أساسيات عمل الأجهزة في الاتصالات القائمة على الآلة MTC

الاتصال المعتمد على الآلة (MTC) هو نوع من أنواع اتصالات البيانات التي قد تحتوي جهازاً واحداً أو أكثر أو كيانات لا تعتمد بالضرورة على التدخل البشري للتواصل، كما قد تتضمن كل شبكة اتصالات أي عدد من الأجهزة التي تدعم تقنية (MTC)، وتعتبر أجهزة الوزن أو التتبع أمثلة نموذجية لأجهزة (MTC) وقد يشمل على معدات المستخدم (UE) أجهزة (MTC).

أساسيات عمل الاتصالات القائمة على الآلة MTC

تختلف إمكانيات أجهزة (MTC) ويمكن أن تعتمد إمكانيات أجهزة (MTC) على متطلبات تطبيق واحد أو أكثر من تطبيقات (MTC)، ةفئات ميزات الاتصال من نوع الجهاز هي التحكم في الوقت والتسامح مع الوقت وتبديل الحزم (PS) فقط، ونقل البيانات ذات السعة الصغيرة عبر الإنترنت ونقل البيانات ذات السعة الصغيرة دون اتصال بالإنترنت وأصل الهاتف المحمول فقط كمنشأ الهاتف المحمول فقط ومنخفض.

وكذلك الإنهاء المتكرر للهاتف المحمول أي غير متكرر من خلال الأجهزة المحمولة ومراقبة (MTC) والتعليمات غير المتصلة بالإنترنت وإرشادات التشويش، ورسائل التنبيه ذات الأولوية (PAM) وخاصة الاستهلاك المنخفض للطاقة والاتصالات الآمنة والموقع، وقد يتضمن واحداً أو أكثر من خصائص شركة (MTC) القائمة على المجموعة، بما في ذلك مشغل محدد للموقع وقرار سياسي قائم على المجموعة والعنوان المستند إلى المجموعة.

يمكن أن ينمو عدد أجهزة (MTC) المستخدمة بسرعة مع نشر (M2M)، وقد لا يتم تحسين الإجراءات الحالية المصممة لمعدات المستخدم (UEs) لمجموعات من تجهيزات المستعمل، وإذا تم إرسال كميات كبيرة بلا داع من معلومات الموقع إلى الشبكة بواسطة كل تجهيزات المستعمل في المجموعة، فقد ينتج عن ذلك حمل إشارة مرتفع واستهلاك غير ضروري لبطارية (UE).

كما قد تتحرك (UEs) معاً أو تتعايش معاً كمجموعة، وفي هذه الحالة التنقل أو إنشاء (RRC) بما في ذلك تحديثات الخلية وتحديثات تسجيل الموقع أو (RA / TA)، ويمكن أن يؤدي إجراء بعض الإجراءات مثل الإشارات المفرطة دون داع إلى زيادة التحميل على الواجهة اللاسلكية والشبكة نفسها، وقد تتضمن أنظمة وطرق وتقنيات لتحسين الإجراءات المتعلقة بأجهزة الاتصال القائمة على الآلة، ويمكن تجميع تجهيزات المستعمل الفردية معاً.

يمكن تحديد مجموعة من أجهزة (UE) مسبقاً أو يمكن تكوين مجموعة بواسطة الشبكة المرتبطة بتجهيزات (UE)، كما يمكن تعيين عضو أو أكثر من أعضاء المجموعة كوحدة استخدام خاصة أو تجهيزات مستخدم رئيسية، وقد تكون وحدة (UE) الرئيسية قادرة على الاتصال بأعضاء آخرين في المجموعة ويمكن أن تقوم وحدة (UE) خاصة أو (UE)، رئيسية بتنفيذ إجراءات نيابة عن عضو واحد أو أكثر في المجموعة.

يمكن تحسين إجراء تنقل المجموعة بالسماح بالتحكم في الإجراء بواسطة تجهيزات (UE) خاصة أو تجهيزات (UE) رئيسية، وتشمل الإجراءات التي يمكن أن يقوم بها تجهيزات المستعمل أو تجهيزات المستعمل الرئيسية القياس والتمرير واختيار أو إعادة اختيار الخلية ومجموعات أخرى، مثل التسجيل وإنشاء التوصيل في أسلوب الخمول والأسلوب المتصل وقد يشمل واحداً أو أكثر من الإجراءات.

• “MTC” هي اختصار لـ “Machine type communication” و”UE” هي اختصار لـ “User equipment”.

• “RRC” هي اختصار لـ “Radio Resource Control” و”M2M” هي اختصار لـ “Machine-to-machine”.

• “PAM” هي اختصار لـ “Priority alert messages” و”PS” هي اختصار لـ “Packet Switching”.

مبدأ عمل الاتصالات القائمة على الآلة MTC

يمكن لـ (UE) الخاص أو (UE) الرئيسي قياس إعادة اختيار الخلية وإجراء إعادة اختيار الخلية نيابة عن المجموعة، كما يمكن أن يرسل (UE) خاص أو (UE) رئيسي تحديثات خلية إلى الشبكة للإشارة إلى إعادة اختيار الخلية، ويمكن للشبكة أن تطلب من أعضاء المجموعة إعادة تحديد الخلية كإبلاغ أعضاء المجموعة بتغيير الخلية، ويمكن أن تعمل تحديثات الخلية كمحفز على الشبكة لإبلاغ أعضاء المجموعة بإعادة اختيار الخلية.

