ما هو نظام تقسيم الوقت المتزامن TD-SCDMA

في نظام الاتصالات اللاسلكية قد يكون جهاز المستخدم “UE” قادراً على الاتصال عبر شبكات وصول لاسلكية متعددة، كما قد يكون تجهيزات المستعمل في اتصال متزامن مع شبكة نفاذ راديوية، مثل “TD-SCDMA” للمكالمات الصوتية بتبديل الدارات ومع شبكة نفاذ راديوية أخرى، مثل “TDD-LTE” لاتصالات البيانات بتبديل الرزم.

نظام تقسيم الوقت المتزامن TD-SCDMA:

نظام تقسيم الوقت المتزامن “TD-SCDMA”: هو تنسيق “3G” مفضل للمعيار الوطني للاتصالات المتنقلة من الجيل الثالث “3G”، كما تم اختيار “TD-SCDMA” كمحاولة للتخلص من الاعتماد على تقنية الطيف المنتشر الغربي المنفذة بالفعل، حيث أنّ استخدام تنسيقات “3G” الغربية يدعو إلى دفع رسوم براءات الاختراع العالية لعدد كبير من أصحاب براءات الاختراع الغربية.

تم تطوير “TD-SCDMA” وهو معيار اتصالات محمول من الجيل الثالث في البداية للصين، وتم اعتماده من قبل “3GPP” والاتحاد الدولي للاتصالات “ITU” وأصبح معياراً عالمياً، حيث يعمل “TD-SCDMA” باستعمال مبدأ الوصول إلى قناة “S-CDMA” خلال فترات زمنية متنوعة، كما إنّه مثالي للمواقع المكتظة بالسكان وحالات التنقل المنخفضة داخل الخلايا البيكوية أو الدقيقة.

• “UE” هي اختصار لـ “user equipment” و”TDD” هي اختصار لـ “Time-Division Duplex”.

• “TD-SCDMA” هي اختصار لـ “time division synchronous code division multiple access”.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution” و”S-CDMA” هي اختصار لـ “Synchronous Code Division Multiple Access”.

• “3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project” و”ITU” هي اختصار لـ “International Telecommunication Union”.

أساسيات نظام تقسيم الوقت المتزامن TD-SCDMA:

تم تصميم “TD-SCDMA” بهدف تفادي الاعتماد على التقنيات الغربية مثل “W-CDMA” و”CDMA2000 EV / DO”، كما يمزج “TD-SCDMA” نظاماً مبتكراً مزدوجاً للنطاق الزمني “TDD” أو نظام الوصول المتعدد للمجال الزمني “TDMA” باستخدام مكون “CDMA” مرن يعمل في وضع متزامن، حيث يسمح نظام “TDD” بإجراء تعديلات ديناميكية على حجم الفترات الزمنية المستخدمة للوصلة الصاعدة والهابطة.

يمكن للنظام أن ينتبه بالمرور غير المتماثل بسهولة أكبر مع ضروريات معدل البيانات المتنوعة على الوصلات، وعلاوةً على ذلك فإنّ استعمال نفس تردد الموجة الناقلة للوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة يعني أنّ شروط القناة متطابقة تماماً في كلا الاتجاهين، ويوفر ذلك للمحطة الأساسية استنتاج بيانات قناة الوصلة الهابطة من تخمينات قناة الوصلة الصاعدة.

يعمل معيار “TD-SCDMA” على مجموعة من نطاقات التردد في مكان ما بين “1785 ميجاهرتز” و”2220 ميجاهرتز”، وعندما يتعلق الأمر بالحلقة المحلية اللاسلكية غالباً ما يتم تنفيذ “TD-SCDMA” باستخدام نطاق تردد بين “1900 ميجاهرتز” و”1920 ميجاهرتز”، وفي “TD-SCDMA” يتم إرسال البيانات الصوتية بسرعة “8 كيلوبت في الثانية”.

