LTE في الطيف غير المرخص

تقنية LTE في نطاق الترددات غير المرخصة ( LTE-Unlicensed ، LTE-U ) هي امتداد لمعيار LTE اللاسلكي، يسمح لمشغلي شبكات الهاتف المحمول بتخفيف الضغط على نطاق تردد 5 جيجاهرتز غير المرخص .  [ ^{1 ] LTE} -Unlicensed هو اقتراح، طورته شركة كوالكوم في الأصل ، لاستخدام تقنية اتصالات الجيل الرابع LTE في نطاق الترددات غير المرخصة ، مثل  نطاق 5 جيجاهرتز المستخدم في أجهزة Wi-Fi المتوافقة مع معياري 802.11a و 802.11ac . ^{[ 2 ] [ 3 ]} وستكون بديلاً لنقاط اتصال Wi-Fi المملوكة لشركات الاتصالات . يوجد حاليًا عدد من أنواع تشغيل LTE في نطاق الترددات غير المرخصة، وهي: LTE-U، وLaizen Assisted Access (LAA)، وMulteFire، وsXGP، وCBRS. ^{[ 4 ]}

يُطلق على الإصدار الأول من تقنية LTE-Unlicensed اسم LTE-U، وقد طوّره منتدى LTE-U ليتوافق مع إصدارات 3GPP الحالية 10 و11 و12. صُممت LTE-U لإطلاقها السريع في دول مثل الولايات المتحدة والصين، التي لا تُلزم بتطبيق تقنية الاستماع قبل الإرسال (LBT). ستُمكّن LTE-U شركات الاتصالات من تعزيز تغطية شبكاتها الخلوية، باستخدام نطاق التردد 5 جيجاهرتز غير المرخص والمُستخدم  بالفعل من قِبل أجهزة Wi-Fi.

تهدف تقنية LTE-U إلى تمكين شبكات الهاتف المحمول من تعزيز سرعات نقل البيانات عبر مسافات قصيرة، دون الحاجة إلى استخدام شبكة Wi-Fi منفصلة كما هو معتاد. وهي تختلف عن مكالمات Wi-Fi ؛ إذ تبقى قناة تحكم تستخدم LTE، ولكن جميع البيانات (وليس المكالمات الهاتفية فقط) تتدفق عبر  نطاق 5 جيجاهرتز غير المرخص، بدلاً من ترددات شركة الاتصالات. ^{[ 5 ]}

في عام 2014، أنشأت شركة فيريزون منتدى LTE-U بالتعاون مع شركات ألكاتيل-لوسنت ، وإريكسون ، وكوالكوم ، وسامسونج كأعضاء. ^{[ 6 ] [ 7 ]} ويتعاون المنتدى في وضع المواصفات الفنية لمحطات البث وأجهزة المستهلكين التي تدعم تقنية LTE-U على  نطاق التردد 5 جيجاهرتز غير المرخص، بالإضافة إلى مواصفات التعايش للتعامل مع تداخل البيانات مع أجهزة الواي فاي الحالية.

أبدت شركتا T-Mobile و Verizon Wireless اهتمامًا مبكرًا بنشر مثل هذا النظام في أقرب وقت ممكن في عام 2016. ^{[ 8 ]} في حين أن مزودي خدمات الهاتف المحمول يعتمدون عادةً على طيف الراديو الذي لديهم تراخيص حصرية له، فإن LTE-U سيشارك المساحة مع معدات Wi-Fi الموجودة بالفعل في هذا النطاق - الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية المتصلة بشبكات النطاق العريض المنزلية، ونقاط الاتصال المجانية التي توفرها الشركات، وما إلى ذلك.

حتى أواخر يناير 2019، كان هناك ثلاث شبكات LTE-U تم نشرها/إطلاقها في ثلاث دول؛ ويستثمر ثمانية مشغلين آخرين في هذه التقنية في شكل تجارب أو مشاريع تجريبية في سبع دول. ^{[ 9 ]}

يُعدّ الوصول المُساعد المرخص (LAA) النوع الثاني من تقنية LTE-Unlicensed، وقد تمّ توحيد معاييره من قِبل 3GPP في الإصدار 13. يلتزم LAA بمتطلبات بروتوكول LBT، المُعتمد في أوروبا واليابان. ويُتوقع أن يُوفّر إطارًا عالميًا موحدًا يتوافق مع المتطلبات التنظيمية في مختلف مناطق العالم.

• يحدد الإصدار 13 من 3GPP تقنية LAA فقط للوصلة الهابطة (DL).
• يحدد الإصدار 14 من 3GPP الوصول المرخص المحسن (eLAA)، والذي يتضمن تشغيل الوصلة الصاعدة (UL) في القناة غير المرخصة.
• 3GPP Rel-15 استمر تطوير هذه التقنية في الإصدار 15 من 3GPP تحت عنوان Further Enhanced LAA (feLAA).

تستخدم إريكسون مصطلح الوصول المُساعد بالترخيص (LAA) لوصف تقنية مماثلة. ^{[ 10 ]} يُعدّ LAA جهدًا من مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP) لتوحيد تشغيل LTE في نطاقات Wi-Fi. ويستخدم بروتوكولًا تنافسيًا يُعرف باسم الاستماع قبل الإرسال (LBT)، وهو إلزامي في بعض الدول الأوروبية، للتعايش مع أجهزة Wi-Fi الأخرى على نفس النطاق. ^{[ 8 ] [ 6 ] [ 1 ]}

تقنية MulteFire هي نسخة أخرى من تقنية LTE تعمل على نطاقات غير مرخصة، وقد طُرحت كنسخة مستقلة من LTE للخلايا الصغيرة. ستستخدم هذه النسخة الطيف غير المرخص فقط كناقل أساسي ووحيد، مما يتيح الفرصة للأجهزة المحايدة لنشر تقنية LTE في المستقبل. ^{[ 1 ]} طُرحت فكرة التشغيل المستقل لتقنية LTE على نطاقات غير مرخصة في الأصل من قبل أقلية صغيرة من الموردين في 3GPP، لكنها رُفضت من قبل مشغلي الشبكات الذين أرادوا أن تعتمد التقنية على حيازاتهم من الطيف المرخص. ويجري الآن تطوير هذه التقنية من قبل تحالف MulteFire .

يُعدّ استخدام تقنية LTE-U المقترح من قِبل مُشغّلي شبكات الهاتف المحمول موضوعًا مثيرًا للجدل في قطاع الاتصالات. ^{[ 11 ]} في يونيو 2015، قدّمت جوجل إلى لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية (FCC) احتجاجًا من 25 صفحة، مُقدّمةً حججًا مُفصّلة تقنيًا ضدّ تقنية LTE-U. ^{[ 6 ]} نظرًا لأنّ دراسة جوجل لم تستخدم معدات LTE-U فعلية في الاختبارات، فقد شكّك بعض خبراء القطاع في نتائجها، ووصفها أحد المُعلّقين بأنّها "مُصطنعة وتخمينية تمامًا" و"مُحرجة". ^{[ 12 ]}

في أغسطس/آب 2015، أعرب كلٌّ من تحالف Wi-Fi والرابطة الوطنية للكابلات والاتصالات (NCTA) عن معارضتهما للموافقة على تقنية LTE-U قبل إجراء المزيد من الاختبارات، مُشيرين إلى مخاوف من أنها ستُؤدي إلى تدهور كبير في أداء أجهزة Wi-Fi الأخرى. ^{[ 5 ]} وفي أغسطس/آب 2015 أيضًا، ردّت شركة كوالكوم على الادعاءات الواردة في الورقة البيضاء لشركة جوجل في ملف مُفصّل قدّمته إلى لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) . ^{[ 13 ]} وذكرت كوالكوم أنها أجرت اختبارات "صُمّمت خصيصًا لمحاكاة (بأقصى قدر ممكن) سيناريوهات الاختبار المذكورة في ملف جوجل لدى لجنة الاتصالات الفيدرالية، على وجه الخصوص"، وأنها "أظهرت مجتمعةً أن تقنية LTE-U تعمل بكفاءة عالية جنبًا إلى جنب مع تقنية Wi-Fi عندما تعمل LTE-U سواءً كان مستوى الطاقة المُكتشفة (ED) أعلى أو أقل من مستوى طاقة Wi-Fi". أوضحت شركة كوالكوم أن الاختلاف في النتائج كان بسبب حقيقة أن "الاختبارات التي أجرتها الأطراف المتنافسة للتعايش بين LTE-U/Wi-Fi دون مستوى ED استخدمت افتراضات تقنية متشائمة للغاية وغير عملية"، في حين تم إجراء اختبارات كوالكوم "باستخدام إعداد أكثر واقعية بكثير"، بما في ذلك معدات LTE-U الفعلية (مقابل مولدات الإشارة في دراسة جوجل).

