ما هو فشل ارتباط الراديو في الاتصالات RLF

يمكن توقع (RLF) باستخدام قياسات الراديو التي تم الإبلاغ عنها بواسطة أجهزة المستخدم (UE) مثل طاقة استقبال الإشارة المرجعية (RSRP) وجودة استقبال الإشارة المرجعية (RSRQ)، ومؤشر جودة القناة (CQI) وغرفة رأس الطاقة (PHR)، ومع ذلك من الصعب للغاية اشتقاق نموذج مغلق الشكل يشتق (RLF) من هذه القياسات، لسد هذه الفجوة يتم اقتراح استخدام تقنيات التعلم الآلي (ML) وعلى وجه التحديد مزيج من الذاكرة طويلة المدى (LSTM) وآلة المتجهات الداعمة (SVM)؛ للعثور على الارتباط بين هذه القياسات و(RLF).

ما هو فشل الارتباط اللاسلكي RLF

فشل الارتباط اللاسلكي (RLF): هو مشكلة صعبة في شبكات (5G) لأنّه قد يقلل من موثوقية الاتصال ويزيد من زمن الوصول، وهذا يتعارض مع أهداف (5G) خاصةً بالنسبة لفئة حركة مرور الاتصالات منخفضة زمن الانتقال (uRLLC) فائقة الموثوقية.

• “RLF” هي اختصار لـ “Radio Link Failure” و”uRLLC” هي اختصار لـ “ultra-reliable low latency communications”.

• “LSTM” هي اختصار لـ “Long short-term memory” و”SVM” هي اختصار لـ “Support Vector Machine”.

• “PHR” هي اختصار لـ “power head room” و”CQI” هي اختصار لـ “Channel Quality Indicator”.

• “RSRQ” هي اختصار لـ ” Reference Signal Received Quality” و”RSRP” هي اختصار لـ “Reference Signals Received Power”.

أساسيات فشل الارتباط اللاسلكي RLF

تم تدريب نموذج التنبؤ (RLF) باستخدام بيانات حقيقية تم الحصول عليها من اختبار (5G)، حيث أظهرت عملية التحقق من صحة النموذج دقة تصل إلى (98%) عند التنبؤ بحالة الاتصال أي (RLF)، وعلاوة على ذلك هناك حالات للاستخدام وهي تحسين التسليم وتعديل مسار النطاق في المستوى، كما إنّ نظام الاتصال اللاسلكي السريع الذي تم إنشاؤه على نظام الاتصالات المتنقلة من الجيل الثالث، يدعم الإرسال بتبديل احزم فقط ويميل إلى تنفيذ كل من طبقة التحكم في الوصول المتوسط ​​(MAC) وطبقة التحكم في ارتباط الراديو (RLC) في موقع اتصال واحد.

في نظام (LTE) تقوم محطة الشبكة وجهاز المستخدم (UE) بنقل البيانات من خلال خلية توفر الخدمات أي خلية خدمة، وتشتمل خلية الخدمة على موجة حاملة للوصلة الصاعدة وموجة حاملة للوصلة الهابطة ويتم توزيعها على تجهيزات المستعمل، عندما تنشئ تجهيزات المستعمل اتصالاً للتحكم في الموارد الراديوية (RRC) مع مطراف الشبكة، وعلاوة على ذلك من أجل الحفاظ على اتصال فعال بين تجهيزات المستعمل ومحطة الشبكة بعد إنشاء التوصيل، تكتشف تجهيزات المستعمل ما إذا كانت هناك مشكلة في الطبقة المادية بالخلية الخادمة.

إذا اكتشف (UE) مشكلة في الطبقة المادية أي تكتشف تجهيزات المستعمل إشارات متتالية “غير متزامنة” من طبقة مادية وتطلق تجهيزات المستعمل مؤقّت (T310)، وبعد ذلك إذا اكتشف تجهيزات المستعمل مؤشرات “متزامنة” متتالية من الطبقة المادية، فإنّ تجهيزات المستعمل تعتبر أنّ مشكلة الطبقة المادية قد تم استعادتها وتوقف المؤقت (T310)، وإذا لم يتم استرداد مشكلة الطبقة المادية قبل انتهاء صلاحية المؤقت (T310)، تعلن (UE) عن حدوث فشل في الارتباط اللاسلكي (RLF) وتبدأ إجراء إعادة إنشاء الاتصال لإعادة إنشاء اتصال عادي مع طرف الشبكة.

لتلبية المتطلبات المستقبلية لجميع أنواع خدمات الاتصالات بدأ (3GPP) في العمل على الجيل التالي من نظام (LTE)، ويتم إدخال تجميع الناقل (CA) الذي يتم فيه تجميع اثنين أو أكثر من شركات النقل المكونة وفي نظام (LTE-A) من أجل دعم عرض نطاق أوسع للإرسال، على سبيل المثال حتى (100 ميجاهرتز) ولتجميع الطيف، وفي نظام (LTE-A) تستخدم تجهيزات المستعمل العديد من الموجات الحاملة الفرعية لنقل البيانات مع مطراف الشبكة، وذلك لتعزيز عرض نطاق الإرسال وكفاءة الطيف.

• “CA” هي اختصار لـ “Carrier Aggregation” و”LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

• “3GPP” هي اختصار لـ “The 3rd Generation Partnership Project” و”RRC” هي اختصار لـ “Radio Resource Control”.

• “RLC” هي اختصار لـ “Radio link control” و”MAC” هي اختصار لـ “Media access control”.

مبدأ فشل الارتباط اللاسلكي RLF

يمكن أن تخصص خلية خدمة واحدة على الأقل لتجهيزات المستعمل عبر إجراء إعادة تشكيل توصيل (RRC) بحيث يمكن لتجهيزات المستعمل أن تستخدم في نفس الوقت موجات حاملة فرعية متعددة لإرسال البيانات، ونظراً لأنّ تجهيزات المستعمل يمكن أن تستخدم خلايا خدمة متعددة في نفس الوقت وقد يكون لكل خلية خدمة نطاق تغطية أو جودة راديو مختلفة، وبالتالي فإنّ مشكلة الطبقة المادية مع خلية واحدة تخدم لا تعني أنّ الخلايا الأخرى التي تخدم هي أيضاً عديمة الفائدة، أي أنّ الخلايا العاملة الأخرى قد لا تزال تعمل.

في مثل هذه الحالة إذا كان لا يزال بإمكان تجهيزات المستعمل إجراء إرسال أو استقبال البيانات عبر أي خلية خدمة عادية، فلن يتعين على تجهيزات المستعمل تنفيذ إجراء إعادة إنشاء التوصيل بسبب مشكلة في الطبقة المادية مع خلية خدمة معينة، لذلك تميل تجهيزات المستعمل إلى تحديد حدوث (RLF) وفقًا لحالات جميع الخلايا التي تخدم بدلاً من فشل خلية خدمة واحدة في التقنية السابقة.

نتيجة لذلك عندما تفشل خلية تخدم لا يزال بإمكان محطة الشبكة الاتصال بوحدة (UE) من خلال خلايا خدمة أخرى كإرسال تعليمات تسليم إلى تجهيزات المستعمل لتبديل خلايا الخدمة، وإلى جانب ذلك عندما تنوي تجهيزات المستعمل إجراء إرسال عبر الوصلة الصاعدة، تحتاج تجهيزات المستعمل إلى الحصول على منحة للوصلة الصاعدة عبر إجراء نفاذ عشوائي أو إجراء طلب جدولة، وفي المقابل يحتاج مطراف الشبكة إلى توفير موارد لقناة نفاذ عشوائي (RACH) وقناة تحكم في الوصلة الصاعدة المادية (PUCCH)؛ لإجراء الوصول العشوائي وإجراء طلب الجدولة من خلال خلية خدمة.

• “RACH” هي اختصار لـ “Random Access Channel”.

“PUCCH” هي اختصار لـ “Physical Uplink Control CHannel”.

كيفية تحديد فشل الارتباط اللاسلكي RLF

بعد إدخال (CA) يمكن لمحطة الشبكة أن تقوم بنقل البيانات باستخدام (UE) من خلال خلايا خدمة متعددة لذلك لتبسيط تصميم النظام، يجب أن يكون كافياً لمحطة الشبكة لتوفير موارد (RACH) و(PUCCH) من خلال خلية خدمة واحدة لتلبية المتطلبات، وفي مثل هذه الحالة إذا تم تطبيق مخطط تحديد (RLF) أي تحديد حدوث (RLF) وفقًا لحالات جميع الخلايا المقدمة بدلاً من فشل خلية خدمة واحدة، عندما تفشل خلية الخدمة التي توفر موارد (RACH) و(PUCCH).

بينما لا تزال الخلايا الخادمة الأخرى تتمتع بجودة راديو جيدة ولا يمكن أن تحصل (UE) على الفور على منحة الوصلة الصاعدة لإجراء إرسال جديد، ممّا يؤثر بشكل كبير على كفاءة الإرسال وبالتالي بعد تخصيص (CA) إذا فشلت خلية الخدمة التي توفر موارد (RACH) و(PUCCH)، فإنّ كفاءة الإرسال بين تتأثر محطة الشبكة و(UE) بشكل كبير.

وهناك حاجة إلى تحسين يهدف إلى توفير طريقة وجهاز قادر على الإعلان بشكل فعال عن حدوث (RLF) ولبدء إجراء إعادة إنشاء اتصال التحكم في الموارد الراديوية في الوقت المناسب، كما يدعم نظام الاتصالات اللاسلكية (Carrier Aggregation) الذي يمكّن (UE) من إجراء نقل البيانات أو استقبالها من خلال شركات نقل متعددة.

تتضمن الطريقة خطوات التخصيص مع عدد كبير من الخلايا التي تخدم، حيث توفر واحدة فقط من مجموعة خلايا الخدمة موارد لقناة الوصول العشوائي (RACH) وقناة التحكم في الوصلة الصاعدة (PUCCH)، والإعلان عن حدوث (RLF) عندما تفشل خلية التقديم التي توفر موارد (RACH) و(PUCCH).