يشتمل نظام وصلات الاتصالات منخفضة الطاقة في الشبكة الموزعة على مجموعة من أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة ومجموعة من المحولات الموزعة، ومعالج النطاق الأساسي ومحرك إدارة الشبكة بحيث تؤدي أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة تشكيل الحزمة في نطاق تردد لاسلكي، ومع ذلك فإنّ المشكلين الموزعين للحزم يؤدون تشكيل الحزمة في نطاق تردد وسيط.

 

أساسيات نظام وصلات الاتصالات منخفضة الطاقة في الشبكة الموزعة

 

يقترن كل من أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة بأحد محولات الحزم الموزعة ويقترن كل زوج من محولات الإرسال والاستقبال بمعالج النطاق الأساسي، باستخدام نفس وسيط الاتصال مثل الكابل وبالنسبة للإرسال يتم تحويل تدفق البيانات المتولد عند النطاق الأساسي إلى ترددات وسيطة، ومع إرسال منخفض الطاقة تقوم محولات الحزم الموزعة بنقل تدفق البيانات لاسلكياً في الترددات المتوسطة إلى جهاز استقبال.

 

ومع نقل الطاقة العادية ترسل أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة دفق البيانات إلى جهاز الاستقبال في نطاق التردد اللاسلكي، كما يتم إيقاف تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال ومحولات الشعاع في حالة عدم استخدامها، ويمكن إنشاء رابط اتصال عالي الإنتاجية من خلال مشاركة الموارد ويتم استخدام أجهزة الموجة المليمترية (mmWave) للاتصالات اللاسلكية عالية الإنتاجية بترددات حاملة عالية جداً.

 

هناك العديد من الهيئات المعيارية مثل المعيار اللاسلكي (60 جيجاهرتز) و(Wireless-HD) و(WiGig) و(Wi-Fi IEEE 802.11ad)، التي تستخدم ترددات عالية مثل طيف التردد (60 جيجاهرتز) للاتصالات اللاسلكية عالية الإنتاجية، كما يمكن استخدام نطاق الطيف (60 جيجاهرتز) لوصلات البيانات قصيرة المدى غير المرخصة مثل روابط البيانات ضمن نطاق (1.7 كم) مع سرعات نقل بيانات تصل إلى (6 جيجابت / ثانية).

 

قد توفر هذه الترددات الأعلى أطوال موجية أصغر وتمكن من استخدام هوائيات صغيرة عالية الكسب ومع ذلك فإنّ هذه الترددات الأعلى قد تتعرض لخسارة انتشار عالية، وقد تشتمل بعض الأجهزة على منطق ودائرة أو كود أو واجهات مناسبة قد تكون قابلة للتشغيل؛ لتوصيل الصوت والبيانات من واحد إلى آخر عبر التوصيلات السلكية أو اللاسلكية.

 

كما يمكن أن يشتمل كل جهاز من الأجهزة في شبكة الاتصالات على واحد أو أكثر من أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة (DTs) وواحد أو أكثر من محولات الحزمة للاتصال في شبكة الاتصالات، بحيث لا تقوم محولات الشعاع بإجراء أي ترجمة إضافية لتردد الموجة الحاملة من الموجة الحاملة إلى الموجة الحاملة التي تحافظ على قدرة أقل من خلال تجنب الطاقة اللازمة للتحويل الأعلى أو التحويل السفلي، وهو ما يعادل وجود نفس ترددات الموجات الحاملة (IF) و(RF).

 

  • “IF” هي اختصار لـ “Intermediate-Frequency”.

 

  • “RF” هي اختصار لـ “Radio-Frequency”.

 

  • “DT” هي اختصار لـ “Distributed-Transceiver”.

 

مبدأ نظام وصلات الاتصالات منخفضة الطاقة في الشبكة الموزعة

 

قد تكون وحدة تشكيل الحزمة مجرد هوائي واحد بدون قدرة على تشكيل الحزمة لزيادة تقليل الطاقة والتكلفة ومنطقة الجهاز، وقد تكون أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة قابلة للتشغيل لأداء تشكيل الحزم في نطاق تردد راديوي، ومع ذلك قد تؤدي المشكِّلات الحزم تشكيل الحزمة في ترددات وسيطة وفي الاتصالات يشتمل نطاق التردد الراديوي على نطاق معين من الترددات في طيف التردد الراديوي (RF).

 

يشير التردد المتوسط ​​إلى التردد الذي يتم تحويل تردد الموجة الحاملة إليه ويسمى أيضاً تردد الراديو كخطوة وسيطة في الإرسال أو الاستقبال، كما يشير نطاق التردد المتوسط ​​إلى نطاق من الترددات المتوسطة ويمكن إقران كل من أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة، مع واحد مناظر من محولات الشعاع ويمكن دمج أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة ومحولات الحزمة المقترنة المقابلة للأجهزة ويمكن استخدامها لاستقبال الإشارات وإرسالها.

