سي دي إم إيه وان

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
هاتف سامسونج سي دي إم إيه ون المحمول مفكك

تقنية cdmaOne ، والتي يُشار إليها غالبًا باسم CDMA ، هي تقنية اتصالات خلوية رقمية من الجيل الثاني (2G ). كانت الاسم التجاري للمعيار المؤقت 95 ( IS-95 )، وهي تقنية طورتها شركة كوالكوم واعتمدتها لاحقًا جمعية صناعة الاتصالات (TIA) كمعيار . [ 1 ]

استخدمت شبكة CDMA1 تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA)، وهي تقنية وصول متعدد للراديو الرقمي ، لإرسال الصوت والبيانات وبيانات الإشارة (مثل رقم الهاتف المطلوب) بين الهواتف المحمولة ومواقع الخلايا . تنقل تقنية CDMA تدفقات من البتات ( رموز PN ). تسمح هذه التقنية لعدة أجهزة راديو بمشاركة نفس الترددات. على عكس تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA)، وهي نظام منافس يُستخدم في شبكات الجيل الثاني GSM ، يمكن لجميع أجهزة الراديو أن تكون نشطة طوال الوقت، لأن سعة الشبكة لا تحد بشكل مباشر من عدد أجهزة الراديو النشطة. وبما أنه يمكن خدمة عدد أكبر من الهواتف بعدد أقل من مواقع الخلايا، فإن معايير CDMA تتمتع بميزة اقتصادية كبيرة مقارنةً بمعايير TDMA، أو أقدم معايير الاتصالات الخلوية التي استخدمت تقنية تعدد الإرسال بتقسيم التردد .

في أمريكا الشمالية، تنافست هذه التقنية مع تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت الرقمي (Digital AMPS) (IS-136، والتي تُعرف غالبًا باسم "TDMA")، وهي معيار قائم على تقنية TDMA، بالإضافة إلى تقنية GSM القائمة على تقنية TDMA. وقد حلت محلها تقنية IS-2000 (CDMA2000)، وهي معيار لاحق قائم على تقنية CDMA.

مراجعات البروتوكول

يعكس التاريخ التقني لبروتوكول cdmaOne نشأته كمشروع داخلي لشركة كوالكوم، بالإضافة إلى عالم معايير الاتصالات الخلوية الرقمية المنافسة آنذاك، والتي لم تكن قد أثبتت جدواها بعد، والتي طُوّر في ظلها. ويُطلق مصطلح IS-95 بشكل عام على مجموعة المراجعات السابقة للبروتوكول، وتحديدًا المراجعات من 1 إلى 5 من P_REV.

تم تطوير معيار P_REV=1 وفقًا لمعايير المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) مع مرجع توثيقي J-STD-008 . وقد تم تعريف J-STD-008، المنشور عام 1995، لنطاق PCS الجديد آنذاك في أمريكا الشمالية (الفئة 1، 1900  ميجاهرتز). ويشير مصطلح IS-95 تحديدًا إلى معيار P_REV=1، الذي تم تطويره وفقًا لمعايير جمعية صناعة الاتصالات (TIA)، لنطاق الاتصالات الخلوية في أمريكا الشمالية (الفئة 0، 800  ميجاهرتز) خلال نفس الفترة الزمنية تقريبًا. وقد وفر معيار IS-95 إمكانية التشغيل البيني (بما في ذلك عملية التسليم) مع شبكة الاتصالات الخلوية التناظرية. أما بالنسبة للتشغيل الرقمي، فيتشابه معيارا IS-95 وJ-STD-008 في معظم التفاصيل التقنية. ويعكس أسلوب وبنية كلا المستندين غير المكتملين بوضوح عملية "توحيد المعايير" التي كانت تُنفذها شركة كوالكوم في مشروعها الداخلي.

يُطلق على P_REV=2 اسم المعيار المؤقت 95A (IS-95A) . تم تطوير IS-95A لفئة النطاق 0 فقط، كتحسين تدريجي على IS-95 في عملية معايير TIA.

يُطلق على P_REV=3 اسم نشرة الخدمات الفنية رقم 74 (TSB-74) . وكانت TSB-74 هي التحسين التدريجي التالي لمعيار IS-95A في عملية معايير TIA.

يُطلق على الإصدار P_REV=4 اسم المعيار المؤقت 95B (IS-95B) المرحلة الأولى ، بينما يُطلق على الإصدار P_REV=5 اسم المعيار المؤقت 95B (IS-95B) المرحلة الثانية . وقد وفر مسار معايير IS-95B دمج مساري معايير TIA وANSI تحت مظلة TIA، وكان أول وثيقة تنص على التشغيل البيني لأجهزة IS-95 المحمولة في كلا نطاقي التردد (التشغيل ثنائي النطاق). وكان الإصدار P_REV=4 هو الأكثر شيوعًا بين إصدارات IS-95، بينما لم يشهد الإصدار P_REV=5 سوى استخدام محدود في كوريا الجنوبية.

