عملية التسليم - Handoff or Handover

يتمثل مفهوم نظام الهاتف الخلوي في أنّه يحتوي على عدد كبير من المحطات القاعدية التي تغطي مساحة صغيرة أي خلايا، ونتيجة لذلك يمكن إعادة استخدام الترددات حيث توفر أنظمة الهواتف المحمولة أيضاً إمكانية التنقل، ونتيجة لذلك من المتطلبات الأساسية للنظام أنّه عندما ينتقل الهاتف المحمول من خلية إلى أخرى، يجب أن يكون من الممكن تسليم المكالمة من المحطة الأساسية للخلية الأولى إلى المحطة التالية حيث لا يوجد اضطراب ملحوظ للمكالمة.

ما هي عملية التسليم – Handoff؟

عملية (Handoff): هو عملية نقل مكالمة نشطة أو جلسة بيانات من خلية واحدة في شبكة خلوية أو من قناة إلى أخرى، أمّا في الاتصالات الساتلية هي عملية نقل التحكم من محطة أرضية إلى أخرى حيث تُعد عملية (Handoff) ضرورية لمنع فقدان انقطاع الخدمة للمتصل أو مستخدم جلسة البيانات.

أنواع عمليات Handoff:

1. التمرير الثابت – Hard Handoff:

في عملية التسليم الثابت يحدث انقطاع فعلي في الاتصال أثناء التبديل من خلية إلى أخرى، كما يتم قطع روابط الراديو من المحطة المتنقلة إلى الخلية الموجودة قبل إنشاء ارتباط بالخلية التالية حيث هو بشكل عام تسليم بين الترددات أي إنّها سياسة استراحة قبل اتخاذ.

2. التمرير الناعم – Soft Handoff:

في التسليم الناعم يتم الاحتفاظ بواحد على الأقل من الروابط عند إضافة روابط الراديو وإزالتها إلى المحطة المحمولة، وهذا يضمن عدم حدوث انقطاع أثناء التسليم كما يتم تبني هذا بشكل عام في المواقع المشتركة حيث إنّها تتبع سياسة اجعلها قبل الاستراحة.

حالات تشغيل Handoff:

• إذا تحرك المشترك الموجود في مكالمة أو جلسة بيانات خارج تغطية خلية واحدة ودخل منطقة تغطية لخلية أخرى، يتم تشغيل التسليم لسلسلة متصلة من الخدمة حيث أنّ المهام التي كانت تؤديها الخلية الأولى هي تحديد الخلية الأخيرة.
  
• تتمتع كل خلية بسعة محددة مسبقاً أي يمكنها التعامل مع عدد محدد فقط من المشتركين، وإذا وصل عدد المستخدمين الذين يستخدمون خلية معينة إلى سعتها القصوى فسيحدث التسليم، كما يتم تحويل بعض المكالمات إلى الخلايا المجاورة بشرط أن يكون المشترك في منطقة التغطية المتداخلة لكلتا الخليتين.
  
• غالباً ما يتم تقسيم الخلايا إلى خلايا فرعية فقد يحدث التسليم عندما يكون هناك نقل للمهام من الخلية الكبيرة إلى الخلية الأصغر والعكس صحيح، فعلى سبيل المثال هناك مستخدم متنقل يتحرك داخل نطاق سلطة خلية كبيرة وإذا توقف من التنقل فسيتم نقل الاختصاص إلى خلية صغيرة لتخفيف الحمل على الخلية الكبيرة.
  
• قد تحدث عمليات (Handoffs) عند وجود تداخل في المكالمات التي تستخدم نفس التردد للاتصال.
  