أمّا معدلات البيانات المحتملة لخدمات دائرة التبديل مثل الفيديو هي “12.2 كيلوبت في الثانية” و”64 كيلوبت في الثانية” و”144 كيلوبت في الثانية”، و”384 كيلوبت في الثانية” و”2048 كيلوبت في الثانية” ومعدل رقاقة “TD-SCDMA” هو “1.28Mcps”، وعندما تكون شبكة “TDD-LTE” خاملة، قد تقوم تجهيزات المستعمل بتقييم قوة إشارة الشبكة المعنية من أجل إعادة اختيار الخلية المحتملة.

يجوز لتجهيزات المستعمل أن تقيس فقط خلية “TD-SCDMA” تخدم لأغراض تحويل خدمة تبديل الحزم إلى شبكة “TD-SCDMA”، وبالتالي تجنب الموقف الذي يحاول فيه تجهيزات المستعمل الاتصال بخلية “TD-SCDMA” مختلفة لأغراض الاتصالات بتبديل الحزم من الخلية المنتسبة حالياً إلى تجهيزات المستعمل للاتصالات بتبديل الدارات.

• “CDMA” هي اختصار لـ “Code-division multiple access”.

هيكل الاندفاع TD-SCDMA:

القناة المادية في “TDD” هي رشقة تُرسل في فترة زمنية معينة ضمن أرتال راديوية مخصصة، ويمكن أن يكون التخصيص مستمراً أو متقطعاً، والرشقة هي مجموعة من حقلي رمز البيانات وفترة الحراسة ومدة الرشقة هي فترة زمنية واحدة، ويمكن إرسال عدة رشقات في نفس الوقت من جهاز إرسال واحد، وفي هذه الحالة يجب أن يستخدم جزء البيانات شفرات قنوات مختلفة لعامل التمديد المتغير المتعامد “OVSF” لكن شفرة التخليط نفسها.

يجب أن يستخدم الجزء الأوسط نفس رمز “midamble” الأساسي، ولكن يمكنه استخدام نوبات وسطية مختلفة، حيث ينتشر جزء البيانات من الرشقة بمزيج من شفرة توجيه القناة وشفرة التخليط، وشفرة القناة هي شفرة “OVSF”، والتي يمكن أن يكون لها عامل انتشار قدره 1 أو 2 أو 4 أو 8 أو 16، ويتعلق في كمية بيانات القناة المادية على شفرة “OVSF” المستعملة وعامل التمديد.

• “OVSF” هي اختصار لـ “Orthogonal Variable Spreading Factor”.

مزايا تقنية TD-SCDMA:

1- الاستخدام المرن للطيف في النظام المتزامن “TD-SCDMA”:

ينتمي كل من “WCDMA” و”cdma2000” إلى نظام “FDD“، ممّا يتطلب تردداً للوصلة الصاعدة والهابطة الزوجية ومساحة واقية للعرض القانوني، ممّا يسبب صعوبة في تخطيط التردد، وبالنسبة للشبكات على مستوى الدولة بموجب “FDD”، فإنهّا تتطلب “15 ميجاهرتز” على الأقل * 2 لكل من الوصلة الصاعدة والهابطة أو تردد “30 ميجاهرتز”.

في إطار “TD-SCDMA”، يكون عرض نطاق الموجة الحاملة الفردية “1.6 ميجاهرتز” فقط، وإلى جانب ذلك لا يتطلب نظام “TDD” نطاقاً متماثلاً ويمكن وضعه في أي مكان، وتردد “20 ميجاهرتز” كافٍ لبناء شبكة وطنية بسعة لا تقل عن “30 مليوناً” من شبكة “FDD”.

• “FDD” هي اختصار لـ “Frequency Division Duplex”.

2- توفر الطيف العالي:

يحتوي “WCDMA” على عرض نطاق ترددي “5 ميجاهرتز * 2” أو “10 ميجاهرتز” في كل ناقل لدعم حوالي “60 مساراً صوتياً، بينما يمكن أن يتحمل “TD-SCDMA” حوالي “6 ناقلات” في نطاق عرض نطاق “10 ميجاهرتز”، حيث يدعم كل منها “20 مساراً صوتياً” في وقت واحد التكرار أي دعم “120 صوتاً” ضمن عرض النطاق الترددي “10 ميجاهرتز”، وكفاءة الطيف “TD-SCDMA” هي ضعف مستوى “WCDMA”.

• “WCDMA” هي اختصار لـ “Wideband Code Division Multiple Access”.

3- جيد بشكل خاص لخدمة البيانات:

بموجب “TDD” يتم تحديد إرسال بيانات الوصلة الصاعدة والهابطة من خلال التحكم في طول وقت الإرسال للوصلة الصاعدة والهابطة، ويمكن التحكم في الطول الزمني للإرسال والاستقبال وتعديله بمرونة وهذه الميزة هي ميزة خاصة للنقل الفعال في المستقبل للخدمات غير المتكافئة، مثل الإنترنت عبر الهاتف المحمول والفيديو متعدد الوسائط عند الطلب.

من بين خدمات الإنترنت يأخذ البحث نسبة كبيرة جداً ولكنّ كمية المعلومات المرسلة والمستقبلة في حالة عدم تناسق واضح؛ لأنّها تعالج القليل من بيانات الوصلة الصاعدة من محطة إلى محطة أساسية ولكن بيانات الوصلة الهابطة الضخمة من محطة قاعدة إلى محطة، ووفقاً للتقدير ذي الصلة من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات ستصل نسبة بيانات الوصلة الصاعدة وبيانات الوصلة الهابطة من 1 إلى 5.

يمكن أن تفي تقنية “TDD” فقط بمتطلبات الإرسال الفعال للخدمات غير المتماثلة عن طريق تقليل وقت إرسال الوصلة الصاعدة، وإطالة وقت استقبال الوصلة الهابطة من خلال التكيف الذاتي تعديل فتحة الوقت وقوة تأثير التنفس الضعيف وجيدة لتخطيط الشبكة وتحسينها، ونظراً لخصائص التردد المعقدة والخدمات والجمع بينها وبيئة الهواء المعقدة والمباني المتنوعة، يواجه نظام الجيل الثالث تحديات هائلة في تخطيط الشبكة وتحسينها.

نظام “CDMA” هو نظام مقيد بالتداخل وليس نظاماً مقيّداً بالموارد، كما أن تداخله وتغطيته مضادان لبعضهما البعض، لذلك فإنّ نظام “CDMA” له تأثير تنفس قوي وهو أمر سيئ لتخطيط الشبكة وتحسينها وبالمقارنة مع نظام “FDD”، فإنّ “TD-SCDMA” هي تقنية يمكنها تجنب تأثير التنفس بشكل أفضل، ممّا يبسط بشكل كبير تخطيط الشبكة وتحسينها، ويمكنه الاستجابة بسرعة للتغيرات التي تطرأ على متطلبات المستخدم للخدمات وتحسين تشغيل الشبكة وكفاءتها بشكل عام.

4- أمن المعلومات:

لا تزال صناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية تعتمد بشكل كبير على البلدان الأخرى، وفي مناطق معينة هناك مخاطر أمنية كبيرة محتملة، وبالنسبة إلى “TD-SCDMA” كمعيار “3G” مع “IPR” المستقل الخاص تمتلك الصين حقوق الملكية الفكرية لخوارزميتها الأساسية ويمكنها توفير أعلى مستوى من التشفير من خوارزمية النطاق الأساسي إلى طبقة التطبيق، ومع تلبية المتطلبات السرية للاستخدام المدني والشبكة العسكرية والحوكمة، كما يتميز تشكيل الشعاع الديناميكي للهوائي الذكي بوظائف قوية جداً للتتبع ومقاومة التتبع والمراقبة.

• “IPR” هي اختصار لـ “Internet Protocol Router”.