خانه / شبکه داده / شبکه ارتباطات سیار: مخابرات سلولی (شبکه داده 37)

شبکه ارتباطات سیار: مخابرات سلولی (شبکه داده 37)

نویسنده: احد رجایی

     در ادامة مباحث مربوط به لایة فیزیکی به موضوع شبکه‌های موبایل می‌رسیم. حوزة مخابرات موبایل یکی از پردرآمدترین و سودآورترین حوزه‌های فناوری است که در دهه‌های اخیر، رشد بسیار سریعی داشته است. برای درک مناسب از بزرگی گردش مالی این حوزه کافی است بدانید سه اپراتور همراه اول، ایرانسل و رایتل – که در سطح بین المللی، اپراتورهای متوسطی به حساب می‌آیند- در سال 96 حدود 27 هزار و 700 میلیارد تومان درآمد کسب کردند.

با مرور تاریخچة مخابرات موبایل خواهیم دید، چهارگام به نسبت بزرگ یا چهارنسل از سیستم‌های موبایل را پشت سر گذاشته‌ایم و در آستانة ورود به نسل پنجم قرار داریم. نسل اول، وظیفة برقراری ارتباطات مکالمه تلفنی افراد را بر بستر آنالوگ عهده‌دار بود. تمرکز نسل دوم سیستم‌های موبایل، باز هم بر مکالمه بود ولی به صورت دیجیتال. در نسل سوم  علاوه بر صدا تبادل داده، به عنوان مؤلفة بسیار مهمی در حوزه مخابرات موبایل مطرح شد و در نسل چهارم تمرکز اصلی توسعه بر بخش داده قرارگرفت. در تمام این فن‌آوری‌ها سرعت تبادل داده نیز افزایش یافت. در فن‌آوری 5G به لطف سرعت و کیفیت بهتر، تاخیر کمتر و مصرف بهینه‌تر انرژی، خدمات جدیدی مانند بازی‌های برخط، ویدیوهای باحجم دادة بالا و ویدیوهای مشتمل بر واقعیت مجازی (Virtual Reality) را می توان دید.  به نحوی که اینک بخش اعظم خدمات مخابرات موبایل، به انتقال داده در همة  اشکالش تعلق دارد و مکالمة  تلفنی، فقط بخش کوچکی از این خدمات است. سیستم‌های بی‌سیم برای سالیان متمادی در کشورهای مختلف مطرح بوده است.

به عنوان نمونه، این سیستم‌ها از دیرباز برای ماشین‌های پلیس، آمبولانس‌ها، تاکسی‌ها و بسیاری جاهای دیگر به کار رفته‌اند. در سیستم سنتی بی سیم، ساختاری به کار گرفته می‌شود که در شمایی ساده در شکل یک نشان داده شده است. در این فناوری وقتی فردی در یک کانال (برای مثال931MHZ) صحبت می‌کند، تمام افرادی که گیرنده‌هایشان، در این باند فرکانسی تنظیم شده باشد می‌توانند این مکالمه را بشنوند. بدیهی است که وقتی تعداد کاربران برای مکالمة همزمان زیاد شود، لازم است تعداد کانال‌ها افزایش یابد. در هر صورت هر کسی گیرندة  خود را روی هر کانال فرکانسی تنظیم کند، کل مکالمات را می‌شنود و به این دلیل لازم است، فرستندة پیام با گیرندگان قرار بگذارد که برای دریافت پیام‌ها در چه کانالی باشند. به عنوان مثال دیده‌اید که بی‌سیم تاکسی‌ها همواره روشن است و رانندة آن مکالمة مرکز با تمام افرادی را که در آن کانال هستند، می‌شنود لذا مرکز در مکالماتش ابتدا اسم راننده و کد او را اعلام می‌کند، تا رانندگان تشخیص دهند چه زمانی مخاطب مرکزند. بزرگترین مشکل چنین سیستمی مقیاس پذیری (Scalability)  آن است. یعنی اگر کاربران آن افزایش یابند، به مشکل برمی‌خوریم. به علاوه، با افزایش تعداد کانال ها به جایی می‌رسیم که تعداد زیادی کانال مخابراتی را مصرف کرده‌ایم یا عرض باند در اختیار، پرشده است ولی هنوز تقاضا وجود دارد. بنابر این در مقیاس‌های بزرگ، این فناوری در استفاده از عرض باند فرکانسی، بهره‌ور نیست.

این موضوع چالش بزرگی بر سر راه توسعة سیستم‌های بی‌سیم برای استفاده در مکالمات تلفنی بود. استفاده از سیستم سنتی بی‌سیم برای تعداد کم کاربران مقدور است و برای شهری با جمعیت چند میلیونی ممکن نیست. در نتیجه برای سرویس دادن به کاربران زیاد به صورت بی سیم، لازم بود فناوری جدیدی، غیر از فناوری به کار رفته برای سیستم بی سیم سنتی به کار گرفته شود. این ایدة  جدید که در دهة  60 و 70 میلادی مطرح شد همان ایدة ساختار سلولی در مخابرات بود.

ایدة کلی استفاده شده در مخابرات سلولی این است: برای صرفه‌جویی در عرض باند فرکانسی لازم است تمهیدی اتخاذ شود که هر فرکانس، فقط یکبار استفاده نشود و بتوان همزمان فرکانس‌های یکسان را برای برقراری ارتباطات به کار گرفت. برای این منظور باید کاری کرد که تداخل فرکانسی رخ ندهد لذا مناطق جغرافیایی را به سلول‌هایی تقسیم می‌کنند که با هم همپوشانی نداشته باشند. در این صورت در هر سلول باید از فرکانس‌های منحصر به فردی استفاده کرد ولی به سبب عدم تداخل، در هر سلول فرکانس‌های یکسان با دیگر سلول‌ها را می‌توان به کار گرفت.

 در شماره‌های آینده، دربارة این موضوع بیشتر خواهیم گفت.

 

حتما ببینید

VOICE BAND MODEM (شبکه داده 27)

Modem    (که اسم دقیق تر آن voice band modem است) وسیله‌ای است که از رایانه،‌ …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *