طرق التفاعل في الشبكات غير المتجانسة. طرق تفاعل الشبكات غير المتجانسة. مقتطف يصف شبكة كمبيوتر غير متجانسة

نظرًا لأن الطلب على البيانات المتنقلة يفوق كل التوقعات ، فإن بنية الشبكة غير المتجانسة ذات نطاقات التردد المتعددة وتقنيات الوصول إلى الراديو المختلفة والمحطات القاعدية ذات مناطق التغطية المختلفة هي الحل الوحيد للحفاظ على تقدم المشغلين.

في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية ، فإن الإحصاءات المزعجة معروفة على نطاق واسع فيما يتعلق بالطلب على نقل البيانات ، خاصة في الأماكن التي يكون فيها الناس أكثر ازدحامًا. يؤدي ارتفاع الطلب إلى إجبار المشغلين على زيادة كثافة المحطات الأساسية (BS) وزيادة كفاءة الطيف من خلال MIMO (المهندس متعدد المدخلات والمخرجات) وتقنيات LTE الأخرى. ومع ذلك ، عاجلاً أم آجلاً ، ستصل إمكانية نشر محطات أساسية جديدة إلى الحد الأقصى بسبب الاستخدام المفرط للتردد والتكلفة العالية ، وسيصبح تركيبها غير عملي في المدن الكبيرة. لذلك ، يصبح من الضروري تثبيت نقاط وصول Wi-Fi ومحطات قاعدة صغيرة وعناصر أخرى "لملء الفجوات" التي تشكل معًا شبكة غير متجانسة (HetNet).

التقنيات الرئيسيةHetNet

تتمثل إحدى المهام الرئيسية في التكامل "السلس" (غير المرئي) للمحطات القاعدية الصغيرة في الشبكة: يمكن أن يكون لتركيبها تأثير سلبي على مؤشرات الأداء الرئيسية ، مثل انخفاض سرعة الإرسال نتيجة للتداخل بين الماكرو والجزئي. محطات القاعدة.

لتفريغ الماكرو BS ، ستكون هناك حاجة إلى عدد كبير نسبيًا من BS الصغيرة المثبتة في الأماكن المزدحمة ، ومع ذلك ، قد تكون متطلبات نشرها وتكاليفها منخفضة بسبب تلخيص الإرسال المتاح بالفعل في الموقع والطاقة المدمجة لوازم.

1. تحديد دقيق للأماكن التي تحتاج إلى محطات قاعدية صغيرة.

BS الصغيرة فعالة لتفريغ BS الماكرو عندما يتم تثبيتها في الأماكن المزدحمة. يمكن للمشغلين إنشاء خرائط حركة مرور الشبكة عن طريق جمع معلومات حول موقع BS الصغيرة والكبيرة ، ومقدار حركة المرور المتداولة وموقع محطات المستخدم (UE) في الشبكة في الوقت الحالي. نظرًا لحجم منطقة تغطية محطة BS الصغيرة ، فإن الدقة الموصى بها لخريطة المرور هي 50 × 50 مترًا. يمكن للمشغلين تقييم أداء micro BS من خلال مقارنة خرائط حركة المرور قبل النشر وبعد النشر للمساعدة في إجراء مزيد من التحسينات في المستقبل.

2. تكامل BS الصغير.

يصبح شراء موقع جديد بالكامل به الكثير من المعدات باهظ التكلفة وغير فعال ، مما يستلزم نشر BS الصغيرة على الأعمدة والجدران. لتحقيق ذلك ، يمكن دمج عناصر النقل وإمدادات الطاقة والحماية من زيادة التيار مع كل شيء آخر في عامل شكل BS مناسب (كروي أو مستطيل) ، لا يتجاوز 8 كجم (بحيث يمكن لشخص واحد تثبيته بسهولة).

3. انتقال مرن.

يعتبر النقل مشكلة خطيرة عند نشر micro BS. لتلخيصها ، يمكن استخدام كل من الطرق الثابتة واللاسلكية.

الألياف هي الوسيلة الأساسية للمحطات القاعدية ذات التوجيه الثابت للإرسال عبر اتصالات من نقطة إلى نقطة (P2P) أو اتصالات الشبكة الضوئية المنفعلة (xPON).

يعد الاتصال اللاسلكي للمحطات الأساسية الصغيرة أكثر مرونة ، ولكنه أقل موثوقية. الحلول النموذجية لذلك هي استخدام الموجات الدقيقة 60 جيجاهرتز أو LTE TDD أو الموجات الدقيقة eBand أو اتصال Wi-Fi ، وكلها لها مزاياها الخاصة.

يثبت 60 جيجاهرتز غير المرخص أنه فعال من حيث التكلفة إذا كان من المتوقع نقل قصير المدى وعالي الإنتاجية ؛ في حين أن استخدام LTE TDD سيكون فعالًا في البيئات غير المتصلة بخط البصر ، وستكون شبكة Wi-Fi مفيدة في تقديم خدمات منخفضة التكلفة.

4. استغلال الفرصSON (شبكات منظمة ذاتيًا).

لتلبية الطلب على النطاق العريض المتنقل على مدى السنوات الخمس المقبلة ، يجب أن يتجاوز عدد محطات BS الصغيرة باستمرار عدد BS الكلي. تلعب عملية النشر والصيانة السهلة التي تأتي مع SON دورًا مهمًا في تقليل تكاليف التشغيل على المدى الطويل.

يمكن أن تقوم BS الصغيرة ذاتية التنظيم بمسح ظروف بيئتها الراديوية تلقائيًا ، حيث تقوم تلقائيًا بتخطيط وتكوين المعلمات مثل التردد ورمز التخليط وصلاحيات الإرسال. لا تستطيع BS التقليدية القيام بذلك ، وهذا هو السبب في أن BS micro مع وظائف SON توفر 15٪ من ساعات العمل لتخطيط الشبكة.

علاوة على ذلك ، يمكن أن تكتشف محطة BS الصغيرة هذه التغييرات في بيئة الراديو تلقائيًا ؛ عند نشر micro BS آخر بجانبه ، يمكنه تحسين معلمات الشبكة تلقائيًا. بالنسبة للشبكات التقليدية ، يعد تحسين الشبكة جزءًا مهمًا من صيانة الشبكة. وعندما تصبح آلية ، يتم تخفيض تكاليف العمالة بنسبة 10 إلى 30٪.

5. تنسيق BS الكلية الجزئية

تتمثل إحدى الفوائد الرئيسية لبنية HetNet في أنها تسمح بنمو متزايد ومرن في سعة الشبكة بناءً على الطلب بدلاً من التنبؤ. تتطلب النقاط الساخنة غير المتكررة في المنطقة عددًا قليلاً فقط من BSs الصغيرة ، ويمكنها استخدام نفس الترددات بنفس الطريقة التي تستخدمها BS الماكرو. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى التنسيق لتقليل التداخل بينهما. عندما يزداد مقدار حركة المرور في Hotspot ويتم نشر عدد كافٍ من BSs الصغيرة ، يمكن للمهندسين تخصيص الحاملات بمرونة بين BS micro لزيادة السعة.

مع وحدات BS الصغيرة المنتشرة ، يؤدي تنسيقها مع وحدات BS الكلية إلى زيادة الإنتاجية الإجمالية للخلية بنسبة 80-130٪.

سيناريوهات النشر

1. داخلي

ويصنف الرصف الداخلي حسب التقسيم (متعدد أم لا) وحسب حجم الرصيف (صغير أو متوسط ​​أو كبير). سيكون الموقع النموذجي لـ BS مع تغطية صغيرة إلى متوسطة والوصول المتعدد عبارة عن مبنى سكني ومحلات سوبر ماركت ومترو الأنفاق وغرف اجتماعات متوسطة الحجم ومناطق أخرى ذات أسقف منخفضة ونقل المستخدمين ومتطلبات السعة العالية. يتضمن هذا النوع خلايا LTE pico واستخدام Wi-Fi.

تشمل النقاط الفعالة الداخلية الكبيرة متعددة المستخدمين مباني المكاتب الكبيرة والفنادق والأماكن الأخرى التي يوجد بها كثافة عالية من المستخدمين ذوي الطلب المرتفع. ومع ذلك ، يجب النظر في كل من هذه المتطلبات ، سواء السعة والطلب ، معًا ، مع الأخذ في الاعتبار توفر المصاعد وعدد كبير من الطوابق (عموديًا ، غالبًا ما تكون تغطية BS الكلية ضعيفة).

2. في الخارج

تنقسم التغطية الخارجية إلى ثلاث فئات - نقاط فعالة صغيرة ومستقلة ("HotDots") ونقاط اتصال خارجية ("HotLines") ونقاط فعالة كبيرة ("HotZones").

في "HotDot" (مقهى) الطلب مرتفع ولكن التغطية منخفضة جدًا والمستخدمون في الغالب في الموقع. في "HotLine" كثافة المشتركين والطلب مرتفع والتغطية مماثلة لشارع المدينة مع "HotLine" التفاعل النشط مع جميع الخدمات والأنشطة التجارية في هذا الشارع ، والذي يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند نشر "HotZone" يشير عمومًا إلى المناطق الكبيرة والأماكن العامة الأخرى التي تكون فيها كثافة المستخدمين والطلب مرتفعين ، ولكن فقط في ظل ظروف معينة ، والتي غالبًا ما تكون هادئة قابل للتنبؤ.

يمكن للتغطية الخارجية استخدام خلايا LTE الدقيقة ، ويجب أن تكمل الخلايا الصغيرة للتغطية الداخلية بشكل أساسي التغطية الخارجية ، حيث يتم استخدامها جنبًا إلى جنب معها.

خاتمة

ستحتاج شبكات الهاتف المحمول في المستقبل إلى سعة كبيرة وخبرة مستخدم ، وسيتم تحقيق ذلك مع HetNet. يجب وضع Micro BS في أماكن الازدحام الجماعي للأشخاص وكمية كبيرة من حركة المرور لتفريغ BS الماكرو. التنسيق المناسب مطلوب: يجب أن يكون لل BS الكلي والجزئي تأثير ضئيل على بعضهما البعض. يجب أن تدمج أي وحدات BS صغيرة البطاريات ووحدة التغذية والحماية من زيادة التيار لتقليل متطلبات المساحة وتكاليف النشر. يجب أن توفر التغطية الداخلية المُحسَّنة من الجيل التالي وضعًا مرنًا ومتعدد الاستخدامات للمحطة الأساسية ، وتوسيعًا إضافيًا في السعة ، وقدرات الخدمة عن بُعد. بعض سيناريوهات النشر موجودة بالفعل ويجب على المشغلين الآن تكييفها وفقًا لاحتياجاتهم الخاصة.

الإعداد: رومانشينكوف ن.

نظرًا لأن الطلب على البيانات المتنقلة يفوق كل التوقعات ، فإن بنية الشبكة غير المتجانسة ذات نطاقات التردد المتعددة وتقنيات الوصول إلى الراديو المختلفة والمحطات القاعدية ذات مناطق التغطية المختلفة هي الحل الوحيد للحفاظ على تقدم المشغلين.

في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية ، فإن الإحصاءات المزعجة معروفة على نطاق واسع فيما يتعلق بالطلب على نقل البيانات ، خاصة في الأماكن التي يكون فيها الناس أكثر ازدحامًا. يؤدي ارتفاع الطلب إلى إجبار المشغلين على زيادة كثافة المحطات الأساسية (BS) وزيادة كفاءة الطيف من خلال MIMO (المهندس متعدد المدخلات والمخرجات) وتقنيات LTE الأخرى. ومع ذلك ، عاجلاً أم آجلاً ، ستصل إمكانية نشر محطات أساسية جديدة إلى الحد الأقصى بسبب الاستخدام المفرط للتردد والتكلفة العالية ، وسيصبح تركيبها غير عملي في المدن الكبيرة. لذلك ، يصبح من الضروري تثبيت نقاط وصول Wi-Fi ومحطات قاعدة صغيرة وعناصر أخرى "لملء الفجوات" التي تشكل معًا شبكة غير متجانسة (HetNet).

التقنيات الرئيسيةHetNet

تتمثل إحدى المهام الرئيسية في التكامل "السلس" (غير المرئي) للمحطات القاعدية الصغيرة في الشبكة: يمكن أن يكون لتركيبها تأثير سلبي على مؤشرات الأداء الرئيسية ، مثل انخفاض سرعة الإرسال نتيجة للتداخل بين الماكرو والجزئي. محطات القاعدة.

لتفريغ الماكرو BS ، ستكون هناك حاجة إلى عدد كبير نسبيًا من BS الصغيرة المثبتة في الأماكن المزدحمة ، ومع ذلك ، قد تكون متطلبات نشرها وتكاليفها منخفضة بسبب تلخيص الإرسال المتاح بالفعل في الموقع والطاقة المدمجة لوازم.

1. تحديد دقيق للأماكن التي تحتاج إلى محطات قاعدية صغيرة.

BS الصغيرة فعالة لتفريغ BS الماكرو عندما يتم تثبيتها في الأماكن المزدحمة. يمكن للمشغلين إنشاء خرائط حركة مرور الشبكة عن طريق جمع معلومات حول موقع BS الصغيرة والكبيرة ، ومقدار حركة المرور المتداولة وموقع محطات المستخدم (UE) في الشبكة في الوقت الحالي. نظرًا لحجم منطقة تغطية محطة BS الصغيرة ، فإن الدقة الموصى بها لخريطة المرور هي 50 × 50 مترًا. يمكن للمشغلين تقييم أداء micro BS من خلال مقارنة خرائط حركة المرور قبل النشر وبعد النشر للمساعدة في إجراء مزيد من التحسينات في المستقبل.

2. تكامل BS الصغير.

يصبح شراء موقع جديد بالكامل به الكثير من المعدات باهظ التكلفة وغير فعال ، مما يستلزم نشر BS الصغيرة على الأعمدة والجدران. لتحقيق ذلك ، يمكن دمج عناصر النقل وإمدادات الطاقة والحماية من زيادة التيار مع كل شيء آخر في عامل شكل BS مناسب (كروي أو مستطيل) ، لا يتجاوز 8 كجم (بحيث يمكن لشخص واحد تثبيته بسهولة).

3. انتقال مرن.

يعتبر النقل مشكلة خطيرة عند نشر micro BS. لتلخيصها ، يمكن استخدام كل من الطرق الثابتة واللاسلكية.

الألياف هي الوسيلة الأساسية للمحطات القاعدية ذات التوجيه الثابت للإرسال عبر اتصالات من نقطة إلى نقطة (P2P) أو اتصالات الشبكة الضوئية المنفعلة (xPON).

يعد الاتصال اللاسلكي للمحطات الأساسية الصغيرة أكثر مرونة ، ولكنه أقل موثوقية. الحلول النموذجية لذلك هي استخدام الموجات الدقيقة 60 جيجاهرتز أو LTE TDD أو الموجات الدقيقة eBand أو اتصال Wi-Fi ، وكلها لها مزاياها الخاصة.

يثبت 60 جيجاهرتز غير المرخص أنه فعال من حيث التكلفة إذا كان من المتوقع نقل قصير المدى وعالي الإنتاجية ؛ في حين أن استخدام LTE TDD سيكون فعالًا في البيئات غير المتصلة بخط البصر ، وستكون شبكة Wi-Fi مفيدة في تقديم خدمات منخفضة التكلفة.

4. استغلال الفرصSON (شبكات منظمة ذاتيًا).

لتلبية الطلب على النطاق العريض المتنقل على مدى السنوات الخمس المقبلة ، يجب أن يتجاوز عدد محطات BS الصغيرة باستمرار عدد BS الكلي. تلعب عملية النشر والصيانة السهلة التي تأتي مع SON دورًا مهمًا في تقليل تكاليف التشغيل على المدى الطويل.

يمكن أن تقوم BS الصغيرة ذاتية التنظيم بمسح ظروف بيئتها الراديوية تلقائيًا ، حيث تقوم تلقائيًا بتخطيط وتكوين المعلمات مثل التردد ورمز التخليط وصلاحيات الإرسال. لا تستطيع BS التقليدية القيام بذلك ، وهذا هو السبب في أن BS micro مع وظائف SON توفر 15٪ من ساعات العمل لتخطيط الشبكة.

علاوة على ذلك ، يمكن أن تكتشف محطة BS الصغيرة هذه التغييرات في بيئة الراديو تلقائيًا ؛ عند نشر micro BS آخر بجانبه ، يمكنه تحسين معلمات الشبكة تلقائيًا. بالنسبة للشبكات التقليدية ، يعد تحسين الشبكة جزءًا مهمًا من صيانة الشبكة. وعندما تصبح آلية ، يتم تخفيض تكاليف العمالة بنسبة 10 إلى 30٪.

5. تنسيق BS الكلية الجزئية

تتمثل إحدى الفوائد الرئيسية لبنية HetNet في أنها تسمح بنمو متزايد ومرن في سعة الشبكة بناءً على الطلب بدلاً من التنبؤ. تتطلب النقاط الساخنة غير المتكررة في المنطقة عددًا قليلاً فقط من BSs الصغيرة ، ويمكنها استخدام نفس الترددات بنفس الطريقة التي تستخدمها BS الماكرو. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى التنسيق لتقليل التداخل بينهما. عندما يزداد مقدار حركة المرور في Hotspot ويتم نشر عدد كافٍ من BSs الصغيرة ، يمكن للمهندسين تخصيص الحاملات بمرونة بين BS micro لزيادة السعة.

مع وحدات BS الصغيرة المنتشرة ، يؤدي تنسيقها مع وحدات BS الكلية إلى زيادة الإنتاجية الإجمالية للخلية بنسبة 80-130٪.

سيناريوهات النشر

1. داخلي

ويصنف الرصف الداخلي حسب التقسيم (متعدد أم لا) وحسب حجم الرصيف (صغير أو متوسط ​​أو كبير). سيكون الموقع النموذجي لـ BS مع تغطية صغيرة إلى متوسطة والوصول المتعدد عبارة عن مبنى سكني ومحلات سوبر ماركت ومترو الأنفاق وغرف اجتماعات متوسطة الحجم ومناطق أخرى ذات أسقف منخفضة ونقل المستخدمين ومتطلبات السعة العالية. يتضمن هذا النوع خلايا LTE pico واستخدام Wi-Fi.

تشمل النقاط الفعالة الداخلية الكبيرة متعددة المستخدمين مباني المكاتب الكبيرة والفنادق والأماكن الأخرى التي يوجد بها كثافة عالية من المستخدمين ذوي الطلب المرتفع. ومع ذلك ، يجب النظر في كل من هذه المتطلبات ، سواء السعة والطلب ، معًا ، مع الأخذ في الاعتبار توفر المصاعد وعدد كبير من الطوابق (عموديًا ، غالبًا ما تكون تغطية BS الكلية ضعيفة).

2. في الخارج

تنقسم التغطية الخارجية إلى ثلاث فئات - نقاط فعالة صغيرة ومستقلة ("HotDots") ونقاط اتصال خارجية ("HotLines") ونقاط فعالة كبيرة ("HotZones").

في "HotDot" (مقهى) الطلب مرتفع ولكن التغطية منخفضة جدًا والمستخدمون في الغالب في الموقع. في "HotLine" كثافة المشتركين والطلب مرتفع والتغطية مماثلة لشارع المدينة مع "HotLine" التفاعل النشط مع جميع الخدمات والأنشطة التجارية في هذا الشارع ، والذي يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند نشر "HotZone" يشير عمومًا إلى المناطق الكبيرة والأماكن العامة الأخرى التي تكون فيها كثافة المستخدمين والطلب مرتفعين ، ولكن فقط في ظل ظروف معينة ، والتي غالبًا ما تكون هادئة قابل للتنبؤ.

يمكن للتغطية الخارجية استخدام خلايا LTE الدقيقة ، ويجب أن تكمل الخلايا الصغيرة للتغطية الداخلية بشكل أساسي التغطية الخارجية ، حيث يتم استخدامها جنبًا إلى جنب معها.

خاتمة

ستحتاج شبكات الهاتف المحمول في المستقبل إلى سعة كبيرة وخبرة مستخدم ، وسيتم تحقيق ذلك مع HetNet. يجب وضع Micro BS في أماكن الازدحام الجماعي للأشخاص وكمية كبيرة من حركة المرور لتفريغ BS الماكرو. التنسيق المناسب مطلوب: يجب أن يكون لل BS الكلي والجزئي تأثير ضئيل على بعضهما البعض. يجب أن تدمج أي وحدات BS صغيرة البطاريات ووحدة التغذية والحماية من زيادة التيار لتقليل متطلبات المساحة وتكاليف النشر. يجب أن توفر التغطية الداخلية المُحسَّنة من الجيل التالي وضعًا مرنًا ومتعدد الاستخدامات للمحطة الأساسية ، وتوسيعًا إضافيًا في السعة ، وقدرات الخدمة عن بُعد. بعض سيناريوهات النشر موجودة بالفعل ويجب على المشغلين الآن تكييفها وفقًا لاحتياجاتهم الخاصة.

الإعداد: رومانشينكوف ن.

يطرح التعايش بين تقنيات الشبكة المختلفة (كبل متحد المحور ، زوج مجدول (10100 و 1000 ميجابت في الثانية)) مشكلة استخدامها المشترك في شبكة واحدة. لهذا الغرض ، يتم استخدام نوع جديد من أجهزة الشبكة - مفاتيح (تبديل إيثرنت).

تم تصميم شبكات LAN المهيكلة باستخدام محولات مجموعة العمل ، أي الأجهزة التي تحتوي على 12-24 منفذًا من 10Base-T و 1-2 من منافذ 100Base-T. توفر هذه المفاتيح وصولاً عالي السرعة ، دون انتظار مشاركة كل عميل في الموارد.

يمكنك زيادة عدد محطات العمل في الشبكة باستخدام لوحات الوصل المكدسة. في الوقت نفسه ، يمكن دمجها من خلال أجهزة تحكم مشتركة وسلسلة. ميزة الحل الثاني هي زيادة الموثوقية. عناوين MAC - عناوين محولات الشبكة (التحكم في الوصول إلى الوسائط). (10 + 100) - تسميات التبديل.

أدى التطوير الإضافي لتقنية Switch Ethernet إلى ظهور محولات تسمح لك بتوصيل محطات العمل التي تعمل بسرعة 10 ميجابت في الثانية و 100 ميجابت في الثانية بالمنفذ. يتم تحقيق ذلك باستخدام آلية التفاوض التلقائي (التفاوض) أو آلية الهجوم التلقائي. يمكن استخدام مفاتيح التبديل 10/100 كمفاتيح مجموعة عمل أو بمفردها. ميزتها هي القدرة على نقل البيانات فقط إلى المنفذ المحدد ، دون عرقلة وسيط الإرسال.

جدول العناوين الداخلي:

بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي كل منفذ تبديل على مخزن ذاكرة مؤقت وجدول عناوين (عناوين MAC) يمكن أن يتفاعل معها. هذا يحد من عدد WS (مجال التصادم) الذي ترسل إليه محطة العمل حزم البث.

نظرًا لأوجه التشابه بين لوحات الوصل والمفاتيح ، يُشار أحيانًا إلى محولات 10/100 باسم Switched Hubs.