نظام النقاط المتعددة المنسقة في الاتصالات CoMP

تستخدم الأجيال القادمة مثل جيل الألفية التكنولوجيا والهواتف المحمولة بمعدل أعلى من أي جيل آخر حيث تعد تعدد المهام والخدمات عبر الإنترنت، و”الاقتصاد التشاركي” والبيئة الحضرية والمعيشة المخصصة مجرد بعض الخصائص لجيل الألفية الجديد، كما ستؤدي هذه السمات حتماً إلى زيادة الطلب على الخدمات القائمة على الحزم عالية السعر والتي بدورها ستتطلب تنفيذ تقنيات متقدمة.

ما هو نظام النقاط المتعددة المنسقة في الاتصالات CoMP

تقنية النقاط المتعددة المنسقة (CoMP): هي تقنية جديدة ذات نهج جديد، حيث يتم استخدام العديد من موارد الاتصالات المتاحة لإرسال إشارة مماثلة من خلال استخدام محطات قاعدية متعددة لإرسال إشارة إلى المستخدم.

• “CoMP” هي اختصار لـ “Coordinated Multi-Point transmission”.

أساسيات النقاط المتعددة المنسقة في الاتصالات CoMP

تتركز معظم المطالب في البيئات الحضرية والمدن الكبيرة، وأحد التحديات الرئيسية التي يتعين على شركات الاتصالات التعامل معها من أجل تلبية، مثل هذه المطالب الكبيرة في البيئة الحضرية هو فقدان الإشارة أو التداخل أو التلاشي داخل البيئة الحضرية، كما يشير الخبو إلى انحراف التوهين الذي يؤثر على إشارة عبر وسائط انتشار معينة.

وقناة الخبو هي قناة اتصال تعاني من الخبو قد يكون إمّا نتيجة الانتشار متعدد الانتقال والمشار إليه بالخبو الناجم عن تعدد المسيرات، أو بسبب التظليل من العوائق مثل حالة المباني الشاهقة والبيئة الحضرية.

أكملت “3GPP” دراسة حول تقنيات الإرسال والاستقبال المنسقة متعددة النقاط لتسهيل الاتصالات التعاونية عبر نقاط إرسال واستقبال متعددة مثل الخلايا لنظام “LTE-Advanced“، وفي عملية “CoMP” تنسق نقاط متعددة مع بعضها البعض بطريقة لا تتسبب فيها إشارات الإرسال من أو إلى نقاط أخرى في حدوث تداخل خطير، أو حتى يمكن استغلالها كإشارة ذات مغزى.

والهدف من الدراسة هو تقييم فوائد الأداء المحتملة لتقنيات “CoMP” وجوانب التنفيذ بما في ذلك مدى تعقيد دعم المعايير لـ “CoMP”، كما تتوفر بعض سيناريوهات النشر التي من المحتمل أن تكون فيها تقنيات “CoMP” مفيدة للغاية وتوفر نظرة عامة على مخططات “CoMP”، والتي قد يتم دعمها في “LTE-Advanced” نظراً لتقنيات “DSP” الحديثة وتصميمات التوصيل المتوفرة اليوم.

• “DSP” هي اختصار لـ “Digital Signal Processors”.

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

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

مبدأ عمل نظام CoMP

يتيح التغيير النموذجي في الاتصالات المتنقلة الانتقال إلى الأنظمة التعاونية، كما أنّها استراتيجيات الاتصال التعاوني للهوائيات الموزعة، والتي يشار إليها أيضاً باسم تقنيات “النقاط المتعددة المنسقة” “CoMP”، حيث يوفر السماح بالتعاون بين عدة هوائيات موزعة مزايا من البنية المكانية لوسط الانتشار اللاسلكي، كما يُتوقع زيادة الكفاءة الطيفية بشكل كبير عن طريق استخدام التنوع المكاني وتقليل التداخل في نفس القناة.

ومن ثم تم تطوير نظرية لنمذجة وتحسين شبكات الراديو المقترنة بالتداخل، ولتحديد المكاسب التي يمكن تحقيقها في الممارسة العملية، يتم استخدام عمليات محاكاة “MIMO” متعددة الخلايا بالإضافة إلى قياسات القناة، كما تُعتبر الاستراتيجيات التعاونية ذات أهمية أساسية للمستخدمين عند حدود الخلايا الذين يعانون من ظروف قناة رديئة بسبب فقدان الانتشار والتداخل القوي بين الخلايا.

تم العمل على تطوير بروتوكولات وخوارزميات لأنظمة “CoMP” التكيفية جنباً إلى جنب مع تقنيات الهوائيات المتعددة وتخصيص الموارد، وإحدى الطرق الواعدة للتعامل مع هذه المشكلة هي استخدام المرحلات الموزعة التي تنقل المعلومات عبر عدة قفزات، كما لا يؤدي هذا إلى زيادة النطاق وتقليل وعادةً ما تكون عالية تكاليف البنية التحتية، ولكنّه يؤدي أيضاً إلى انخفاض غير عادي في التداخلات بين الخلايا.

تم الكشف عن طريقة لإنشاء مجموعة تعاونية في “CoMP” في اتصال منسق متعدد النقاط وهي الطريقة التي تشتمل على خطوات:

• إطلاق وبدء عملية اتصال منسقة متعددة النقاط.

• وفقاً لمعلومات حالة القناة لجميع الخلايا في مجموعة خلايا القياس المقاسة بواسطة “UE” لتحديد مجموعة تعاون “CoMP” مرشحة.

