شبكة الوصول اللاسلكي (RAN)

ما هي شبكة الوصول اللاسلكي؟ تعد شبكة الوصول إلى الراديو (RAN) مكونًا رئيسيًا للاتصالات اللاسلكية …

شبكة الوصول اللاسلكي (RAN) هي نوع من البنية التحتية للشبكات المستخدمة بشكل شائع لشبكات المحمول التي تتكون من محطات الراديو ذات الهوائيات الكبيرة. يقوم RAN بتوصيل معدات المستخدم بشبكة أساسية لاسلكيًا.

في RAN ، تعالج وحدة الراديو (RU) إشارات الراديو الرقمية وتنقل الإشارات وتستقبلها وتحولها إلى محطة RAN الأساسية. عندما تستقبل RU معلومات إشارة من الهوائيات ، فإنها تتصل بوحدة النطاق الأساسي (BBU) باستخدام واجهة الراديو العامة العامة (CPRI). يأخذ BBU معلومات الإشارة ويعالجها حتى يمكن إعادة توجيهها إلى الشبكة الأساسية. تعود البيانات إلى المستخدم عبر العملية العكسية.

ما هي شبكة الوصول اللاسلكي؟ صورة العنصر النائب
ما هي شبكة الوصول اللاسلكي؟
بنية RAN تقليدية حيث تستقبل وحدة الراديو ، والتي تسمى أيضًا رأس الراديو البعيد (RRH) ، معلومات من معدات المستخدم (UE) وترسلها إلى BBU عبر CPRI للمعالجة والإرسال إلى الشبكة الأساسية. المصدر: “Flying to the Clouds: The Evolution of the 5G Radio Access Networks” عبر Springer

يختلف مقدار المساحة التي يمكن أن تغطيها عقدة RAN وفقًا لإمكانيات الهوائيات وأجهزة RAN والبرامج الموجودة في العقدة.

تعد شبكات RAN جانبًا أساسيًا من شبكات المحمول. استخدم مشغلو الشبكات RANs منذ أيام 1G وما زالوا مستخدمين في شبكات 5G الحالية.

محتوى متميز
تقرير بحث مجاني: الطريق إلى صورة العنصر النائب للشبكة الأفضل في فئتها
تقرير بحث مجاني: الطريق إلى أفضل شبكة في فئتها
تقرير بحث مجاني: الطريق إلى أفضل شبكة في فئتها
برعاية أوراكل

نظرًا لأن مقدمي خدمات الطاقة الشمسية يواجهون منافسة شديدة ، فإن امتلاك شبكة متميزة أمر بالغ الأهمية لتحقيق النجاح. تعرف على المزيد في هذا التقرير المجاني من Oracle.

تحميل
من خلال النقر على الرابط ، أوافق على مشاركة معلومات الاتصال الخاصة بي مع راعي (رعاة) هذا المحتوى ، الذين قد يتواصلون معك كجزء من حملاتهم التسويقية ، والتسجيل في اتصالات البريد الإلكتروني SDxCentral. انظر كيف نستخدم بياناتك: سياسة الخصوصية.

البنية الأساسية للشبكة
يتكون الهيكل الأساسي لمحطة RAN الأساسية من BBU ووحدة راديو RU أو وحدة راديو بعيدة (RRU) وهوائيات وواجهات مختلفة قائمة على البرامج. في شبكات 5G RAN ، بما في ذلك شبكات RAN المستندة إلى شبكة سحابية 5G ، يتم تقسيم BBU إلى الوحدة الموزعة (DU) والوحدة المركزية (CU).

يمكن أن يؤدي اختيار بنية DU و CU إلى تقليل بعض تكلفة عمليات النشر ، والسماح بالمرونة في تصميم البنية الأساسية لشبكة RAN ، ويمكن استخدامها في البنية الأساسية لشبكة RAN السحابية.

تدير DU طبقات التحكم في الارتباط الراديوي والتحكم في الوصول المتوسط ​​(MAC) بالإضافة إلى بعض الطبقة المادية في المحطة الأساسية. بدوره يتم التحكم فيه بواسطة CU.

تدير CU بروتوكول التحكم في موارد الراديو ، والذي يقوم بالعديد من الوظائف ، بما في ذلك بث المعلومات ، وإنشاء وإطلاق الاتصالات بين معدات المستخدم و RAN ، والتحكم في جودة الخدمة.

تعمل CU أيضًا مع بروتوكول تقارب حزم البيانات ، الذي يضغط ويفك ضغط رؤوس تدفق بيانات IP وينقل بيانات المستخدم ، من بين الوظائف الفنية الأخرى.

يمكن أن تظل CU في المحطة الأساسية أو يمكن وضعها في موقع تجميع مركزي أكثر. من ناحية أخرى ، يتم الاحتفاظ بـ DU في محطة أساسية ليست في موقع تجميع أو شبكة أساسية.

يمكن تطبيق مبادئ SDN على CU. يمكن فصل وظائف مستوى التحكم ومستوى المستخدم لوحدة التحكم عن بعد عن بعضها البعض ، تمامًا كما تكون الطائرات في SDN.

تعكس الأنواع المختلفة لشبكات RAN التطورات في تكنولوجيا الشبكات. تتضمن هذه الأنواع من شبكات RAN GSM RAN (GRAN) و GSM EDGE RAN (GERAN) و UMTS RAN (UTRAN) و Evolved UTRAN (E-UTRAN).

النظام العالمي للهواتف المحمولة (GSM) RAN
يستخدم النظام العالمي للهواتف المحمولة (GSM) RAN المحطات القاعدية ووحدات التحكم لنقل وإدارة الروابط اللاسلكية للشبكات الأساسية بتبديل الدارات والحزم. تم اعتماد معايير RAN أكثر تقدمًا بمرور الوقت حيث قام مشغلو الشبكات بنشر شبكات نقالة أحدث.

GSM EDGE RAN (جيران)
لا يشير EDGE في GERAN إلى الحوسبة المتطورة ، ولكنه اختصار لمعدلات البيانات المحسنة لتطور GSM. تقدم هيئة المعايير التي تقف وراء معظم معايير RAN ، 3GPP ، أمثلة على الخدمات التي يمكن أن تقدمها GERANs في تقريرها الفني TR 45.912 الإصدار 16.

تشمل خدمات GERAN تحسين اتصالات التحميل والتنزيل إلى الإنترنت وتحسين الصوت عبر IP (VoIP) والمحادثات الخلوية والاتصال المستمر بالمحطة الأساسية الأكثر ملاءمة ومعدلات بت أعلى بشكل عام.

النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (UMTS) RAN
يُشار إلى المحطات الأساسية في شبكة RAN الخاصة بالنظام العالمي للاتصالات المتنقلة (UMTS) باسم Node Bs و وحدات التحكم في الشبكة اللاسلكية (RNCs). RNCs هي محطات قاعدة تقع بين العقدة B ونواة الشبكة. تم تصميم معيار UTRAN واستخدامه بشكل أساسي لشبكات المحمول 3G.

تختلف العقدة B عن محطة GSM الأساسية لأن العقدة B تستخدم نوعًا مختلفًا من تقنية النقل الجوي تسمى الوصول المتعدد بتقسيم رمز النطاق العريض (WCDMA). تستخدم محطة GSM الأساسية CDMA. ترددات الراديو

يتم تحويلها في العقدة B إلى دفق بيانات ، والذي يتم إعادة توجيهه إلى RNCs ليتم إرساله إلى قلب الشبكة. للعكس ، تحول العقدة B تدفق البيانات إلى ترددات راديو ليتم نقلها إلى جهاز المستخدم.

نظام الاتصالات المتنقلة العالمي المتطور Terrestrial RAN (E-UTRAN)
النظام العالمي للاتصالات المتنقلة المتطور Terrestrial RAN (E-UTRAN) هو RAN المصمم لشبكات 4G LTE. لا علاقة لتكنولوجيا النقل الجوي بـ WCDMA وهي في الواقع غير متوافقة معها. يستخدم E-UTRAN الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) لتوصيلات الوصلة الهابطة والوصول المتعدد بتقسيم الموجة الحاملة الفردية (SC-FDMA) للوصلة الصاعدة.

