نظام تطور العقدة B ونظام الوصول إلى الطيف SAS في اتصالات الطيف المشترك

يتم وصف نظام العقدة المتطورة (eNB) ووحدة التحكم في نظام الوصول إلى الطيف الخاص (SAS) وطرق الاتصال في الطيف المشترك، حيث في بعض الحالات يمكن إعطاء الأولوية للاستخدام الأساسي للطيف المشترك من قبل الأجهزة الحالية على الاستخدام الثانوي للطيف المشترك، وقد يتلقى (eNB) من وحدة تحكم SAS الخاصة رسالة تكوين تخصص إلى (eNB) قناة أولى مدرجة في الطيف المشترك للاستخدام الثانوي بواسطة (eNB).

أساسيات نظام تطور العقدة B ونظام الوصول إلى الطيف SAS

قد يتلقى (eNB) من وحدة التحكم (SAS) الخاصة طلباً بأن يحدد (eNB) قياس التداخل وقد يرسل قياس التداخل إلى وحدة تحكم (SAS) الخاصة، وقد يعتمد القياس على قدرة إرسال ناتج تُستخدم للإرسال بواسطة (eNB) في الطيف المشترك، وقد تدعم الشبكة اللاسلكية الاتصال بالأجهزة المحمولة لخدمات مثل الصوت والبيانات وغيرها.

قد تشكل مطالب الإنتاجية أو السعة لهذه الخدمات تحديات للشبكة وقد يتم توصيل عدد كبير من الأجهزة المحمولة بالشبكة، كما قد تكون معدلات البيانات العالية مطلوبة من قبل بعض الأجهزة المحمولة المتصلة بالشبكة، وقد يتوفر قدر محدود من الطيف المتاح وقد لا تتمكن الشبكة من دعم الأجهزة المحمولة في هذا الطيف، ووفقاً لذلك هناك حاجة عامة لأساليب وأنظمة تمكين الاتصال للأجهزة المحمولة في هذه السيناريوهات وغيرها.

تتألف الشبكة من شبكة نفاذ راديوي (RAN) وعلى سبيل المثال شبكة نفاذ راديوي أرضي عالمي متطور (E-UTRAN)، والشبكة الأساسية تظهر كنواة حزمة متطورة (EPC) مقترنة ببعضها البعض من خلال الواجهة ويتم عرض جزء فقط من الشبكة الأساسية بالإضافة إلى (RAN).

تتضمن الشبكة الأساسية كياناً لإدارة التنقل (MME) وبوابة خدمة أي تخدم (GW) وبوابة شبكة بيانات حزم (PDN GW)، ويشتمل (RAN) على (eNBs) التي قد تعمل كمحطات قاعدة للتواصل مع معدات المستخدم (UE)، وقد تشتمل وحدات (eNB) على وحدات (eNB) الكلية ووحدات (eNB) منخفضة الطاقة (LP).

كما قد يرسل النظام (eNB) رسائل بيانات إلى تجهيزات المستعمل وقد يستقبل رسائل بيانات من تجهيزات المستعمل، ويمكن تبادل رسائل البيانات في طيف مشترك ويشبه (MME) في وظيفته مستوى التحكم لعقد دعم (GPRS) القديمة (SGSN)، كما يدير (MME) جوانب التنقل في الوصول مثل اختيار البوابة وإدارة قائمة منطقة التتبع.

تنهي الخدمة (GW) الواجهة نحو (RAN) وتوجه حزم البيانات بين (RAN)  والشبكة الأساسية، بالإضافة إلى ذلك قد تكون نقطة ارتساء للتنقل المحلي لعمليات النقل بين (eNB)، وقد توفر أيضاً نقطة تحديد بين (3GPP)، ويمكن تنفيذ الخدمة (GW) و(MME) في عقدة مادية واحدة أو عقد مادية منفصلة، وينهي (PDN GW) واجهة (SGi) باتجاه شبكة بيانات الحزم (PDN).

• “PDN” هي اختصار لـ “Public-data-network” و”MME” هي اختصار لـ “Mobility-Management-Entity”.

• “SAS” هي اختصار لـ “Spectrum-Access-System” و”RAN” هي اختصار لـ “radio-access-network”.

• “SGSN” هي اختصار لـ “Serving-GPRS-Support-Node” و”GPRS” هي اختصار لـ “General-Packet-Radio-Service”.

• “EPC” هي اختصار لـ “Evolved-Packet-Core” و”E-UTRAN” هي اختصار لـ “Evolved-Universal-Terrestrial-Radio-Access-Network”.

• “eNB” هي اختصار لـ “Evolved-Node-B’s” و”3GPP” هي اختصار لـ “Third-Generation-Partnership-Project”.

• “IMS” هي اختصار لـ “IP-Multimedia-Subsystem” و”LP” هي اختصار لـ “low power”.

مبدأ نظام تطور العقدة B ونظام الوصول إلى الطيف SAS

يوجه (PDN GW) حزم البيانات بين (EPC) و(PDN) الخارجي وقد يكون عقدة رئيسية لفرض السياسة وجمع البيانات، وقد يوفر نقطة ربط للتنقل مع عمليات الوصول غير (LTE) ويمكن أن يكون (PDN) الخارجي أي نوع من شبكات (IP)، بالإضافة إلى مجال (IMS) ويمكن تنفيذ (PDN GW) و(GW) في عقدة مادية واحدة أو عقد مادية منفصلة.