ما هي أساسيات Handover؟

على الرغم من أنّ مفهوم التسليم الخلوي بسيط إلّا أنّه ليس من السهل تنفيذه في الواقع حيث تحتاج الشبكة الخلوية إلى تحديد متى يكون التسليم ضرورياً وإلى أي خلية، وعند حدوث التسليم فمن الضروري إعادة توجيه المكالمة إلى المحطة الأساسية ذات الصلة جنباً إلى جنب مع تغيير الاتصال بين الهاتف المحمول والمحطة الأساسية إلى قناة جديدة حيث أنّ كل هذا يحتاج إلى القيام به دون أي انقطاع ملحوظ للمكالمة، وتكون العملية معقدة للغاية وغالباً ما يتم فقدان مكالمات الأنظمة المبكرة إذا لم تعمل العملية بشكل صحيح.

تتعامل المعايير الخلوية المختلفة مع التسليم بطرق مختلفة قليلا، فمثلاً الطريقة التي يتعامل بها (GSM) مع التسليم حيث يوجد هناك عدد من المعلومات التي يجب معرفتها لتحديد ما إذا كان التسليم مطلوباً، وتكون قوة إشارة المحطة الأساسية التي يتم الاتصال بها جنباً إلى جنب مع قوة إشارة المحطات المحيطة، بالإضافة إلى ذلك يجب معرفة مدى توفر القنوات، ومن الواضح أنّ الهاتف المحمول هو الأنسب لمراقبة قوة المحطات الأساسية، لكن الشبكة الخلوية فقط هي التي تعرف حالة توفر القناة والشبكة هي التي تتخذ القرار بشأن موعد التسليم وإلى أي قناة من الخلايا.

تعتبر عملية التسليم ذات أهمية كبيرة داخل أي شبكة اتصالات خلوية، فمن الضروري التأكد من أنّه يمكن إجراؤها بشكل موثوق ودون مقاطعة أي مكالمات، كما يمكن أن يؤدي الفشل في الأداء بشكل موثوق إلى انقطاع المكالمات، وهذا أحد العوامل الرئيسية التي يمكن أن تؤدي إلى عدم رضا العملاء ممّا قد يؤدي بدوره إلى تغييرهم إلى مزود شبكة خلوية آخر، وفقاً لذلك يُعد التسليم أحد مؤشرات الأداء الرئيسية التي يتم مراقبتها بحيث يتم الحفاظ على نظام تسليم خلوي قوي على الشبكة الخلوية.

وفقاً لذلك يراقب الهاتف المحمول باستمرار قوة إشارة المحطات الأساسية التي يمكنه سماعها، بما في ذلك التي يستخدمها حالياً ويقوم بتغذية هذه المعلومات مرة أخرى، أمّا عندما تبدأ قوة الإشارة من المحطة الأساسية التي يستخدمها الهاتف المحمول في الانخفاض إلى المستوى الذي يلزم اتخاذ إجراء فيه، تنظر الشبكة الخلوية إلى القوة المبلغ عنها للإشارات الواردة من الخلايا الأخرى التي أبلغ عنها الهاتف المحمول ثم يتحقق من توفر القناة، وإذا كان أحدها متاحاً فإنّه يُعلم هذه الخلية الجديدة بحجز قناة للهاتف المحمول الوارد.

عندما تكون جاهزة تمرر المحطة الأساسية الحالية معلومات القناة الجديدة إلى الهاتف المحمول، ممّا يؤدي إلى إجراء التغيير، وبمجرد الوصول إلى هناك، يرسل الهاتف المحمول رسالة على القناة الجديدة لإبلاغ الشبكة بوصولها، وإذا تم إرسال هذه الرسالة واستلامها بنجاح فستقوم الشبكة بإيقاف الاتصال بالهاتف المحمول على القناة القديمة وتحريره للمستخدمين الآخرين وتتم جميع الاتصالات على القناة الجديدة.

في ظل بعض الظروف مثل عندما تقترب إحدى محطات الإرسال والاستقبال الأساسية من قدرتها، تقوم الشبكة بتسليم بعض الهواتف المحمولة إلى محطة إرسال واستقبال أساسية أخرى تستقبلها والتي تتمتع بسعة أكبر، وبهذه الطريقة تقلل الحمل على محطة الإرسال والاستقبال الأساسية التي على وشك أن تصل إلى طاقتها، وبهذه الطريقة يمكن فتح الوصول لأقصى عدد من المستخدمين حيث يُعد استخدام القناة وسعتها عاملين مهمين للغاية في تصميم الشبكة الخلوية.

