ما هي معدات المستخدم والمحطات الأساسية في شبكات الاتصالات اللاسلكية

لتنفيذ تحديث مفتاح ديناميكي عند تقسيم اتصال مستوى المستخدم واتصال مستوى التحكم يتم اعتماد المحطة الأساسية لنظام الاتصالات، والتي تتضمن من وسائل لتوفير اتصال مستوى المستخدم بجهاز المستخدم (UE) المتصل بالمحطة الأساسية وقاعدة أخرى محطة، ويعني تلقي مفتاح أمان أول من المحطة الأساسية الأخيرة التي تم تكوينها لتوفير مستوى تحكم يشير إلى جهاز المستخدم.

أساسيات معدات المستخدم والمحطات الأساسية في شبكات الاتصالات اللاسلكية

تقوم شبكات الاتصالات اللاسلكية على أجهزة الاتصالات المتنقلة وشبكات الاتصالات المتنقلة وبشكل أكثر تحديداً بأجهزة الاتصالات المتنقلة وشبكات الاتصالات المتنقلة، والتي تعمل وفقاً لمعيار مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP) أو ما يعادلها أو مشتقاتها، وكجزء من عملية التقييس (3GPP) تم تحديد أنّ تشغيل الوصلة الهابطة لعروض نطاق النظام التي تزيد عن (20 ميجاهرتز) تستند إلى تجميع الموجات الحاملة متعددة المكونات عند ترددات مختلفة.

يمكن استخدام تجميع الموجات الحاملة لدعم التشغيل في كلا النظامين بطيف مستمر وأنظمة بدون طيف مستمر كالأنظمة غير المستمرة هي (800 ميجاهيرتز) و(2 جيجاهيرتز) و(3 جيجاهيرتز)، وقد يتم تضمين ناقل مكون (5 جيجاهيرتز) وقد تكون الأجهزة المحمولة التقليدية قادرة فقط على الاتصال باستخدام ناقل مكون واحد متوافق مع الإصدارات السابقة، ولكن يمكن للمحطات الطرفية الأكثر تقدماً ذات الموجات الحاملة المتعددة استخدام مشغلات متعددة المكونات في وقت واحد.

مع تطور تكنولوجيا الاتصالات المتنقلة أي الخلوية في مناطق جغرافية صغيرة نسبياً من خلال وجود خلايا صغيرة كخلايا “بيكو” أو خلايا “فيمتو” تتعايش مع خلايا أكبر “ماكرو”،تم اعتماد توفير اتصال محسن وتوفير قدرات اتصال محسنة في المنطقة الجغرافية المحلية التي تغطيها خلايا صغيرة، بحيث يمكن توفير هذه الخلايا الصغيرة على نفس الموجة الحاملة مثل الخلية الكبيرة أو يمكن توفيرها على ناقل مخصص مختلف كتردد أعلى.

كما تُعد بيانات المستخدم الخاصة بجهاز مستخدم معين كمعدات المستخدم (UE) مثل الهاتف المحمول أو أي جهاز اتصال محمول آخر جهاز المستخدم هذا عبر خلية مختلفة، وقد تم اعتماد أنّ عنصر التحكم يمكن توصيل البيانات إلى الخلية ليتم توصيلها، وعلى وجه التحديد يتم توصيل مستوى المستخدم (المستوى U) ومستوى التحكم (المستوى C) لجهاز مستخدم معين، عبر بيانات المستوى (U) عبر الخلايا الصغيرة وبيانات المستوى (C) عبر خلايا الماكرو، وأن تكون قادراً على الانقسام إلى خلايا صغيرة وخلايا ماكرو بحيث يمكن توصيلها.

لا توفر هذه الخلية الصغيرة المقترحة إشارات أو قنوات تقليدية خاصة بالخلية مثل الإشارات المرجعية للناقل وبث المعلومات الرئيسية أو النظام، وإشارات التزامن الأولية أو الثانوية وما إلى ذلك وبالتالي فهي خلية “زائفة” أو خلية “فانتوم” بشكل فعال، ويُعد هذا التقسيم المقترح للمستوى C / المستوى U أعلى من أجل فوائد الاتصال الأفضل، والتي توفرها عادةً الخلايا الكبيرة لإشارات التحكم الحرجة وكميات أكبر من بيانات المستخدم.

كما أنّ الإنتاجية الأعلى التي توفرها الخلايا الصغيرة التي تستخدم نطاق تردد أوسع بالإضافة إلى التحسين مع مزايا اتصال أكثر مرونة وكفاءة في استخدام الطاقة وفعالية من حيث التكلفة، ومع ذلك فإنّ اعتماد تقسيم المستوى C / المستوى على شكل U يطرح العديد من التحديات التي يجب معالجتها إذا كان مثل هذا ويتم تنفيذه بالفعل في شبكة اتصالات عالمية.

• “UE” هي اختصار لـ “User equipment”.

• “3GPP” هي اختصار لـ “Third Generation Partnership Project”.

