نظام الترحيل في اتصالات المستخدم لتمكين اتصالات RRC وNAS

يتم تطوير نظام يتلقى فيه مرحل “UE” من جهاز اتصال مستخدم رسالة تطلب توفير ارتباط اتصال مثل ارتباط الطبقة الثانية بين جهاز اتصال المستخدم وشبكة تخدم جهاز اتصال المستخدم، حيث يتصل مرحل تجهيزات المستعمل بشبكته الأساسية التي تستجيب للرسالة المستلمة، لإنشاء ارتباط اتصال من جهاز اتصال المستخدم إلى محطة قاعدة بعيدة عن مرحل تجهيزات المستعمل.

أساسيات نظام الترحيل في اتصالات المستخدم لتمكين اتصالات RRC وNAS

تمكّن أنظمة الاتصالات اللاسلكية مستخدمي معدات المستخدم “UE” من التواصل مع المستخدمين الآخرين عبر واحدة من عدد من المحطات الأساسية وعبر واحدة أو عدد من الشبكات الأساسية، وعادةً ما تكون “UEs” محطات متنقلة مثل الهواتف المحمولة، على الرغم من أنّ “UE” قد يشير أيضاً إلى أجهزة الاتصال الثابتة بشكل عام، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة ومتصفحات الويب وأجهزة الاتصال من نوع الجهاز.

كما يتم استخدام مصطلح جهاز اتصال المستخدم والذي يهدف إلى تغطية أي نوع من معدات المستخدم أي المتنقلة والثابتة، وفي حالة نشطة أو متصلة يتم تسجيل جهاز اتصال المستخدم مع الشبكة ولديه اتصال التحكم في موارد الراديو “RRC” بمحطة أساسية، بحيث تعرف الشبكة المحطة الأساسية أو خليتها التي ينتمي إليها جهاز اتصال المستخدم، ويمكنه نقل البيانات إلى جهاز الاتصال الخاص بالمستخدم واستلامها منه.

ينشئ كل جهاز اتصال للمستخدم حاملاً افتراضياً لنظام الحزم المتطور “EPS” أي مسار اتصال مخصص من طرف إلى طرف من جهاز اتصال المستخدم إلى نقطة نهاية خارج المحطة الأساسية، وعادةً ما تكون بوابة مثل شبكة حزم البيانات بوابة “PDN-GW” أو “P-GW”، وفي شبكة “Core Packet Core (EPC)” المحسّنة أو الشبكة الأساسية باختصار.

يحدد “EPS Bearer” المخصص لجهاز اتصال المستخدم أي مسار إرسال حزم “IP” عبر الشبكة، كما يخصص “EPC” واحداً أو أكثر من عناوين “IP” لجهاز الاتصال المحمول، حيث يمكن الوصول إليه عن طريق أجهزة الاتصال الأخرى مثل جهاز اتصال محمول آخر، كما يدير كيان إدارة التنقل “MME” في الشبكة الأساسية جوانب التنقل العامة لأجهزة اتصالات المستخدم.

يضمن الحفاظ على الاتصال بأجهزة اتصالات المستخدم وعلى سبيل المثال أثناء تحركها داخل المنطقة الجغرافية التي يغطيها نظام الاتصال، أو عندما يتم تسليمها بين المحطات القاعدية لنظام الاتصالات بسبب الحركة أو التغيرات في ظروف الاتصال.

• “UE” هي اختصار لـ “User-equipment” و”RRC” هي اختصار لـ “Radio-Resource-Control”.

• “MME” هي اختصار لـ “Mobility-management-entity” و”IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol”.

• “EPC” هي اختصار لـ “Evolved-Packet-Core” و”PDN-GW” هي اختصار لـ “Packet-Data-Network-Gateway”.

• “P-GW” هي اختصار لـ “Packet-Data-Network-Gateway”.

مبدأ عمل نظام الترحيل في اتصالات المستخدم

تدير “MME” الحمالات المختلفة المرتبطة بأجهزة اتصالات المستخدم مثل حامل “EPS” من خلال التحكم في عقد الشبكة الأخرى مثل “P-GW” و”S-GW” التي يتم توفير هذه الحوامل من خلالها، ومن أجل القيام بذلك تتبادل “MME” رسائل إشارات طبقة عدم الوصول “NAS” مع أجهزة اتصالات المستخدم أو عقد الشبكة الأخرى لإدارة إنشاء جلسة اتصال.

كجزء من التطور طويل الأمد “LTE” لشبكة “UTRAN” أو شبكة الوصول إلى الراديو الأرضي “UMTS” المشار إليها باسم “E-UTRAN”، تم تقديم الخدمات القائمة على التقارب “ProSe” والتي تستفيد من جهاز مباشر إلى جهاز “D2D” حاملات الاتصالات مباشرة بين أجهزة اتصال المستخدم المتوافقة، وبدلاً من الحوامل غير المباشرة التي يتم توفيرها من جهاز اتصال مستخدم إلى جهاز اتصال مستخدم آخر، أي عبر محطة أساسية وشبكة أساسية أو عبر محطة أساسية عند استخدام حوامل غير مباشرة موجهة محلياً.

وعلى سبيل المثال فوق زوج من حوامل “EPS” أو فوق زوج من حوامل الراديو الموجّهة محلياً وبالتالي عندما يكون جهاز اتصال المستخدم الممكّن من “ProSe” ضمن نطاق الإرسال، أو تخدمه نفس المحطة الأساسية مثل جهاز اتصال مستخدم “ProSe” آخر، فيمكنه توصيل بيانات المستخدم دون الحاجة إلى استخدام موارد الشبكة الأساسية أو موارد المحطة الأساسية.

يمكن تحقيق هذه الخدمات من خلال إنشاء حامل خاص “D2D” بين أجهزة اتصال المستخدم في اتصال مباشر بدلاً من حوامل “EPS” الافتراضية أو التقليدية الأخرى، والتي قد لا تزال تستخدم لأنواع أخرى من الاتصالات، كما يمكن أن يؤدي هذا الاتصال المباشر الموجه إلى استخدام أفضل للموارد المتاحة خاصة على السطح البيني الراديوي، حيث تكون هذه الموارد محدودة.

كما تم تحديد تفاصيل وظيفة “ProSe” في التقرير الفني “3GPP TR 23.703” ووثيقة “3GPP” للمواصفات الفنية “TS 23.303″، وكما توفير وظيفة الترحيل في جهاز اتصال المستخدم باستخدام وظيفة “ProSe” للسماح لجهاز اتصال مستخدم واحد، ويشار إليه باسم “UE-Relay” أو “UE-R” لترحيل إرسال الإشارات وبيانات المستخدم لجهاز اتصال مستخدم آخر من وإلى الشبكة، وحتى إذا كان جهاز اتصال المستخدم الآخر غير موجود ضمن تغطية الشبكة.

في هذه الحالة يمكن لجهاز اتصال المستخدم المرحل الاتصال بالشبكة وكل من مستوي المستخدم وبيانات مستوى التحكم عبر “UE-R”، وبالتالي الوصول إلى خدمات الشبكة كما لو كانت أجهزة اتصالات المستخدم المرحّلة تخدمها محطة أساسية للشبكة.

• “3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project” و”UTRAN” هي اختصار لـ “UMTS-Terrestrial-Radio-Access-Network”.

• “UMTS” هي اختصار لـ “Universal-Mobile-Telecommunications-System” و”D2D” هي اختصار لـ “Device-to-Device”.

تطور عمل نظام الترحيل في اتصالات المستخدم

من أجل التمكن من الاستفادة من خدمات “ProSe” يقوم جهاز اتصال المستخدم الممكّن من “ProSe” بتنفيذ ما يسمى بإجراء الاكتشاف، والذي يمكن القيام به بمساعدة أو تغطية الشبكة أو بدونها، وعلى الرغم من إمكانية تحقيق خدمات “ProSe” بدون إجراء اكتشاف مثل نحن سوف.

وكما يقوم كل جهاز اتصال مستخدم مُمكّن من “ProSe” على سبيل المثال بشكل دوري بإرسال منارة للإعلان عن نفسه لأجهزة اتصال المستخدم الأخرى بالقرب منه، كما يستمع أيضاً إلى عمليات إرسال المرشد بواسطة الأجهزة الأخرى وبعد أن اكتشف جهازي اتصال مستخدمين أو أكثر بعضهما البعض بشكل متبادل، وعلى سبيل المثال استلموا منارة جهاز اتصال المستخدم الآخر يمكنهم بدء جلسة اتصال “ProSe” مع بعضهم البعض.

تتمثل إحدى المشكلات المرتبطة بالترحيل المستند إلى “UE” خاصةُ الترحيل المستند إلى “ProSe / D2D”، في أنّه لا يمكن تصور جهاز اتصال المستخدم المرحل على أنّه متصل بالشبكة أثناء الاتصال عبر “UE-R”، حتى بعد قيام جهاز اتصال المستخدم المرحل بإنشاء حامل “EPS ” باتجاه نقطة نهاية اتصال أخرى خارج “UE-R”.

لذلك لا يمكن تنفيذ بعض إجراءات التنقل لأجهزة اتصالات المستخدم المُرحَّلة هذه لأنّها غير متصلة بمحطة قاعدة أو بمحطة قاعدة والشبكة الأساسية مباشرة، وقد لا تعرف الشبكة أن جهاز اتصال المستخدم يستخدم “UE-R” للاتصال بالشبكة، لذلك لا يمكن ضمان إجراءات تنقل تجهيزات المستعمل والتي تتطلب غالبًا أسلوب تشغيل متصل لجهاز اتصال المستخدم المرحل، بينما يتصل بالشبكة عبر “UE-R”، نظراً لأنّ جهاز اتصال المستخدم المرحل غير معروف من قبل أي محطة قاعدة بما في ذلك المحطة الأساسية التي تخدم “UE-R”.

يوفر جهاز اتصال مستخدم مرحل لتسهيل توفير رابط اتصال لجهاز اتصال مستخدم آخر وجهاز اتصال الترحيل، والذي يشتمل على وسائل للاتصال بجهاز اتصال المستخدم الآخر ومع محطة قاعدة أولى، حيث يتم الاتصال الوسائل قابلة للتشغيل من أجل:

• الاتصال بجهاز الاتصال الآخر عبر واجهة أولى.

• الاتصال بالمحطة الأساسية الأولى عبر واجهة ثانية.

• توصيل رسالة، وعبر الواجهة الأولى لبدء توفير رابط اتصال.

• ترحيل البيانات، لجهاز اتصال المستخدم الآخر وعبر الواجهة الأولى والواجهة الثانية، باستخدام رابط الاتصال عند إنشائه.