######################
الجيل الخامس 5G:
######################
يتجه معظم مشغلو خدمات الشبكات الخلوية باتجاه إحدى تقنيتي الجيل الرابع LTE Advanced أو تقنية Wi-Max بينما يتم تطوير تقنيات الجيل الخامس 5G من قبل العلماء و التي يتوقع بدأ العمل بها في مطلع 2020 والتي تعد بجودة اتصال بالإنترنت تضاهي جودة الاتصال السلكي، ويتوقع أن تتيح معاير الجيل الخامس للمستخدمين استخدام أحدث التقنيات اللاسلكية المتوفرة في آن معا للحصول على أفضل اتصال بالانترنت بالإضافة لدعمها ل IPv6.
في الواقع لم تدخل معاير الجيل الخامس حيز التطبيق العملي بعد، إن أحدث التقنيات المطبقة عمليا هي LTE-Advanced والتي تستطيع تقديم سرعة تحميل تصل إلى 1 غيغابت في الثانية و سرعة رفع تصل إلى 512 ميغابت إلا أنك في العالم لن تستطيع الوصول إلى هذه السرعة فعليا باستخدام هاتفك المحمول.
محدودية الطيف الراديو كانت و لاتزال من أبرز التحديات التي تعيق تطول خدمات الاتصال الخليوي إلا أن الجيل الخامس يعد بحل نهائي لهذه المشكلة وجميع مشاكل ترخيص وإدارة الطيف الترددي باستخدام تقنيات راديوية و تقنيات تعديل متنوعة و جديدة.
######################
تقنيات التكيف الراديوي البرمجي:
######################
أدت الزيادة المستمرة لسرعة الاتصالات وعدد المستخدمين إلى زيادة الطلب على استخدام الطيف الترددي والذي دفع بالباحثين دوما لإيجاد طرق لاستخدام الطيف بشكل أكثر فاعلية مما يحقق جدوى أكبر من حيث الكلفة، و من هنا ظهرت أهمية تقنيات التكيف الراديوي التي تهدف لاستخدام الطيف الترددي بشكل أكثر فاعلية عن طريق إيجاد أجزاء الطيف الغير مستخدمة وتكييف تقنيات الإرسال والاستقبال لاستخدامها من خلال تعديل برمترات الإرسال والاستقبال والتعديل مما يؤمن الاتصال الذي يحتاجه المستخدم من حيث السرعة وجودة الخدمة ويقي من التداخل الراديوي من جهة وهدر الأطياف الترددية من جهة أخرى.
######################
أهم تقنيات استشعار الطيف الترددي:
######################
1- الاستشعار الطيفي المستمر:
يعمد هذا النظام للبحث المستمر عن المساحات الطيفية البعيدة عن التداخلات.
2- الاستشعار الطيفي للمساحات الطيفية الشاغرة:
يقوم هذا النظام بالبحث عن المساحات الطيفية الشاغرة البديلة لتكون متاحة في حال اضطر المستخدم للانتقال لمساحة طيفية جديدة.
3- مراقبة الإرسال:
يجب على النظام مراقبة الإرسال الخاص بالمشتركين ليتم تميزه عن الإشارات الأخرى و التخلص من التشويش.
######################
الوصول المتعدد باستخدام التقسيم الإشعاعي:
######################
إحدى أهم التحديات التي تواجه الاتصالات الخلوية في سعيها لتقديم أفضل جودة خدمة لعدد كبير من المستخدمين لزيادة جودة الخدمة و استيعاب عدد أكبر من المستخدمين ضمن إطار طيف ترددي ضيق مما دفعها لاستخدام تقنيات الوصول المتعدد ك FDMA و TDMA و CDMA و OFDM التي تستخدم التقسيم الزمني أو التقسيم الترددي إلا أن الجديد في معاير الجيل الرابع استخدام التقسيم الإشعاعي، حيث تقوم الهوائيات في كل محطة إرسال قاعدية خلوية Base Transvers station بتقسيم الإشارة المرسلة إلى أكثر من إشعاع موجه كل منه إلى جهاز خلوي محدد مما يزيد من قدرة النظام الخلوي على استيعاب عدد أكبر من المستخدمين الذين قد يستخدمون نفس الطيف الترددي لكنهم مفصولين فيزيائيا. حيث تراقب المحطة القاعدية مكان تواجد الجهاز الخلوي و سرعة حركته وتقوم بحساب إتجاه وعرض الإشعاع المطلوب توجيهه
######################
دعم تقنية IPv6 و تقنية Flat IP:
######################
ضمن معاير الجيل الخامس كل جهاز خلوي يملك عنوان IP ثابت مبدئي خاص به والذي يمثل الموقع الفعلي، عندما يريد جهاز حاسوبي أن يتواصل مع جهازي الخلوي فإنه يرسل حزمة معلومات Packet إلى عنوان ال IP الخاص به وبعدها يقوم الخادم server بتوجيه الحزمة إلى الموقع الفعلي للجهاز الخلوي باستخدام العنوان الحالي المؤقت ويرسل العنوان المؤقت إلى جهاز الحاسوب وبالتالي يستطيع الأخير التواصل مباشرة مع الهاتف الخلوي باستخدام العنوان الفعلي المؤقت
والجدير بالذكر أن عنوان IPv6 ذو عرض 128 بت، لذا فهو عدد عنواين ال IP المتاحة أكبر ب 4 مرات من الإصدار السابق IPv4، إضافة لذلك فإن بنية الشبكة ستكون أبسط ويعود ذلك لاستخدام Flat IP مما يلغي الحاجة للبنية الهرمية المعقدة من الموجهات routers والمبدلات switches بين المحطة القاعدية BTS والموجهات المركزية core routers، إلا أن ذلك من جهة أخرى يخلق تحديات أمنية كبيرة، فعالم ال IP يفتح المجال أمام الهجمات والاختراقات من شبكة الإنترنت تجاه مستخدمين الأجهزة المحمولة.
######################
تعدد الوجهات Multihoming:
######################
تقنية تهدف لزيادة وثوقية الاتصال بالإنترنت حيث سيدعم الجيل القادم من برتوكول IP المناولة الأفقية Vertical handover حيث سيتمكن المستخدم من الاتصال بعدة مزودات خدمة عبر عدة شبكات أو بنفس المزود عن طريق عدة شبكات عبر عدة عناوين IP وفي حال توقف إحاها فإنه سينتقل وبشكل تلقائي إلى الأخرى. وقد إزدات شعبية هذه التقنية مع انتشار شعبية IPv6 لما يتيحه من استيعاب عدد عناوين أكبر من نظيره IPv4.
######################
الشبكات واسعة الانتشار:
######################
إن الطلب المتزايد على تقنيات الاتصال عريضة الحزمة اللاسلكية يوفر القدرة على تكون شبكات محلية Local network تغطي مناطق واسعة وإن المستقبل ينبئ بما يدعى "شبكة الشبكات" و التي ستؤمن اتصالا غير منقطع خلال تجول المستخدم في مساحات واسعة وانتقاله عبر تقنيات نفاذ لاسلكي متعددة (2.5G, 3G, 4G, 5G) بالإضافة لل Wi-Fi فمعايير الجيل الرابع والمعاير الأحدث منها تدعم تقديم اتصال غير منقطع بغض النظر عن التقنية المستخدمة لتوفير الاتصال.
المعيار IEEE 802.21 يدعم الانتقال وعملية المناولة والتنقل ضمن نفس الشبكة ومع الشبكات الأخرى، سواء التي تدعم معاير 3GPP ويسمى هاذا النوع بالمناولة الأفقية vertical handover، في الشبكات الخليوية تعتمد حدوث عملية المناولة على قوة الإشارة النسيبة و جودة إجرائية المكالمة أما في المناولة الأفقية فإنها تعتمد على قوة الاشارة ونوعية التطبيق المستخدم وحاجات المستخدم وظروف الشبكة.
######################
تقنية نظام الإرسال باستخدام مجموعات التعاون:
######################
قدمت تقنية النظام المتعدد الدخل والمتعدد الخرج MIMO (Multiple input multiple output) معدل نقل بيانات أكبر ووثوقية أكبر ولكن من الواضح أنه لا يمكن الاستفادة من هذه التقنية إلا من طرف المحطة القاعدية و أنها صعبة التطبيق من جهة الهاتف الخلوي كونها شرهة لاستهلاك الطاقة الكهربائية وتتطلب تعقيد أكبر في الدرات المستخدمة مما قد يرفع تكلفة التجهيزات بشكل قد يبدو طفيفا من جهة المشغل إلا أنه غير مقبول من طرف المستخدم، لذا تم التوصل لحل لهذه المشكلة عن طريق تقنية نظام الإرسال باستخدام مجموعات التعاون حيث يقوم الجهاز الخلوي بالاستماع لإرسال الجهاز المجاور و إعادة إرساله مرة أخرى إلى المحطة القاعدية مما يحقق تباين في الإرسال diversity ويزيد من وثوقية الاتصال وذلك بإحدى الطريقتين:
1- التضخيم والإرسال:
يقوم الجهاز الجار باستقبال الإشارة وتقويتها وإعادة إرسالها دون أي تعديل، هذه الطريقة تعد فعالة في تقوية إشارة المرسل في حال كانت إشارته ضعيفة اعتمادا على مرسل مجاور ذو قوة إشارة أعلى.
