” لـ “UMB” القدرة على حمل معدلات بيانات عالية فضلاً عن توفير القدرة على استخدام نطاقات عريضة ومتغيرة وفقاً لمتطلبات الارتباط.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

• “FDD” هي اختصار لـ “Frequency Division Duplex”.

فوائد نظام UMB:

• معدلات بيانات أعلى بشكل ملحوظ وأوقات وصول أقل باستخدام تقنيات الهوائي المتقدمة “FL MIMO“و”SDMA“و”Beamforming“.

• قدرة قطاع “RL” أعلى مع وصلة عكسية شبه متعامدة.

• زيادة معدلات بيانات مستعمل طرف الخلية باستخدام إدارة التداخل التكيفية.

• إعادة استخدام التردد الديناميكي.

• التحكم في موزع طاقة “RL” بالاعتماد على التداخل الهاتفي.

• خدمات الوقت الحقيقي التي يتم إنتاجها بواسطة عمليات النقل السهل السريع “L1 / L2”.

• تعطي عمليات تسليم “RL” و”FL” المستقلة أداءً أفضل للربط الجوي والتسليم.

• تحسين الطاقة من خلال استخدام الترحيل السريع والحالة شبه المتصلة.

• إرسال الإشارات بشكل منخفض باستعمال إدارة مرنة لموارد الخطوط.

• تعمل على دعم هيكل “IP” الجديد والممكن لتطوير عمليات النقل بين التقنيات.

• اكتساب سريع وتشغيل فعال متعدد الحاملات من خلال استخدام أبراج الاتصالات.

ملاحظة:“SDMA” هي اختصار لـ “Space-division multiple access” و”RL” هي اختصار لـ “reverse Link”.

ملاحظة:“MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-input multiple-output” و”FL” هي اختصار لـ “Forward link”.

تطور نظام UMB:

كان الهدف من “UMB” أن يكون ما يسمى بتقنية الجيل الرابع، حيث تسعمل هذه التقنيات نطاقاً ترددياً عالياً وزمن إرسال منخفض وشبكة “TCP / IP” أساسية مع خدمات عالية المستوى، كما يُعد الظهور والإرسال على نطاق واسع لشبكات “4G” بتقديم تطبيقات لم تكن ممكنة في السابق ليس فقط ممكنة ولكن في كل مكان، حيث تتضمن أمثلة هذه التطبيقات دفق الفيديو عالي الدقة للأجهزة المحمولة والألعاب عبر الإنترنت عبر الهاتف المحمول.

كان استخدام “UMB” لـ “OFDMA” قد قضى على العديد من عيوب تقنية “CDMA” التي استخدمتها سابقتها، بما في ذلك ظاهرة “breathing” وصعوبة إضافة السعة عبر الخلايا الدقيقة وأحجام النطاق الترددي الثابتة التي تحد من النطاق الترددي الإجمالي المتاح للهواتف.

قامت تقنيات “3G” القائمة على “UMTS” على رفع نفسها إلى “3.5G” مع الوصول عالي السرعة لحزم الوصلة الهابطة “HSDPA”، ممّا يسمح بمعدلات بيانات تصل إلى “7.2 ميجا بت في الثانية”، كما تخطط هذه الشبكات لتقدمها في “4G” من خلال مشاريع شراكة الجيل الثالث “3GPP”، كما تهدف إلى إعطاء معدلات بيانات بترتيب “100 ميجابت في الثانية” للوصلة الهابطة و”50 ميجابت في الثانية” للوصلة الصاعدة.

• “TCP / IP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol/Internet Protocol”.

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

الفرق بين UMB وWIMAX:

يمكن اعتبار التشغيل البيني العالمي للوصول إلى الميكروويف “WIMAX” أكبر منافسة لـ “UMB / LTE” حيث إنّه نطاق عريض لاسلكي عبارة عن بنية شبكة محددة في معيار “IEEE 802.16″، كما يوفر المعيار “802.16d” معيار “WIMAX” الثابت، بينما يتم تعريف “WIMAX” المحمول في “IEEE 802.16e”، حيث يبلغ معدل بيانات الذروة المعلن لـ “WIMAX” حوالي “74 ميجابت في الثانية” تغطي مسافة “50 كم” وتسمح بسرعة “120 كم في الساعة”.

كل هذه المعلمات حصرية لبعضها البعض ممّا يعني أنّه لا يمكن تحقيق كل منها إلّا عندما لا تكون العوامل الأخرى متطرفة، كما تتمتع “UMB / LTE” بمزايا معينة على “WIMAX”، حيث لديها كفاءة طيفية للبيانات أكثر مرتين تقريباً من “WIMAX”، كما توفر “UMB” خدمة تنقل فائقة من حيث عمليات النقل السلس وإدارة التداخل التكيفية وإعادة استخدام التردد القوي مقارنةً بـ “WIMAX” المحمول، كما تم تطوير تقنيات “UMB / LTE 4G” مع الأخذ في الاعتبار جانب التنقل، وتم تطوير “WIMAX” على العكس من ذلك للوصول الثابت اللاسلكي وأضيف التنقل إليه لاحقاً.