تطور البيانات المحسنة

قد تكون هذه المقالة تقنية للغاية بحيث يصعب على معظم القراء فهمها . يرجى المساعدة في تحسينها لجعلها مفهومة لغير المتخصصين ، دون إزالة التفاصيل التقنية. ( سبتمبر 2010 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

Evolution-Data Optimized ( EV-DO ، EVDO ، إلخ.) هو معيار اتصالات لنقل البيانات لاسلكيًا من خلال إشارات الراديو ، عادةً للوصول إلى الإنترنت عريض النطاق . EV-DO هو تطور لمعيار CDMA2000 ( IS-2000 ) الذي يدعم معدلات بيانات عالية ويمكن نشره جنبًا إلى جنب مع خدمات الصوت الخاصة بشركة الاتصالات اللاسلكية. يستخدم تقنيات الإرسال المتعدد المتقدمة بما في ذلك الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA) بالإضافة إلى الإرسال المتعدد بتقسيم الوقت (TDM) لتحقيق أقصى قدر من الإنتاجية. إنه جزء من عائلة معايير CDMA2000 وقد تبناه العديد من مزودي خدمات الهاتف المحمول في جميع أنحاء العالم وخاصة أولئك الذين يستخدمون شبكات CDMA سابقًا . كما يتم استخدامه على شبكة الهاتف عبر الأقمار الصناعية Globalstar . ^[1]

تتمتع قناة EV-DO بنطاق ترددي يبلغ 1.25 ميجا هرتز، وهو نفس حجم النطاق الترددي الذي تستخدمه IS-95A ( IS-95 ) وIS-2000 ( 1xRTT )، ^[2] على الرغم من أن بنية القناة مختلفة تمامًا. تعتمد الشبكة الخلفية بالكامل على الحزم ، ولا تخضع لقيود موجودة عادةً في شبكة التبديل الدائري .

توفر ميزة EV-DO في شبكات CDMA2000 إمكانية الوصول إلى الأجهزة المحمولة بسرعات واجهة هوائية للارتباط الأمامي تصل إلى 2.4 ميجابت/ثانية مع Rel. 0 وحتى 3.1 ميجابت/ثانية مع Rev. A. يمكن أن يعمل معدل الارتباط العكسي لـ Rel. 0 حتى 153 كيلوبت/ثانية، بينما يمكن أن يعمل Rev. A حتى 1.8 ميجابت/ثانية. تم تصميمه ليتم تشغيله من البداية إلى النهاية كشبكة تعتمد على IP ، ويمكنه دعم أي تطبيق يمكنه العمل على مثل هذه الشبكة وقيود معدل البت.

لقد تم إجراء العديد من المراجعات على المعيار، بدءًا من الإصدار 0 (الإصدار 0). وقد تم توسيع هذا المعيار لاحقًا بالإصدار A (الإصدار A) لدعم جودة الخدمة (لتحسين زمن الوصول) ومعدلات أعلى على الرابط الأمامي والخلفي. في أواخر عام 2006، تم نشر الإصدار B (الإصدار B)، والذي تتضمن ميزاته القدرة على تجميع عدة ناقلات لتحقيق معدلات أعلى وزمن وصول أقل (انظر TIA-856 Rev. B أدناه). يتضمن الترقية من الإصدار A من EV-DO إلى الإصدار B تحديثًا برمجيًا لمودم موقع الخلية، ومعدات إضافية لناقلات EV-DO الجديدة. قد يتعين على مشغلي cdma2000 الحاليين إعادة ضبط بعض قنوات 1xRTT الحالية لديهم إلى ترددات أخرى، حيث يتطلب الإصدار B أن تكون جميع ناقلات DO في نطاق 5 ميجا هرتز.