 

قد يكون كل جهاز إرسال واستقبال موزع مزوداً بهوائي قابل للتكوين بشكل مستقل أو صفيف هوائي قابل للتشغيل لإرسال واستقبال الإشارات عبر الهواء أو لاسلكياً، وقد يتم تجهيز كل من محولات الحزم بهوائي قابل للتكوين بشكل مستقل أو صفيف هوائي قابل للتشغيل لإرسال واستقبال الإشارات عبر الهواء أو لاسلكياً.

 

قد يتم تجهيز أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة بمصفوفة هوائي قابل للتكوين بشكل مستقل ومع ذلك يمكن تجهيز جهاز الإرسال والاستقبال الموزع بهوائي واحد قابل للتكوين بشكل مستقل؛ لإرسال واستقبال الإشارات عبر الهواء أو لاسلكياً، ويمكن تجهيز كلٍّ من المحولات بمصفوفة هوائي قابل للتكوين بشكل مستقل، ومع ذلك يمكن تجهيز مشكِّلات الحزمة بهوائي واحد قابل للتكوين بشكل مستقل وقد يكون الأخير قابلاً للتشغيل لإرسال واستقبال الإشارات عبر في الهواء أو لاسلكياً.

 

واعتماداً على قدرات الجهاز وتفضيلات المستخدم قد تشتمل أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة ومحولات الشعاع المقترنة المقابلة داخل الجهاز، وعلى أجهزة راديو مثل موجة ملليمتر (mmWave) و(WLAN) و(WiMax) و(Bluetooth) و(BLE) أو أجهزة الراديو الخلوية أو راديو (WiMAX)، كما يمكن استخدام أجهزة الراديو مثل أجهزة الراديو ذات الموجة (mmWave) بترددات حاملة عالية جداً للاتصالات اللاسلكية عالية الإنتاجية.

 

كما يتم وضع أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة ومحولات الشعاع المقترنة المقابلة في شبكة الاتصالات مادياً وموجهة في مواقع مختلفة داخل الأجهزة، مثل الكمبيوتر المحمول والتلفاز والبوابة أو فك التشفير ويمكن إدارة أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة ومحولات الحزم المقترنة مركزياً بواسطة محرك إدارة شبكة واحد (NME) لشبكة الاتصالات.

 

  • “BLE” هي اختصار لـ “Bluetooth-Low-Energy”.

 

  • “WLAN” هي اختصار لـ “Wireless-Local-Area-Network”.

 

  • “NME” هي اختصار لـ “Network-Management-Entity”.

 

تطور عمل نظام وصلات الاتصالات منخفضة الطاقة في الشبكة الموزعة

 

إنّ محرك إدارة الشبكة قد يتواجد داخل جهاز تطبيق معين في شبكة الاتصالات وقد يكون محرك إدارة الشبكة مركزياً كتنفيذ كامل للبرامج على معالج شبكة منفصل، وقد يعمل جهاز تطبيق في شبكة الاتصال أو يعمل كجهاز تطبيق رئيسي أو جهاز تطبيق للمستخدم النهائي، ويُشار إلى جهاز تطبيق رئيسي يشتمل على محرك إدارة الشبكة أو قد يكون له حق الوصول لإدارة محرك إدارة الشبكة أو التحكم فيه؛ لتكوين وإدارة تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة بالكامل وإدارتها في شبكة الاتصالات بشكل ديناميكي.

 

كما أنّه يُعتبر الجهاز الذي لا يشتمل على محرك إدارة الشبكة وقد لا يكون لديه وصول لإدارة أو التحكم في محرك إدارة الشبكة على أنّه جهاز تطبيق المستخدم النهائي، ويعمل جهاز التطبيق كجهاز تطبيق رئيسي في شبكة الاتصالات، ويمكن استخدام محرك إدارة الشبكة في جهاز التطبيق الرئيسي لتكوين والتحكم وإدارة مجموعة كاملة من أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة، ومحولات الشعاع المقترنة المقابلة في شبكة الاتصالات لتحسين أداء الشبكة.

 

يمكن أن تعمل كل من الأجهزة في وضع الإرسال أو في أسلوب الاستقبال، وفي الحالات التي يرسل فيها جهاز التطبيق الرئيسي معلومات الوسائط المتعددة، مثل الصور والفيديو والصوت وأي شكل آخر من البيانات إلى جهاز أو أكثر من أجهزة الاستقبال مثل النهاية -أجهزة تطبيق المستخدم، وقد يكون محرك إدارة الشبكة قابلاً للتشغيل لتكوين جهاز التطبيق الرئيسي لنقل البيانات إمّا في وضع إرسال منخفض الطاقة أو وضع إرسال عادي وفي أي مستويات طاقة الإرسال.

 

في وضع الإرسال منخفض القدرة يمكن تكوين الجهاز الرئيسي لاستخدام محولات الحزمة لإرسال البيانات وإيقاف تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة المقترنة لتقليل استهلاك الطاقة، ومع ذلك في وضع الإرسال العادي يمكن تكوين جهاز التطبيق الرئيسي لاستخدام أجهزة الإرسال والاستقبال الموزعة لإرسال البيانات وإيقاف تشغيل محوِّل الحزمة المقترن المقابل لتوفير الطاقة.