الهندسةهندسة الاتصالات

نظام توفير اتصالات المتقطع الفعال Discontinuous Communication

يتم توفير نهج لتلقي البيانات وإرسالها عبر شبكة لاسلكية مع تقليل استهلاك الطاقة، كما يتم تحديد ما إذا كان قد تم تخصيص الموارد لجهاز المستخدم للتواصل عبر الشبكة، وذلك كجزء من آلية الاتصال غير المستمرة وفي حالة إجراء تخصيص الموارد، يتم إنشاء رسالة تنبيه دائم لإرشاد معدات المستخدم لتمديد الفترة الزمنية.

 

أساسيات نظام توفير اتصالات المتقطع الفعال

 

أنظمة الاتصالات الراديوية مثل شبكات البيانات اللاسلكية للمستخدمين تمتلك سهولة التنقل إلى جانب مجموعة غنية من الخدمات والميزات، ولقد ولدت هذه الراحة اعتماداً كبيراً من قبل عدد متزايد من المستهلكين كأسلوب مقبول للاتصال للاستخدامات التجارية والشخصية، ولتعزيز المزيد من التبني وافقت صناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية، من الشركات المصنعة إلى مقدمي الخدمات على تكلفة كبيرة وجهد كبير لتطوير معايير لبروتوكولات الاتصال التي تكمن وراء الخدمات والميزات المختلفة.

 

يتضمن أحد مجالات الجهد تحسين إرسال البيانات بطريقة تراعي الحفاظ على طاقة الجهاز وأداء المستخدم النهائي من خلال استخدام الإرسال والاستقبال غير المتصلين، وتشتمل الطريقة على جزء من آلية اتصال غير مستمرة تحدد فترة زمنية للسماح بنقل البيانات عبر شبكة، وما إذا كان قد تم تخصيص الموارد لجهاز مستخدم للاتصال عبر الشبكة، كما تشتمل الطريقة أيضًا على إنشاء وإذا تم تخصيص الموارد رسالة تنبيه دائم لإرشاد معدات المستخدم لتمديد الفترة الزمنية.

 

يشتمل الجهاز على وحدة اتصال غير مستمرة تم تكوينها لأداء إجراء اتصال متقطع يحدد وقتًا للسماح بنقل البيانات عبر الشبكة، ولتحديد ما إذا كان قد تم تخصيص الموارد للمستخدم معدات للتواصل عبر الشبكة، ويتم تكوين وحدة الاتصال غير المستمر بشكل إضافي لتوليد وإذا تم تخصيص الموارد رسالة “البقاء مستيقظاً” لإرشاد معدات المستخدم لتمديد الفترة الزمنية.

 

مبدأ عمل نظام توفير اتصالات المتقطع الفعال

 

يتم تلقي رسالة تنبيه دائم تشير إلى تمديد فترة إجراء اتصال غير مستمر عبر شبكة وتم إنشاء رسالة عدم التنبيه استجابةً لتحديد تخصيص الموارد، كما يشتمل الجهاز على وحدة اتصال متقطعة تم تكوينها لتلقي رسالة تنبيه مستمر تشير إلى امتداد فترة زمنية لآلية اتصال غير مستمرة عبر شبكة، ويتم إنشاء رسالة عدم التنبيه استجابةً لتحديد تخصيص الموارد.

 

يعتبر النظام كشبكة (LTE) نظام حزمة فقط، حيث يتم توفير اتصالات قائمة على الحزمة اللاسلكية الحقيقية، ونظراً لأنّ نظام (LTE) هو نظام قائم على الحزم فلا يوجد ما يسمى بالاتصال “المخصص” كما هو معروف من (2G) و(3G) محجوز للاتصال بين (UE) والشبكة أي المحطة الأساسية، كما يتم تخصيص الموارد اللازمة لنقل البيانات في بنية (LTE) إمّا كتخصيصات لمرة واحدة أو بطريقة أكثر ثباتاً أو شبه ثابتة.

 

وبالتالي بمرور الوقت يمكن أن تكون هناك اختلافات كبيرة في حركة المرور المجدولة لمستخدم معين ومن منظور تنوع المستخدمين المتعددين، قد يكون من النادر جدولة (UE) والتي يمكن أن تكون (UE) محسّناً أي كل (20 مللي ثانية) في المتوسط ولكن بمعدل بيانات فورية مرتفع جداً، حيث يتم جدولة (eUE) عندما تكون الظروف الراديوية لتجهيزات المستعمل ممتازة.

 

من منظور (eUE) من المهم أنّه إذا كان من الممكن التنبؤ بأنماط الجدولة هذه فيمكن استخدام “فترات التوقف” لبدء الدخول في حالة غير نشطة أو “سكون” وبالتالي توفير استهلاك البطارية، ويجب أن يكون الاتفاق على فترات “تشغيل” و”إيقاف” واضحًا بين (eNB) و(eUE)، وتشتمل المحطة الأساسية على وحدة إدارة اتصالات غير مستمرة كاستقبال أو إرسال (RX / TX)؛ لإدارة الحالات النشطة وغير النشطة للاستقبال والإرسال بواسطة المحطة الأساسية.

