إدارة الطيف الديناميكي

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

إدارة الطيف الديناميكية ( DSM )، والمعروفة أيضًا باسم الوصول الديناميكي للطيف ( DSA )، هي مجموعة من التقنيات القائمة على مفاهيم نظرية في نظرية معلومات الشبكات ونظرية الألعاب ، والتي يجري البحث فيها وتطويرها لتحسين أداء شبكة الاتصالات ككل. [ 1 ] [ 2 ] يستمد مفهوم إدارة الطيف الديناميكية مبادئه من مجالات التحسين متعدد الطبقات ، والذكاء الاصطناعي ، والتعلم الآلي ، وغيرها. وقد أصبح ذلك ممكنًا مؤخرًا بفضل توفر تقنية الراديو المعرف بالبرمجيات نتيجة لتطوير معالجات سريعة بما يكفي في كل من الخوادم والمحطات الطرفية. هذه تقنيات للتحسين التعاوني ، ويمكن مقارنتها بتحسين رابط واحد في الشبكة على حساب أداء العديد من الروابط الأخرى المتأثرة سلبًا بهذا التحسين.

يُستخدم هذا الأسلوب بشكل شائع لتحسين أداء خط المشترك الرقمي ( DSL ) للشبكة . ومن التطبيقات المحتملة الأخرى لتقنية إدارة سرعة الراديو الرقمية (DSM) استخدامها في الراديو المعرفي .

تشمل المبادئ المهمة والشائعة في الدليل التشخيصي والإحصائي للاضطرابات النفسية ما يلي:

نظام إدارة السوق الرقمية في حلقة المشتركين الرقميين

يمكن تحقيق إدارة الخدمة الرقمية (DSM) عبر شبكة خطوط الهاتف النحاسية العادية عن طريق تقليل أو إزالة التشويش والتداخل ومشكلة القرب والبعد داخل شبكة DSL، وخاصةً تلك التي تؤثر على خطوط الهاتف DSL المتقاربة في الشبكة . [ 3 ] [ 4 ]

تتضمن هذه التقنية عدة طرق:

  • المراقبة المستمرة لحالة مستويات الإشارة المتداخلة باستخدام تحميل البت الحالي مقارنة بمعدل البت الأقصى الممكن تحقيقه ، وعدد الثواني التي بها أخطاء، وعدد الثواني التي بها أخطاء جسيمة، وعدد تصحيحات الأخطاء الأمامية (FEC)، واتخاذ القرارات بشأن سبب السيناريو ذي الأداء الضعيف وإجبار الرابط على التدريب بطريقة محددة.
  • تحديد كابلات الجوار في المجلدات التي قد تسبب تداخلًا غير مرغوب فيه وخفض طاقة الإرسال في اتجاه المنبع حتى يتم تحسين معدلات البت للشبكة.
  • زيادة أو تقليل مقدار الحمل الزائد لتصحيح الخطأ الأمامي المطبق على الإشارة المنتشرة على الكابل استجابة لشدة المتداخلين أو أجهزة التشويش المرتبطة.
  • تعديل حدود مستويات الطاقة المسموح بها على الكابل، وأقنعة النغمات التي يمكن تحميل البتات عليها أو أقنعة كثافة الطيف الطاقي للسماح بتقليل التداخل الناتج عن نسبة الإشارة إلى الضوضاء الزائدة (SNR) مما يتسبب في تدهور نسبة الإشارة إلى الضوضاء على الخطوط الأخرى.
  • تقوم أجهزة المودم ( معدات المستخدم ) بضبط إعدادات الإرسال لتحقيق إشارة تعديل متعددة النغمات المنفصلة (DMT) المثلى (وهذا ليس تعديلًا رقميًا دقيقًا، ويمكن تحقيقه حتى بدونه). يتم فرض هذا التعديل من موقع مراقبة مركزي ، ويُطبق على شبكة معدات المستخدم ككل، بهدف تحسين أداء الشبكة بشكل عام.

إدارة الطلب على الخدمة في الشبكات اللاسلكية

يُعدّ الوصول الديناميكي للطيف الترددي أحد أهم تطبيقاته في الشبكات اللاسلكية. فاللطيف الترددي، باعتباره المورد الرئيسي للاتصالات اللاسلكية، يلعب دورًا محوريًا في مؤشرات الأداء الرئيسية للشبكة، مثل التغطية وجودة الخدمة وكفاءة الطاقة والموثوقية. تُقدّم معظم خدمات الاتصالات اللاسلكية ضمن تخصيص طيفي ثابت تحدده الجهات التنظيمية وتُمنح للمشغلين عبر المزادات. تتسم عملية تخصيص الطيف هذه بعدم الكفاءة، مما يؤدي إلى هدر كبير للطيف. ورغم التحسينات المتزايدة في كفاءة استخدام الطيف في التقنيات اللاسلكية، فإن الطلب على النطاق الترددي يفوق توافر الطيف لخدمات وشبكات الاتصالات الجديدة. ومن المفارقات، أن العديد من الدراسات الاستقصائية للطيف تُظهر أن الاستخدام المكاني والزماني للطيف دون 3 جيجاهرتز يقل عن 20% على مستوى العالم [ 5 ] ، وأقل من 11% في المناطق الريفية [ 6 ] . في هذا السياق، تُمكّن شبكات الوصول الديناميكي للطيف الترددي (DSA) من الاستخدام الأمثل للطيف غير المستخدم أو قليل الاستخدام في مناطق محددة أو في أوقات معينة. يمكن تحقيق كفاءة أعلى في استخدام الطيف الترددي من خلال الاستفادة من الطيف المرخص ولكن غير المستخدم، أو من خلال توزيع الطيف بشكل أفضل وفقًا للطلب المتغير للخدمات. [ 7 ]

