مع الانتهاء من التوحيد القياسي للمرحلة الأولى من مفهوم (EDGE) وإدخالها لتعديل (8PSK) لدعم معدلات بيانات أعلى، تطورت (GPRS) إلى نظام اتصالات متنقل من الجيل الثالث (3G) وفي مرحلتها الثانية سوف تتطور (EDGE) بشكل أكبر؛ لتصبح قادرة على دعم حزم البيانات في الوقت الحقيقي وبالتالي توفير مجموعة كاملة من خدمات (3G).
ما هو نظام GERAN
نظام (GERAN): هو معيار لشبكات الوصول اللاسلكي الخلوية (GSM) التي يدعمها مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP)، وتعتبر (GERAN) مكونًا رئيسيًا لشبكات (GSM) و(UMTS / GSM) التي يتم من خلالها توصيل المحطات الأساسية ووحدات التحكم في قاعدة الراديو بالشبكة الخلوية.
- “GPRS” هي اختصار لـ “General-Packet-Radio-Services” و”3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.
- “GERAN” هي اختصار لـ “GSM/EDGE-Radio-Access-Network” و”GSM” هي اختصار لـ “Global-System-for-Mobile”.
- “UMTS” هي اختصار لـ “Universal-Mobile-Telecommunications-System” و”PSK” هي اختصار لـ “Phase-Shift-Keying”.
أساسيات نظام GERAN
من خلال اعتماد مفهوم جودة الخدمة (UMTS (QoS))، جنبًا إلى جنب مع تطوير حوامل راديو جديدة يتم تحقيق دعم حزم البيانات في الوقت الفعلي، وإنشاء شبكة الوصول اللاسلكي (GSM / EDGE (GERAN)) ويقوم (GERAN) بالتركيز على الوسائط المتعددة (IP) والمحاذاة مع نموذج (UMTS QoS).
تمثل شبكة الوصول اللاسلكي (GERAN) تطور نظام (GSM) لتوفير نقل بيانات حزم محسّن، و(GPRS) و(EGPRS) هي تقنيات راديو توفر اتصالات بتبديل الحزم بين (MS) و(BS)، بينما يتكون (GERAN) من عدة عناصر شبكة متصلة ببعضها البعض من خلال واجهات قياسية، والعنصران الرئيسيان لشبكة الاتصال الراديوي هما:
1- النظام الفرعي للمحطة الأساسية (BSS)
وهو يشمل محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) أو ببساطة (BS)، وهي المحطة الأساسية في الموقع ومراقب المحطة الأساسية (BSC) والذي هي وحدة تحكم مسؤولة عن مجموعة من (BTSs).
- “QoS” هي اختصار لـ “Quality-of-service” و”BSC” هي اختصار لـ “Base-Station-Controller”.
- “BTS” هي اختصار لـ “Base-Transceiver-Station” و”EGPRS” هي اختصار لـ “Enhanced-GPRS”.
- “IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol” و”MS” هي اختصار لـ “mobile-station”.
2- الشبكة الأساسية
لها وظائف مثل إدارة التنقل والمصادقة والشحن من بين أمور أخرى، وتوفر أيضاً الوصول إلى الشبكات خارج النظام الخلوي، وفي حالة التوصيلات بتبديل الدارات فإنّ مركز التبديل المتنقل (MSC) هو العنصر الرئيسي للشبكة الأساسية، ممّا يوفر إمكانية الوصول إلى شبكة الهاتف التقليدية ذات التبديل العام (PSTN).
- “PSTN” هي اختصار لـ “Public-Switched-Telephone-Network”.
- “MSC” هي اختصار لـ “Mobile-Switching-Center”.
مبدأ عمل نظام GERAN
في حالة التوصيلات بتبديل الحزمة فإنّ العناصر الرئيسية هي عقدة دعم (GPRS) للخدمة (SGSN) وعقدة دعم (GPRS) للبوابة (GGSN)، والسابق لكل نموذج توجيه وتسليم الحزم داخل النظام الخلوي والأخير يوفر الاتصال بشبكات حزم البيانات الخارجية مثل الإنترنت
بهدف الحفاظ على التوافق مع البنية التحتية لشبكة (GSM) الحالية فإنّ تقنية (EDGE) لها العديد من المعلمات المشتركة مع (GSM) بما في ذلك تقاسم نفس الطيف الترددي، كما تقدم (EGPRS) بعض التحسينات فيما يتعلق بـ (GPRS)، مثل تعديل (8-PSK) وخطط التعديل والتشفير الإضافي (MCS) ونظراً لهذا المحسن الفيزيائي، توفر (EGPRS) معدلات بيانات عالية تصل إلى (384 كيلوبت / ثانية) أو أكثر عندما يتم حجز عدة فتحات في (MS) واحد.
ومن خلال التكوين المناسب للمعلمات من طبقات بروتوكول (GSM / EDGE)، من الممكن تقديم خدمات متعددة، كما يمكن تعديل نقل بيانات (EGPRS) لدعم التطبيقات ذات متطلبات جودة الخدمة (QoS) المختلفة مثل شبكة الويب العالمية (WWW)، وبروتوكول نقل الملفات (FTP) وتدفق ملفات الصوت / الفيديو، ويتم تنسيق توحيد شبكة الوصول اللاسلكي (GSM / EDGE) بواسطة (3GPP).
ومع كون (Rel-8) هو أحدث إصدار اعتبارًا من عام 2008م، وقد أصبحت شبكة (GSM / EDGE) راسخة بالفعل من حيث النضج التقني وكذلك نشر السوق، ومع ذلك فإنّ هذا لم يوقف تطوير تقنيات جديدة لتحسين أدائها وتوفير مكاسب في القدرات، وتم الانتهاء من توحيد الإصدارات الأولى للأنظمة الخلوية من الجيل الثالث في الإصدار 99 من (ETSI / 3GPP)، ونظامان رئيسيان في هذا المعيار هما النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (UMTS) والنظام العالمي للاتصالات المتنقلة / معدلات البيانات المحسنة للتطور العالمي (GSM / EDGE).
تم تصميم (UMTS) لتقديم خدمات الجيل الثالث أي معدلات بيانات المستخدم العالية للتطبيقات في الوقت الفعلي وكذلك التطبيقات التقليدية في الوقت غير الحقيقي، ويشتمل التصميم على كل من شبكة UMTS الأساسية وشبكة الوصول الراديوي الأرضي (UMTS) القائمة على (WCDMA)، وتم تصميم (UMTS) حاليًا للاستخدام في طيف (UMTS / IMT-2000) المعين وربما 1900 ميجاهرتز).
في حين أنّ الهدف من (GSM / EDGE) هو تطوير (GSM) و(TDMA) لتوفير تغطية لخدمات الجيل الثالث في نطاقات الطيف الحالية، ولتكملة شبكة (UTRAN) كشبكة وصول لاسلكي كاملة القدرة يمكن توصيلها بشبكة (UMTS) الأساسية، ومن خلال إدخال تعديل عالي المستوى في السطح البيني الراديوي (GSM) من المتوقع أن تتمكن (EDGE) بنجاح من توفير الدعم لمعدلات البيانات العالية، وتتمثل الخطوة التالية في تطور (GSM / EDGE) في توفير الدعم لفئات خدمة المحادثة والبث المباشر أي خدمات الوقت الفعلي.
- “GGSN” هي اختصار لـ “Gateway-GPRS-Support-Node” و”UTRAN” هي اختصار لـ “Universal-Terrestrial-Radio-Access-Network”.
- “TDMA” هي اختصار لـ “Time-division-multiple-access” و”SGSN” هي اختصار لـ “Serving-GPRS-Support-Node”.
تطور نظام GERAN
الدافع وراء هذا التطور هو التحول داخل عالم الاتصالات من تبديل الدائرة إلى تبديل الحزمة، وهذا التحول صالح لخدمات البيانات التقليدية في غير الوقت الفعلي، مثل البريد الإلكتروني وتصفح الويب وكذلك لخدمات الوقت الفعلي مثل مؤتمرات الفيديو والصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP).
ويجب تعديل الشبكة الأساسية بتبديل الحزم من الجيل الثاني والتي تم تعريفها لخدمة حزم الراديو العامة (GPRS) وشبكة الوصول الراديوي (GSM / EDGE) الحالية لدعم خدمات الوقت الفعلي، ويتضمن ذلك اعتماد واجهة (Iu) لشبكة (UMTS) الأساسية من الجيل الثالث، كما يؤدي القيام بذلك إلى تبسيط محاذاة الخدمات التي سيتم توفيرها في (UMTS).
تتيح شبكة الوصول اللاسلكي (GERAN) التطور المشترك لشبكات (GSM) و (TDMA) و(EDGE) نحو توفير خدمات توليد كاملة، كما يتضمن ذلك تقديم دعم للخدمات العامة في الوقت الفعلي بالإضافة إلى الاتصال بشبكة أساسية من الجيل الثالث عبر بروتوكول الإنترنت مشتركة مع (UMTS)، ةتشير تقييمات الأداء إلى أنه في سيناريوهات معينة في مضاعفة الإرسال الإحصائي لـ (GERAN) أو (8PSK) في قنوات نصف معدل يمكن استخدامها لزيادة سعة النظام مقارنة بـ (GSM).
كما تتوفر طريقة وجهاز لتوفير شبكة اتصالات لاسلكية ذات سعة عالية، وتستخدم الشبكة تقنية إعادة استخدام منخفضة التردد بين الخلايا، وتجعل تقنية إعادة الاستخدام تداخل الشبكة محدوداً وعلى سبيل المثال من خلال تزويد جميع الخلايا في الشبكة، بالقدرة على تخصيص قنوات حركة المرور على جميع الترددات المخصصة للشبكة لقنوات حركة المرور، وتقنية إعادة الاستخدام المستخدمة هي تخطيط الحمل الجزئي الذي يمكن تمديده إلى السعات القصوى من خلال تصنيف القنوات (CHAT).
يتم تخصيص الموارد الراديوية في كل خلية باستخدام تقنية إعداد القدرة على أساس الخدمة (SBPS) بحيث يتم تكبير سعة الشبكة إلى أقصى حد، مع السماح لكل مجموعة خدمة بتحقيق متطلبات جودة الخدمة المطلوبة (QoS) للحد من التداخل، وبالتالي الحفاظ على أو التحكم في مستوى جودة الخدمة المطلوب للمستخدمين المقبولين بالفعل في الشبكة، ويتم استخدام تقنية التحكم في الإدخال المعتمد على الطاقة (PBAC) للتحكم في قبول مستخدمين جدد في الشبكة.
- “PBAC” هي اختصار لـ “Power-Based-Access-Control” و”SBPS” هي اختصار لـ “setting-based-on-Power-service”.
