تجميع LTE-WLAN

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تُعدّ تقنية تجميع LTE-WLAN ( LWA ) تقنيةً مُعرّفةً من قِبل 3GPP . في هذه التقنية، يُمكن للشبكة تهيئة جهاز جوال يدعم كلاً من LTE و Wi-Fi لاستخدام كلا الرابطين في آنٍ واحد. تُوفّر هذه التقنية طريقةً بديلةً لاستخدام LTE في نطاق الترددات غير المرخصة ، والتي، على عكس LAA/LTE-U، يُمكن نشرها دون تغييرات في أجهزة البنية التحتية للشبكة أو الأجهزة الجوالة، مع توفير أداءٍ مُشابهٍ لأداء LAA. على عكس الطرق الأخرى لاستخدام LTE وWLAN في آنٍ واحد (مثل Multipath TCP )، تسمح LWA باستخدام كلا الرابطين لتدفق بيانات واحد، وهي عمومًا أكثر كفاءةً، نظرًا للتنسيق على مستوى طبقات بروتوكول الشبكة الأدنى .

بالنسبة للمستخدم، توفر تقنية LWA استخدامًا سلسًا لشبكات LTE وWi-Fi، مع تحسين ملحوظ في الأداء. أما بالنسبة لمشغلي شبكات الهاتف المحمول، فتُبسط LWA عملية نشر شبكة Wi-Fi، وتحسن استخدام النظام، وتقلل تكاليف تشغيل الشبكة وإدارتها. يمكن نشر LWA بطريقة متجاورة، حيث يتم دمج محطة eNB ونقطة وصول Wi-Fi أو وحدة التحكم في نفس الجهاز، أو بطريقة غير متجاورة، حيث يتم توصيل محطة eNB ونقطة وصول Wi-Fi أو وحدة التحكم عبر واجهة قياسية تُعرف باسم Xw. يُعد خيار النشر الأخير مناسبًا بشكل خاص في حال الحاجة إلى تغطية مساحات واسعة بشبكة Wi-Fi، أو عندما تُقدم خدمات Wi-Fi من قِبل جهة خارجية (مثل حرم جامعي)، بدلاً من مشغل شبكة الهاتف المحمول.

تم توحيد معيار LWA من قبل 3GPP في الإصدار 13. ويضيف الإصدار 14 المحسن من LWA (eLWA) دعمًا  لنطاق 60 جيجاهرتز (802.11ad و802.11ay المعروف أيضًا باسم WiGig) بعرض نطاق ترددي 2.16  جيجاهرتز، وتجميع الوصلة الصاعدة، وتحسينات التنقل، وغيرها من التحسينات.

خلفية

صُممت شبكات الهاتف المحمول في الأصل لاستخدام طيف ترددي مرخص. ومع ذلك، ومع تحول أنماط الاستخدام من التركيز على المكالمات الصوتية إلى التركيز على البيانات، وازدياد استخدام البيانات بشكل كبير، بدأ المشغلون بالبحث عن فرص استخدام طيف ترددي غير مرخص. ولا يقتصر استخدام الشبكات اللاسلكية المحلية (WLAN) على تمكين المشغلين من زيادة ذروة معدل نقل البيانات وسعة النظام فحسب، بل يتيح لهم أيضًا تقديم خدمات للأجهزة غير الخلوية، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

ولتلبية طلب المشغلين، حددت منظمة 3GPP طرقًا مختلفة لدمج الوصول إلى شبكة WLAN في عمليات نشر الشبكة الخاصة بالمشغلين.

بناءً على كيفية دمج الوصول إلى شبكة WLAN في شبكة المشغل، توجد فئتان: 1) دمج الشبكة الأساسية، حيث يتم توصيل الوصول إلى شبكة WLAN بالشبكة الأساسية للمشغل باستخدام واجهات S2a أو S2b (المتوفرة في شبكات 3GPP منذ الإصدار 8)، و2) دمج شبكة الوصول الراديوي (RAN)، حيث يتم توصيل الوصول إلى شبكة WLAN مباشرةً بعقد الوصول إلى شبكة RAN (مثل LWA أو LWIP ) (المتوفرة منذ الإصدار 13). تفترض جميع طرق الدمج المذكورة أعلاه مستوىً معينًا من استمرارية الخدمة، بالإضافة إلى بقاء الأجهزة الطرفية دائمًا ضمن تغطية طيفية خلوية مرخصة. عندما لا يُفترض استمرارية الخدمة، يُقال إن الوصول إلى شبكة WLAN مُدمج من خلال ما يُسمى بتفريغ WLAN غير السلس (NSWO).

يمكن للجهاز الطرفي الوصول إلى شبكة الجوال أو شبكة الواي فاي أو كليهما. قد يكون هذا الإجراء مُبادرًا من الشبكة أو من الجهاز الطرفي. عند بدء الإجراء من الشبكة، قد يعتمد على إشارات الشبكة الأساسية (مثل NAS في حالة تنقل تدفق بروتوكول الإنترنت عبر الشبكة) أو على قواعد شبكة الوصول الراديوي (RAN). أما الإجراءات المُبادرة من الجهاز الطرفي فتعتمد على سياسات المشغل المُقدمة للأجهزة الطرفية (مثل ANDSF)، أو سياسات/تفضيلات المستخدم، وما إلى ذلك. قد تأخذ هذه السياسات في الاعتبار ظروفًا مختلفة (مثل الوقت، والموقع، وحمل الشبكة، وحمل الوصول، وظروف الراديو، وما إلى ذلك) لتحديد كلٍ من اختيار الوصول وتحويل حركة البيانات من وصول إلى آخر.

في تجميع LTE - WLAN (مثل LWA أو LWIP) يتم توصيل الوصول إلى WLAN مباشرة بعقد الوصول إلى RAN ويتم اختيار الوصول وتوجيه حركة المرور / تقسيمها بالكامل تحت سيطرة عقدة شبكة الوصول الراديوي (مثل eNB).

تحليل LWA بالتفصيل

من منظور الشبكة، هناك خياران يوفران المرونة عند النظر في نشر تقنية LWA - وهما: التمركز وعدم التمركز. في الخيار الأول، يتم دمج نقطة الوصول اللاسلكية (AP) أو وحدة التحكم في الوصول (AC) فعليًا مع محطة LTE eNB، بينما في الخيار الثاني، يتم توصيل شبكة WLAN (أي نقاط الوصول و/أو وحدات التحكم في الوصول) بمحطة LTE eNB عبر واجهة شبكة خارجية (Xw).

يتبع تصميم LWA بشكل أساسي بنية الاتصال المزدوج LTE (DC) [3] كما هو محدد في الإصدار 12 من 3GPP، والذي يسمح لجهاز المستخدم بالاتصال بمحطات أساسية متعددة في وقت واحد، مع استخدام WLAN بدلاً من LTE Secondary eNB (SeNB).

في مستوى المستخدم، يتم تجميع بيانات LTE وWLAN على مستوى بروتوكول تقارب بيانات الحزم (PDCP). في وصلة التنزيل، يمكن لمحطة eNB جدولة وحدات بيانات بروتوكول PDCP (PDUs) لنفس الحامل لتسليمها إلى جهاز المستخدم (UE) إما عبر LTE أو WLAN. هذا ممكن لأن طبقة PDCP قادرة على إعادة ترتيب الحزم المستلمة من روابط LTE وWLAN، مما يؤدي بدوره إلى تحسينات كبيرة في الأداء. ولتنفيذ جدولة فعالة وتخصيص الحزم لروابط LTE وWLAN بأكثر الطرق كفاءة، يمكن لمحطة eNB استقبال معلومات الراديو حول كلا الرابطين، بما في ذلك مؤشر التحكم في التدفق. ولتجنب تغييرات في طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) لشبكة WLAN، تستخدم تقنية LWA نوع إيثرنت مخصصًا لهذا الغرض، بحيث يكون مرور بيانات LWA شفافًا لنقطة وصول WLAN.

في مستوى التحكم ، تتولى عقدة B المتطورة (eNB) مسؤولية تفعيل وإلغاء تفعيل LWA، وتحديد أيّ حوامل البيانات تُحوّل إلى شبكة WLAN. وتعتمد في ذلك على معلومات قياس WLAN التي يُبلغ عنها جهاز المستخدم (UE). بمجرد تفعيل LWA، تُهيئ eNB جهاز المستخدم بقائمة من مُعرّفات WLAN (تُعرف باسم مجموعة تنقل WLAN) التي يُمكن للجهاز التنقل ضمنها دون إشعار الشبكة. وهذا يُمثل مُفاضلة بين التنقل الذي تُسيطر عليه الشبكة بالكامل والتنقل الذي يُسيطر عليه جهاز المستخدم بالكامل.

على الرغم من أن استخدام شبكة WLAN في تقنية LWA يخضع لسيطرة شبكة الهاتف المحمول، إلا أن جهاز المستخدم (UE) لديه خيار "الانسحاب" لاستخدام شبكة WLAN المنزلية (في حال عدم دعم جهاز المستخدم لتشغيل شبكة WLAN في الوقت نفسه). عمومًا، يسعى التصميم إلى تحقيق التوازن بين تقنية LTE، التي تخضع تقليديًا لسيطرة الشبكة، وتقنية WLAN، التي تتيح عادةً قدرًا كبيرًا من الحرية للجهاز (مثل اختيار الشبكة وتوجيه حركة البيانات). في تصميم LWA، تتخذ الشبكة القرار الرئيسي (مثل تفعيل LWA)، ولكن يظل لدى جهاز المستخدم مستوى كافٍ من الحرية والمرونة (ضمن الحدود التي تحددها الشبكة).

كان الإصدار الأول من تقنية LWA، الذي تم تحديده في الإصدار 14، يدعم تجميع البيانات في اتجاه التنزيل فقط. وقد تم تحسين هذه الميزة في الإصدار 15 بإضافة تجميع البيانات في اتجاه الرفع ودعم  نطاق 60 جيجاهرتز (المعروف أيضًا باسم WiGig ).

أداء LWA

تستخدم بعض الدراسات [ 1 ] محاكاةً لنشر الخلايا الصغيرة التي تدعم تغطية كلٍ من شبكات الهاتف المحمول والشبكات اللاسلكية المحلية (WLAN) باستخدام تقنية LWA. وتُظهر هذه الدراسات أن استخدام تقنية LWA بتقسيم الحامل يُحسّن متوسط ​​معدل نقل البيانات، بالإضافة إلى معدل نقل البيانات المُدرك من قِبل المستخدمين على حافة الخلية، وذلك لجميع مستخدمي الخلايا الصغيرة في النظام، مقارنةً بمخططات الربط البيني اللاسلكي Rel-12/Rel-13. في هذه المخططات، يتم توصيل الشبكة اللاسلكية المحلية (WLAN) عبر الشبكة الأساسية للمشغل بدلاً من تثبيتها في الوصول اللاسلكي، ويمكن تحويل حركة البيانات من وصول إلى آخر بناءً على ظروف الوصول اللاسلكي، بما في ذلك حمولة الوصول. مع ذلك، لا يزال من غير الواضح مدى التحسين الذي قد تُحققه تقنية LWA عند مقارنتها بحلول تجميع LTE-WLAN الأخرى القائمة على شبكة الوصول اللاسلكي (RAN) (مثل LWIP).

عمليات النشر

في 19 أغسطس 2016، أعلنت شركة M1 السنغافورية [ 2 ] عن إطلاق أول شبكة HetNet ( شبكة غير متجانسة ) تجارية في سنغافورة ، بما في ذلك تقنية LWA. ومن خلال تقنية تجميع LTE-WiFi المتطورة (LWA)، تتوقع M1 تقديم سرعات تنزيل قصوى تتجاوز 1  جيجابت/ثانية بحلول عام 2017.

ستفتتح شركة تشونغهوا للاتصالات (CHT) شبكة تجارية لتجميع شبكات LTE/Wi-Fi (LWA) في 23 فبراير، [ 3 ] لتصبح بذلك أول شركة اتصالات في العالم تُطلق تقنية LWA، وفقًا لشركة CHT. وقد تمت الموافقة على معايير تقنية LWA من قِبل 3GPP في يونيو 2016.

مراجع

للمزيد من القراءة