2- الترميز والتمرير:
عندما يستلم الجهاز الجار الإشارة فإنه يقوم بترميزها coding قبل تمريرها للهدف ويمكنه إضافة رمز تحقق من الخطأ إلى الإشارة المرسلة، هذه الخوارزمية ممكنة فقط في حال كان المرسل يملك قوة إشارة كافية.
######################
دعم الحوسبة السحابية المحمولة:
######################
الحوسبة السحابية تقنية فريدة وجديدة تسمح بالوصول للبيانات كالمستندات و الفيديوهات والصور من أي مكان دون الحاجة لأن نحمل أجهزة التخزين معنا عن طريق تخزين ملفاتنا على مزود خدمة سحابية، أحد الأمثل على ذلك هو Gmail حيث يمكنك الوصول إلى رسائلك من أي مكان، Google docs مثال آخر حيث يمكنك متابعة العمل على مستداتك في أي مكان ومن أي جهاز كمبيوتر أو جهاز لوحي أو محمول والتي قد تساهم في ارتفاع سقف التوقعات المنتظرة من الهواتف الذكية فقد أصبح بالإمكان اصطحاب حجم هائل من الملفات يتجاوز السعة التخزينية لهاتفك الذكي معك أينما ذهبت والقيام بعمليات تفوق قدرات الحوسبة المحمولة في جهازك الذكي بفضل الحوسبة السحابية بالإضافة لإمكانية تشغيل بعض التطبيقات التي لا يدعمها نظام تشغيل هاتفك الذكي اعتمادا على منصة سحابية حيث لم تعد مضطرا لتثبيت البرنامج على هاتفك بعد الآن.
######################
المحطات القاعدية العالية الإرتفاع:
######################
نتيجة الحاجة المتزايدة لنقل البيانات بسرعة أكبر نحتاج عرض حزمة أعلى والذي بدوره يحتاج لاستخدام تقنيات إرسال ذات طول موجة كبير مما يتطلب تحقق شرط وجود خط نظر Lone of sight بين المرسل و المستقبل والذي يستحيل تحقيقه دائما وخاصة في المناطق التي تتصف بانتشار وعر للإشارة مما دفع الباحثين للعمل على المحطات القاعدية العالية الإرتفاع والتي تطير على ارتفاعات ستراتوسفيرية (بين 22 و 17 كيلو متر عن سطح الأرض) وهي معدة لتبقى معلقة مدة طويلة بفضل تغذيتها الهجينة بالطاقة التي تعتمد على الطاقة الشمسية و البطاريات والمولدات وتقوم هذه المحطات باستقبال إشارات الأقمار الإصطناعية وإعادة بثها مؤمنة تغطية بنصف قطر يصل إلى 30 كيلومتر، وبما أن ارتفاع واتجاه هذه المحطات يتأثر بالرياح وفي حال كان مقدار هذا التغير أو الازحة أكبر من عرض حزمة الإرسال الموجهة إلى الجهاز المحمول فإنه يتوجب تعديل ربح الهوائي لتقيل توجهيته.
######################
معمارية الشبكة المركزية core Network الفريدة:
######################
مع تطور أجيال شبكات الهاتف الخلوي قدم كل جيل جديد قدرة على نقل مقدار أكبر من البايتات في الثانية بينما أضاف الجيل الرابع تقنيات تغطية راديوية تؤمن استيعاب لعدد أكبر من المستخدمين وتأخير أقل. أما تقنيات ما بعد الجيل الرابع قلما تأتي لتستبدل ما سبقها من أجيال بل قدمت حلولا لدمج التقنيات والأجيال المختلفة بشكل متكامل ضمن شبكة واحدة تعتمد على تقنية ال IP مما يتيح لمختلف المكونات سواء كانت متحكمات محطات قاعدية BSC خاصة بالجيل الثاني أو متحكمات شبكات راديوية خاصة بالجيل الثالث وبمختلف تقنيات تبادل البيانات ال ATM وغيرها كل ذلك في معمارية متكاملة واحدة.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق