العناصر الرئيسية للهياكل الأساسية للشبكة

إن تطوير تكنولوجيا ثلاثي الأبعاد، الذي حدده رسميا معيار الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية IMT-2000، يمثل تحولا محوريا في الاتصالات المتنقلة، خلافا لما سلفه 2G، الذي كان في المقام الأول أفضل من البيانات الصوتية والبيانات المنخفضة السرعة (GSM، آلية التنمية النظيفة)، قام 3G بإدخال مجموعة أساسية من أجهزة التغليف إلى جانب النطاق التقليدي للشبكة التي تعمل بالصوت والتواصل، مما يتيح في نهاية المطاف خدمات الاتصال الصوتي والبيانات ذات السرعة العالية إلى حد كبير.

لمحة عامة عن المحفوظات: الدوران الثلاثة الرئيسية

ومن المنطقي أن تنقسم شبكة من ثلاث فئات، ولا سيما النظام العالمي للاتصالات السلكية واللاسلكية المتنقلة، الذي يستند إلى اتفاقية مكافحة التصحر في مالي، إلى ثلاثة مجالات رئيسية:

User Equipment (UE): ] The mobile phone, intelligencephone, or data card that communicates over the air interface.
UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network): ] The radio subsystem comprising Node Bs and Radio Network observerss.
Core Network (CN): ] The backbone responsible for shifting, routing, and service delivery, further split into the Circuit-Switched (CS) domain for voice and the Packet-Switched (PS) domain for data.

وتتفاعل هذه المجالات من خلال وصلات بينية موحدة، يحددها كل مشروع شراكة الجيل الثالث، وتفصل الفروع التالية كل عنصر بالتفصيل، وتشرح دوره، وكيف يسهم في التجربة غير المستقرة عموما.

شبكة الوصول إلى الإذاعة (TRAN)

وشبكة " تران " هي الجزء الأكثر ظهوراً من متعهدي الشبكة الثلاثة، وهوائيات، ومعدات موقع الخلية، وهي تعالج جميع المهام المتصلة بالإذاعة، بدءاً من إرسال الإشارات إلى الأجهزة المحمولة لإدارة تخصيص الموارد.

محطة قاعدية (رقم باء)

"الرقم باء" هو جهاز إرسال الراديو الفيزيائي الذي يتواصل مباشرة مع "يو" على واجهة الهواء "يو" إنه معادلة "3 جي" لمحطة "جى" للتعقب السريع

RF Transmission and Reception:] Operates in the 2100 MHz band (Band I) in most regions, though other bands (850, 1900) exist. Supports multiple carriers and sectors (typically 3 to 6).
Channel Coding and Decoding:] Performs Turbo coding for high-speed data and convolutional coding for voice, enabling robust error correction over the fading radio channel.
Power Control:] Executes fast closed-loop power control at 1500 Hz to mitigate the near-far problem-a critical WCDMA feature that prevents one UE from drowning out others.
Soft Handover Support:] Coordinates with multiple cells during a soft handover, concur sending and receiving data from several Node Bs via the RNC.
Measurement Reporting:] Collects signal quality metrics (Ec/Io, RSCP, path loss) and sends them to the RNC for handover and resource decisions.

ويربط العقد باء بالشبكة الوطنية الإقليمية عبر واجهة إيوب التي يمكن أن تستخدم تكنولوجيات نقل مختلفة مثل خطوط E1/T1، أو وصلات الموجات الدقيقة، أو الألياف البصرية، كما أن النود باء تُدير وحدات تجهيز النطاقات الأساسية (المسماة سابقاً بعناصر القنوات) التي تدير رموزا متعددة للولش لنشرها وتفاديها.

