نظام الكشف عن تشويه أو تلف إشارة الاتصالات المتنقلة

الاتصال هو سلسلة من عمليات الإرسال والاستلام، وفي حالة المحادثة الصوتية يتم استقبال الصوت البشري بواسطة ميكروفون وتحويله إلى إشارة تمثيلية، أي تعديل القوة الكهرومغناطيسية والتغيير في الجهد بمرور الوقت.

ما هو نظام الكشف عن تشويه أو تلف إشارة الاتصالات المتنقلة

نظام الكشف عن تشويه أو تلف إشارة الاتصالات المتنقلة: هو نظام لحل مشاكل الإشارة في شبكة اتصالات متنقلة، ولا سيما لتحديد سبب تشويه أو تلف هذه الإشارات، ويتضمن روبوتاً أو أي نوع آخر من المحولات، وقد يستخرج مفتاح الروبوت بيانات I وQ منها عن طريق النقر على خط الألياف للوصلة الصاعدة المحدد وخط الألياف للوصلة الهابطة المحدد بين الجهاز اللاسلكي، ووحدة التحكم في الجهاز اللاسلكي في الشبكة اللاسلكية.

يتم توفير بيانات I وQ المحددة في شكل بصري لمحول ضوئي كهربائي يشكل جزءًا من النظام، ويحلل النظام بيانات I وQ المقدمة إلى النظام ويحدد سبب الفشل في الإشارة المرسلة، وقد يشتمل النظام على شاشة عرض أو أي شكل آخر من أشكال التقارير، والتي توفر معلومات حول استكشاف الأخطاء وإصلاحها لعرضها من قبل مستخدم النظام وقد يقدم اكتشافاً تحليلياً في مكان بعيد.

أساسيات الكشف عن تشويه أو تلف إشارة الاتصالات المتنقلة

يتم تحويل الإشارة التماثلية من المحول التماثلي إلى الرقمي إلى التمثيل الرقمي، ثم يتم إرسال الأرقام (1) و(0) بعيدًا إلى جهاز الاستقبال، حيث يتم تحويل (1) و(0) مرة أخرى من رقمي إلى تمثيلي وتقديمه إلى شخص من خلال السماعة، وإذا لم يتم استلام الإشارات الرقمية 1 و0 بشكل صحيح أثناء إرسالها فهناك تشويه في الإشارة الصوتية وقد لا يفهم الشخص الموجود في الطرف المستقبل المحادثة.

يُشار عمومًا إلى كل اتصال بين جهاز إرسال وجهاز استقبال باسم “قفزة”، ويتكون الاتصال من طرف إلى طرف من عدة قفزات، ويجب على كل منها نقل البيانات واستقبالها بدقة من خلال مجموعة من مراكز التحويل المتنقلة (MSCs)، والعامل المحدد لقدرة معدات الشبكة على استعادة الإشارة بدقة هو الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى نسبة الضوضاء (SINR) في المستقبل.

كما تحتوي جميع أجهزة الاستقبال على (SINR) لم يعد بإمكانه استرداد الإشارة المرسلة من جهاز الإرسال بدقة، ولكل قفزة في شبكة الاتصالات يسمى القناة بين المرسل والمستلم “وسيط الإرسال” في شبكة الهاتف المحمول، يكون وسيط الإرسال هو:

1. انتقال موجات الضغط من شفتي السماعة إلى ميكروفون الهاتف المحمول لمسافة قصيرة عبر الغلاف الجوي للأرض.

2. بعث موجات الراديو عبر الهواء من الهاتف المحمول إلى جهاز الاستلام اللاسلكي للشبكة على مسافة تصل إلى حوالي (10 كيلومترات).

3. إرسال النبضات الضوئية عبر خيوط زجاجية كابل الألياف الضوئية على مسافة تصل إلى حوالي (100 كيلومتر).

4. على مسافات قصيرة (متر)، تنتقل القوة الكهربائية من خلال موصل كهربائي.

5. إرسال موجات الضغط من سماعة الهاتف المحمول إلى طبلة أذن المستلم على مسافة قصيرة من خلال الغلاف الجوي للأرض.

ملاحظة:“SINR” هي اختصار لـ “Signal to Interference & Noise Ratio” و”MSC” هي اختصار لـ “Mobile Switching Center”.

مبدأ عمل نظام الكشف عن تشويه أو تلف إشارة الاتصالات المتنقلة

يمكن أن تكون البيئة المحيطة التي يتم فيها إرسال موجات الضغط م خلال السماعة إلى الميكروفون ومن المتحدث إلى المستمع مصدرًا مهمًا للتشويه في جودة المحادثة من طرف إلى طرف، أي للتحدث أو الاستماع إلى ومع ذلك نظراً لأن بيئة (SINR) هذه خارجة عن سيطرة مزود الخدمة اللاسلكية (WSP) فهذه ليست عملية يحاول (WSP) قياسها وقياسها وإدارتها.

يتم إرسال الإشارات الكهربائية في الشبكة من خلال مسافات قصيرة وعادةً على طول مسارات الدائرة داخل عناصر المعدات أو مسافات قليلة بين عناصر المعدات، وعادةً ما تكون موثوقة بنسبة (100%) تقريبًا ويتم نقل النبضات الضوئية عبر كابلات الألياف الضوئية عبر مسافات طويلة، لكن وسيط الإرسال جيد جداً وإنّ ميزات كابلات الألياف الضوئية معلومة جدًا ومتوازنة جداً أي أنها ذات تباين منخفض جداً، وبالتالي حتى إذا كان نقل نبضات الضوء عبر كابل الألياف الضوئية يتضمن مسافات طويلة فيمكن تصميمه لتوفير موثوقية أكبر من (99.999%) باستمرار.

وسيط الإرسال الذي تكون فيه جميع المعوقات تقريبًا هو بيئة موجات الراديو العامة، في حين أنّ خصائص إرسال الموجات الراديوية في الفضاء الحر معلومة جيداً، فإنّ بعث الموجات الراديوية في شبكة الهاتف المحمول لا يمكن معرفتها إلا رياضياً، وهناك عدة أسباب لذلك:

1. الموجة الراديوية التي يرسلها الهاتف المحمول إلى مستلم الشبكة منخفضة الطاقة نسبيًا.

2. لا يحدث إرسال الموجات الراديوية في بيئة الهاتف المحمول في الفضاء الحر، بل يحدث في مساحة تتضمن العديد من العاكسات والامتصاص، ويؤدي هذا إلى تباين كبير في جزء مستوى الإشارة في معادلة (SINR).

3. ترسل الموجات الراديوية على ترددات معينة، وإذا فشل جهاز خارج عن سيطرة مزود الخدمة اللاسلكية وقام بإرسال طاقة لاسلكية على نفس التردد، مثل مستلم الشبكة لمزود الخدمة اللاسلكية فإنّ هذا يعمل على تباين كبير في جزء التداخل من معادلة (SINR).

4. تتعرض المعدات المستخدمة لنقل واستقبال موجات الراديو عبر الهواء لظروف مناخية سيئة بينما يتم تخزين المعدات المستخدمة، لنقل الألياف الضوئية في مكاتب يتم التحكم فيها بيئياً وبالتالي ، فإن معدات الإرسال والاستقبال اللاسلكية عرضة لتدهور وفشل الأداء.

ملاحظة:“WSP” هي اختصار لـ “Wireless Service Provider”.

تطور عمل نظام الكشف عن تشويه أو تلف إشارة الاتصالات المتنقلة

إنّ بيئة الإرسال اللاسلكي عبر الهواء لها تباين كبير في جزء الإشارة من معادلة (SINR)، وفي بعض الأحيان أيضًا تباين كبير في جزء التداخل والضوضاء في معادلة (SINR)، كما يمكن التنبؤ بنسبة الإشارة إلى الضوضاء في جزء الألياف الضوئية من الشبكة، ولا يمكن توقع نسبة الإشارة إلى الضوضاء لشبكة الوصول الراديوي على الإطلاق.

مع التباين المنخفض يمكن نشاء النظام بدقة لتحقيق موثوقية عالية، وإذا كان تباين النظام كبيراً فسيكون من الصعب تحقيق موثوقية عالية، وهذا هو السبب في أنّ بيئة (RAN) هي دائماً عامل يقلل من موثوقية شبكات الاتصالات المتنقلة، وبالإضافة إلى مشكلات الموثوقية توجد أيضًا قيود على قدرة بيئة (RAN) وتعد سعة نقل البيانات، أي المقاسة بالبت في الثانية عبر خط الألياف أكبر بكثير من سعة نقل البيانات في بيئة (RAN).

طيف التردد هو مورد عام مشترك تنظمه وتتحكم فيه الوكالات الحكومية، وتسمح مزادات (FCC) لمقدمي الخدمات اللاسلكية بالعمل في نطاقات التردد المحددة، ويعد الطيف الترددي لبيئة (RAN) مورداً قيماً لأن العرض محدود، وبسبب العرض المحدود للطيف الترددي وبسبب الطلب المتزايد على الخدمات اللاسلكية للمستهلكين زادت تكلفة هذه التراخيص بشكل كبير.

في ظل ظروف التشغيل العادية يمكن التنبؤ بمستوى قدرة الضوضاء في مقام معادلة (SINR) ولا يوجد تداخل، وغالباً ما توجد مشكلة في بيئة (RAN) تجعل مستويات طاقة التداخل والضوضاء غير متوقعة والسبب الرئيسي لهذه المشكلة هو تدهور المعدات بسبب التعرض للظروف المناخية، والتداخل من أجهزة الإرسال الأخرى.

ملاحظة: “RAN” هي اختصار لـ “Radio Access Network” و”FCC” هي اختصار لـ “Federal Communications Commission”.