تتضمن بعض تقنيات وأساليب الوصول الديناميكي إلى الطيف وإدارته ما يلي:

  • الاستشعار الطيفي التعاوني حيث تستفيد عقد الراديو المعرفية المتعددة من نماذج الذكاء الاصطناعي للكشف عن الطيف غير المستخدم من خلال تحديد إشارات المستخدم الأساسية بشكل مشترك [ 8 ] والكشف الذاتي عن العقد المخفية، وبالتالي تجنب التداخل. [ 9 ]
  • التنبؤ بالطيف، حيث تتنبأ نماذج التعلم الآلي بتوافر الطيف في المستقبل باستخدام بيانات الاستخدام التاريخية، مما يعزز كفاءة استخدام الطيف.
  • إن عملية اتخاذ القرار وتخصيص الطيف هي عملية يتم فيها اختيار نطاق الطيف الأمثل ديناميكيًا لخدمة معينة ومنطقة وفترة زمنية معينة بناءً على التوافر الحالي واحتياجات المستخدم وظروف الشبكة وجودة الطيف.
  • إدارة التداخل في الوقت الحقيقي بواسطة خوارزميات التعلم المعزز التي تمكن أجهزة الراديو المعرفية من إدارة وتخفيف التداخل من الأجهزة الأخرى بشكل تكيفي في الوقت الحقيقي.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "نحو تنظيم ديناميكي للطيف الراديوي: حلم تقني أم كابوس اقتصادي؟" (ملف PDF) . Alcatel-lucent.com . تاريخ الاطلاع: 22 ديسمبر 2015 .
  2. ↑ "الراديو البرمجي الذي يُمكّن إدارة الطيف الديناميكي" . Fcc.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 9 مايو 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 ديسمبر 2015 .
  3. ↑ "إدارة الطيف الديناميكي - منهجية لتوفير سعة نطاق عريض أعلى بكثير للمستخدمين" (ملف PDF) . Telenor.com . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 8 يناير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 ديسمبر 2015 .
  4. ↑ "إدارة الطيف الديناميكي لخطوط المشتركين الرقمية" (ملف PDF) . Alcatel-lucent.com . تاريخ الاسترجاع: 22-12-2015 .
  5. ↑ مارتينيز ألونسو، رودني؛ بليتس، ديفيد؛ ديرويك، مارغو؛ مارتينز، لوك؛ غيلين نيتو، غلاوكو؛ جوزيف، ووت (2018-03-01). "تحسين استخدام المساحات البيضاء للتلفزيون وشبكات LTE لتحقيق كفاءة الطاقة في المناطق الضواحي والريفية". مجلة IEEE للمعاملات في البث . 64 (1): 164-171 . arXiv : 2405.02693 . Bibcode : 2018ITB....64..164M . doi : 10.1109/TBC.2017.2731043 . hdl : 1854/LU-8556874 . ISSN 0018-9316 . 
  6. ↑ ألونسو، رودني مارتينيز؛ غيرا، آرلي كوتو؛ بوبو، إرنستو فونتيس؛ بليتس، ديفيد؛ نيتو، غلاوكو غيلين؛ مارتينز، لوك؛ جوزيف، ووت (27-10-2020). "تقييم جودة المساحات البيضاء في المناطق الريفية: مسح طيفي واسع النطاق". ندوة IEEE الدولية لأنظمة البث والوسائط المتعددة ذات النطاق العريض (BMSB) لعام 2020. IEEE. الصفحات 1-5 . doi : 10.1109/BMSB49480.2020.9379402 . hdl : 1854/LU-8733571 . ISBN  978-1-7281-5784-9.
  7. ↑ مارتينيز ألونسو، رودني؛ بليتس، ديفيد؛ ديرويك، مارغو؛ مارتينز، لوك؛ غيلين نيتو، غلاوكو؛ جوزيف، ووت (9 مايو 2020). "تحسين التداخل الديناميكي في شبكات الراديو المعرفي للمناطق الريفية والضواحي" . الاتصالات اللاسلكية والحوسبة المتنقلة . 2020 : 1-16 . doi : 10.1155/2020/2850528 . hdl : 1854/LU-8672730 . ISSN 1530-8669 . 
  8. ↑ مارتينيز ألونسو، رودني؛ بليتس، ديفيد؛ ديرويك، مارغو؛ مارتينز، لوك؛ غيلين نيتو، غلاوكو؛ جوزيف، ووت (2021-01-01). "التحسين متعدد الأهداف لشبكات الراديو المعرفية" . شبكات الحاسوب . 184 107651. arXiv : 2405.02694 . doi : 10.1016/j.comnet.2020.107651 . ISSN 1389-1286 . 
  9. ↑ مارتينيز ألونسو، رودني؛ بليتس، ديفيد؛ بولين، صوفي؛ مارتينز، لوك؛ جوزيف، ووت (28-05-2023). "الكشف عن القيم الشاذة واستخراج خصائص الطيف بناءً على ارتباط أقرب الجيران وخوارزمية الغابة العشوائية" . المؤتمر الدولي للاتصالات ICC 2023 - IEEE . IEEE. الصفحات 4615-4620 . doi : 10.1109/ICC45041.2023.10279819 . hdl : 1854/LU-01HQJRQ5T0BD9QJNPKYVPYX2QF . ISBN  978-1-5386-7462-8.