في مايو 2016، أرسل مكتب رئيس بلدية مدينة نيويورك خطابًا إلى لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) ومشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP) وتحالف الواي فاي (Wi-Fi Alliance) ومعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)، معربًا عن قلقه بشأن تداخل تقنية LTE-U مع الواي فاي، نظرًا لاستثمار المدينة الكبير في هذه التقنية. ^{[ 14 ]} وقد نوقشت هذه المخاوف في فعالية عامة. ^{[ 15 ]}

في يونيو 2016، أعلن تحالف Wi-Fi أن خطة اختبار التعايش ستكون جاهزة في أغسطس. وفي ملفات لجنة الاتصالات الفيدرالية، ذكرت شركات كوالكوم وفيريزون وتي-موبايل أنها تخطط لاستخدام هذه الخطة، ويهدف بعضها إلى تطبيقها بالكامل قبل نهاية عام 2016. ^{[ 16 ]} إلا أن كوالكوم تراجعت عن ذلك في أغسطس 2016. وصرح دين برينر، نائب الرئيس الأول للشؤون الحكومية، قائلاً: "إن أحدث نسخة من خطة الاختبار التي أصدرها تحالف Wi-Fi تفتقر إلى الجدارة التقنية، وهي منحازة بشكل أساسي ضد تقنية LTE-U، وترفض جميع المدخلات التي قدمتها كوالكوم تقريبًا خلال العام الماضي، حتى في النقاط التي لم تكن مثيرة للجدل". ^{[ 17 ]} وتؤكد كوالكوم أن الخطة منحازة لصالح Wi-Fi، وأن نظام الاختبار موسع ليشمل ليس فقط LTE-U، بل أيضًا LAA، على الرغم من كونها معيارًا معتمدًا من قبل 3GPP. ^{[ 17 ]} كما عارضت شركة فيريزون خطة الاختبار، قائلة إنها "غير عادلة ومنحازة بشكل أساسي". ^{[ 18 ]}

أظهرت الأبحاث التي أجرتها جامعة شيكاغو في عام 2021 انخفاضًا ملحوظًا في أداء شبكة الواي فاي عند استخدام تقنية LAA بشكل فعال. ^{[ 19 ]}

في نوفمبر 2016، قدمت شركة فيريزون، بشكل منفصل عن خطة التعايش لتحالف الواي فاي، طلبًا للحصول على ترخيص مؤقت خاص (STA) لدى لجنة الاتصالات الفيدرالية ^{[ 20 ]} لاختبار 40 خلية صغيرة في نطاق 5 جيجاهرتز. ووفقًا لملف منفصل، ستجري فيريزون الاختبارات في أوكلاهوما سيتي، ورالي وكاري بولاية كارولاينا الشمالية، وإيرفينغ بولاية تكساس. ^{[ 21 ]}

في فبراير 2017، وافقت لجنة الاتصالات الفيدرالية على استخدام تقنية LTE-U في محطات القاعدة المصنعة من قبل إريكسون ونوكيا. ^{[ 22 ]}

اعتبارًا من 26 يونيو 2017، أعلنت شركة T-Mobile أنها أطلقت بنجاح خدمة LTE-U في بيلفيو، واشنطن؛ بروكلين، نيويورك؛ ديربورن، ميشيغان؛ لاس فيغاس، نيفادا؛ ريتشاردسون، تكساس؛ وسيمي فالي، كاليفورنيا . ^{[ 23 ]}

في يناير 2019، أفادت الرابطة العالمية لموردي خدمات الهاتف المحمول أن 32 شركة اتصالات تستثمر في تقنية LAA في 21 دولة؛ ^{[ 9 ]} وقد ارتفع هذا العدد إلى 37 شركة في 21 دولة بحلول يوليو 2019. ^{[ 24 ]} أعلنت ثماني شركات من هذه الشركات عن إطلاق شبكات LAA في ست دول، بينما تقوم 29 شركة أخرى بتجربة أو نشر هذه التقنية في 18 دولة. كما حددت الرابطة 21 شريحة تحتوي على مودمات تدعم واحدة أو أكثر من تقنيات LTE-U أو LAA أو LWA أو CBRS، من موردين من بينهم GCT و Intel و Mediatek و Qualcomm و Samsung . ^{[ 9 ] [ 24 ]}

• تفريغ بيانات الهاتف المحمول
• إطلاق نار متعدد
• المساحات البيضاء (الراديو)
• LTE Advanced Pro
• تجميع LTE-WLAN ، وهو اقتراح بديل يستخدم الوصول إلى شبكة Wi-Fi بشكل صريح بدلاً من التنافس معها على الطيف الترددي