الخلايا الصغيرة

الموسوعة الحرة

تم تركيب خلية صغيرة بتقنية الجيل الخامس بدون كابلات لشبكة الجيل الخامس المستقلة
تم تركيب خلية صغيرة من نوع CableFree 5G على عمود لشبكة 5G-SA خاصة
خلية صغيرة تقع في شرفة مبنى في بنغالور، الهند
خلية LTE صغيرة تشغلها شركة الاتصالات الألمانية دويتشه تيليكوم
خلية صغيرة داخل مركز تجاري
يحتوي برج اتصالات صغير في ألين، تكساس، على بركة إضاءة

الخلايا الصغيرة هي عقد وصول لاسلكي خلوي منخفضة الطاقة، يتراوح مداها من حوالي 10 أمتار إلى بضعة كيلومترات. وهي محطات أساسية تتميز باستهلاك منخفض للطاقة وتكلفة منخفضة. ويمكنها توفير معدلات بيانات عالية من خلال نشرها بكثافة لتحقيق كفاءة عالية في استخدام الطيف المكاني. [ 1 ]

في الولايات المتحدة، قدمت قرارات لجنة الاتصالات الفيدرالية الأخيرة إرشاداتٍ بشأن الحجم والارتفاع للمساعدة في تحديد معدات الخلايا الصغيرة بشكلٍ أوضح. [ 2 ] [ 3 ] وهي تُعتبر "صغيرة" مقارنةً بالخلايا الكبيرة المتنقلة ، ويعود ذلك جزئيًا إلى قصر مداها، وجزئيًا إلى أنها عادةً ما تتعامل مع عددٍ أقل من المكالمات أو الجلسات المتزامنة. ومع سعي شركات الاتصالات اللاسلكية إلى "تكثيف" الشبكات اللاسلكية الحالية لتلبية متطلبات سعة البيانات لتقنية الجيل الخامس، تُعتبر الخلايا الصغيرة حاليًا حلاً يسمح بإعادة استخدام الترددات نفسها، [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] وطريقةً مهمةً لزيادة سعة الشبكة الخلوية وجودتها ومرونتها، مع تركيزٍ متزايد على استخدام تقنية LTE Advanced .

أنواع الخلايا الصغيرة

قد تشمل الخلايا الصغيرة خلايا فيمتو ، وخلايا بيكو ، وخلايا ميكرو . ويمكن إنشاء شبكات الخلايا الصغيرة باستخدام تقنية الراديو الموزعة، وذلك باستخدام وحدات النطاق الأساسي المركزية ووحدات الراديو البعيدة . كما يمكن لتقنية توجيه الإشارة (تركيز إشارة الراديو على منطقة محددة للغاية) أن تُحسّن أو تُركّز تغطية الخلايا الصغيرة. وتتميز جميع هذه الأساليب للخلايا الصغيرة بالإدارة المركزية من قِبل مُشغّلي شبكات الهاتف المحمول .

توفر الخلايا الصغيرة تغطية لاسلكية محدودة، تتراوح مداها بين 10 أمتار في المناطق الحضرية وداخل المباني، و2  كيلومتر في المناطق الريفية. أما الخلايا النانوية والخلايا الميكروية، فيمكن أن يصل مداها إلى بضع مئات من الأمتار أو بضعة كيلومترات، لكنها تختلف عن الخلايا الصغيرة جدًا في أنها لا تمتلك دائمًا قدرات التنظيم الذاتي والإدارة الذاتية.

تتوفر الخلايا الصغيرة لمجموعة واسعة من واجهات البث اللاسلكي، بما في ذلك GSM و CDMA2000 و TD-SCDMA و W-CDMA و LTE و 5G. في مصطلحات 3GPP ، تُعرف محطة Home Node B (HNB) بأنها خلية صغيرة من الجيل الثالث (3G femtocell). أما محطة Home eNode B (HeNB) فهي خلية صغيرة من الجيل الرابع (LTE femtocell). تُعتبر شبكة Wi-Fi خلية صغيرة، لكنها لا تعمل ضمن نطاق ترددي مرخص ، وبالتالي لا يمكن إدارتها بكفاءة الخلايا الصغيرة التي تستخدم نطاقًا تردديًا مرخصًا. تختلف عمليات نشر الخلايا الصغيرة باختلاف حالة الاستخدام وتقنية الراديو المستخدمة.

مصطلح شامل

تُعدّ خلايا الفيمتو الشكل الأكثر شيوعًا للخلايا الصغيرة. صُممت في البداية للاستخدام المنزلي والتجاري الصغير، بمدى قصير وعدد محدود من القنوات. ومع زيادة مدى وسعة خلايا الفيمتو، ظهرت مصطلحات عديدة مثل: خلايا المترو، وخلايا الفيمتو الحضرية، وخلايا الفيمتو للوصول العام، وخلايا الفيمتو للمؤسسات، وخلايا الفيمتو الفائقة، وخلايا الفيمتو من الفئة الثالثة، وخلايا الفيمتو الأكبر، والخلايا الميكروية. يُستخدم مصطلح "الخلايا الصغيرة" بشكل متكرر من قِبل المحللين والعاملين في هذا المجال كمصطلح شامل لوصف التطبيقات المختلفة لخلايا الفيمتو، ولتوضيح أي لبس حول اقتصار استخدامها على الاستخدامات المنزلية. يُستخدم مصطلح "الخلايا الصغيرة" أحيانًا، بشكل خاطئ، لوصف أنظمة الهوائيات الموزعة (DAS) التي لا تُعدّ نقاط وصول منخفضة الطاقة.

غاية

يمكن استخدام الخلايا الصغيرة لتوفير خدمة لاسلكية داخل المباني وخارجها. ويستخدمها مشغلو شبكات الهاتف المحمول لتوسيع نطاق تغطية خدماتهم و/أو زيادة سعة الشبكة .

تُشير شركة ABI Research إلى أن الخلايا الصغيرة تُساعد مُزودي الخدمات على اكتشاف فرص جديدة لزيادة الإيرادات من خلال معلومات الموقع والتواجد . فعندما يدخل مُستخدم مُسجل منطقةً مُحددة، يتم إخطار الشبكة بموقعه. وبموافقة المُستخدم، يُمكن لمُزود الخدمة مُشاركة هذه المعلومات لتحديث حالة المُستخدم على وسائل التواصل الاجتماعي، على سبيل المثال. كما أن إتاحة واجهات برمجة تطبيقات الخلايا الصغيرة لنظام الاتصالات المتنقلة الأوسع نطاقًا قد يُحقق أثرًا إيجابيًا طويل الأمد .

تُعدّ التغطية الريفية سوقًا رئيسيًا نما مع بدء شركات الاتصالات المتنقلة في تركيب خلايا متروسيل عامة في المناطق النائية والريفية التي لا تتوفر فيها سوى تغطية الجيل الثاني (2G) أو تنعدم فيها التغطية تمامًا. وتُتيح المزايا الاقتصادية للخلايا الصغيرة مقارنةً بالخلايا الكبيرة إمكانية توفير تغطية لمجتمعات أصغر بكثير - يتراوح عدد سكانها من بضع عشرات إلى بضع مئات - بشكل مُجدٍ اقتصاديًا. وقد نشر منتدى الخلايا الصغيرة ورقة بحثية تُبيّن الجوانب التقنية والتجارية لهذه التقنية. [ 7 ] وتقوم شركات الاتصالات المتنقلة في كل من الدول النامية والمتقدمة بتجربة هذه الأنظمة أو تركيبها. وكانت شركة سوفت بنك موبايل - شركة الاتصالات اليابانية - رائدة في توفير التغطية الريفية باستخدام الخلايا الصغيرة، حيث قامت بتركيب أكثر من 3000 خلية صغيرة عامة من الجيل الثالث (3G) في مكاتب البريد في جميع أنحاء المناطق الريفية في اليابان. وفي المملكة المتحدة، يُساهم برنامج "Rural Open Sure Signal" التابع لشركة فودافون، وبرنامج "3G/4G" الريفي التابع لشركة EE، في توسيع التغطية الجغرافية.

شبكات الهاتف المحمول المستقبلية

تُعدّ الخلايا الصغيرة جزءًا لا يتجزأ من شبكات LTE. في شبكات الجيل الثالث، تُعتبر الخلايا الصغيرة تقنية لتخفيف الضغط على الشبكة. [ 8 ] في شبكات الجيل الرابع، يُطبّق مبدأ الشبكة غير المتجانسة (HetNet)، حيث تُبنى الشبكة المتنقلة من طبقات من الخلايا الصغيرة والكبيرة. [ 9 ] في LTE، ستكون جميع الخلايا ذاتية التنظيم، استنادًا إلى المبادئ المنصوص عليها في عقدة القاعدة المنزلية (HNB) الحالية، وهو مصطلح 3GPP للخلايا الصغيرة المنزلية.

تُقدم الابتكارات المستقبلية في تصميم الوصول اللاسلكي فكرة بنية مسطحة تقريبًا حيث يعتمد الفرق بين الخلية الصغيرة والخلية الكبيرة على عدد المكعبات المكدسة معًا.

تضعف إشارة الإرسال من محطة القاعدة الكبيرة (MBS) بسرعة بمجرد وصولها إلى داخل المباني. توفر الخلايا الصغيرة (Femtocells) حلاً للصعوبات الموجودة في النظام القائم على الخلايا الكبيرة. لذا، تُعد تغطية شبكة محطة القاعدة الصغيرة (Femtobase Station) من أهم الاعتبارات في البيئات الداخلية لضمان جودة خدمة عالية. [ 10 ]

عمليات النشر في السوق حتى الآن

بحلول ديسمبر 2017، تم نشر ما مجموعه أكثر من 12 مليون خلية صغيرة في جميع أنحاء العالم، مع توقعات تصل إلى 70 مليون بحلول عام 2025. [ 11 ]

وصلة خلفية للخلايا الصغيرة

يلزم وجود شبكة نقل خلفية لربط الخلايا الصغيرة بالشبكة الأساسية والإنترنت والخدمات الأخرى. ويمكن استخدام الإنترنت عريض النطاق الحالي للاستخدام داخل المباني. أما في المناطق الحضرية المفتوحة، فيعتبر مشغلو شبكات الهاتف المحمول هذا الأمر أكثر صعوبة من شبكة النقل الخلفية للخلايا الكبيرة، وذلك للأسباب التالية: أ) عادةً ما تتواجد الخلايا الصغيرة في مواقع يصعب الوصول إليها، بالقرب من مستوى الشارع، بدلاً من مواقع أكثر انفتاحًا فوق أسطح المباني، و ب) يجب توفير اتصال عالي الجودة بتكلفة أقل بكثير لكل بت. وقد تم اقتراح العديد من التقنيات اللاسلكية والسلكية المختلفة كحلول، وهناك اتفاق على ضرورة وجود مجموعة من هذه التقنيات لمعالجة مجموعة متنوعة من سيناريوهات النشر. وقد نشر منتدى الخلايا الصغيرة رؤية توافقية في هذا المجال حول كيفية توافق خصائص الحلول المختلفة مع المتطلبات. [ 12 ] ويتأثر حل شبكة النقل الخلفية بعدد من العوامل، بما في ذلك الدافع الأصلي للمشغل لنشر الخلايا الصغيرة، والذي قد يكون لتحقيق سعة محددة، أو لتغطية داخلية أو خارجية. [ 13 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ أثاناسيادو، جورجيا؛ فيتامبانيس، باناجيوتيس. زربوتي، دميترا؛ تسولوس، ج.ف. جكونيس، باناجيوتيس؛ كاكلماني ، ديميترا (2020). "تخطيط شبكات الراديو نحو 5G mmWave المستقلة الصغيرة Ce" . الالكترونيات . 9 (2): 399. دوى : 10.3390/إلكترونيات9020339 .
  2. ↑ "لجنة الاتصالات الفيدرالية تُسهّل نشر البنية التحتية اللاسلكية لشبكات الجيل الخامس" . لجنة الاتصالات الفيدرالية. 27 سبتمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 يناير 2020 .
  3. ↑ "ما هي الخلية الصغيرة، ولماذا هي مهمة؟" . شركة غونرسون للاستشارات. 28 يناير 2020.
  4. ↑ "التكنولوجيا | الخلايا الصغيرة | كوالكوم" . كوالكوم . 13 مايو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2018 .
  5. ↑ "الخلايا الصغيرة" . نوكيا نتووركس . 26 أبريل 2016. تم الاطلاع عليه في 5 أبريل 2023 .
  6. ↑ "الخلايا الصغيرة الداخلية لشبكات الجيل الخامس" . إريكسون . 9 فبراير 2023. مؤرشف من الأصل في 5 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه في 29 يونيو 2023 .
  7. ↑ "توسيع نطاق التغطية في المناطق الريفية والنائية باستخدام الخلايا الصغيرة" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2018 .
  8. ↑ كانغ، شين؛ تشيا، يو-خيانغ؛ صن، سومي؛ تشونغ، هون فاه (أكتوبر 2014). "تفريغ بيانات الهاتف المحمول عبر نقطة وصول واي فاي تابعة لجهة خارجية: منظور مشغل شبكة". معاملات IEEE في الاتصالات اللاسلكية . 13 (10): 5340-5351 . arXiv : 1408.5245 . doi : 10.1109 /TWC.2014.2353057 . ISSN 1536-1276 . S2CID 18395548 .  
  9. ↑ "الشبكة غير المتجانسة (HetNet) - قراءة سريعة" . تم الاطلاع عليه في 5 أبريل 2023 .
  10. ↑ غوش، جويديف؛ روي، سانجاي دار (2017). "آثار تخصيص الطيف القائم على الخلايا الصغيرة المعرفية عبر شبكات الخلايا الكبيرة". الاتصالات الشخصية اللاسلكية . 92 (3): 1125-1143 . doi : 10.1007/s11277-016-3597-x . S2CID 32573085 . 
  11. ↑ "إحصائيات حالة سوق الخلايا الصغيرة، ديسمبر 2017" . scf.io. تم ​​الاطلاع عليه في 5 أبريل 2023 .
  12. ↑ "تقنيات الربط الخلفي للخلايا الصغيرة، حالات الاستخدام، المتطلبات والحلول" . scf.io. تم ​​الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2018 .
  13. ↑ "خمس طرق لنشر الخلايا الصغيرة وتأثيرها على الربط الخلفي" . CBNL. 2012. تم الاطلاع عليه في 5 أبريل 2023 .