تنهي وحدات (eNB) التي قد تكون ماكرو أو ميكرو أو خلية صغيرة أو أي نوع آخر من نقاط الوصول بروتوكول السطح البيني الجوي وقد تكون نقطة الاتصال الأولى لوحدة (UE)، كما قد يحقق (eNB) منطقياً مختلفاً وظائف (RAN) بما في ذلك وظائف وحدة التحكم في شبكة الراديو (RNC)، مثل إدارة حامل الراديو وإدارة موارد الراديو الديناميكية للوصلة الصاعدة والهابطة وجدولة حزم البيانات وإدارة التنقل.

قد يتم تكوين (UEs) لتوصيل إشارات اتصال تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) مع (eNB) عبر قناة اتصال متعددة الموجات وفقاً لتقنية الاتصال بتقسيم التردد المتعامد للوصول المتعدد (OFDMA)، وقد تشتمل إشارات (OFDM) على مجموعة من الموجات الحاملة الفرعية المتعامدة، والواجهة هي الواجهة التي تفصل بين (RAN) و(EPC).

وهي مقسمة إلى جزأين هُما (S1-U)، الذي يحمل بيانات حركة المرور بين وحدات (eNB) و(GW) الخدمي، و(S1-MME) والذي هو واجهة إرسال إشارات بين وحدات (eNBs) و(MME) والسطح البيني X2 هو السطح البيني بين وحدات (eNB)، ويتألف السطح البيني (X2) من جزأين هما (X2-C).

مع الشبكات الخلوية تُستخدم خلايا (LP) عادةً لتوسيع التغطية إلى المناطق الداخلية، حيث لا تصل الإشارات الخارجية جيداً، أو لإضافة سعة الشبكة في المناطق ذات الاستخدام الكثيف للهاتف مثل محطات القطار، كما يشير مصطلح (eNB) منخفض الطاقة (LP) إلى أي (eNB) منخفض الطاقة مناسب نسبياً لتنفيذ خلية أضيق أي أضيق من خلية ماكرو مثل (femtocell) أو (picocell) أو خلية دقيقة.

عادةً ما يتم توفير (Femtocell eNBs) من قبل مشغل شبكة الهاتف المحمول لعملائه من السكان أو المؤسسات، وعادةً ما يكون (femtocell) بحجم بوابة سكنية أو أصغر ويتصل عموماً بخط النطاق العريض للمستخدم، وبمجرد توصيلها تتصل (femtocell) بشبكة الهاتف المحمول الخاصة بمشغل الهاتف المحمول وتوفر تغطية إضافية في نطاق يتراوح عادةً من (30 متراً) إلى (50 متراً) لخلايا femtocell السكنية.

وبالتالي قد يكون (LP eNB) عبارة عن (femtocell eNB) نظراً لأنّه مقترن من خلال (PDN GW)، وبالمثل فإنّ (picocell) هو نظام اتصال لاسلكي يغطي عادةً منطقة صغيرة  مثل داخل المبنى ويمكن لـ (picocell eNB) الاتصال بشكل عام من خلال رابط (X2) بـ (eNB) آخر، مثل الماكرو (eNB) من خلال وظيفة وحدة التحكم في المحطة الأساسية (BSC).

• “RNC” هي اختصار لـ “Radio-Network-Controller” و”BSC” هي اختصار لـ “base-station-controller”.

تطور عمل نظام تطور العقدة B ونظام الوصول إلى الطيف SAS

يمكن استخدام شبكة موارد الوصلة الهابطة لإرسالات الوصلة الهابطة من (eNB) إلى (UE)، بينما قد يستخدم الإرسال على الوصلة الصاعدة من (UE) إلى (eNB) تقنيات مماثلة، وقد تكون الشبكة عبارة عن شبكة تردد زمني وتسمى شبكة موارد أو شبكة موارد ذات تردد زمني، وهي المورد المادي في الوصلة الهابطة في كل فتحة، كما يمثل تمثيل مستوي التردد الزمني ممارسة شائعة لأنظمة (OFDM)، ممّا يجعلها بديهية لتخصيص الموارد الراديوية.

يتوافق كل عمود وكل صف في شبكة الموارد مع رمز (OFDM) واحد وحاملة فرعية (OFDM) وتقابل مدة شبكة الموارد في المجال الزمني فترة زمنية واحدة في الرتل الراديوي، كما يُشار إلى أصغر وحدة تردد زمني في شبكة الموارد على أنّها عنصر مورد (RE).

تضم كل شبكة موارد عدداً من مجموعات الموارد (RBs) التي تصف تعيين بعض القنوات المادية لعناصر الموارد، وتشتمل كل فترة موارد على مجموعة من عناصر الموارد في مجال التردد وقد تمثل أصغر كمية من الموارد التي يمكن تخصيصها حالياً، وهناك العديد من قنوات الوصلة الهابطة المادية المختلفة التي يتم نقلها باستخدام كتل الموارد هذه.