الجيل الثالث من الاتصالات الخليوية الجزء الثاني

استمع على ساوندكلاود 🎧

توقفنا في نهاية الجزء الأول من "الجيل الثالث من الاتصالات الخليوية" عند نظام WCDMA وتحدثنا عن أهم ميزاته، سنتابع في هذا الجزءِ الحديثَ عن أنظمة الجيلِ الثالثِ وأهمِّ التقنيات التي ظهرت ضمن هذا الجيل.

4.2.3. CDMA2000: [1]

‎يَخضع هذا النظام لتوصيات الهيئة التشاركية الثانية لتطوير الجيل الثالث للاتصالات 3GPP2. وهو تطوير لنظام الجيل الثاني IS-95 (CDMA One).

‎من أهم ميزاته:

‎• يستخدم نظامي النفاذ CDMA وTDMA معاً.

‎• مقارنةً مع نظام IS-95، فقد رُفعت عدد خانات رموز والش Walsh Codes من 64bits إلى 128bits، واستُبدلت الرموز التي كانت تُستخدم لتصحيح الخطأ برموز جديدة تدعى رموز توربو Turbo codes التي تُساهم في تقليل ضياع البيانات بين المرسل والمستقبل.

‎• ساعدت هذه التحسينات في زيادة سرعة البيانات المرسلة، بالإضافة إلى إيجابيات أخرى.

‎تَضمّن هذا النظام عدّة تطويرات وترقيات مثل: CDMA2000 1X EV-DO وCDMA2000 1X EV-DV، وسنتحدّث فيما يلي بمزيدٍ من التفصيل عن التطوير الأول CDMA2000 1X EV-DO: [1، 2، 4]

‏4.2.3.1. CDMA2000 1X EV-DO (Evolution Data Optimized) :

هناكَ العديدُ من إصدارات هذا النظام، ومن أهم ما يميّز الإصدار الأول منه EV-DO Release 0 (Rel. 0) هو رفع معدّل نقلِ البيانات في المسار الهابط حتى 2.4Mbps.

‏4.2.3.2. EV-DO Revision A (Rev. A):

الإصدار الثاني من نظام CDMA2000 1X EV-DO، تأسس في عام 2006، من أهم ميزاته:

• معدّل نقل البيانات: 3.1Mbps في المسار الهابط، 1.8Mbps في المسار الصاعد.

‎• زيادةُ سعة القطاع في كل من المسار الصاعد والهابط.

‎• تحسينُ جودةِ الخدمة (QoS)، وتقليلُ وقت إعداد الاتصال وذلك باستخدام تقنية Enhanced Access Channel MAC.

• VoIP: تضمين خدمة الصوت إلى بروتوكل الانترنت IP بكفاءةٍ تصل إلى 49 مكالمة لكلِّ قطّاع، إضافة هذه الخدمة فتح الطريق نحو تصميم التطبيقات التي تدعم المكالمات عبر الانترنت.

‎• إمكانيّة مشاركة الحيّز الزمني الواحد TimeSlot من قبلِ أكثر من مستخدم.

4.2.3.3. EV-DO Revision B (Rev. B):

تأسس في عام 2010، وهو الإصدار الثالث من نظام 1X EV-DO، وقد حسّن هذا النظام من أداء كل تطبيقات البيانات التي كانت تُستخدم في الإصدار Rev.A، وزاد من معدل نقل كل من الفيديو والصوت والصور. نذكر من تقنيات وميزات هذا النظام:

• زيادة عدد الحوامل أو النواقل الراديوية كممرات منفصلة لنقل البيانات. مما يزيد من إنتاجية النقل أو معدل نقل البيانات ويقلل الكمون أو زمن الانتظار(1) latency والتأخير الزمني وبالتالي تحسين جودة الخدمة.

• تحسين خدمة VOIP: زيادة عدد المكالمات الممكنة حتى 98 مكالمة لكل قطاع عند وجود ناقلين راديويين Rev. B (2X) و147 مكالمة لكل قطاع في Rev. B (3X). الوصول إلى وقت كلام Talk Time أطول مما يزيد من فعالية البطارية في الأجهزة المحمولة.

‎• تقليل التداخل الذي يمكن أن يحدث بشكل متزايد عن حواف الخلايا Cell Edge والقطاعات المتجاورة مما يحسن من إجراءات التسليم Handover المشروحة سابقاً ويزيد من جودة الخدمة في هذه المناطق.

‎• معدل نقل البيانات لكل حامل: 4.9 Mbps لكل حامل في المسار الهابط.