متطلبات Handover:

يتم تنفيذ التسليم الخلوي بواسطة جميع شبكات الاتصالات الخلوية، وهي عنصر أساسي في المفهوم الكامل للاتصالات الخلوية، كما أنّ هناك عدد من المتطلبات لهذه العملية:

1. أنّه يحدث بشكل موثوق وإذا لم يحدث ذلك، فسرعان ما يصبح المستخدمون غير راضين ويختارون مزود شبكة آخر في عملية تعرف باسم “تمضغ”.
   
2. يجب أن يتم إنجازه بأكثر الطرق كفاءة وعلى الرغم من أنّ التسليم الأكثر مرونة هو الأكثر موثوقية، إلّا أنّه يستخدم أيضاً سعة شبكة أكبر ويكون السبب في ذلك هو أنّه يتصل بأكثر من قطاع أو محطة أساسية في أي حالة معينة.
   يعتبر التسليم الناعم أقل كفاءة من التسليم الصعب ولكنّه أكثر موثوقية حيث لا يتم فقد الاتصال مطلقًا، لذلك من الضروري لمزود شبكة الاتصالات الخلوية أن يرتب الشبكة لتعمل بأكثر الطرق كفاءة مع الاستمرار في تقديم الخدمة الأكثر موثوقية.
   

عملية Hand off بمساعدة الجوال:

عملية (Mobile Assisted Handoff): هي تقنية تساعد فيها الأجهزة المحمولة وحدة التحكم في المحطة الأساسية (BSC) في تحويل مكالمة إلى (BSC) أخرى حيث يتم استخدامه في شبكات (GSM) الخلوية وفي أنظمة أخرى مثل (AMPS)، كما يكون التسليم هو عمل (BSC) ومركز التحويل المحمول (MSC) فقط دون أي مشاركة من الجهاز المحمول، ومع ذلك في (GSM) عندما لا تستخدم محطة متنقلة فتراتها الزمنية للاتصال فإنّها تقيس جودة الإشارة إلى (BSC) القريبة وترسل هذه المعلومات إلى (BSC)، كما تنفذ (BSC) التسليم وفقاً لهذه المعلومات.

إنّ عمليات التسليم (Handoff) اللينة من الناحية النظرية ممكنة في أي تقنية سواء كانت تمثيلية أو رقمية، فإنّ تكلفة تنفيذها للتقنيات التماثلية مرتفعة للغاية ولم يكن أي من التقنيات التي كانت ناجحة تجارياً في الماضي؛ مثل (AMPS وTACS وNMT) هذه الميزة، أمّا من بين التقنيات الرقمية فإنّ تلك التي تعتمد على (FDMA) تواجه أيضاً تكلفة أعلى للهواتف بسبب الحاجة إلى وجود وحدات متعددة للتردد الراديوي المتوازي، وتلك التي تعتمد على (TDMA) أو مزيج من (TDMA/ FDMA).

من حيث المبدأ، لا تسمح عملية (Handoff) بالتنفيذ المكلف لعمليات التسليم الناعمة، ومع ذلك لا تحتوي أي من تقنيات الجيل الثاني على هذه الميزة؛ مثل (GSM وD-AMPS / IS-136)، ومن ناحية أخرى فإنّ جميع التقنيات القائمة على (CDMA، 2G و3G) لها عمليات تسليم سهلة حيث يتم تسهيل ذلك من خلال إمكانية تصميم أجهزة هاتف غير باهظة الثمن تدعم عمليات التسليم السهلة لـ (CDMA) فإنّ هذا ضروري من خلال حقيقة أنّه بدون عمليات تسليم سهلة، قد تعاني شبكات (CDMA) من تداخل كبير ناشئ وبذلك يسمى التأثير القريب البعيد.