تم تطوير التصميم الأولي لـ EV-DO بواسطة شركة Qualcomm في عام 1999 لتلبية متطلبات IMT-2000 لرابط تنزيل أكبر من 2 ميجابت/ثانية للاتصالات الثابتة، على عكس الاتصالات المتنقلة (أي خدمة الهاتف الخلوي المتحركة). في البداية، كان المعيار يسمى معدل البيانات العالي (HDR)، ولكن تمت إعادة تسميته إلى 1xEV-DO بعد التصديق عليه من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) تحت تسمية TIA-856 . في الأصل، كان 1xEV-DO يرمز إلى "1x Evolution-Data Only"، في إشارة إلى كونه تطورًا مباشرًا لمعيار واجهة الهواء 1x (1xRTT)، حيث تحمل قنواته حركة مرور البيانات فقط. عنوان وثيقة معيار 1xEV-DO هو "مواصفات واجهة الهواء لحزم البيانات عالية المعدل cdma2000"، حيث أن cdma2000 (أحرف صغيرة) هو اسم آخر لمعيار 1x، والمشار إليه رقميًا باسم TIA-2000.

لاحقًا، وبسبب الدلالات السلبية المحتملة لكلمة "فقط"، تم تغيير جزء "DO" من اسم المعيار 1xEV-DO ليرمز إلى "Data Optimized"، الاسم الكامل - EV-DO يرمز الآن إلى "Evolution-Data Optimized". تم إسقاط البادئة 1x من قبل العديد من شركات النقل الكبرى، ويتم تسويقها ببساطة باسم EV-DO. ^[3] يوفر هذا تأكيدًا أكثر ملاءمة للسوق على أن التكنولوجيا مُحسَّنة للبيانات.

السمة الأساسية التي تميز قناة EV-DO عن قناة 1xRTT هي أنها متعددة الوقت على الرابط الأمامي (من البرج إلى الهاتف المحمول). وهذا يعني أن هاتفًا محمولًا واحدًا لديه الاستخدام الكامل لقناة حركة المرور الأمامية داخل منطقة جغرافية معينة (قطاع) خلال فترة زمنية معينة. باستخدام هذه التقنية، يكون EV-DO قادرًا على تعديل الفترة الزمنية لكل مستخدم بشكل مستقل. وهذا يسمح بخدمة المستخدمين في ظروف RF مواتية باستخدام تقنيات تعديل معقدة للغاية مع خدمة المستخدمين أيضًا في ظروف RF سيئة بإشارات أبسط (وأكثر تكرارًا). ^[4]

تنقسم القناة الأمامية إلى فتحات يبلغ طول كل منها 1.667 مللي ثانية. بالإضافة إلى حركة مرور المستخدم، تتشابك القنوات العلوية في التدفق، والتي تتضمن "القناة التجريبية"، التي تساعد الهاتف المحمول في العثور على القناة وتحديدها، وقناة الوصول إلى الوسائط (MAC) التي تخبر الأجهزة المحمولة بموعد جدولة بياناتها، و"قناة التحكم"، التي تحتوي على معلومات أخرى تحتاج الشبكة إلى أن تعرفها الأجهزة المحمولة.

يتم تحديد التعديل الذي سيتم استخدامه للتواصل مع وحدة متنقلة معينة بواسطة الجهاز المحمول نفسه؛ فهو يستمع إلى حركة المرور على القناة ، واعتمادًا على قوة إشارة الاستقبال جنبًا إلى جنب مع الظروف المتصورة للمسارات المتعددة والتلاشي، يقوم بأفضل تخمين فيما يتعلق بمعدل البيانات الذي يمكنه تحمله مع الحفاظ على معدل خطأ إطار معقول بنسبة 1-2٪. ثم ينقل هذه المعلومات مرة أخرى إلى قطاع الخدمة في شكل عدد صحيح بين 1 و 12 على قناة "التحكم في المعدل الرقمي" (DRC). بدلاً من ذلك، يمكن للجهاز المحمول تحديد معدل "صفر" (DRC 0)، مما يشير إلى أن الجهاز المحمول إما لا يمكنه فك تشفير البيانات بأي معدل، أو أنه يحاول التسليم إلى قطاع خدمة آخر. ^[4]

قيم DRC هي كما يلي: ^[5]