راديو المراقب المالي للشبكة

وشركة RNC هي الجهة الناظمة لجهاز المراقبة الذكية في منطقة تران، وهي تناظر تقريباً المراقب المالي لمحطة قاعدية الـ 2G ولكنها أقوى بكثير، وهي تدير عدة نويد ب (عشرات إلى مئات) وتؤدي إدارة عالية للموارد الإذاعية وتشمل مسؤولياتها ما يلي:

Radio Resource Control (RRC):] Establishes, maintains, and releases connections between UEs and the network. The RNC handles RRC states (Idle, Cell FACH, Cell DCH, URA PCH) to optimize bat life and resource usage.
Handover Management:] Controls both soft/softer handoverover handovers within its own coverage area and hard handovers across RNC boundaries. The RNC acts as the Serving RNC (SRNC) for a given UE.
Admission Control and Congestion Control:] decides whether a new call or data session can be accepted based on load, interference, and QoS requirements. It also throttles traffic during overload.
Ciphering and Integrity Protection:] Performs encryption and message authentication to ensure user data security, using algorithms defined by 3GPP.
Outer Loop Power Control:] Sets the target signal quality (SIR target) for the fast inner cycle, adjusting it based on block error rate (BLER) to maintain quality while minimizing interference.

RNCs interface with each other via the Iur interface, enabling inter-RNC mobility, and connect to the core network via the Iu interface (Iu-CS for circuit-switched traffic to the MSC, Iu-PS for packet-switched traffic to the SGSN).

الشبكة الأساسية: دومان الدائرة

ويعالج مجال الدوائر المفتوحة المكالمات الصوتية التقليدية، والمكالمات بالفيديو (وإن لم تُحقق الاتصالات بالفيديو بثلاث جي اعتماداً جماعياً) والخدمات التكميلية مثل توجيه المكالمات، وهي تستند إلى هيكل الشبكة الأساسية للجهاز العام لإدارة المعلومات الجغرافية، ولكنها معززة برقم 3G.

Mobile Switching Center (MSC) and Visitor Location Register (VLR)

ويستخدم نظام مراقبة الحركة كمفتاح أساسي لحركة الاتصالات الصوتية، وينشئ دوائر ويحافظ عليها ويمزقها، مثل محول PSTN، كما يتولى البرنامج في 3G إدارة تنقل مستخدمي نظام الاتصالات السلكية واللاسلكية، ويُدمج نظام VLR عادة مع نظام MSC، ويخزن بيانات مؤقتة للمشتركين (مجال التوزيع، و TMSI، وملامح الخدمات التكميلية) للمستعملين في مجال خدمات وزارة الخدمات الإدارية وخدمات الدعم الميداني.

Call Control:] Manages call setup and release using ISUP (ISDN User Part) and BICC (Bearer Independent Call Control) over IP/E1.
Mobility Management:] Processes Location Updates, TMSI reallocation, and paging requests.
Interworking:] Connects to the Public Switched Telephone Network (PSTN) and other PLMNs via gateway MSCs.
Authentication:] Validates UE identity by querying the HLR and AuC (see below).

وتتصل وزارة الاتصالات/الVLR بالشركة الوطنية الرواندية على واجهة إيو - سي، التي تستخدم عادة جهاز آلي آلي (AAL2) للصوت) أو النقل بالشبكة الدولية للنقل في هياكل الإطلاقات اللاحقة.

سجل الإقامة الداخلية

The HLR is the central database that stores permanent participantr information, including:

International Mobile Subscriber Identity (IMSI).
Subscriber phone number(s) (MSISDN).
خدمات الاشتراك وملفات بيانات الجودة.
الموقع الحالي (عنوان خدمة MSC/VLR و SGSN).
بيانات التوثيق (الكتيبات المستمدة من مفتاح المشترك السري كي)

عندما يُرسلُ a UE نداء أو يُنشأُ نداءً، لجنةُ أمن المُواصلة يُستفسرُ من أنّ HLR يُحْصَلُ على معلوماتِ حَرْبِيةِ ويُحقّقُ من مركز المشتركِ.