1.8 Mbps لكل حامل في المسار الصاعد.

4.2.4. High Speed Downlink Packet Access (HSDPA): [3]

‎أصبح متاحاً في عام 2005 كتطوير لنظام UMTS بهدف الوصول إلى سرعة نقل بيانات أعلى في المسار الهابط، فمع زيادة عدد مستخدمي الانترنت والتطبيقات المرتبطة به أصبح من الضروري تحسين هذه الخدمة لتصبح أكثر راحة للمستخدمين، وتم التركيز على زيادة سرعة المسار الهابط باعتبار أن البيانات التي تنقل في هذا المسار (كالتحميل) أكثر من تلك التي تنقل في المسار الصاعد في أغلب الأحيان، ولهذا فإن تحسين سرعة نقل البيانات ضمنه كان له الأولوية على المسار الصاعد الذي جرى تحسين نقل البيانات عبره في أنظمة تالية مثل HSUPA.

من أهم تقنيات ومواصفات هذا النظام:

• زيادة معدّل نقل البيانات في المسار الهابط حتى 14.4Mbps.

• استخدام طريقة التعديل 16-QAM، والتي تُتيح معدّل نقلٍ مرتفع للبيانات ولكن بكفاءةٍ تزداد بوتيرة جيدة كلما اقترب المستخدم من المحطة الثابتة.

‎• استخدام قنوات Channels إضافية.

‎• زيادة سعة حزم بيانات الشبكة.

‎• يجب أن تتوافر بعض الميزات في الموبايلات (أو أي وسيلة اتصال) التي تتعامل مع هذا النظام، كأن تُصمَّم بحيث تكون قادرةً على التعامل مع معدل البيانات العالي، وأن تكون ذاكرتها RAM على الأقل ضعف تلك المطلوبة في الأنظمة السابقة.

4.2.4.1. Evolved High Speed Packet Access (HSPA+): [6، 7]

‎تأسّس في عام 2009 كتطوير لأنظمة عائلة HSPA التي كان هدفها الرئيسي زيادة سرعة نقل البيانات، يَستخدم هذا النظام تقنيات WCDMA، وقد تمكن بفضل بعض التقنيات الجديدة من الوصول إلى سرعة نقل بيانات أعلى بكثير من تلك التي كانت متاحة في الأنظمة السابقة.

نذكر فيما يلي بعضاً من تقنيات ومزايا هذا النظام:

• تقنية Multiple Input & Multiple Output (MIMO):

‎إنَّ لهذه التقنية دورٌ كبير في تحقيقِ هدف الوصول لسرعة النقل العالية في هذا النظام وفي الأنظمة اللاحقة، وتقوم هذه التقنية على أساسِ استخدام هوائيات متعدّدة غيرَ مترابطة في كلٍّ ‎من المرسل والمستقبل (المحطة الثابتة والموبايل مثلاً) باستخدام نفس عرض النطاق الترددي، مما يؤدي إلى زيادة عدد الممرّات الممكنة للإشارة الحاملة للبيانات، وبالتالي مضاعفة سرعة النقل مقارنةً بحالة استخدام هوائيٍّ واحد، فمثلاً، وجود أربع هوائيات في المحطة الثابتة ومثلها في الموبايل سيَزيد معدّل نقل البيانات حوالي أربعة أضعاف مقارنةً بحالة استخدام هوائي واحد فقط في كلٍّ من الطرفين. عدد الهوائيات المستخدمة لكُل من المرسل والمستقبل في هذا النظام هو اثنين فقط 2x2 MIMO للمسار الهابط. [5]

• Dual-cell HSDPA أو Dual-carrier HSDPA: دمج أكثر من ناقل ضمن ناقلٍ واحد في المسار الهابط كما يُظهر الشكل في الأسفل، وهذا يَزيد من عرض النطاق الترددي للقناة وبالتالي معدّل نقل البيانات.

‎• باستخدام التقنيات السابقة، أمكن الوصول في الإصدار العاشر من هذا النظام إلى معدّل نقل بيانات يبلغ عند أعلى قيمة له 168Mbps في المسار الهابط و23 Mbps في المسار الصاعد.

سنَتوقّف هنا لنتحدث في المقالِ السادسِ من سلسلةِ أجيالِ الاتّصالات الخليويّةِ عن تقنيّاتِ ومزايا الجيلِ الرّابعِ "المزوَّر" LET.

ملحق:

(1) latency: الكمون أو فترة الانتظار، وهي الفترة الفاصلة بين عمليّة تحفيز لنظام ما وبين الاستجابة لذلك التحفيز. تَختلف تفاصيل هذا المفهوم بين نظام وآخر، ولكن فيما يتعلق براحة مستخدم الموبايل أو أي جهاز إلكتروني فإنه من الضروري تقليلُ قيمة الكمون أو فترة الانتظار بهدف جعل الاستجابة أقرب ما يُمكن إلى الزمن الحقيقي، وفي مجال الشبكات فإن هذا المصطلح يعبّر عن فترة الانتظار المطلوبة للاتصال بالشبكة.[8]

المراجع:

[1] هنا

[2] هنا

[3] هنا

[4] هنا

(EV-DO Rev. A and B: Wireless Broadband for the Masses - Qualcomm Incorporated - December 2007)

[5] هنا

[6] هنا

(HSPA+ is Here! What's Next?- Qualcomm Incorporated - March 2010)

[7] هنا

[8] هنا