• إرسال طلب إنشاء مجموعة متعاونة من “CoMP” إلى “eNodeBs” للخلايا المتعاونة في مجموعة تعاون “CoMP” المرشحة المحددة.

• تكون “eNodeBs” لخلية متعاونة وتتلقى طلب إنشاء مجموعة تعاون “CoMP” استجابة لطلب إنشاء مجموعة تعاون “CoMP” إلى “eNodeB” للخلية العاملة في “UE”.

• إرسال استجابة إنشاء مجموعة تعاون “CoMP” إلى “eNodeB” للخلية التي تخدم “UE”.

• “eNodeB” للخلية العاملة في تجهيزات المستعمل التي تحدد مجموعة تعاون “CoMP” من تجهيزات المستعمل وفقاً لمعلومات استجابة مؤسسة المجموعة المتعاونة في “CoMP”.

• ووفقاً لأسلوب الاتصال متعدد النقاط المنسق ومشاركة معلومات البيانات ومعلومات حامل الخدمة الخاصة بتجهيزات المستخدم الخاصة بمجموعة تعاون “CoMP”.

• يضمن أيضاً الحالي إرسال أو استقبال مشترك متعدد النقاط منسق.

•  ويقلل من الحمل وتعقيد نظام الاتصال ويقلل علاوة على ذلك التأخير الزمني في تبادل المعلومات.

ملاحظة:“UE” هي اختصار لـ “user equipment”.

ملاحظة:“MIMO” هي اختصار لـ “Multiple Input/Multiple Output”.

العلاقة بين CoMP ونطاق 5G NR لتوسيع الاتصالات عالية السعة

تم استخدام تقنيات متعددة المدخلات ومخرجات متعددة “MIMO” على نطاق واسع في الاتصالات الخلوية “4G” القائمة على “OFDMA”، وفي “5G NR” برزت تقنيات “MIMO” متعددة المستخدمين القائمة على تشكيل الحزم في الموجات “mmWave” والنطاق الفرعي باعتبارها حاسمة لتقديم تجربة مستخدم أعلى من حيث المتوسط ​​وحافة الخلية.

تعتمد النقاط المتعددة المنسقة “CoMP” على الهوائيات الموجودة في مواقع متعددة وتستغل التقنيات المكانية لزيادة أداء النظام، وكما تم استخدام “CoMP” لزيادة تحسين “5G” في حالات الاستخدام الجديدة والقطاعات التي تكون فيها الموثوقية القصوى وأداء النظام أمراً بالغ الأهمية، وأحد الأمثلة على ذلك هو مشاركة الطيف “5G NR (NR-SS)”، حيث يمكن استخدام CoMP لتقاسم طيف المجال المكاني من قبل مشغلين متعددين في نفس المنطقة الجغرافية.

ومثال آخر هو إنترنت الأشياء الصناعي، حيث يمكن استخدام الفصل المكاني للهوائيات كجزء من “CoMP” لتقديم خدمات اتصالات منخفضة الكمون فائقة الموثوقية، كما تم الكشف عن طريقة مطبقة في شبكة اتصالات متنقلة تدعم الإرسال والاستقبال متعدد النقاط المنسق “CoMP”، حيث تتضمن الطريقة إرسال البيانات إلى جهاز المستخدم “UE” في قناة مادية مشتركة للوصلة الهابطة “PDSCH”.

وكذلك إرسال إشارة مرجعية إلى تجهيزات المستعمل، حيث يتم تخصيص اتحاد من عناصر الموارد “REs” للإشارات المرجعية المرسلة من مجموعة فرعية عدد نقاط الإرسال “TPs”، وفي مجموعة “CoMP” مستثناة من تخطيط الموارد لإرسال البيانات إلى تجهيزات المستعمل، كما تم الكشف عن طرق وأنظمة وأجهزة أخرى.

تم الكشف عن طريقة لتفاعل البيانات في تكنولوجيا الاتصالات متعددة النقاط المنسقة “CoMP”، حيث تتضمن الطريقة الخطوات التالية:

• عندما يكون وضع تفاعل البيانات هو أسلوب توزيع البيانات المركزي، تقوم الشبكة الأساسية بتوزيع بيانات الخدمة الخاصة بجهاز المستخدم (UE) إلى محطة أساسية لخلية أولية.

• والمحطة الأساسية للخلية الأولية ينقل بيانات الخدمة المستلمة إلى محطة أساسية للخلية المساعدة بعد تلقي بيانات الخدمة.

• أو عندما يكون أسلوب تفاعل البيانات هو أسلوب توزيع البيانات الموزعة توزع الشبكة الأساسية بيانات الخدمة؛ لتوزيعها على تجهيزات المستعمل إلى المحطة الأساسية للخلية المساعدة.

• كما تم إظهار نظام لتفاعل البيانات في تقنية اتصالات “CoMP”، وباستخدام هذه الطريقة والنظام يمكن تحقيق تفاعل البيانات المعقولة بين المحطة الأساسية والشبكة الأساسية ويمكن تحسين تجربة المستخدم.

ملاحظة:“OFDMA” هي اختصار لـ “orthogonal frequency-division multiple access” و”” هي اختصار لـ “New Radio”.

ملاحظة:“TP” هي اختصار لـ “points transmission” و”NR” هي اختصار لـ “Resource equipment”.

ملاحظة:“PDSCH” هي اختصار لـ “Physical-Downlink-Shared-Channel”.