مركز التوثيق

يعمل مكتب المدعي العام عن كثب مع شركة HLR لتوليد أجهزة التوثيق التي تستخدمها الشبكة العاملة للتحقق من هوية المشترك وحيازة مفاتيح الشفرة، ولكل طلب من طلبات التوثيق، ينتج برنامج AuC مجموعة من خمسة بارامترات (الكميات): تحد عشوائي (الشبكة)، ورد موقع، مفتاح للتشفير المتبادل، مفتاح النزاهة، وشبكة مؤمنة (وحدة التحقق)

سجل هوية المعدات

ويخزن جهاز الطوارئ أرقاماً من قوائم (البيانات الدولية عن المعدات المنقولة) في ثلاث قوائم: بيضاء (مطلية)، وغري (مرصدة)، وسود (مقفلة)، بينما لا يقوم كل عامل بنشر تقرير عن المعدات في شبكة الـ 3 جي الحية، فإنه يمثل أداة لتحديد الأجهزة المسروقة أو غير المأذون بها، ويستفسر وزارة الطاقة والأمن عن تقرير الجرد أثناء عملية النداء للتحقق من حالة المعدات المملوكة للوحدات.

الشبكة الأساسية: منطقة شاغرة

مجال التعبئة هو ما حدد حقاً إستراحة 3G من 2G.

خدمة وحدة دعم نظام الأفضليات المعمم

وتتولى الشبكة العالمية لسواتل الملاحة مسؤولية إيصال مجموعات البيانات من وإلى وحدات التعليم الموحد داخل منطقة خدماتها، وهي تعمل كمنصب محلي للتنقل وإدارة الدورة في مجال خدمات الأمن العام.

GPRS Mobility Management (GMM): ] Handles attach/detach, routing area updates, and paging for PS sessions.
Session Management (SM):] Establishes, modifies, and releases Packet Data Protocol (PDP) contexts -essentially sessions between the UE and an external PDN (e.g., the internet).
Packet Routing and Forwarding:] Routes user IP packageets between the RNC (via Iu-PS) and the GGSN.
Charging Data Collection:] Gathers usage records (CDRs) for both volume-based and time-based billing.
QoS Enforcement:] Maps the requested QoS class (Conversational, Streaming, Interactive, Background) to the Iu-PS bearer parameters.

وتتفاعل الشبكة مع الشبكة عن طريق واجهة Gr لاسترجاع بيانات المشتركين ومع لجنة السلامة البحرية عن طريق واجهة النظم العالمية من أجل تجميع البيانات المتعلقة بأجهزة الاتصال الحاسوبي/البرمجيات المزودة بمقياس للجرعات والمواقع.

GPRS دعم البوابة

تعمل الشبكة العالمية لشبكة المعلومات الجغرافية كمدخل من الشبكة المتنقلة إلى شبكات البيانات الخارجية (الإنترنت، الشبكة الداخلية للشركات، إلخ) من منظور جامعة نيويورك، تبدو الشبكة العالمية لشبكة البيانات العالمية كمحرك مقفل للمسار.

IP Address Allocation:] Assigns dynamic or static IP address to UEs during PDP context activation.
Access Point Name (APN) Resolution:] Maps the APN provided by the UE to the correct external network (e.g., "internet" routes to public IP, "corp.example.com" routes to a VPN gateway.
Packet Filtering and Firewalling:] Applies charging characteristics, may perform NAT, and can enforce policy rules.
Traffic Policing and Shaping:] Enforces per-subscriber or per-APN bandwidth limits.
Interworking with PDNs:] Maintains connectedivity via IP routing protocols (BGP/OSPF) to external networks.

يمكن أن يكون موقع الشبكة في أي مكان في شبكة المشغل، لا يجب أن يكون قريبا من المستخدم، جهاز SGSN و GGSN يتواصل عبر واجهة Gn/Gp داخليا (أو عبر أجهزة التحكم بالأشعة فوق البنفسجية للتجول).

نظم البوابة وبيلنغ

وبينما لا تعتبر دائماً " عنصراً " من عناصر البنية التحتية للشبكة، فإن النواة الأساسية التي تُمسح بالحزم تعتمد على أداء بوابة الشحن أو نظام الشحن المباشر الذي يتلقى تقارير عن النتائج من الشبكة العالمية لسواتل الملاحة وشبكة GGSN، التي يضمنها نظام الفواتير.

نظم نقل الانبعاثات: نظام الوصل والربط بين الباكات

ويجب ربط جميع هذه المكونات بشبكات نقل ذات قدرة عالية موثوق بها، وفي حالات نشر ثلاثي الأبعاد، كثيرا ما تستخدم شبكة نقل المواد الكيميائية (E1/T1) في دوائر نقل المواد الخطرة، التي تُعزز أحيانا بتعدد أجهزة الصراف الآلي، ومع تزايد حركة المرور، ينتقل المشغلون إلى شبكة إيثيريت على الألياف، ووصلات الموجات الدقيقة، ثم شبكة الإرسال:

Cell Site Access:] Node B to RNC (Iub). Typically fractional E1 for low-traffic rural sites, multiple E1s or fast Ethernet for urban macro cells.
RNC Interconnection (Iur): ] Often over dedicated fiber or leased lines to enable soft handover continuity across RNC boundaries.
Core Network Links (Iu-CS, Iu-PS):] High-capacity links (STM-1/OC-3 or Gigabit Ethernet) linkinging RNCs to MSCs and SGSNs, these are often aggregated at a central office.
Core Network Interconnection:] Between MSC and PSTN, SGSN/GSN and the internet backbone, using SS7/SIGTRAN for signaling and IP/Ethernet for user data.

والتبسيط جانب حاسم آخر من جوانب إعادة التأهيل. ويحتاج 3G Node Bs إلى التزامن الدقيق للترددات (0.05 جزء من المليون الخاص باتفاقية مكافحة التصحر في أمريكا اللاتينية) - وكثيرا ما يستمد من أجهزة استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع في موقع الخلية أو من شبكة الإثيرت المتزامنة (SyncE) و IEE 1588v2 بروتوكول وقت الدقة على العمود الفقري.

شبكة الإشارة وشبكة الذكاء

وتكمن طائرة بيانات المستخدمين في شبكة متطورة للإشارات تتحكم في كل شيء، وفي 3G، تستخدم بروتوكولات SS7 (MAP، ISUP) على وصلات تقليدية لإدارة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات أو شبكة SIGTRAN (M3UA، SUA) وهي تشمل الكيانات الرئيسية التي تشير إلى:

Signaling Transfer Point (STP):] Routes SS7 messages between MSCs, HLRs, and SGSNs.
Service Control Point (SCP): ] Hosts Intelligent Network services such as prepaid billing, number portability database queries, and virtual private network (VPN) logical. In 3G, CAMEL (Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic) is the standard IN platform, allowing operator-specific services even when roaming.

نوعية الخدمات (الخدمة العامة) وإدارة شؤون الدببة

ومن أكثر الجوانب تعقيداً في البنية التحتية لمجموعات الخدمات العامة الثلاثة إطار مجموعة الخدمات التقنية المشتركة، حيث يحدد الفريق ثلاثة فئات من فئات المرور: التنويع (الفات) والانتعاش (الفديو)، والتفاعل (البرووزينغ) والمعلومات الأساسية (البريد الإلكتروني) ويمنح كل حامل (حامل الاتصال اللاسلكي، والربط بينات المزودة بمقياس للجرعات) خصائص محددة: الحد الأقصى للعض، والمعدلات المضمونة، والتأخير في النقل، والأولوية في التعامل مع حركة المرور.

التطور: HSPA وما بعده

وعلى الرغم من أن هذه المادة تركز على البنية الأساسية للمجموعة الثلاثية، كما هي معرَّفة أصلاً، فمن المهم ملاحظة أن 3G تطور بسرعة إلى 3.5G مع ارتفاع سرعة الوصول إلى مجموعة الوصلات الأساسية، ثم إلى شبكة " HSPA " (المعروفة مجتمعة) (الطريقة التي أدخلت بها هذه التحسينات على النموذج " BDS-DSCH " (الشبكة الجديدة للبرمجيات)

خاتمة

"الشبكة 3G" هي نظام مركب ومفصل من مكونات التشغيل "من أبراج الراديو وأجهزة التحكم التي تدير الوصلات الجوية" "إلى عناصر الشبكة الأساسية "إس جي إس إي تي" و"إس جي إن إس إي تي" "و"