يمكن لتجهيزات (UE) الخاصة بالمجموعة أي عضو في المجموعة أن تكتشف وجود جهاز رئيسي زعلى سبيل المثال (UE) رئيسي واختيار الاتصال بوحدة (UE) الرئيسية، كما يمكن إنشاء الاتصال بواسطة العضو المسجل في (UE) الرئيسي، وكما يتم تحسين إجراءات التنقل لأجهزة (MTC) التي تتحرك كمجموعة للحد من استهلاك بطارية تجهيزات المستعمل، والحد من حمل الإشارات المتولدة والحد من إرسال الإشارات المتزامن لأجهزة (MTC) التي تنتقل كمجموعة، وتحسين واحد أو أكثر من إجراءات المجموعة الأخرى مثل التسجيل وإنشاء الاتصالات.

مع تطور التكنولوجيا هناك تغييرات مهمة في القدرات والتكاليف والمزيد من قدرات الحوسبة والذاكرة والاتصال تجعل من الممكن للآلات أن تتولى المهام التي يقوم بها حالياً، ولكنّها ليست مناسبة تماماً للبشر وتجعل التكاليف المنخفضة من العملي للآلات أن تتولى مهام غير مناسبة للبشر باهظ الثمن، وإنّ زيادة القدرات وخفض التكاليف معاً يفتحان فرصاً جديدة للخدمات المدرة للدخل التي لم تكن اقتصادية في السابق.

منذ إدخال الاتصالات اللاسلكية الخلوية في الثمانينيات ظهر جيل جديد من الشبكات اللاسلكية كل عقد وبينما ركزت الأجيال الأربعة الأولى من الشبكات اللاسلكية، على الاتصالات البشرية (HTC) كحالة الاستخدام الأساسية، فإنّ الجيل الخامس الحالي (5G) المعروف باسم (5G NR) مصمم خصيصاً لخدمة الاتصالات من نوع الجهاز (MTC) مع (HTC).

يسمح (MTC) للآلات بالاتصال لاسلكياً دون الحاجة إلى تدخل بشري ممّا يسمح بتشكيل شبكة من الأجهزة المترابطة من نوع الآلة (MTD) والمعروفة أيضاً باسم إنترنت الأشياء (IoT)، ويتيح ذلك مجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف القطاعات الرأسية بدءاً من توصيل أجهزة بسيطة للغاية منخفضة التكلفة ومنخفضة الطاقة، مثل أجهزة الاستشعار إلى شبكات معقدة من الآلات وفي حالات استخدام الأتمتة الصناعية .

• “HTC” هي اختصار لـ “human communication” و”IoT” هي اختصار لـ “Internet of Things”.

• “MTD” هي اختصار لـ “Machine type threaded devices” و”5G NR” هي اختصار لـ “5G New Radio”.

تطور عمل الاتصالات القائمة على الآلة MTC

يتم تجميع مجموعة متنوعة من حالات استخدام (MTC) ضمن فئات خدمة اتصالات منخفضة زمن الوصول فائقة الموثوقية (URLLC) واتصالات ضخمة من نوع الماكينة (mMTC) في (5G NR)، والإرسال بدون منح (GF) كمخطط وصول عشوائي بزمن انتقال منخفض والتوصيلية المتعددة لتعزيز الموثوقية، وبناءً على هذا التصميم الأولي تركز المرحلة الثانية من (5G NR) المحددة على تعزيز (URLLC) ومن خلال دعم شبكات إنترنت الأشياء الصناعية الخاصة والشبكات الحساسة للوقت (TSN).

عادة ما تكون الشبكات الخلوية مثل (5G NR) معقدة للغاية ومتعطشة للطاقة ومكلفة للعديد من تطبيقات (mMTC) التي تربط أجهزة بسيطة ومنخفضة التكلفة مقيدة بالطاقة، ويتم تقديم هذا القطاع المحدد من السوق من خلال شبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة (LPWAN)، وتشمل مجموعة من التقنيات غير الخلوية.

توفر هذه الشبكات اتصالاً منخفض الطاقة وبعيد المدى ويصل إلى عشرات الكيلومترات، وعلى الرغم من أنّ معدلات البيانات وحالات الاستخدام المدعومة محدودة نوعاً ما، كما يتم تمكين العديد من حالات استخدام الأتمتة الصناعية من خلال شبكات اتصالات صناعية سلكية ولاسلكية مختلفة الملكية، وكثير منها كان موجوداً منذ عقود، ومع ذلك فإنّ طبيعتها الخاصة تجعلها غير مرنة مع جاذبية محدودة.

• “URLLC” هي اختصار لـ “Ultra Reliable Low Latency Communications” و”LPWAN” هي اختصار لـ “Low Power Wide Area Network”.

• “mMTC” هي اختصار لـ “Massive Machine-Type Communications” و”TSN” هي اختصار لـ “Transmission Sequence Numbering”.