لمحة عامة عن هيكل شبكة 3G

3G) mobile networks, standardized as IMT-2000 by the International Telecommunication Union, brought a fundamental shift from circuit-switched voice to a hybrid structure capable of high-speed data and multimedia services. The most widely deployed 3G standard is Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), based on Wideband Code Division Multiple Accessalivity) radio access part of

ويعد فهم أدوار كل عنصر وكيفية التواصل بين الشبكات الموحدة (أيوب وإيور وإيو) أمرا أساسيا لمهندسي الشبكات، وطلاب الاتصالات الهاتفية، وأي شخص يشارك في تصميم النظام المتنقل، وهذه المادة توفر غطسة قوية وتقنية عميقة في الهيكل والوظائف والتفاعلات بين نود ب، وشبكة الاتصالات الوطنية، والشبكة الأساسية، إلى جانب البروتوكولات التي تجعل الشبكات الثلاثية السنوات موثوقة وقابلة للتكرار.

Node B: The Base Station in UTRAN

(ب) جهاز إرسال الراديو الفيزيائي الذي يوفر وصلة جوية لمعدات المستعملين داخل خلية جغرافية محددة، وهو النظير التابع لمحطة إرسال قاعدية لقاعدة التصوير العنصري (BTS)، ويعالج رقم (B) جميع عمليات تجهيز الملاح (الطبقة الفيزيائية)، بما في ذلك تدوين القنوات، والتوزيع/التنظيم، والمسح، ومراقبة الطاقة، والتصفيد غير الميسر.

المهام الرئيسية للعقيدة باء

  • Radio Transmission and Reception:] Node B transmits and receives W-CDMA signals on the dedicated Uu interface. It manages multiple carriers and sectors, each supporting many concur users via code-division multiplexing.
  • Inner-Loop Power Control:] To combat the near-far problem in CDMA systems, Node B executes fast power control at a rate of 1500 Hz, adjusting UE transmit power to maintain a target Signal-to-Interference Ratio (SIR). This is critical for capacity and battery life.
  • Soft/Softer Handover Support:] Node B participates in macro diversity combining, where multiple Node Bs (or sectors) receive the same UE transmission and forward it to the RNC. Node B also performs softer handover combining for sectors under the same base station.
  • Measurement Reporting:] Node B measures received signal strength, quality, and timing from UEs and reports to the RNC for handover decisions and resource allocation.
  • Lub Interface Termination:] Node B connects to the RNC via the Iub interface, transporting both user-plane data (from the MAC-hs in High-Speed Downlink Packet Access, or from RLC frames) and control-plane signaling (NBAP — Node B Application Part).

بنية المعمارية

وتشمل الوحدة النموذجية باء وحدة أو أكثر من وحدات النطاقات الأساسية التي تتولى المعالجة الرقمية، ووحدات إذاعة البقايا الرادوية المبثوثة (RRUs) أو أجهزة نقل متكاملة تحول نطاق القاعدة إلى مرفق لإدارة المواد الكيميائية، وتدير وحدة الوصلات الفوقية الكيميائية الفيزيائية الخواص، بينما تورد وحدة التلقيم المزودة بأجهزة استخباراتية عالية التردد وتضع الاشارات في كثير من الأحيان في تشكيلات تدعم قطاعات من مجموعة الوصلات 1 و3 و6 وحدات.

Iub Interface and Protocols

ويستخدم الوصل بين شركة إيوب بين شركة نود ب وشركة النقل الوطنية الكونغولية أسلوب النقل المتزامن مع ذلك أو النقل من شركة آي بي، وعلى متن طائرة المستخدمين، تضاعف عدد أطر سداسي كلور حلقي الهكسان إلى ألف 2 (محرك التكيف 2) أو مجرى IP/UDP، وتستخدم طائرة المراقبة شبكة الاتصال الحديثة للوصلات اللاسلكية (الرقم باء) وشبكة التحكم في البرمجيات الملزمة، ومراقبة الوزع)

راديو المراقب المالي للشبكة

إن شركة RNC هي جهاز التحكم الذكي الذي يدير الموارد الإذاعية عبر عدة نودي ب. وهي تربط الشبكة الأساسية عبر واجهة إيو وبغيرها من الشركات عبر واجهة إيور، وهي مسؤولة عن إقامة الاتصالات وإدارة التنقل ونوعية الخدمة، ويمكن اعتبارها " حميدة " شبكة الاتصال اللاسلكي.

RNC Roles: Controlling, Serving, and Drift

وفي الدورة الاستثنائية الثانية والخمسين للجنة التنسيق الوطنية يمكن أن تضطلع لجنة التنسيق الوطنية بأدوار مختلفة لدورة معينة من دورات جامعة الدول العربية:

  • Serving RNC (SRNC): ] The RNC that controls the UE’s connection. It manages the Iu link to the Core Network, handles handover decisions, performs outer-loop power control, and buffers data for retransmissions in RLC (Radio Link Control).
  • Drift RNC (DRNC): ] When a UE moves into a cell controlled by a different RNC, the Node B in that cell forwards data to the DRNC, which then sends it to the SRNC via the Iur interface. The DRNC does not hold the Iu connection for that UE.
  • Controlling RNC (CRNC): ] Each Node B is controlled by exactly one RNC for common channel formation and admission control. The CRNC can be the SRNC for some UEs and the DRNC for others.

المهام الرئيسية للجنة الوطنية الرواندية

  • Radio Resource Management (RRM): ] The RNC allocates and deallocates radio bearers, manages congestion, and performs admission control, load control, and packet scheduling (for non-HSPA channels).
  • Handover Control:] The RNC decides when to trigger soft, softer, or hard handovers based on UE measurement reports. It also controls the combining/splitting of data streams at the SRNC during soft handover.
  • Outer-Loop Power Control:] The RNC adjusts the target SIR for each UE based on BLER (Block Error Rate) measurements. This ensures adequate quality without wasteting power.
  • Security:] The RNC participates in ciphering and integrity protection for the control plane, using key provided by the Core Network.
  • Iu Interface Control:] The RNC terminateds the RANAP (Radio Access Network Application Part) protocol on the Iu-CS (circuit-switched) and Iu-PS (packet-switched) interfaces, managing UE registration, paging, and session setup.

بروتوكول الشركات عبر الوطنية

وتستضيف الشبكة عدة بروتوكولات للوصلات الشعاعية:

  • RRC (Radio Resource Control):] Handles connection establishment, measurement control, and downlink signaling. RRC states (IDLE, CELL DCH, CELL FACH, CELL PCH, URA PCH) define UE activity levels and resource usage.
  • RLC (Radio Link Control):] Provides segmentation/reassembly, error correction (ARQ), and flow control. RLC operates in transparent (TM), unacknowledged (UM), or acknowledged (AM) mode depending on the service.
  • MAC (Media Access Control):] Mapping logical channels to transport channels, priority handling, and scheduling. In HSPA, MAC-hs (in Node B) and MAC-e are used for high-speed data.
  • PDCP (Packet Data Convergence Protocol): ] Performs IP headression and for VoLTE later, but in 3G it reduces overhead forpacket data.

الشبكة الأساسية

وتقسم الشبكة الأساسية في 3 زاي إلى مجالين: الدائرة - السويدية والباكيت - سويشيد، وهما يتعاملان مع الصوت والبيانات على التوالي، مع بعض المهام المتداخلة، والشبكة الأساسية مسؤولة عن تحديد المسارات وإدارة المشتركين والتوثيق والترابط مع الشبكات الخارجية (PSTN، والإنترنت، والشبكة الأخرى للشبكة).

العناصر الرئيسية الدائرة

  • () مركز التبديل المتنقلة: ] The MSC handles voice call control, SMS, and circuit-switched data (like CS video calls). It contains the Visitor Location Register (VLR) for temporary participantr data and location updates. The MSC connects to the RNC via Iu-CS (using)
  • Gateway MSC (GMSC): ] An MSC that serves as the entry point for calls from external networks (e.g., PSTN). GMSC queries the HLR to route calls to the current MSC/VLR.
  • Home Location Register (HLR): ] A central database that permanently stores participantr information (IMSI, MSISDN, subscribed services, authentication keys). HLR supports location updates and call routing.
  • Authentication Center (AuC): ] Generates authentication vectors (RAND, XRES, CK, IK) for participantr verification and cipher key derivation. AuC data is stored in HLR but the AuC is a separate logical entity.
  • Equipment Identity Register (EIR): ] An optional database that stores IMEI numbers for blacklisting stolen devices.

عناصر الـ (دوك) المُسَارَبة

  • Serving GPRS Support Node (SGSN): ] The SGSN manages packet-switched services for users within its service area. It performs mobility management (Attach, RAU), session management (PDP context activation), charging, and ciphering. It connects to the GNC via Iu-PS (RAN).
  • Gateway GPRS Support Node (GGGSN): ] The GGSN acts as the gateway between the mobile network and externalpacket data networks (Internet, corporate LANs) It allocates IP addresses to UEs, performs IP routing, enforces QoS policies, and harmonys participantr sessions via GTP (G)
  • Border Gateway (BG): ] Used for inter-PLMN GPRS roaming, connecting the home and visited networks via a Gp interface.

HLR and HSS Evolution

وفي إطار المجموعة الثالثة من النظام المنسق، تحتفظ الدائرة ببيانات مشتركة بين كل من النظام المنسق ونظام دعم البرامج، ومع تطور الشبكات نحو نظام الرصد الدولي ونظام SAE (تطوير هيكل المحفوظات)، استعيض عن المركز الأعلى للمدارس (HLR) بخدمة للمرضى الذين يدعمون أيضاً التوثيق من جانب النظام الفرعي المتعدد الوسائط التابع للشبكة، غير أنه في الشبكات القديمة 3G، لا يزال المركز المركزي للشبكة.

Interactions Between Node B, RNC, and Core Network

نداء كامل من 3G أو دورة بيانات تتدفق عبر طبقات متعددة، والنظر في حالة من حالات الطوارئ في مركز البحوث الاجتماعية في مجال الصحة العالمية، والقيام بدورة على شبكة الإنترنت:

  1. ويرتبط الاتحاد الأوروبي عبر وصلة إذاعية تابعة للمنظمة العالمية للأمراض العقلية بمقياس رقم B. Node B الذي يقيِّم تقرير سيره المتلقَّى ويُعدِّل باستمرار طاقة اليورانيوم عن طريق المراقبة الداخلية.
  2. وترسل بيانات المستخدمين عبر الهواء باستخدام القنوات المخصصة أو المشتركة، ويؤدي العقد باء تسليماً غير مأمون إذا كان الاتحاد في تسليم ضعيف بقطعة متعددة من النواة باء.
  3. وتقدم شركة Node B بنايات نقل إلى شركة SRNC فوق إيوب، وتقوم شركة RNC بإعادة نقل شركة RLC ARQ إذا لزم الأمر، وتعيد تشكيل وحدة PDCP PDU بعد انقطاع عن السيطرة على الرأس.
  4. The SRNC then sends the user data over Iu-PS to the SGSN, which encapsulates it in GTP-U and sends to the GGSN.
  5. وترسل الشبكة العالمية لشبكة الإنترنت مجموعات من بطاقات المعايدة إلى الشبكة الخارجية، وتتبع مجموعات من البضائع الطريق العكسي، حيث تتشاور شركة HLR من أجل التنقل عندما تكون وحدة النقل العام متعثرة.
  6. وللاستدعاءات الصوتية، يرسل المجلس الوطني الانتقالي إطاراً للخطابات على إيو - سي إلى لجنة السلامة البحرية، التي تتجه عبر إدارة النقل أو IP إلى الشرطة أو إلى دائرة دعم السفن.
  7. وتستخدم الإشارة (رسائل من وكالة الأمن الوطني) طائرة المراقبة: رقم B للأمام NBAP/NBAP؟ وفي الواقع، تُرسل رسائل من جمهورية الكونغو الديمقراطية إلى هيئة تمثيل الموظفين (الإذاعة اللاسلكية المتنقلة) التي تتولى مسؤوليتها شركة RNC؛ وتُنقل رسائل ناسا (مثلاً، لإدارة التنقل، ومراقبة المكالمات) إلى الشبكة الأساسية باستخدام برنامج " RANAP " .

سيناريوهات التنقل والإنقاذ

3G supports several types of handovers:

  • (Soft Handover:] UE is connected to multiple Node Bs concur. The RNC (SRNC) combines the uplink data and selects the best downlink stream. This increases reliable at cell edges.
  • Softer Handover:]نفس الشيء، ولكن بين قطاعات من نفس الرقم باء، تعاملت داخليا.
  • Hard Handover:] Used for inter-frequency or inter-system (e.g., 3G to 2G) handovers. The UE momentarily breaks the connection, retunes, and re-establishes.
  • SRNC Relocation:] When the UE moves to a different RNC’s area, the SRNC relocates via the Iur interface or a direct hard handover. The Core Network updates the SGSN/MSC with the new RNC.

وتراقب الشركة عمليات التسليم باستخدام تقارير القياس الواردة من الإمارات العربية المتحدة (المنشور 1 ألف، 1 باء، 1 جيم، إلخ) وتُعد سرقة التسليم سمة رئيسية من سمات مؤتمر القمة العالمي لمكافحة التصحر، وتحسين القدرة والحد من احتمال الخروج عن المركب.

نوعية إطار الخدمات في الشبكات الثلاثية

3G defines four QoS classes (conversation, streaming, interactive, background) to support various services. The RNC and Core Network enforce QoS through:

  • Bearer negotiation:] During PDP context activation, the UE requests QoS parameters (traffic class, bit rate, delay, reliable). SGSN and GGSN authorize based on subscription data.
  • Radio Bearer Setup:] The RNC maps QoS to W-CDMA transport channels (DCH, DSCH, HS-DSCH, etc.) and chooses appropriate RLC mode.
  • Packet Scheduling:] In HSPA, Node B’s MAC-hs scheduler dynamically allocates downlink resources, while RNC handles admission control to prevent overload.
  • Policing and Shaping:] GGSN or external network elements enforce traffic contracts and shape downlink blows.

وكان هذا الهيكل الرئيسي لنظام QoS تقدما كبيرا على 2G، مما أتاح إجراء اتصالات بالفيديو في الوقت الحقيقي، وضمان معدلات البيانات.

التطور: من 3G إلى HSPA وما بعده

ولتلبية الطلب المتزايد على البيانات، أدخل الفريق العامل المعني بالشراكات بين الجنسين في مجال الوصول إلى الكيس السريع (HSPA) ونقل جدولا زمنيا إلى Node B (MAC-hs for downlink, MAC-e for uplink), وتقلص مشاركة الشركات عبر الوطنية وزيادة الكفاءة في الطيف.

  • HSDPA (Downlink): ] up to 14.4 Mbps top using adaptive modulation and coding (QPSK/16QAM), hybrid ARQ, and fastpacket scheduling at Node B.
  • HSUPA (Uplink): ] up to 5.76 Mbps with Node B scheduling and fast HARQ.
  • HSPA+:] Introduced MIMO (Multiple Input Multiple Output Multiple Output), 64QAM, dual-carrier aggregation, and all-IP RAN structure (Iub over IP), pushing top rates to 42 Mbps and beyond. Some operators postponed HSPA+ until LTE deployment.

The RNC role evolved: in HSPA, the RNC still manages mobility, but the Node B takes on more radio scheduling tasks. later, in LTE/SAE, the structure flattened entirely (eNodeB replaces Node B and RNC, and the Core Network becomes an Evolved Packet Core). However, many 3G networks coexist with LTE and 5G for voiceback fall ().

خاتمة

وعلى الرغم من أن هيكل الشبكة الثلاثية الأبعاد للنودي باء، والشبكة الإقليمية، والشبكة الأساسية يوفر هيكلاً هرمياً قوياً ومتوازناً للتحكم المركزي مع المعلومات الموزعة عن طريق الإذاعة، ويعالج النود باء مهام البطولة المادية ومراقبة الطاقة السريعة؛ ويدير المركز الوطني للموارد اللاسلكية والتنقل والشبكة الرائدة؛ ويدير حركة الشبكات الأساسية ويدير بيانات المشتركين، ويُعد فهم هذا الهيكل أساسياً لشبكات النقل اللاسلكي العاملة على أساس البرمجة.

For further reading, refer to the 3GPP specifications (TS 25.401, TS 23.060, TS 25.433)] and standard textbooks on UMTS. A detailed overview of the Iu and Iub interfaces can be found in this ]ETSI technical specification for UTRAN overall description.