مؤشر جمهورية الكونغو الديمقراطية	معدل البيانات (كيلوبت/ثانية)	الفترات المجدولة	حجم الحمولة (بت)	معدل الكود	تعديل	SNR مطلوب
1	38.4	16	1024	1/5	كيو بي اس كيه	-12
2	76.8	8	1024	1/5	كيو بي اس كيه	-9.6
3	153.6	4	1024	1/5	كيو بي اس كيه	-6.8
4	307.2	2	1024	1/5	كيو بي اس كيه	-3.9
5	307.2	4	2048	1/5	كيو بي اس كيه	-3.8
6	614.4	1	1024	1/3	كيو بي اس كيه	-0.6
7	614.4	2	2048	1/3	كيو بي اس كيه	-0.8
8	921.6	2	3072	1/3	8-PSK	1.8
9	1228.8	1	2048	2/3	كيو بي اس كيه	3.7
10	1228.8	2	4096	1/3	16-ق م	3.8
11	1843.2	1	3072	2/3	8-PSK	7.5
12	2457.6	1	4096	2/3	16-ق م	9.7

هناك جانب مهم آخر لقناة الربط الأمامية EV-DO وهو المجدول. المجدول المستخدم بشكل شائع يسمى " المعرض النسبي ". وهو مصمم لزيادة إنتاجية القطاع إلى أقصى حد مع ضمان مستوى أدنى معين من الخدمة لكل مستخدم. والفكرة هي جدولة الهواتف المحمولة التي تبلغ عن مؤشرات DRC أعلى بشكل متكرر، على أمل أن تتحسن الظروف السيئة بمرور الوقت.

يشتمل النظام أيضًا على ARQ هجين التكرار التدريجي . كل حزمة فرعية من الإرسال متعدد الفتحات هي نسخة مشفرة توربينيًا من بتات البيانات الأصلية. يسمح هذا للهواتف المحمولة بتأكيد الحزمة قبل إرسال جميع أقسامها الفرعية. على سبيل المثال، إذا أرسل هاتف محمول مؤشر DRC 3 وكان من المقرر أن يستقبل البيانات، فسوف يتوقع الحصول على البيانات خلال أربع فترات زمنية. إذا كان الهاتف المحمول قادرًا بعد فك تشفير الفتحة الأولى على تحديد حزمة البيانات بالكامل، فيمكنه إرسال إقرار مبكر في ذلك الوقت؛ سيتم إلغاء الحزم الفرعية الثلاث المتبقية. ومع ذلك، إذا لم يتم تأكيد الحزمة، فستستمر الشبكة في نقل الأجزاء المتبقية حتى يتم إرسالها جميعًا أو يتم تأكيد الحزمة. ^[4]

يعمل الرابط العكسي (من الهاتف المحمول إلى محطة الإرسال والاستقبال الأساسية ) على EV-DO Rel. 0 بشكل مشابه جدًا للرابط الخاص بـ CDMA2000 1xRTT . تتضمن القناة طيار رابط عكسي (يساعد في فك تشفير الإشارة) إلى جانب قنوات بيانات المستخدم. تتضمن بعض القنوات الإضافية التي لا توجد في 1x قناة DRC (الموضحة أعلاه) وقناة ACK (تستخدم لـ HARQ ). يحتوي الرابط العكسي فقط على أي نوع من التحكم في الطاقة ، لأن الرابط الأمامي يتم إرساله دائمًا بكامل الطاقة لاستخدامه من قبل جميع الهواتف المحمولة. ^[5] يحتوي الرابط العكسي على تحكم في الطاقة في كل من الحلقة المفتوحة والحلقة المغلقة. في الحلقة المفتوحة، يتم ضبط طاقة إرسال الرابط العكسي بناءً على الطاقة المستقبلة على الرابط الأمامي. في الحلقة المغلقة، يتم ضبط طاقة الرابط العكسي لأعلى أو لأسفل 800 مرة في الثانية، كما هو موضح بواسطة قطاع الخدمة (على غرار 1x ). ^[6]

يتم دمج جميع قنوات الارتباط العكسي باستخدام تقسيم الشفرة وإرسالها مرة أخرى إلى المحطة الأساسية باستخدام BPSK ^[7] حيث يتم فك تشفيرها. الحد الأقصى للسرعة المتاحة لبيانات المستخدم هو 153.2 كيلوبت/ثانية، ولكن نادرًا ما يتم تحقيق ذلك في ظروف الحياة الواقعية. تتراوح السرعات النموذجية المحققة بين 20-50 كيلوبت/ثانية.

يقوم الإصدار A من EV-DO بإضافة العديد من الإضافات إلى البروتوكول مع الحفاظ على التوافق التام مع الإصدار 0.

تضمنت هذه التغييرات تقديم العديد من معدلات بيانات الارتباط الأمامي الجديدة التي تزيد من معدل الاندفاع الأقصى من 2.45 ميجابت/ثانية إلى 3.1 ميجابت/ثانية. كما تضمنت بروتوكولات من شأنها تقليل وقت إنشاء الاتصال (يُطلق عليه قناة الوصول المعزز MAC)، والقدرة على مشاركة أكثر من هاتف محمول في نفس الفترة الزمنية (حزم متعددة المستخدمين) وتقديم علامات جودة الخدمة . تم وضع كل هذه الأمور للسماح باتصالات منخفضة الكمون ومعدل بت منخفض مثل VoIP . ^[8]

الأسعار الإضافية الآجلة لـ EV-DO Rev. An هي: ^[9]

مؤشر جمهورية الكونغو الديمقراطية	معدل البيانات بالكيلوبت/ثانية	الفترات المجدولة	حجم الحمولة (بت)	معدل الكود	تعديل
13	1536	2	5120	5/12	16-ق م
14	3072	1	5120	5/6	16-ق م

بالإضافة إلى التغييرات التي طرأت على الرابط الأمامي، تم تحسين الرابط العكسي لدعم تعديل التعقيد الأعلى (وبالتالي معدلات بت أعلى). تمت إضافة طيار ثانوي اختياري، يتم تنشيطه بواسطة الهاتف المحمول عندما يحاول تحقيق معدلات بيانات محسنة. لمكافحة ازدحام الرابط العكسي وارتفاع الضوضاء، يدعو البروتوكول إلى منح كل هاتف محمول بدل تداخل يتم تجديده بواسطة الشبكة عندما تسمح ظروف الرابط العكسي بذلك. ^[9] يبلغ معدل الرابط العكسي الأقصى 1.8 ميجابت في الثانية، ولكن في الظروف العادية يواجه المستخدمون معدلًا يبلغ حوالي 500-1000 كيلوبت في الثانية ولكن مع زمن انتقال أكبر من DOCSIS و DSL .

يعد EV-DO Rev. B تطورًا متعدد الناقلات لمواصفات Rev. A. فهو يحافظ على قدرات EV-DO Rev. A، ويوفر التحسينات التالية:

• معدلات أعلى لكل ناقل (تصل إلى 4.9 ميجابت/ثانية على الرابط الهابط لكل ناقل). ومن المتوقع أن تتضمن عمليات النشر النموذجية 2 أو 3 ناقلات بمعدل ذروة يبلغ 14.7 ميجابت/ثانية. تعمل المعدلات الأعلى من خلال تجميع قنوات متعددة معًا على تحسين تجربة المستخدم وتمكين خدمات جديدة مثل بث الفيديو عالي الدقة .
• تقليل زمن الوصول من خلال استخدام الإرسال المتعدد الإحصائي عبر القنوات - مما يعزز تجربة الخدمات الحساسة لزمن الوصول مثل الألعاب، والاتصالات الهاتفية عبر الفيديو، وجلسات وحدة التحكم عن بعد، وتصفح الويب.
• زيادة وقت التحدث ووقت الاستعداد
• تقليل التداخل من القطاعات المجاورة وخاصة للمستخدمين على حافة إشارة الخلية مما يحسن المعدلات التي يمكن تقديمها باستخدام إعادة استخدام التردد الهجين.
• دعم فعال للخدمات التي لها متطلبات تنزيل وتحميل غير متماثلة (أي معدلات بيانات مختلفة مطلوبة في كل اتجاه) مثل نقل الملفات وتصفح الويب وتسليم محتوى الوسائط المتعددة واسع النطاق.

أدركت شركة كوالكوم في وقت مبكر أن تقنية EV-DO كانت حلاً مؤقتًا، وتوقعت حرب تنسيق قادمة بين LTE وقررت أن هناك حاجة إلى معيار جديد. أطلقت شركة كوالكوم في الأصل على هذه التقنية اسم EV-DV (تطور البيانات والصوت). ^[10] ومع انتشار تقنية EV-DO بشكل أكبر، تطورت تقنية EV-DV إلى EV-DO Rev C.

تم تحديد معيار EV-DO Rev. C بواسطة 3GPP2 لتحسين معيار الهاتف المحمول CDMA2000 لتطبيقات ومتطلبات الجيل التالي. وقد اقترحته شركة Qualcomm كمسار تطور طبيعي لـ CDMA2000 ونشرت المواصفات بواسطة 3GPP2 (C.S0084-*) وTIA (TIA-1121) في عامي 2007 و2008 على التوالي. ^{[11] [12]}

تم تقديم الاسم التجاري UMB (Ultra Mobile Broadband) في عام 2006 كمرادف لهذا المعيار. ^[13]

كان من المفترض أن تكون تقنية UMB من الجيل الرابع ، مما يجعلها تنافس تقنيات LTE و WiMAX . تستخدم هذه التقنيات نطاق ترددي عالي وزمن انتقال منخفض وشبكة TCP/IP أساسية مع خدمات عالية المستوى مثل الصوت المبني عليها. يعد النشر الواسع النطاق لشبكات 4G بجعل التطبيقات التي لم تكن ممكنة في السابق ممكنة ليس فقط بل وفي كل مكان. تشمل أمثلة هذه التطبيقات البث المباشر لمقاطع الفيديو عالية الدقة والألعاب المحمولة.

مثل LTE، كان من المقرر أن يعتمد نظام UMB على تقنيات شبكات الإنترنت التي تعمل عبر نظام راديو من الجيل التالي، مع معدلات ذروة تصل إلى 280 ميجابت/ثانية. كان مصممو النظام يهدفون إلى أن يكون أكثر كفاءة وقدرة على تقديم خدمات أكثر من التقنيات التي كان من المفترض أن يحل محلها. لتوفير التوافق مع الأنظمة التي كان من المفترض أن يحل محلها، كان من المفترض أن يدعم UMB عمليات التسليم مع التقنيات الأخرى بما في ذلك أنظمة CDMA2000 1X و1xEV-DO الحالية.

كان من شأن استخدام UMB لتقنية OFDMA أن يقضي على العديد من عيوب تقنية CDMA التي استخدمتها سابقتها، بما في ذلك ظاهرة "التنفس"، وصعوبة إضافة السعة عبر الخلايا الدقيقة، وأحجام النطاق الترددي الثابتة التي تحد من النطاق الترددي الإجمالي المتاح للهواتف المحمولة، والسيطرة شبه الكاملة من قبل شركة واحدة على الملكية الفكرية المطلوبة.

في حين يمكن زيادة سعة شبكات Rel. B الحالية بمقدار 1.5 ضعف باستخدام برنامج ترميز الصوت EVRC-B وإلغاء تداخل سماعة الهاتف QLIC، فإن 1x Advanced وEV-DO Advanced يوفران زيادة تصل إلى 4 أضعاف في سعة الشبكة باستخدام إلغاء تداخل BTS (إلغاء تداخل الرابط العكسي)، وروابط متعددة الموجات، وتقنيات إدارة الشبكة الذكية. ^{[14] [15]}

في نوفمبر 2008، أعلنت شركة كوالكوم ، الراعي الرئيسي لـ UMB، أنها ستوقف تطوير التكنولوجيا، مفضلة LTE بدلاً من ذلك. جاء ذلك في أعقاب الإعلان عن أن معظم شركات CDMA اختارت تبني معيار WiMAX أو LTE كتكنولوجيا 4G الخاصة بها. في الواقع، لم تعلن أي شركة عن خططها لتبني UMB. ^[16]

ومع ذلك، خلال عملية التطوير المستمرة لتكنولوجيا الجيل الرابع، أضافت 3GPP بعض الوظائف إلى تقنية LTE، مما سمح لها بأن تصبح مسار الترقية الوحيد لجميع الشبكات اللاسلكية.

• واجهة هوائية تعتمد على OFDMA
• تقسيم التردد المزدوج
• نطاق ترددي قابل للتطوير بين 1.25–20 ميجا هرتز (أنظمة OFDMA مناسبة بشكل خاص لنطاقات تردد أوسع أكبر من 5 ميجا هرتز)
• دعم أحجام الخلايا المختلطة، على سبيل المثال، الخلايا الكبيرة، والخلايا الدقيقة ، والخلايا الصغيرة.
• هندسة شبكة IP
• دعم الطوبولوجيات المسطحة والمركزية والمختلطة
• سرعات البيانات تزيد عن 275 ميجابت/ثانية في اتجاه مجرى النهر وأكثر من 75 ميجابت/ثانية في اتجاه المنبع
• معدلات بيانات أعلى بشكل ملحوظ وزمن انتقال أقل باستخدام تقنيات الهوائي المتقدمة Forward Link (FL)
  • MIMO و SDMA وتشكيل الحزمة
• قدرة أعلى لقطاع الارتباط العكسي (RL) مع الارتباط العكسي شبه المتعامد
• زيادة معدلات بيانات مستخدمي حافة الخلية باستخدام إدارة التداخل التكيفي
  • إعادة استخدام التردد الكسري الديناميكي
  • التحكم في طاقة RL الموزعة استنادًا إلى تداخل الخلايا الأخرى
• خدمات الوقت الفعلي التي يتم تمكينها من خلال عمليات التسليم السريعة والسلسة من المستوى الأول إلى المستوى الثاني
  • توفر عمليات التسليم المستقلة RL وFL أداءً أفضل للربط الجوي والتسليم
• تحسين الطاقة من خلال استخدام الترحيل السريع والحالة شبه المتصلة
• إشارات منخفضة التكلفة باستخدام إدارة مرنة لموارد الربط الجوي
• الوصول السريع والطلب باستخدام قنوات التحكم RL CDMA
• تدعم بنية IP القابلة للتطوير الجديدة عمليات التسليم بين التقنيات
  • تدعم آليات التسليم الجديدة الخدمات في الوقت الفعلي عبر الشبكة وعبر تقنيات الربط الجوي المختلفة
• الاستحواذ السريع والتشغيل الفعال لمتعدد الناقلات من خلال استخدام المنارات
• يدعم تكوين الناقلات المتعددة النشر التدريجي ومزيجًا من الأجهزة منخفضة التعقيد وأجهزة النطاق العريض

• 3GPP2
• 4G
• سي دي ام ايه 2000
• الحافة المتطورة
• فلاش-OFDM
• الوصول إلى حزم البيانات عالية السرعة عبر الاتصال الهابط أو HSDPA
• النطاق العريض المحمول
• مودم النطاق العريض المحمول
• الإرسال المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDM)
• قائمة معدلات بت الواجهة
• قائمة موردي معدات الشبكة المحسّنة من Evolution-Data
• قائمة شبكات CDMA2000
• شبكة ال تي اي
• البيانات الصوتية المتزامنة وبيانات EV-DO (SVDO)
• واي ماكس

• وثائق معايير ومواصفات 3GPP2 CDMA2000
• مجموعة تطوير CDMA (CDG)
• مجموعة مناقشة EVDOforums.com EV-DO
• عرض فيديو لإمكانيات EVDO Rev. B