اقرأ في هذا المقال
- أساسيات نظام الوصول العشوائي للخلية في نظام الاتصالات الخلوية اللاسلكية
- مبدأ عمل نظام الوصول العشوائي للخلية في نظام الاتصالات الخلوية اللاسلكية
- تطور عمل نظام الوصول العشوائي للخلية في نظام الاتصالات الخلوية اللاسلكية
يتعلق نظام الوصول العشوائي للخلية في نظام الاتصالات الخلوية اللاسلكية بإخطار مطراف بمسافات الموجات الحاملة الفرعية المستخدمة في إجراء الوصول العشوائي، كما تتضمن فترة المعلومات الرئيسية (MIB) المعلومات المرتبطة بمسافة الموجة الحاملة الفرعية الأولى، والمستخدمة لكتلة معلومات النظام (SIB) واستجابة الوصول العشوائي.
أساسيات نظام الوصول العشوائي للخلية في نظام الاتصالات الخلوية اللاسلكية
يتضمن (SIB) المعلومات المرتبطة بالمسافة الثانية لموجة الموجات الحاملة الفرعية المستخدمة لقناة نفاذ عشوائي مادية (PRACH) يُرسل عليها تمهيد نفاذ عشوائي، ويرسل المطراف تمهيداً للنفاذ العشوائي إلى محطة قاعدة بناءً على المباعدة الثانية لحامل فرعي ويستقبل، من المحطة القاعدة استجابة نفاذ عشوائي إلى تمهيد الوصول العشوائي بناءً على مباعدة الموجة الحاملة الفرعية الأولى.
لتلبية الطلب على حركة البيانات الراديوية التي تشهد اتجاهاً متزايداً منذ تسويق نظام اتصالات (4G) وتم بذل جهود لتطوير نظام اتصالات (5G) محسّن أو نظام اتصالات ما قبل (5G)، ولهذا السبب يُطلق على نظام الاتصال (5G) أو نظام الاتصال قبل (5G) نظام اتصالات شبكة (4G) أو ما بعد (LTE)، ولتحقيق معدل نقل بيانات مرتفع يُنظر إلى نظام اتصالات (5G) على أنّه يتم تنفيذه في نطاق تردد عالٍ جداً (mmWave) مثل النطاق (60 جيجاهرتز).
لتخفيف خسارة مسار موجة الراديو وزيادة مسافة نقل الموجة الراديوية في نطاق التردد العالي جداً في نظام الاتصالات (5G) تشكيل الحزمة (MIMO) الهائل صفيف الهوائي، وعلاوة على ذلك لتحسين شبكة النظام في نظام اتصالات (5G) كتقنيات مثل الخلية الصغيرة المتطورة والخلية الصغيرة المتقدمة وشبكة الوصول إلى الراديو السحابي (Cloud RAN)، وشبكة فائقة الكثافة واتصال جهاز بجهاز (D2D) وشبكة توصيل لاسلكية وشبكة متحركة واتصالات تعاونية، ونقاط متعددة منسقة (CoMP) وإلغاء تداخل استقبال.
وفي الوقت نفسه تم تطوير الإنترنت من شبكة اتصال تتمحور حول الإنسان والتي من خلالها يقوم الإنسان بإنشاء واستهلاك المعلومات إلى شبكة إنترنت الأشياء (IoT)، والتي تنقل أو تستقبل المعلومات بين المكونات الموزعة مثل الأشياء وتعالج المعلومات، وظهرت أيضاً تقنية إنترنت كل شيء (IoE) التي يتم فيها دمج تقنية معالجة البيانات الضخمة مع تقنية إنترنت الأشياء عن طريق الاتصال بخادم سحابي.
- “MIB” هي اختصار لـ “management-information-base” و”SIB” هي اختصار لـ “System-Information-Block”.
- “MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-input-multiple-output” و”IoE” هي اختصار لـ “Internet-of-Everything”.
- “IoT” هي اختصار لـ “Internet-of-Things” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.
- “CoMP” هي اختصار لـ “Coordinated-multiple-points” و”D2D” هي اختصار لـ “Device-to-Device”.
- “RAN” هي اختصار لـ “Radio-access-network” و”PRACH” هي اختصار لـ “Physical-Random-Access-Channel”.
مبدأ عمل نظام الوصول العشوائي للخلية في نظام الاتصالات الخلوية اللاسلكية
لتنفيذ إنترنت الأشياء تم استخدام عناصر التكنولوجيا مثل تقنية الاستشعار والاتصالات السلكيةواللاسلكية والبنية التحتية للشبكات وتكنولوجيا واجهة الخدمة وتكنولوجيا الأمان، وفي بيئة إنترنت الأشياء يمكن توفير خدمة تقنية الإنترنت الذكية (IT)، والتي تخلق قيمة جديدة في حياة الإنسان من خلال جمع وتحليل البيانات التي تم إنشاؤها في الأشياء المتصلة.
لذلك تم إجراء محاولات مختلفة لتطبيق نظام اتصالات (5G) على شبكة إنترنت الأشياء، كما تم تنفيذ تقنيات الاتصال (5G)، مثل شبكة الاستشعار والآلة إلى الآلة (M2M) والاتصال من نوع الآلة (MTC) من خلال تقنيات مثل تشكيل الحزمة و(MIMO) وهوائي المصفوفة، كما يمكن أيضاً اعتبار تطبيق شبكة الوصول إلى الراديو السحابي (cloud RAN) كتقنية معالجة البيانات الضخمة كمثال على دمج تقنية اتصالات (5G) مع تقنية إنترنت الأشياء.
لمعالجة أوجه القصور يتم توجيه الكائن الأساسي للحاضر إلى طريقة إدخال فهرس كتلة رمز (CB) وهي طريقة لتشغيل نظام عن طريق تطبيق فهرس (CB) لإعادة الإرسال، وفي نظام الاتصالات اللاسلكية على وجه الخصوص نظام (LTE) الحالي، يتم تنفيذ نقل البيانات في وحدة كتلة النقل (TB) ويتم تقسيم (TB) إلى مجموعة من فترات الشفرة (CB) ويتم تنفيذ تشفير القناة في وحدة (CB).
يتم إجراء إعادة الإرسال بعد الإرسال الأولي في وحدة (TB) ويجب إعادة إرسال (TB) حتى عندما يفشل (CB) واحد فقط في فك تشفيره، لذلك قد تكون الحالة التي يلزم فيها إعادة الإرسال في وحدة (CB) وبالنسبة للحالة هناك حاجة إلى طريقة لإدخال وتشغيل مؤشر (CB) لإخطار (CB) بترتيب (CBs)، كما يتم التوجيه إلى توفير إرسال واستقبال مطراف في نظام اتصالات متنقل.
يجب أن يكون نظام الاتصال الخلوي اللاسلكي من الجيل الخامس و(5G) قادراً على تقديم خدمات متنوعة لها تقنيات إرسال / استقبال مختلفة، ومعلمات الإرسال / الاستقبال في نظام واحد من أجل تلبية المتطلبات والخدمات المختلفة للمستخدمين والأهداف؛ ليتم تصميمها بحيث لا يتم تقييد الخدمات التي سيتم إضافتها في المستقبل مع مراعاة التوافق المتقدم من خلال تصميم النظام الحالي.
وكمثال على طريقة لدعم الخدمات المختلفة يجب أن يكون نظام اتصالات (5G) قادراً على العمل بكفاءة أكبر في نطاقات تردد مختلفة من نظام الاتصالات الحالي، وأي أنّ نظام الاتصالات (5G) يجب أن يكون قادراً على العمل بكفاءة حتى في نطاق تردد (70 جيجاهرتز) أو أكثر وكذلك في نطاق تردد (1 جيجاهرتز) أو أقل.
- “IT” هي اختصار لـ “intelligent-internet” و”M2M” هي اختصار لـ “Machine-to-machine”.
- “MTC” هي اختصار لـ “Machine-type-Communication” و”CB” هي اختصار لـ “Code-block”.
تطور عمل نظام الوصول العشوائي للخلية في نظام الاتصالات الخلوية اللاسلكية
في النطاق الترددي الذي يبلغ (1 جيجاهرتز) أقل يتمتع نظام الاتصال (5G) بميزة تأمين تغطية واسعة ولكن له عيباً يتمثل في صعوبة تأمين نطاق تردد عريض، ومن ناحية أخرى في نطاق التردد العالي البالغ (70 جيجاهرتز) أو أكثر من السهل تأمين نطاق تردد عريض لنظام الاتصال (5G)، وبالتالي فهو مناسب لنقل البيانات فائقة السرعة ولكن له عيب في التغطية الضيقة.
يتم توجيه النظام إلى توفير خدمات متنوعة لها تقنيات إرسال / استقبال مختلفة ومعلمات الإرسال / الاستقبال في نظام واحد من أجل تلبية المتطلبات، والخدمات المختلفة للمستخدمين في الجيل الخامس من نظام الاتصالات الخلوية اللاسلكية (5G)، ولتحقيق تصميم بحيث لا يتم تقييد الخدمات التي سيتم إضافتها في المستقبل مع مراعاة التوافق المتقدم من قبل النظام.
وفي الوقت نفسه في نظام الاتصال اللاسلكي ينفذ طرف طرفي خطوة الاتصال الأولية التالية بغرض إنشاء ارتباط لاسلكي بمحطة أساسية، كما يتم الحصول على التزامن مع خلية في شبكة ويتم الحصول على فترة معلومات رئيسية (MIB) عن طريق فك تشفير قناة البث المادية (PBCH)، كما يحتوي (MIB) على المعلومات الأساسية للاتصال بالنظام.
بناءً على المعلومات يتم فك تشفير قناة التحكم المادية في الوصلة الهابطة (PDCCH) والقناة المشتركة للوصلة الهابطة المادية (PDSCH) للحصول على كتلة معلومات النظام (SIB)، وبعد ذلك يتبادل الهوية مع المحطة الأساسية من خلال خطوة وصول عشوائي، ثم يقوم بإجراء اتصال أولي بشبكة من خلال خطوات مثل التسجيل والمصادقة.
وفي هذا الوقت نظراً لأنّ نظام الاتصال (5G) يدعم العديد من الأعداد وعلى سبيل المثال المعلمات المختلفة لتباعد الموجات الحاملة الفرعية، قد تختلف الأعداد الخاصة بقناة الطبقة المادية التي يتم فيها نقل كل معلومات في خطوة الاتصال الأولية عن بعضها البعض، ومع ذلك نظراً لأنّ الجهاز لا يمكنه معرفة تباعد الموجات الحاملة الفرعية التي يستخدمها النظام أثناء عملية الاتصال الأولية، فقد لا يتم إجراء التوصيل الأولي بكفاءة.