تندرج الإصدارات P_REV=6 وما بعدها ضمن نطاق CDMA2000 . إلى جانب التحسينات التقنية، تتميز وثائق IS-2000 بنضج أكبر من حيث التصميم والمحتوى، كما أنها توفر توافقًا مع الإصدارات السابقة من معيار IS-95.

تفاصيل البروتوكول

بنية شبكة cdmaOne

تصف معايير IS-95 واجهة لاسلكية ، [ 2 ] وهي مجموعة من البروتوكولات المستخدمة بين الوحدات المتنقلة والشبكة. ويُشار إلى IS-95 على نطاق واسع بأنه حزمة من ثلاث طبقات، حيث تمثل الطبقة L1 الطبقة الفيزيائية ( PHY )، وتشير الطبقة L2 إلى طبقتي التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) والتحكم في الوصول إلى الرابط (LAC)، بينما تمثل الطبقة L3 آلة حالة معالجة المكالمات.

الطبقة المادية

يحدد معيار IS-95 نقل الإشارات في كل من الاتجاه الأمامي (من الشبكة إلى الهاتف المحمول) والاتجاه العكسي (من الهاتف المحمول إلى الشبكة).

في الاتجاه الأمامي، تُرسل الإشارات اللاسلكية من محطات القاعدة (BTS). تتم مزامنة كل محطة قاعدة مع مستقبل GPS ، مما يضمن تحكمًا دقيقًا في توقيت الإرسال. جميع عمليات الإرسال الأمامية هي QPSK بمعدل رقاقات يبلغ 1,228,800 رقاقة في الثانية. تُوزع كل إشارة باستخدام رمز والش بطول 64 ورمز ضوضاء شبه عشوائي ( رمز PN ) بطول 2^ 15 ، مما ينتج عنه فترة انعكاس PN تبلغ803{\displaystyle {\frac {80}{3}}}آنسة.

في الاتجاه المعاكس، تُرسل الإشارات اللاسلكية من الهاتف المحمول. وتُستخدم تقنية OQPSK في إرسال الوصلة العكسية لضمان عملها ضمن النطاق الأمثل لمضخم طاقة الهاتف. وكما هو الحال في الوصلة الأمامية، يبلغ معدل نقل البيانات 1,228,800 شريحة في الثانية، وتُوزع الإشارات باستخدام رموز والش ورمز الضوضاء شبه العشوائي ، المعروف أيضًا بالرمز المختصر.

قنوات البث الأمامي

تُخصص كل محطة إرسال واستقبال أساسية (BTS) جزءًا كبيرًا من طاقة الخرج لقناة تجريبية ، وهي عبارة عن تسلسل PN غير مُعدَّل (أي مُنتشر باستخدام رمز والش 0). يُخصص لكل قطاع من قطاعات BTS في الشبكة إزاحة PN بخطوات مقدارها 64 شريحة. لا تُنقل أي بيانات عبر الإشارة التجريبية الأمامية. وبفضل خاصية الارتباط الذاتي القوية ، تُمكّن الإشارة التجريبية الأمامية الهواتف المحمولة من تحديد توقيت النظام وتمييز محطات BTS المختلفة لتسهيل عملية التسليم .

عندما يقوم الهاتف المحمول "بالبحث"، فإنه يحاول العثور على إشارات تجريبية على الشبكة عن طريق ضبط ترددات راديوية محددة وإجراء ارتباط متبادل عبر جميع مراحل PN الممكنة. تشير ذروة الارتباط القوية إلى قرب محطة إرسال واستقبال أساسية (BTS).

تقوم قنوات الإرسال الأخرى، التي يتم اختيارها بواسطة رمز والش الخاص بها، بنقل البيانات من الشبكة إلى الهواتف المحمولة. تتكون البيانات من إشارات الشبكة وحركة مرور المستخدم. عادةً، تُقسّم البيانات المراد إرسالها إلى إطارات من البتات. يمر إطار البتات عبر مُشفّر التفافي، مما يُضيف تكرارًا لتصحيح الأخطاء الأمامية، مُولّدًا إطارًا من الرموز. ثم تُوزّع هذه الرموز باستخدام متواليات والش وPN وتُرسل.

تقوم محطات الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) ببث إشارة قناة التزامن باستخدام رمز والش 32. إطار قناة التزامن هو803{\displaystyle {\frac {80}{3}}}يبلغ طولها مللي ثانية، ويتم محاذاة حدود إطارها مع الإشارة التجريبية. تُرسل قناة التزامن باستمرار رسالة واحدة، هي رسالة قناة التزامن ، والتي يعتمد طولها ومحتواها على P_REV. تُرسل الرسالة بمعدل 32 بت لكل إطار، مُشفّرة إلى 128 رمزًا، مما ينتج عنه معدل 1200 بت/ثانية. تحتوي رسالة قناة التزامن على معلومات حول الشبكة، بما في ذلك إزاحة PN المستخدمة من قِبل قطاع BTS.

بمجرد أن يعثر الهاتف المحمول على قناة توجيه قوية، يستمع إلى قناة المزامنة ويفك تشفير رسالة قناة المزامنة لتحقيق مزامنة دقيقة للغاية مع توقيت النظام. عند هذه النقطة، يعرف الهاتف المحمول ما إذا كان في وضع التجوال، وأنه "متاح للخدمة".

تبث محطات الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS) قناة استدعاء واحدة على الأقل، وقد تصل إلى سبع قنوات، تبدأ برمز والش 1. يبلغ زمن إطار قناة الاستدعاء 20 مللي ثانية، وهو متوافق زمنيًا مع نظام IS-95 (أي نظام تحديد المواقع العالمي GPS) الذي يتزامن مع مرور ثانيتين. يوجد معدلان محتملان لقناة الاستدعاء: 4800 بت/ثانية أو 9600 بت/ثانية. يتم ترميز كلا المعدلين إلى 19200 رمز في الثانية.

تحتوي قناة الاستدعاء على رسائل إشارة تُرسل من الشبكة إلى جميع الهواتف المحمولة غير المستخدمة. وتُرسل مجموعة من الرسائل معلومات تفصيلية عن حجم البيانات الإضافية للشبكة إلى الهواتف المحمولة، مع تداول هذه المعلومات أثناء خلو قناة الاستدعاء. كما تحمل قناة الاستدعاء رسائل ذات أولوية أعلى مخصصة لإعداد المكالمات من وإلى الهواتف المحمولة.

عندما يكون الهاتف المحمول في وضع الخمول، فإنه يستمع في الغالب إلى قناة الاستدعاء. بمجرد أن يحلل الهاتف المحمول جميع معلومات الشبكة الإضافية، يسجل نفسه في الشبكة، ثم يدخل اختيارياً في وضع التزامن . سيتم شرح هاتين العمليتين بمزيد من التفصيل أدناه.

قنوات حركة المرور الأمامية

المساحة المخصصة لقنوات البث في قطاع محطة الإرسال والاستقبال (BTS) في منطقة والش متاحة لقنوات نقل البيانات . تحمل هذه القنوات مكالمات الصوت والبيانات الفردية التي يدعمها معيار IS-95. وكما هو الحال في قناة النداء، فإن قنوات نقل البيانات لها زمن إطار يبلغ 20 مللي ثانية.

نظرًا لأن الصوت وبيانات المستخدم متقطعة، تدعم قنوات النقل التشغيل بمعدل متغير. يمكن إرسال كل إطار مدته 20 مللي ثانية بمعدل مختلف، وفقًا للخدمة المستخدمة (صوت أو بيانات). يدعم P_REV=1 وP_REV=2 مجموعة المعدلات 1 ، مما يوفر معدل 1200 أو 2400 أو 4800 أو 9600 بت/ثانية. كما يوفر P_REV=3 وما بعده مجموعة المعدلات 2 ، مما ينتج عنه معدلات 1800 أو 3600 أو 7200 أو 14400 بت/ثانية.

في المكالمات الصوتية، تحمل قناة البيانات إطارات من بيانات مُشفِّر الصوت . وقد تم تعريف عدد من مُشفِّرات الصوت المختلفة بموجب معيار IS-95، وكانت الإصدارات الأولى منها محدودة بمعدل نقل البيانات 1، مما تسبب في بعض شكاوى المستخدمين من رداءة جودة الصوت. أما مُشفِّرات الصوت الأكثر تطوراً، والتي تستفيد من معالجات الإشارات الرقمية الحديثة ومعدل نقل البيانات 2، فقد حسّنت جودة الصوت، ولا تزال تُستخدم على نطاق واسع حتى عام 2005.

لا يعلم الجهاز المحمول الذي يستقبل إطار بيانات متغير المعدل معدل إرسال الإطار. عادةً، يتم فك تشفير الإطار عند كل معدل ممكن، وباستخدام معايير جودة مُفكِّك فيتربي ، يتم اختيار النتيجة الصحيحة.

قد تحمل قنوات المرور أيضًا مكالمات بيانات تبديل الدوائر في معيار IS-95. تُولَّد إطارات المرور ذات المعدل المتغير باستخدام بروتوكول وصلة الراديو IS-95 (RLP) . يوفر RLP آلية لتحسين أداء وصلة البيانات اللاسلكية. فبينما قد تتحمل المكالمات الصوتية فقدان إطارات عرضية لمدة 20 مللي ثانية، ستكون مكالمات البيانات ذات أداء غير مقبول بدون RLP.

بموجب معيار IS-95B P_REV=5، كان بإمكان المستخدم استخدام ما يصل إلى سبع قنوات "رمز" (حركة مرور) إضافية في وقت واحد لزيادة معدل نقل البيانات في المكالمات. وقد وفرت قلة قليلة من الهواتف المحمولة أو الشبكات هذه الميزة، التي كان من الممكن نظرياً أن توفر للمستخدم سرعة نقل بيانات تصل إلى 115200 بت/ثانية.

مُشغِّل الكتل

بعد ترميز الالتفاف والتكرار، يتم إرسال الرموز إلى متداخل كتلي 20 مللي ثانية، وهو عبارة عن مصفوفة 24 × 16.

سعة

نظام IS-95، الذي يستخدم تقنيات CDMA، كغيره من أنظمة الاتصالات، محدود الإنتاجية وفقًا لنظرية شانون . وبناءً على ذلك، تتحسن السعة مع زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) وعرض النطاق الترددي. يتميز نظام IS-95 بعرض نطاق ترددي ثابت، ولكنه يحقق أداءً جيدًا في العالم الرقمي بفضل جهوده المستمرة لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

في تقنية CDMA، تظهر الإشارات غير المرتبطة بالقناة المستهدفة (مثل انحرافات PN الأخرى من محطات البث الخلوية المجاورة) كضوضاء، بينما تُزال الإشارات المحمولة على رموز Walsh الأخرى (المتوافقة زمنيًا) بشكل أساسي في عملية فك التشفير. وتتيح طبيعة معدل البيانات المتغير لقنوات الإرسال إمكانية إرسال إطارات بمعدل بيانات منخفض وطاقة أقل، مما يقلل الضوضاء اللازمة لاستقبال الإشارات الأخرى بشكل صحيح. توفر هذه العوامل مستوى ضوضاء أقل بطبيعته مقارنةً بتقنيات الاتصالات الخلوية الأخرى، مما يسمح لشبكة IS-95 باستيعاب عدد أكبر من المستخدمين في نفس نطاق التردد اللاسلكي.

يُستخدم التحكم النشط (البطيء) في الطاقة أيضًا على قنوات الإرسال الأمامية، حيث يرسل الهاتف المحمول أثناء المكالمة إشارات إلى الشبكة توضح جودة الإشارة. وتتحكم الشبكة في طاقة الإرسال لقناة الإرسال للحفاظ على جودة الإشارة عند مستوى مقبول، وبالتالي تقليل مستوى التشويش الذي يسمعه جميع المستخدمين الآخرين إلى أدنى حد.

يستخدم جهاز الاستقبال أيضًا تقنيات جهاز الاستقبال ذي المشط لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء بالإضافة إلى إجراء عملية تسليم سلسة .

الطبقة الثانية

بمجرد إنشاء المكالمة، يقتصر استخدام الهاتف المحمول على قناة المرور. يُحدد تنسيق إطار في طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) لقناة المرور، يسمح بدمج بتات الصوت (المشفر الصوتي) أو البيانات (RLP) مع أجزاء رسائل الإشارة. تُجمع أجزاء رسائل الإشارة في طبقة التحكم في الوصول إلى الطبقة (LAC)، حيث تُمرر رسائل الإشارة الكاملة إلى الطبقة الثالثة.

الانتشار

تم استخدام تقنية cdmaOne في المجالات التالية:

  • أمريكا الشمالية
  • اليابان وكوريا الجنوبية (لا تتوفر خدمة الجيل الثاني GSM في هاتين الدولتين)
  • هونغ كونغ (من قبل شركة Hutchison Telecom ، كما توفر شركات الاتصالات الأخرى وشركة Hutchison Telecom نفسها خدمة GSM)

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "TIA-95" . TIA Online . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-05-2026 .
  2. ↑ غارغ، فيجاي ك. (2007). "الأمن في الأنظمة اللاسلكية". الاتصالات اللاسلكية والشبكات . ص 397-433 . doi : 10.1016/B978-012373580-5/50047-8 . ISBN  978-0-12-373580-5.
  • لجنة الهندسة TR-45، فريق تطوير معايير CDMA