Table of Contents
والشبكة المتنقلة الخامسة (5G) ليست بديلا عن 4G LTE؛ بل هي تطور مصمم للعمل إلى جانب الهياكل الأساسية القائمة لسنوات قادمة، وهذا التعايش - المعروف باسم هيكل غير ثابت - يتيح للمشغلين الاستفادة من قاعدة معداتهم المركبة من 4G، بينما يقدمون اتصالات متنقلة ذات نطاق واسع ومعتمدة للغاية وذات نطاق منخفض، ويحقق هذا التعايش السلس في مجال النقل اللاسلكي على نطاق عالمي.
التحديات الهندسية الرئيسية في مجال التكامل
ويتطلب إدماج 5G مع 4G LTE تنسيق اثنين من التكنولوجيات الإذاعية المختلفة أساسا، مع كل منهما في شكل موجات، ورقمية، وخط مراسم، ويمكن تجميع التحديات الرئيسية في التعايش بين الترددات اللاسلكية، وتوافق المعدات، وتعقيد هيكل الشبكة، وضمانات المرونة والموثوقية، والقدرة على الرد، والاعتبارات الأمنية/التداخلة.
التعايش وإدارة التداخل
٥ زاي - معدات الطاقة النووية مصممة للعمل من أقل من ١ جيهرتز إلى ما يزيد عن ٥٠ غيغاهيرتز، بينما توجد ٤ جي تي تي تي تي تي تي تي تي تي تي في بيكات بين ٧٠٠ ميغاهيرتز و ٣,٨ غيغاهيرتز، وعندما تشترك كلتا الطاقتين في نفس النطاق المرخص - وفي كثير من الأحيان تحتل مجموعة من الوزعات - يلزم تنسيق دقيق لتجنب التدخل المتبادل.
الحد من المعدات الحاسوبية والمواقع
وتشغل محطات قاعدية قائمة على 4G عادة وحدات إذاعية قديمة، وأجهزة هوائيات، ووصلات للخلف لم تكن مصممة لشبكة النطاق الترددي الأوسع، واحتياجات أقل من الاحتياجات من 5 جي.
Complexity: NSA vs. SA
ويحتاج مشروع شراكة الجيل الثالث إلى هيكلين رئيسيين من أجل نشر 5 جيات: غير ستاندالون وشركة ستانالون (SA) وفي أسلوب الإدارة الافتراضية للجيل الثالث (الرقم 3 x 3أ)، فإن جهاز البث الإذاعي من الفئة 5 زاي يرتكز على مجموعة من عناصر التعبئة من أجل تحديد الإشارات المرجعية، بينما يمكن تقسيم بيانات المستخدمين بين نظام النقل التقني ونظام النقل الوطني - وهو نموذج يُعرف باسم " التبادل التجاري " .
ضمانات المرونة والاعتماد
)أ( لا يجوز أن يُستخدم في نظام " الوصول " إلا في حالة وجود تأخيرات في الوقت المناسب، حيث أن " استخدام " الوصلات " غير المتزامنة " ( " EGL " ( " لا يُستخدم إلا في إطار نظام " الوصلات " ، حيث أن التداخل بين الأجهزة " ( " EG-R) يُستخدم في إطار نظام " ، يُستخدم في استخداماً متزامناًاًاً متزامناًاًاًاًاًاًاً متزامناًاًاًاًاًاًاً متزامناً.
شبكة العودة إلى الوطن والنقل
٥ زاي - النطاق الترددي الأعلى للشبكة )حتى ١٠٠ ميغاهيرتز لكل ناقل في المنطقة الفرعية ٦ جيهرتز و ٤٠٠ ميغاهيرتز في متناول اليد( وتوليد البعثة المتعددة الوسائط معدلات بيانات يمكن أن تحجب وصلات الوصلات الخلفية القائمة إذا لم يتم رفع مستوى هذه الوصلات، وهناك مواقع عديدة من نوع ٤ جيغا تتجاوز الموجات الدقيقة أو الألياف المزودة بمجمــوعات أعلى من ١٠٠ ميلبس - ١ غبار
استهلاك الطاقة والإدارة الحرارية
ويزيد حجم أجهزة الاستنشاق بالغاز الحراري إلى مواقع الـ 4G الحالية زيادة كبيرة في استهلاك الطاقة، إذ يمكن أن تسحب صفائف ضخمة من أجهزة التفكيك المزودة بـ 64 أو 128 عنصراً من عناصر الهوائيات 2-3 كيلوواط لكل وحدة، مقارنة بـ 1 كيلوواط في حالة جهاز لاسلكي نموذجي، وتزيد ميزانيات الطاقة الكهربائية الموجودة حالياً عن أجهزة التدفئة والتدفئة الموجودة، وتزيد من قدرة التبريد.
المسؤوليات الأمنية والتداخلية
كما أن دمج جيلين من الشبكات المتنقلة يوسع نطاق سطح الهجوم، إذ أن طائرة التحكم في الوصل المزدوج في مواضع الوصلات الإلكترونية في كل من LTE و NR، مما يجعل الرسائل التي تُرسل دون اعتراض أو تعديل إذا لم تكن مشفرة على النحو المناسب، كما أن عناصر الأشعة المميتة 4G قد تفتقر إلى الدعم لخمسة من السمات الأمنية المحددة مثل الاختباء والتوثيق الأساسي الذي يستند إلى بروتوكول 5G AKA.
الاستمرارية في التنقل والخدمات
وينتظر المستعملون الاتصال غير المستقر عند انتقالهم بين مناطق التغطية بحجم 5G و4G، وفي هيكل الوكالة الوطنية للضمان الاجتماعي، يحتفظ الجهاز بصلة أولية إلى شركة LTE (للسيطرة) ويمكن أن يضيف أو يزيل ناقلا ثانويا من طراز NR، ولكن عندما تنخفض الإشارة إلى أن الشبكة يجب أن تطلق " SSCG (مجموعة الخلايا الثانية) وأن تستمر في إجراء الرصد والتقييم فقط.
الحلول وأفضل الممارسات للتكامل اللاهوت
وقد وضع متعهدو الشبكات والبائعون مجموعة أدوات من التكنولوجيات واستراتيجيات النشر للتغلب على هذه التحديات، واعتمدت على نطاق واسع الحلول التالية في الشبكات التجارية.
تبادل الناموسيات النباتية الديناميكية
ويتيح هذا النظام لاستقبال الناقل نفسه عن طريق تحديد مواعيده في مجموعات موارده على نحو متعدد المستويات، كما أن عمليات التنفيذ الحديثة لنظام الدعم التقني تستخدم تقديراً للحركة وتعلماً آلياً في الوقت الحقيقي للتكيف الدينامي للفصل بين موارد LTE وNR.، مثلاً عندما تكون حركة النقل غير المستقر منخفضة، تخصص لبنات موارد إضافية لشبكة LTE للحفاظ على الأداء المترتبي.
Dual-Mode and Multi —Band hardware
وترمي وحدات النطاق الأساسي الحديثة والرؤوس اللاسلكية إلى دعم كل من نظام LTE وNR في نفس الوقت منصة المعدات، وعلى سبيل المثال، يمكن لرقائق النطاقات الأساسية التي تدير كلا من الحزمة الموجودة في مرفق حاسوبي مشترك أن تخصص ديناميا قدرة التجهيز على أساس الحمولة. ويمكن أن تولد نظم الأنتينا النشطة ذات المزامير الرقمية المتكاملة حزمة مستقلة من أجل LTE وNR، بل وتدمجها في موجة واحدة من الأشعة متحرك.
تصور الشبكة وقطعها
ويسمح هذا النوع من المركبات باستخدام شبكة التحلل الافتراضي من المعدات المخصصة، ويسمح للشبكة المشتركة بين الوكالات المعنية بالتشغيل والشبكة العاملة بالتشغيل بالتشغيل في نفس البنية التحتية السحابية، ويمكِّن المشغل من إنشاء شبكات منطقية متعددة - كل منها يُستخدم على النحو الأمثل في مختلف أنواع الخدمات (مثلاً، EMB، و URLC، و MMTC) - على شبكة مادية مشتركة.
Multi — Access Edge Computing (MEC)
وتنتقل وزارة الطاقة والموارد المعدنية إلى موارد حاسوبية وتخزينية من مراكز البيانات المركزية إلى حافة الشبكة، مما يقلل من سرعة تطبيقات مرنة للوقت، وبالنسبة لتكاملها بين 5G -4G، كثيرا ما تنشر برامج التعاون التقني المتعددة الأطراف في نقطة التجميع حيث تتجمع شبكتا حركة المرور ذاتيا - عادة في بوابة الموقع الخلوي أو مركز البيانات الإقليمي، مما يتيح تجهيز حركة المرور عبر الحدود العالمية من أجل تكنولوجيات الوصول الافتراضية.
شبكات التنظيم الذاتي للشبكة المتعددة المناطق
وقد تم توسيع نطاق قدرات شبكة SON، التي تم تطويرها أصلاً لصالح شركة LTE، لإدارة التعايش بين 5G-4G، كما أن هناك نماذج من قبيل العلاقة التلقائية بين الجيران، والتوازن في حمولة التنقل، والتغطية، والتحسين الأمثل للقدرات، يمكن الآن أن تُحدِّد كلا الخلايا المتطورة التي تستخدمها شركة سواتل NR.
Coordinated Multi-Point (CoMP) and Carrier Aggregation
(أ) المكاسب التي تحققت في مجال تجميع الناقلات العاملة في مجال النقل البري والناقلات النووية - المعروفة باسم LTENR DC (الربط اليومي) أو في مجال الربط بين الأجهزة الوطنية لتصنيف المواد الكيميائية - هي التقنية الأساسية لعمليات النشر المبكرة من الفئة 5، أما الإصدار 3GPP 15 فيحدد الموقع الشبكي للشبكة حيث تعمل الخلية المحدودة الترددات (MN) وخلية الترددات الوطنية (SNR) فهي مقسمة من الدرجة الثانية.
نظم آنتينا المتقدمة وإدارة بيام
وتوفر البعثة المتعددة الأطراف التي تضم 64 عنصراً من عناصر الهوائيات العالية السعة من حيث المكان، مكاسب متعددة بالنسبة لكل من LTE و NR. وفي عمليات النشر المتكاملة، يمكن أن تخدم نفس المجموعة الكبيرة من هذه المركبات أجهزة لاسلكية تستخدم رموزاً وأجهزة لاسلكي تستخدم معلومات متطورة عن التأجيل الدوري، ويجب تنسيق إجراءات إدارة الأشعة (مثل مسح الشعاع، وصقل الأشعة) مع أجهزة الاختفاء.
الترفيع بالخلف والنقل
ولتولي زيادة القدرات، يقوم المشغلون بالارتقاء بالخلف من الموجات الدقيقة إلى الألياف حيثما أمكن، واستخدام أسلوب أعلى في استخدام الترددات (مثلاً، 256 - كيلو متر مربع إلى 4096 - كيلو متر مربع) على وصلات الموجات الدقيقة القائمة.
أمثلة على الانتشار العالمي الحقيقي
وقد نفذ العديد من المشغلين الرئيسيين بالفعل 5 شبكات متكاملة من الشبكة العالمية 4، مما يوفر دروسا قيمة.
شبكة فيريزون 5G Ultra Wideband (mmWave + LTE)
ونشرت شركة فيريزون 5G باستخدام ميغاواط (28 GHz و 39 GHz) في المناطق الحضرية الكثيفة، معتمدة على LTE في انخفاض التغطية، وتستخدم الشبكة شبكة " إن - دي " (الخيار 3x) حيث تقوم هيئة مراقبة أجهزة الاتصال اللاسلكية، وتوفر شركة NR بيانات واسعة النطاق.
T —Mobile’s Mid —Band 2.5 GHz Integration
وقد استعملت شركة T - Mobile (now merged with Sprint) نطاق 2.5 GHz - الذي كان يستخدم أصلاً في محطة LTE - لنشر 5G NR باستخدام محطة سواتل DSS وفي نهاية المطاف جهاز لاسلكي كامل على متن ناقلات مخصصة، واستخدمت أجهزة لاسلكية متعددة الوسائط تدعم كل من قناة LTE وNR على نفس قناة 2.5 GHz، مع توزيع دينامي للطيف على أساس الطلب في الوقت الحقيقي.
الانتشار الجماعي للحركة الصينية
وقد نشرت شركة الصين المتنقلة 5G SA (Standalone) منذ البداية، ولكنها حافظت أيضا على قابلية التشغيل المتبادل مع 4G. وقد استخدمت هذه الأجهزة في 2.6 غيغاهيرتز مع شركة إم آي إي إم أو ثنائي الوصلة مع شركة LTE في 1.9 غيهرتز و 1.8 غيهرتز.
المستقبل: نحو ستاندالون وما بعده
وتنتقل هذه الصناعة باطراد من نظام الأمن القومي )الخيار ٣× ٣ أ/٧( إلى نظام SA )الخيار ٢/٥( ويلغي الاعتماد على نظام التركيز المؤثر على الترددات المتوسطة، مما يتيح السيطرة الكاملة على ٥ جيوم من قبيل قطع الشبكة المحلية، وزيادة الكفاءة من خلال النواة السحابية، وترشيد الانتقال بين المناطق المدارية، غير مع استمرار وجود عدد من المشغلين في تشغيل شبكات مختلفة من مناطق الجنوب والشمالية.
وتهدف مبادرات البحث الطويلة الأجل، التي تنفذها مجموعة الـ 6G، إلى توحيد تكنولوجيات الوصول إلى الإذاعة التي تدعم في جوهرها المناورات المرنة في الموجات وبنية أوين - مما قد يبسط التحول الجيل المقبل، وحتى ذلك الحين، ستواصل الأوساط الهندسية تحسين أدوات التعايش.
خاتمة
إن إدماج 5 زاي مع الشبكات القائمة القائمة التي تضم 4G LTE هو مسعى هندسي متعدد الأوجه يلمس إدارة الطيف، ونشر المعدات، وهيكل الشبكة، ومراقبة الحمى، والأمن، والتحديات كبيرة، ولكن الحلول - تحسين إدارة الدعم الميداني، والمعدات المتعددة الوسائط، والافتراض، وآلية التنسيق المتعددة الأطراف، وشبكة الأمانات المتقدمة، والارتقاء بالشبكة، والتطورات في مجال النقل - هي بمثابة مسار واضح للأمام.