الاتصال اللاسلكي بين النطاق العريض eNB والاتصال ضيق النطاق UE

تتعلق أنظمة الاتصالات وبشكل أكثر تحديداً بين المحطات القاعدية ومعدات المستخدم “UEs” ذات عروض النطاق المختلف، مثل بين محطات القاعدة عريضة النطاق وتجهيزات “UEs” ضيقة النطاق وبخصوص الاتصالات اللاسلكية.

أساسيات الاتصال اللاسلكي بين النطاق العريض eNB وUE ضيق النطاق

يتم نشر أنظمة الاتصالات اللاسلكية على نطاق واسع لتوفير مجموعة متنوعة من خدمات الاتصالات مثل الهاتف والفيديو والبيانات والرسائل والبث، كما قد يستخدم نظام اتصال لاسلكي نموذجي تقنية وصول متعددة يمكنها دعم الاتصال مع مستعملين متعددين عن طريق مشاركة موارد النظام المتاحة، كما تشمل أمثلة تقنيات النفاذ المتعدد:

• أنظمة النفاذ المتعدد بتقسيم الشفرات “CDMA“.

• أنظمة النفاذ المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA“.

• أنظمة النفاذ المتعدد بتقسيم التردد “FDMA“.

• أنظمة النفاذ المتعدد بتقسيم التردد المتعامد “OFDMA“.

• ترددات الموجة الحاملة الفردية.

• نظام الوصول المتعدد المقسم “SC-FDMA“.

• نظام الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة المتزامن المنقسم الزمني “TD-SCDMA“.

كما تم اعتماد تقنيات الوصول المتعددة هذه في معايير اتصالات مختلفة لتوفير بروتوكول مشترك يسمح للأجهزة اللاسلكية المختلفة بالاتصال، في المدن والدول والمناطق وحتى على مستوى العالم ومعيار الاتصالات المثالي هو “LTE”، و”LTE” عبارة عن مجموعة من الامتدادات لمعيار المحمول العالمي للاتصالات المتنقلة “UMTS” الذي نشره مشروع شراكة الجيل الثالث “3GPP“.

كما تستخدم “LTE” تكنولوجيا “OFDMA” على الوصلة الهابطة و”SC-FDMA” على الوصلة الصاعدة وتكنولوجيا الهوائي متعدد المدخلات “MIMO“؛ لتوفير الوصول إلى النطاق العريض المتنقل من خلال تحسين الكفاءة الطيفية وانخفاض التكاليف وتحسين الخدمات، حيث مصممة لدعم.

ومع ذلك مع استمرار نمو الطلب على الوصول إلى النطاق العريض المتنقل هناك حاجة لمزيد من التحسينات في تقنية “LTE”، كما قد تكون هذه التحسينات قابلة للتطبيق أيضاً على تقنيات الوصول المتعددة الأخرى ومعايير الاتصالات السلكية واللاسلكية التي تستخدم هذه التقنيات.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution” و”NB” هي اختصار لـ “Narrow Band”.

• “UE” هي اختصار لـ “user equipment” و”CDMA” هي اختصار لـ “Code-Division Multiple Access”.

• “TD-SCDMA” هي اختصار لـ “Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access” و”MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-In Multiple-Out”.

• “OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal Frequency Division Multiple Access” و”3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project”.

• “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System” و”SC-FDMA” هي اختصار لـ “Single Carrier Frequency Division Multiple Access”.

• “TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access” و”FDMA” هي اختصار لـ “Frequency Division Multiple Access”.

مبدأ عمل الاتصال اللاسلكي بين النطاق العريض eNB وUE

قد يشتمل نظام الاتصال اللاسلكي متعدد الوصول على عدة محطات قاعدية ويدعم كل منها في نفس الوقت الاتصال لأجهزة اتصالات متعددة ويُشار إليها أحياناً باسم معدات المستخدم “UEs”، كما قد تتصل المحطة القاعدة بتجهيزات المستعمل على قناة الوصلة الهابطة وعلى سبيل المثال للإرسال من المحطة القاعدة إلى تجهيزات المستعمل، وعلى قناة الوصلة الصاعدة على سبيل المثال للإرسال من تجهيزات المستعمل إلى المحطة القاعدة.

تعتمد بعض أوضاع الاتصال على محطات عبر نطاق طيف تردد راديوي مشترك تنافسي أو عبر نطاق طيف تردد راديوي مختلف في شبكة خلوية، وعلى سبيل المثال نطاق طيف تردد لاسلكي مرخص أو ترخيص نطاق طيف تردد لاسلكي غير مرخص.

كما يمكنه تمكين الاتصال بين و”UE” ومع زيادة حركة البيانات في الشبكات الخلوية التي تستخدم نطاق طيف التردد اللاسلكي المرخص، فإنّ تفريغ بعض حركة البيانات على الأقل إلى نطاق طيف التردد الراديوي غير المرخص يمنح مشغلي الهاتف الخلوي الفرصة لزيادة سعة نقل البيانات لديهم، ويمكن توفيره وقد يوفر نطاق طيف الترددات الراديوية غير المرخص أيضاً خدمات في المناطق التي لا يتوفر فيها الوصول إلى نطاق طيف التردد اللاسلكي غير المرخص.

في الاتصالات اللاسلكية ذات النطاق الضيق “NB” مثل إنترنت الأشياء “NB-IoT” أو الاتصالات المحسّنة من نوع الآلة “eMTC” وقد تكون الاتصالات اللاسلكية مصحوبة بنطاق ترددي محدود، وعلى سبيل المثال في “NB-IoT” قد يقتصر الاتصال اللاسلكي على مجموعة موارد واحدة “RB”، وفي “eMTC” قد يقتصر الاتصال على “6 مكاتب إقليمية” وتؤدي هذه الموارد المحدودة إلى تحديات محددة في نقل البيانات.

“IoT” هي اختصار لـ “Internet of things” و”RB” هي اختصار لـ “Resource Blocks”.

تطور عمل الاتصال اللاسلكي بين eNB وUE

توفر التجسيدات فرصة لزيادة سعة نقل البيانات من خلال توفير القدرة على استخدام نطاقات طيف التردد اللاسلكي غير المرخصة أو المشتركة، ومعالجة تحديات محددة في إرسال الاتصالات اللاسلكية ضيقة النطاق، حيث تعامل أيضا معاً وتوفر الجوانب اتصالاً بين محطة قاعدة وتجهيز مستعمل له عروض نطاق مختلفة في طيف غير مرخص، وعلى سبيل المثال بين محطة قاعدة عريضة النطاق وتجهيز مستعمل ضيق النطاق.

كما قد يشمل الاتصال اتصالات إنترنت الأشياء “IoT” مثل “NB-IoT” و”eMTC” وما شابه ذلك، حيث من خلال السماح للمحطات القاعدية عريضة النطاق، بخدمة تجهيزات المستعمل ضيقة النطاق باستخدام أطياف غير مرخصة، يمكن خدمة عدد أكبر من تجهيزات المستعمل بواسطة عدد أقل من المحطات القاعدة.

وفي أحد جوانب الكشف يتم توفير الأساليب والوسائط القابلة للقراءة بواسطة الكمبيوتر وأجهزة الاتصال اللاسلكي في محطة أساسية، كما ينفذ الجهاز إجراء “CCA” مزدوجاً على الإطار وهو النوع الأول من إجراء “CCA” متبوعاً بنوع ثانٍ من إجراء “CCA” عند فشل النوع الأول من إجراء “CCA”، ولتكون مجهزة قد يرسل الجهاز أثناء الإطارات إذا نجح إجراء واحد على الأقل من إجراءات “CCA” المزدوجة، وقد يمتنع عن الإرسال أثناء الإطارات إذا فشلت كل من إجراءات “CCA” الخاصة بإجراء “CCA” المزدوج.

وعند تنفيذ إجراء “CCA” مزدوج قد يقوم الجهاز بتشغيل “CCA” خلال فترة زمنية أولى ثم إذا فشل “CCA” فقد يقوم بتشغيل “eCCA” خلال فترة زمنية ثانية بعد “CCA”، وفي جانب آخر من جوانب الكشف يتم توفير الطرق والوسائط المقروءة بالكمبيوتر وأجهزة الاتصال اللاسلكي في معدات المستخدم، كما يقطع الجهاز مدة الوصلة الصاعدة في كل رتل لكل تردد إلى مجموعة من وحدات الإرسال ويتضمن الرتل عدداً صحيحاً من وحدات الإرسال.

ينقل الجهاز بعد ذلك اتصالات الوصلة الصاعدة بناءً على وحدات إرسال متعددة وتشتمل كل وحدة إرسال واحدة على الأقل على فترة واحدة، وفترة توقف واحدة على الأقل تقابل كل تردد من الترددات المتعددة خلال الفترة، كما ينقل تجهيزات المستعمل اتصال الوصلة الصاعدة على التردد المقابل وخلال فترة التوقف تمتنع تجهيزات المستعمل عن إرسال اتصالات الوصلة الصاعدة على التردد المقابل.

وفي جانب آخر يتم توفير الطرق والوسائط المقروءة بالكمبيوتر وأجهزة الاتصال اللاسلكي في معدات المستخدم، حيث يرسل الجهاز إرسالًا عبر الوصلة الصاعدة في مجموعة من وحدات الإرسال ويقفز في نطاق التردد في مخطط أول عبر رتل يعتمد على نمط قفز المحطة القاعدة، كما يمكن إرسال إرسالات الوصلة الصاعدة استناداً إلى نمط التنقل المزدوج، وقد يقفز الجهاز أيضاً في نمط ثانٍ عبر وحدات الإرسال داخل إشغال قناة المحطة الأساسية داخل الإطار.

• “eCCA” هي اختصار لـ “Enhanced Control-Flow Checking Using Assertions”.