تقنيات الازدواج

###################

تقنيات الازدواج:

Duplexing Technologies: 

###################

الازدواج بشكل عام :

هو عبارة عن السماح للمستخدم بإرسال المعلومات واستقبالها بنفس الوقت. و أفضل مثال على ذلك خدمة الإتصالات الهاتفية السلكية ،حيث يقوم المستخدم بالتحدث و الاستماع بنفس الوقت.

**************************

تقسم تقنيات الازدواج إلى : 

**************************

1) الازدواج بتقسيم التردد:

FDD (Frequency Division Duplex).

2) الازدواج بتقسيم الزمن:

TDD (Time Division Duplex).

ال FDD ,TDD هي تقنيتين تستخدم تحت معيار LTE 4G.

###################

1- الازدواج بتقسيم التردد Frequency Division Duplex : 

###################

يتم فصل الحزمتين الصاعدة UL و الهابطة DL في أنظمة FDD ترددياً ،حيث تخصص لكلاهما حزمة ترددية منفصلة عن الأخرى، تفصل بينهما حزمة حماية Guard Band. يهدف وجود GB إلى التقليل قدر الإمكان من التداخل بين الحزمتين.

**************************

إيجابيات تقنية FDD :

**************************

1) توفر انظمة FDD اتصالاً بالإتجاهين بنفس الوقت Full Duplex لجميع التطبيقات مثل :الصوت و الفيديو ...إلخ .

2) تقليص زمن التأخير عند استقبال معلومات القناة (حالتها) ليصبح مباشرة و بدون انتظار .

3) مناعة النظام ضد التداخل : و ذلك يعود إلى حزمة الحماية GB الفاصلة بين الحزمتين UL و DL ،و بالتالي ساعدت على تقليص التداخل بين المحطات القاعدية BS To BS ،و التداخل بين المشتركين SS To SS .

4) سهولة في بناء و تخطيط Planning & Optimization الشبكة الراديوية للنظام:و ذلك من حيث تقليص التداخل بين ترددات المحطات القاعدية .

**************************

سلبيات تقنية FDD :

**************************

1) توفر هذه التقنية حجز زوج من الحزم الترددية لـ UL و DL بشكل دائم و ثابت لكل تطبيق ,و هذا يعتبر ميزة للتطبيقات المتناظرة في استثمار النطاق الترددي Symmetric Application ، أما بالنسبة للتطبيقات غير المتناظرة Asymmetric Application مثل حركة البيانات في شبكة الإنترنت ،يعتبر ذلك هدراً لعرض النطاق المتاح Bandwidth .

2) وجوب وجود حزمة حماية GB تفصل بين الحزمة الصاعدة UL و الحزمة الهابطة DL ، و هذا يعتبر استهلاكاً للمجال الترددي المتاح .

3) تكلفة إعداد النظام من حيث التجهيزات مرتفعة ، و ذلك يعود للحاجة إلى :

أ- مرسل و مستقبل منفصلين مع مزاوج Diplexer للتبديل بينهما .

ب- مرشحات راديوية ضيقة المجال Sharp لعزل الوصلة الصاعدة عن الوصلة الهابطة .

تعتبر هذه الأجهزة ضرورية بالنسبة للمحطة القاعدة BS ،أما بالنسبة لأجهزة المستخدمين فيمكننا الإستغناء عنها بشكل جزئي ولكن على حساب نوعية الإتصال لتصبح إرسال باتجاه واحد في نفس الوقت Half Duplex و ذلك لتقليص سعر الجهاز .

###################

2- الازدواج بتقسيم الزمن Time Division Duplex : 

###################

لا تتطلب هذه التقنية زوجاً من الحزم الترددية لكل من الوصلة الصاعدة UL و الهابطة DL، و بالتالي لاتتطلب حزمة حماية GB.

بدلاً من ذلك تستخدم أنظمة TDD قناة ترددية واحدة للوصلتين UL وDL و فصلهم على المستوي الزمني.

تتالف كل قناة من إطارين جزئيين Subframe أحدهما للـUL و الآخر للـ DL.

كما تستخدم أنظمة TDD فوصل زمنية للحماية Guard Intervals بين UL و DL، يدعى هذا الفاصل بالثغرة الزمنية للعبور من الإرسال إلى الإستقبال:

TTG (Transmit/Receive Transition Gap)

والثغرة الزمنية للعبور من الاستقبال إلى الإرسال:

RTG (Receive/Transmit Transition Gap)

**************************

إيجابيات أنظمة TDD :

**************************

1) توفر هذه التقنية حجزاً مرناً غير محدداً لعرض النطاق Bandwidth ،و ذلك بين فترتي الإطارين الجزئيين للـUL و DL .

2) تكلفة تجهيزات النظام منخفضة نسبياً ، ويعود ذلك إلى استخدام المرشحات و المهتزات ذاتها للوصلتين الصاعدة و الهابطة و بدون الحاجة إلى مزاوج Diplexer .

**************************

سلبيات أنظمة TDD : 

**************************

1) ازدياد احتمال التداخل بين ضمن الشبكة المخدمة الواحدة PLMN .

2) ازدياد احتمال التداخل بين شبكتين مخدمتين لنفس المنطقة الجغرافية.

3) يجب أن يكون TTG أكبر من التأخير الكلي في النظام Round Trip Delay، مما يؤدي إلى تقليل كفاءة النظام .

###################

الفروق باختصار بين ال FDD وال TDD : 

###################

1- تقنية FDD تقوم بتخصيص نطاق ترددي ثابت و مستمر لكل مستخدم (الاصح أن نقول نطاقين downlink and uplink) أما تقنية TDD فتقوم بتخصيص مدة زمنية معينة لكل مستخدم للاستفادة من موارد الشبكة . 

مثلا لو كان عندي قناة بعرض نطاق ترددي يساوي 10Mhz .. ولدي  5 مستخدمين .. فلدي احتمالين :

في حالة (FDD)  فسوف اخصص لكل مستخدم  2Mhz ثابته. اما  في حال (TDD) فسوف اقوم بتخصيص كامل ال 10Mhz لمستخدم واحد  لفترة زمنية معينة ثم انتقل للاخر ..و لأن سرعة التبديل بين المستخدمين فائقة السرعة فلن يحس أي مستخدم بالانقطاع .

و بإهمال الوقت المبذول في عمليات الحساب و المعالجة نجد أن السرعة النهائية للتقنيتين قد تكون متقاربة جدا .

2-كمستخدم لن تحس بفرق يذكر بين الترددين مع أننا نستطيع أن نقول FDD أنه مناسب لتطبيقات الصوت المباشرة و التطبيقات التي تعتمد على بروتوكولات الزمن الحقيقي . أما TDD  فهو أفضل مع تطبيقات الويب و التحميل و التنزيل .

3- بالنسبة FDD فهو يستخدم نطاق ترددي 1800Mhz أما بالنسبة TDD فهو يستخدم نطاق ترددي 2500Mhz.