كيفية استخدام معدات المستخدم والمحطات الأساسية في شبكات الاتصالات اللاسلكية

يتمثل أحد هذه التحديات في أنّ محطات القاعدة المختلفة مسؤولة عن إشارات المستوى U وإشارات المستوى C، مع ضمان أن أجهزة المستخدم يمكنها تشفير أو فك تشفير بيانات المستخدم والتحكم في البيانات بشكل صحيح، ولتوفير أمن الاتصالات المناسب يمكن أن يؤدي هذا بشكل غير مرغوب فيه إلى تعقيد كبير للإشارات بين الشبكة الأساسية والمحطات الأساسية وأجهزة المستخدم.

بالإضافة إلى ذلك ،من المفيد أن تكون قادراً على إعادة إنشاء مفاتيح الأمان المستخدمة للتشفير وحماية السلامة من وقت لآخر لضمان الأمان المناسب كتحديث المفتاح، ويمكن أن يكون مثل هذا التغيير الديناميكي للمفتاح نتيجة لإجراء تحديث صريح للمفتاح أو إجراء تحديث مفتاح ضمني، وللتأكد من أنّ معلمات الأمان المستخدمة للتشفير وحماية السلامة تظل فريدة كعداد بروتوكول تقارب البيانات (PDCP) (PDCP COUNT) المستخدم كمدخل تشفير عند الوصول إلى قيمة حدية.

يتجنب تجديد المفتاح أو تحديث المفتاح خطر إعادة استخدام (PDCP COUNT) المستخدم مع نفس مفتاح الأمان كمدخل للتشفير، بحيث يتم إعادة تجنب استخدام معلمات الأمان السابقة بشكل دوري ومع ذلك نظراً لأنّ عدد (PDCP) يتم الاحتفاظ به في المستوى U، في حين تتم إشارة التحكم المطلوبة لتجديد المفتاح في المستوى C، وفي هذا الوقت عندما يتم تقسيم المستوى U والمستوى C مثل تحديث المفتاح الديناميكي لا يمكن القيام به.

كما يهدف إلى توفير محطة أساسية ومعدات مستخدم وطرق ذات صلة تتغلب على المشكلات أو تخفف منها على الأقل، ومحطة قاعدة لنظام اتصالات لتوفير اتصال مستوى المستخدم بجهاز مستخدم (UE) متصل بالمحطة الأساسية ومحطة قاعدة أخرى، ووسائل تلقي مفتاح أمان أول من محطة قاعدة أخرى تم تكوينها لتوفير إشارة مستوى التحكم لحركة مرور المستوى المستخدم وفقاً لخوارزمية تشفير محددة باستخدام مفتاح الأمان الأول.

كما تُعتمد طريقة يتم تنفيذها بواسطة محطة أساسية لنظام اتصالات وتوفر اتصالاً على مستوى المستخدم بجهاز مستخدم (UE) متصل بالمحطة الأساسية، والمحطة الأساسية الأخرى التي تتلقى مفتاح أمان أول من محطة قاعدة أخرى مهيأة لتوفير إرسال إشارات مستوي التحكم لتجهيزات المستعمل باستخدام مفتاح الأمان الأول، ومعدات المستخدم (UE) المصممة للتواصل مع مجموعة من المحطات القاعدية ووسائل لاستقبال إشارات مستوى التحكم من المحطة الأساسية الأولى.

قد تقوم جوانب النظام ببرمجة أو المطالبة بمعالج قابل للبرمجة لأداء الطرق في عناصر الحماية مثل وسيط تخزين يمكن قراءته بواسطة الكمبيوتر به تعليمات مخزنة عليه، وقابلة للتشغيل لبرمجة جهاز كمبيوتر تم تكوينه بشكل مناسب لتوفير جهاز.

• “PDCP” هي اختصار لـ “Packet Data Convergence Protocol”.

تطور عمل معدات المستخدم والمحطات الأساسية في شبكات الاتصالات اللاسلكية

وفي الآونة الأخيرة مع توسع تقنية (5G) ستلعب نطاقات الموجات المليمترية مثل (30 جيجاهرتز) و(40 جيجاهرتز) والتي كانت تعتبر سابقًا غير مناسبة للشبكات الخلوية، دوراً مهماً في اتصالات (5G) لذلك فإنّه تم اعتماد (MBFL) مع تباعد تردد لا يقل عن (30 جيجاهرتز) وتطبيقها في توليد إشارة الميكروويف.

والمحطة الأساسية هي محطة قاعدة مصدر مرتبطة بخلية مصدر لشبكة اتصالات لاسلكية وهي شبكة اتصالات لاسلكية تضم مجموعة من الخلايا وكل خلية تضم محطة قاعدة، ويتم تكوين المحطة الأساسية المصدر لخدمة جهاز المستخدم الموجود في الخلية المصدر لشبكة الاتصالات اللاسلكية، ولتكوين معدات المستخدم بجدولة شبه دائمة وفقاً لتكوين (SPS).

• “SPS” هي اختصار لـ “Standby Power System”.