تتضمن ميزات E-UTRAN معدلات بيانات قصوى تبلغ 100 ميجابت / ثانية للوصلة الهابطة و 50 ميجابت / ثانية للوصلة الصاعدة ، وزمن وصول أقل ، وعرض نطاق ترددي قابل للتطوير ، ودعم لتوصيل الأجهزة التي تتحرك ببطء أو حتى 500 كيلومتر في الساعة.

Cloud RAN (C-RAN)
Cloud RAN (C-RAN) هو بديل آخر لتقنية RAN. هناك ثلاثة مكونات أساسية: تجمع BBU مركزي ، وشبكات RRU ، وشبكة النقل.

تجمع BBU ، الموجود في نقطة مركزية ، يعمل بشكل مشابه للسحابة. إنه يوفر لوحدات RRU الموارد التي يحتاجونها بناءً على احتياجات الشبكة ، تمامًا كما توفر السحابة لأجهزة الكمبيوتر الموارد عن بُعد. تربط شبكة RRU الأجهزة اللاسلكية بالإنترنت مثلما تفعل أبراج RAN في شبكة RAN التقليدية. تستخدم شبكة النقل الألياف الضوئية أو الاتصالات الخلوية أو الترددات الراديوية لموجة المليمتر (mmWave) كأنواع اتصالها. إنها طبقة الاتصال ذات النطاق الترددي العالي بين تجمع BBU ووحدات RRU.

ما هو في الأفق
من المحتمل أن يتأثر مستقبل شبكات RAN بشكل كبير بمعيارين: 5G و RAN مفتوح المصدر. حتى كتابة هذه السطور ، لا يزال 5G RAN ناشئًا وفي طور نشره من قبل مختلف شركات الاتصالات على مستوى العالم. ما يميزه عن شبكات RAN السابقة هو كيف يجمع إمكانيات تقنيات RAN المختلفة – مثل الهوائيات ومعدات الراديو ووحدات BBU – لتقليل المسافة والقفزات التي تحدثها الإشارة. تمثل المحاكاة الافتراضية جزءًا أساسيًا من 5G RAN ، لذا فمن المنطقي أنها ستستخدم تقنية RAN (vRAN) الافتراضية.

Open RAN هو نوع من المعايير المفتوحة لواجهات RAN. لا يتم استخدامه حاليًا على نطاق واسع في عمليات نشر RAN الحالية ، على الرغم من أنه يحظى باهتمام كبير. تعمل العديد من المنظمات على معايير RAN المفتوحة. تشمل هذه المنظمات مشروع Telecom Infra ، وتحالف O-RAN ، ومجتمع برامج O-RAN ، ومنتدى الخلية الصغيرة ، و Open RAN Policy Coalition.

لا يوجد العديد من عمليات نشر 5G RAN من مشغلي شبكات براونفيلد التي تستخدم تقنية RAN المفتوحة ؛ ومع ذلك ، فإن مشغلي الحقول الخضراء مثل Rakuten Mobile يستكشفون نهج المعايير المفتوحة لشبكات RAN الخاصة بشبكاتهم المحمولة.

ما هي شبكة الوصول إلى الراديو: الوجبات الجاهزة الرئيسية
تتكون شبكة الوصول اللاسلكي (RAN) من وحدة النطاق الأساسي ، ووحدة الراديو أو وحدة الراديو البعيدة ، والهوائيات ، وواجهات البرامج.
تصل البيانات الواردة من المستخدم إلى قلب الشبكة بعد تلقيها بواسطة وحدة راديو وتحويلها إلى تنسيق رقمي بواسطة وحدة النطاق الأساسي.
تستخدم الأجيال المختلفة من شبكات الهاتف المحمول أشكالاً مختلفة من شبكات RAN.
سيتأثر مستقبل شبكات RAN بشكل كبير بعمليات نشر 5G والدفع نحو شبكات RAN مفتوحة المصدر.