 

وبالتالي، فإنّ آلية (RX / TX) المتقطعة هذه، كما يحافظ على استهلاك البطارية أثناء فترات عدم الإرسال أو عدم الاستقبال، وتتفاعل وحدة الإدارة مع جدولة الحزم لتنسيق تبادل البيانات بين المحطة الأساسية ووحدة الطاقة، ويمكن تخزين البيانات المراد إرسالها إلى (UE) في مخزن مؤقت للحزم، وبالنسبة لخدمات مثل (VoIP)، يمكن التنبؤ بنمط حركة المرور.

 

  • “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution” و”VoIP” هي اختصار لـ “Voice-over-Internet protocol”.

 

  • “UE” هي اختصار لـ “User equipment” و”eNB” هي اختصار لـ “Evolved Node B”.

 

  • “eUE” هي اختصار لـ “evolution User equipment” و”RX / TX” هي اختصار لـ “Transmit and Receive”.

 

تطور عمل نظام توفير اتصالات المتقطع الفعال

 

من الممكن تكوين مفهوم (DRX) العادي بشكل فعال، ومع ذلك بالنسبة للخدمات الأخرى قد يختلف كل من مقدار التنزيل ووقت انتظار التنزيل بشكل كبير وأحد الأمثلة على ذلك هو تصفح الويب، حيث يعرض المستخدم سلوك قراءة لا يمكن التنبؤ به، وحيث تختلف مواقع الويب اختلافاً كبيراً من حيث التعقيد والحجم، وتأثير البداية البطيئة لبروتوكول التحكم في الإرسال (TCP).

 

يحدث تأثير البداية البطيئة لبروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) ويؤدي سلوك (TCP) بشكل أساسي إلى زيادة نافذة ازدحام (TCP) بشكل كبير بناءً على استلام إقرارات، ثم ينتقل إلى مرحلة النمو الخطي ويبدأ بعد ذلك المخزن المؤقت من (eNB) بالملء، وبعد استدعاء الحزمة ونظراً لأنّ فترة (DRX) تحتاج إلى التكوين، فقد يؤدي ذلك إلى حرمان (UE) من تحقيق توفير كبير للطاقة.

 

يتمثل أحد الأساليب في السماح لـ (eNB) و(eUE) بتحديث معلمات (DRX) بشكل شبه ثابت عبر (RRC) وفقًا لظروف حركة المرور، وهذه عملية بطيئة نسبيا كـ (20 مللي ثانية) ذهاباً وإياباً بين رسالة (DRX) و(RRC ACK)، وبالإضافة إلى ذلك أنّ رسائل (RRC) لها حمل كبير ويمكن معالجة هذه المشكلة من خلال استخدام نهج يوفر تكوينًا سريعاً من أجل تكييف فترة (DRX) الحالية؛ لمعلومات المخزن المؤقت وإدخال النظام الآخر.

 

يستدعي هذا الأسلوب إشارات المخصصة، حيث توجد بعض معدلات الخطأ المرتفعة نسبياً وإمكانيات سوء الفهم بين (eUE) و(eNB) وعلى سبيل المثال إعادة التكرار التلقائي الهجين (HARQ) و(ACK) لأخطاء (NACK) والعكس إذا يتم إرسال تحكم (DRX) عبر الآليات العادية، وعلاوة على ذلك إذا تم إرسال إشارات التحكم السريعة في (DRX) خارج قناة التحكم العادية، فسوف يزداد احتمال الخطأ لقناة التحكم بسبب فقدان اكتشاف الخطأ وكذلك فقدان كسب (H-ARQ).

 

وفي عملية توفير توفير الطاقة باستخدام رسالة البقاء متيقظًا، يتم توفير آلية “عدم الانتباه” وامتدادًا لمفهوم (DRX) العادي، كما تحدد هذه الآلية لكل من (eUE) و(eNB) متى يجب أن تمدد (UE) وقتها في الفترة لتلقي المزيد من البيانات.

 

يتم استخدام طريقتين لإرسال الإشارات لتوجيه (UE) للبقاء في حالة نشطة، كما لا يوجد حمل والحد الأدنى من النفقات العامة، وتكون رسالة “ابق مستيقظًا” متطابقة أو تحدد بشكل مباشر شروط “إذا كان أو لا” فيما يتعلق بما إذا كان قد تمت جدولة (UE) أم لا، وفي إطار النهج الثاني يتيح هذا النهج العلوي المرن المكون من (1 بت) للنظام زيادة توفير طاقة (UE) لنفس أداء المستخدم النهائي.

 

  • “eNB” هي اختصار لـ “Evolved Node B” و”DRX” هي اختصار لـ “Discontinuous reception”.

 

  • “HARQ” هي اختصار لـ “Hybrid Automatic Repeat Request” و”NACK” هي اختصار لـ “negative acknowledgment or not acknowledged”.

 

  • “TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol” و”RRC” هي اختصار لـ “Radio Resource Control”.

المصدر
Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى