واجهات ومخططات ترميز نظام الاتصالات GPRS

تُعد أحدى متطلبات “GPRS” أن يكون قادراً على العمل جنباً إلى جنب مع نظام “GSM“، كما تستخدم “GPRS” أربعة مستويات من تصحيح الأخطاء في تشفير البيانات الخاص بها، حيث يرتبط مستوى تصحيح الخطأ المستخدم بعدد من المتغيرات هي “CS1″ و”CS2″ و”CS3″ و”CS4”.

مخطط تعديل GPRS:

يعتمد “GPRS” على بنية “GSM” الأساسية، حيث يستخدم نفس تنسيق الإشارة الذي يحتوي على عرض نطاق “200 كيلو هرتز”، كما أنّ لديها نفس مخطط التعديل واستخدام تعديل “GMSK”، ويعني الاحتفاظ بنفس مخطط التعديل أنّ مستوى التحديث المطلوب للتمكن من دعم “GPRS” بالإضافة إلى “GSM” قد تم تقليله.

تم اختيار تعديل “GMSK” لنظام “GSM”؛ لأنّه قدم عدداً من المزايا من كفاءة طيفية جيدة ومرونة للتداخل ومستويات منخفضة من التداخل خارج النطاق الترددي المطلوب والقدرة على استخدام مضخم طاقة “RF” غير خطي، وله أهمية كبيرة لأنّ استخدام مضخم طاقة غير خطي يجلب مستويات أعلى من الكفاءة، ممّا يؤدي إلى عمر أطول للبطارية وهو عامل مهم للهواتف المحمولة.

“GPRS” هي اختصار لـ “General Packet Radio Service”.
“GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.
“GMSK” هي اختصار لـ “Gaussian Minimum Shift Keying”.
“RF” هي اختصار لـ “Radio Frequency”.

هيكل GPRS:

تستخدم الواجهة الهوائية “GRPS” نفس الهيكل الأساسي الذي تم اعتماده لنظام “GSM”، والهيكل العام للفتحة لهذه القناة هو نفسه المستخدم في “GSM”، كما يحتوي على نفس المظهر الجانبي للطاقة وخصائص تقدم التوقيت للتخلص من أوقات انتقال الإشارة المختلفة إلى المحطة الأساسية التي تعتمد على المسافة بين الهاتف المحمول والمحطة الأساسية، ممّا يوفر الاندفاع ليتناسب بسهولة مع بنية “GSM” الحالية.

يبلغ طول كل اندفاعة من “GPRS” حوالي “0.577 مللي ثانية” وهي نفسها المستخدمة في “GSM” كما تحمل دفعة “GPRS” كتلتين من “57 بت” من المعلومات تماشياً مع دفعة “GSM”، ممّا يعطي إجمالي “114 بت لكل دفعة”، لذلك يتطلب الأمر أربع دفعات “GPRS” لنقل فترة “20 مللي ثانية” من البيانات أي “456 بت” من البيانات المشفرة، حيث يمكن تخصيص الفتحات بشكل ديناميكي بواسطة “BSC” إلى “GPRS” حسب الطلب، ويتم استخدام الفتحات المتبقية لحركة “GSM”.

تقوم “BSC” بتخصيص “PDCHs” لفترات زمنية معينة، وستكون هناك أوقات تكون فيها “PDCH” غير نشطة ممّا يسمح للهاتف المحمول بالتحقق من وجود محطات قاعدة أخرى ومراقبة قوة الإشارة الخاصة بها لتمكين الشبكة من الحكم عندما يكون التسليم مطلوباً، كما يمكن الاعتماد على “GPRS” للمحطة الأساسية للحكم على التأخير الزمني باستخدام قناة منطقية تُعرف باسم قناة التحكم المتقدم في توقيت الحزم “PTCCT”.

“BSC” هي اختصار لـ “Base Station Controller”.

“PDCHs” هي اختصار لـ “Packet Data Channel”.

“PTCCT” هي اختصار لـ “Packet Timing Advance Control Channel”.

ترميز GPRS:

تستخدم خدمة “GPRS” تقنيات إرسال الإشارات لضمان تقليل تأثيرات التداخل والضوضاء الهامشية إلى أدنى حد، حيث يسمح لتقنيات تصحيح الخطأ بأن تكون أكثر فعالية ويساعد إرسال الإشارات على تقليل التلف الكلي في حالة فقد جزء من البيانات.

  1. ترميز CS1:
    يخصص مخطط تشفير “GPRS” أعلى مستوى من اكتشاف الأخطاء وتصحيحها، ويتم اعتماده في السيناريوهات عندما تكون مستويات التداخل عالية أو مستويات الإشارة منخفضة، من خلال تطبيق مستويات عالية من الاكتشاف والتصحيح، فإنّه يمنع إعادة إرسال البيانات كثيراً، وعلى الرغم من أنّه من المقبول تأخير العديد من أنواع البيانات، إلّا أنّ عنصر الوقت هو أكثر أهمية بالنسبة للآخرين، ممّا ينتج عنه المستوى من الاكتشاف والتشفير معدل نصف رمز أي لكل “12 بتاً” تدخل المشفر ينتج “24 بت”.
  2. ترميز CS2:
    يستخدم مخطط اكتشاف الأخطاء وتشفير “GPRS” للقنوات الأفضل، حيث يستخدم بشكل فعال مشفر “2/3” وينتج عنه معدل بيانات محسن عبر “CS-1”.
  3. ترميز CS3:
    يعتمد هذا النوع من تشفير “GPRS” بصورة كبيرة على مشفر “3/4”.
  4. ترميز CS4:
    يستخدم هذا المخطط عندما تكون الإشارة عالية ومستويات التداخل منخفضة، كما لا يتم تطبيق أي تصحيح على الإشارة ممّا يسمح بحد أقصى للإنتاجية.

“CS” هي اختصار لـ “Coding Schemes”.

معدل بيانات GPRS:

1- عبء البروتوكول:

يعطي الحد الأقصى للإنتاجية معدلاً أقصى قدره “171 كيلو بت في الثانية”؛ لتشفير “CS-4” بثمانية فتحات، وهو السرعة القصوى لأدنى طبقة بروتوكول أي البيانات الأولية، ومع إضافة البروتوكولات المطلوبة بما في ذلك “TCP / IP“، ممّا يقلص بيانات المستخدم إلى “160 كيلو بت في الثانية”، ويتم اعتماد تخفيضات مماثلة على مخططات تشفير “GPRS” الأخرى.

“TCP / IP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol/Internet Protocol”.

2- عدد الفواصل الزمنية المتاحة:

على الرغم من أنّ معدلات البيانات القصوى البالغة “160 كيلوبت في الثانية لبيانات المستخدم” أو “171 كيلوبت في الثانية” من البيانات الأولية قد يتم اقتباسها كمعدلات ذروة، إلّا أنّه نادراً ما يتم تحقيقها نظراً لأنّه من غير المحتمل أن تقوم الشبكة بتخصيص جميع الفتحات لجهاز محمول واحد، واعتماداً على سعة الشبكة بالإضافة إلى عدد المستخدمين النشطين في الخلية، قد يختلف عدد الفترات الزمنية التي تم تخصيصها بين “1” و”4″.

3- تداخل القناة:

يلعب مستوى التداخل ومستوى الإشارة دوراً رئيسياً في معدلات البيانات التي يمكن تحقيقها، وإذا كانت مستويات التداخل منخفضة ومستويات الإشارة عالية، فقد تعتمد الخلية مخطط تشفير “GPRS CS-4” وسيوفر هذا معدل بيانات مرتفعاً، وإذا كانت مستويات الإشارة منخفضة وكان التداخل مرتفعاً فستحتاج الشبكة إلى اختيار مخطط التشفير “CS-1” وسيؤدي ذلك إلى تحقيق معدلات بيانات أقل.

4- عدد الهواتف التي تشارك فتحات الوقت:

يعتمد معدل البيانات الذي يمكن الحصول عليه بشكل كبير على عدد الهواتف التي تستخدم نفس الفتحات الزمنية، مع زيادة عدد المستخدمين يجب مشاركة السعة المتاحة في تلك الفتحة وينخفض ​​المعدل لكل مستخدم.

5- اتجاه حركة البيانات:

تحدث معظم حركة البيانات في الوصلة الهابطة أي التنزيلات على الهاتف، وإذا كانت هناك حاجة إلى عمليات تحميل من الهاتف فمن المحتمل أن يتم نقل هذه البيانات بسرعة أكبر؛ بسبب وجود عدد أقل من المستخدمين الذين يستخدمون هذا الرابط والبيانات التي يتم تمريرها في هذا الاتجاه أقل، ولأنّ سعة “GPRS” هي نفسها في كلا الاتجاهين، فهناك ضغط أقل على الوصلة الصاعدة.

6- فئة تعدد الشرائح للهاتف:

تلعب فئة الهاتف دوراً في تحديد معدل البيانات الذي يمكن تحقيقه، وتحدد فئة الفتحات المتعددة للهاتف إمكانياته ويمكن أن تحد من الأداء في أي اتجاه.

طبقات GPRS:

يكون للبرامج دوراً كبيراً في أنظمة الهاتف المحمول وتطورها، ولتمكين تقسيمها إلى مناطق يمكن معالجتها بشكل منفصل تم تطوير مفهوم الطبقات، أمّا النظام المستخدم هو طبقة بيانات نموذج التوصيل البيني “OSI” للأنظمة المفتوحة، وهو نموذج يميز ويوحد وظائف الاتصال لنظام الاتصالات دون النظر إلى الهيكل الداخلي الأساسي والتكنولوجيا، وهدفها هو قابلية التشغيل البيني لأنظمة الاتصالات المتنقلة المتنوعة مع البروتوكولات القياسية.

تعتمد الطبقة “1” على الارتباط المادي بين الهاتف المحمول والمحطة الأساسية، حيث يتم تقسيمها إلى طبقتين فرعيتين، وهما طبقة التردد الراديوي الفيزيائية التي تتضمن التعديل وإزالة التشكيل وطبقة الارتباط المادي التي تدير الاستجابات وعناصر التحكم المطلوبة لتشغيل ارتباط التردد اللاسلكي، كما تشمل عناصر مثل تصحيح الخطأ واإرسال الإشارات والتجميع الصحيح للبيانات والتحكم في الطاقة.

“OSI” هي اختصار لـ “Open Systems Interconnection” و”RLC” هي اختصار لـ “Radio Link Control”.

شاهد أيضاً

اتصالات خط البصر LOS

يُعد اتصال البيانات لمسافات طويلة أكثر فاعلية من خلال الشبكات اللاسلكية ولكن العوائق الجغرافية وانحناء الأرض يجلبان …