خانه / شبکه داده / ارتباطات سیار / سیر تکامل نسل‌های مختلف شبکة داده بی‌سیم(شبکه داده 48)

سیر تکامل نسل‌های مختلف شبکة داده بی‌سیم(شبکه داده 48)

نویسنده: احد رجایی

یکی از شاخص‌های فناوری‌های جدید بی‌سیم در مخابرات و ارتباطات راه دور سرعت انتقال داده است. هر فناوری جدید نسبت به قبلی به دنبال افزایش سرعت تبادل داده ‌است. نسل چهارم فناوری یا  4G‌‌‌ در ارتباطات سرعت تبادل داده را نسبت به 3G  تا ده برابر افزایش داده‌است. این سرعت باعث می‌شود گوشی‌های هوشمند قابلیت‌هایی نزدیک به رایانه‌ها پیدا کنند و بتوانند فایل‌های چندرسانه‌ای را بسیار بهتر از قبل پشتیبانی کنند و همچنین امکان بازی‌های online  را نیز برای کاربران فراهم کنند.

فناوری4G‌‌ را می‌توان در دو دستة بزرگ تقسیم‌بندی‌کرد:

 LTE  و  wimax

در ابتدا بحث زیادی در مورد اینکه آیا LTE  و  wimax  تمام الزامات فنی را برای طبقه‌بندی فناوری‌های 4G‌  برآورده می‌کنند، وجود داشت. اتحادیه بین‌المللی ارتباطات از راه دور معتقد بود wimax – استانداردی که sprint  آن را 4G‌  می‌نامد – در واقع بخشی از خانوادة 3G  است، ولی sprint  در بازارهای خود wimax  را به عنوان 4G‌  عرضه کرد، زیرا سرعتش با سرعت LTE  قابل مقایسه است. در حقیقت wimax ریشه در صنعت دسترسی به پهنای باند بی‌سیم دارد و  IEEE  از آن حمایت می‌کند، در حالی که استاندارد LTE  را کنسرسیومی از شرکت‌های موبایل ایجاد کرده‌اند. اما اقبال به LTE  و سرعت گسترش آن بسیار بیشتر بوده ‌است.

در LTE  سازوکارهایی پیش‌بینی شده که در گیرنده و فرستنده چند آنتن هم‌زمان داده می‌گیرند و می‌فرستند. به این قابلیت MIMO (multiple input – multiple output)  می‌گویند. در سیستم LTE  با یک تک‌آنتن در فرستنده و یک تک‌آنتن در گیرنده 100mbps  و با سیستم mimo-4*4  داده‌ها با نرخ 326/4mbps  دانلود می‌شوند. در این سیستم می‌توان تا نرخ 86/4mbps  داده آپلود کرد.

در LTE  انقلاب بزرگ فناورانه‌ای که رخ داده این است که توانسته‌اند تأخیر جابجایی داده (Latency)  را در حد قابل توجهی کاهش دهند. تأخیر هر IP – Packet  در LTE  کمتر از 10میلی‌ثانیه است. این کاهش تأخیر برای داده بسیار عالی است. به ویژه برای اپلیکیشن‌هایی که صدا و تصویر تبادل می‌کنند مانند: Voice over IP، Data over IP، Video over Ip.

در LTE  عرض باندهای مورد استفاده از 104MHz  تا 20MHz مقیاس‌پذیر (scalable)  است. علیرغم رشد فناوری‌های گوشی‌های هوشمند همچنان سرعت تبادل 100Mbps  برای همه گوشی‌ها، کاربرد ندارد بلکه این سرویس پرسرعت را عمدتاً کاربران ثابت که از  لپ‌تاپ استفاده می‌کنند، به‌کارمی‌برند. بدین صورت که با استفاده از یک سیم‌کارت در داخل لپ‌تاپ می‌توانند با سرعت چند صد مگابیت در ثانیه به شبکه وصل شوند. البته تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند به سرعت محصولات خود را برای استفاده ازسرعت‌های جدید، توانمند خواهند کرد.

5G

اینک دنیا در شرف به‌کارگیری فراگیر نسل پنجم فناوری ارتباطات بی‌سیم یا 5G  است. این فناوری قادر است بسیار سریع‌تر از 4G‌  و LTE د داده‌ها را مبادله کند. برای 4G‌  به صورت تئوری نهایت سرعت 100Mbps  است. اما در 5G  این میزان به 10Gbps  نیز می‌رسد. با این سرعت می‌توان یک فایل ویدئویی دو ساعته را در زمان 3/6 ثانیه دانلود کرد. به علاوه کاهش تأخیر به 1 تا 2 میلی‌ثانیه نیز به معنای هموارتر شدن استفاده از بازی‌های آن‌لاین در گوشی‌های هوشمند است. با این سرعت‌ها 5G  چالش بزرگی را برای اتصالات اینترنت خانگی کابلی ایجاد می‌کند. زیرا اینترنت کابلی از سرعت 5G  عقب می‌افتد. در مناطقی که امکان کابل‌کشی برای اینترنت نخواهد بود نیز تنها گزینه، اینترنت پرسرعت بی‌سیم 5G  خواهد بود. استاندارد 5G  از فرکانس‌های بین 30 تا 300 گیگاهرتز استفاده می‌کند. در حالی که در گذشته از باندهای فرکانس کمتر از  6 گیگاهرتز استفاده می‌شد. فرکانس‌های بین 30 تا 300 گیگاهرتز در گذشته برای برقراری ارتباط بین ماهواره‌ها و سیستم‌های رادار استفاده شده‌است. مشکلی که امواج در این محدودة فرکانسی دارند این است که به راحتی از ساختمان‌ها و اشیای سخت و محکم عبور نمی‌کنند. از این رو 5G  برای حل این مشکل ازSmall Cells  یا سلول‌های‌کوچک بهره می‌گیرد. این سلول‌ها در مناطق پرتراکم شهرها در فاصلة 250متری از هم قرار می‌گیرند و مانند رله به تبادل داده کمک می‌کنند. این سلول‌ها از فناوری Massive MIMO، ورودی– خروجی‌های انبوه نیز استفاده می‌کنند. بدین ترتیب یک روتر بی‌سیم خانگی مجهز به فناوری MIMO  که از آنتن‌های متعدد استفاده می‌کند می‌تواند هم‌زمان با دستگاه‌های بی‌سیم مختلف ارتباط برقرار کند. سلول‌های MIMO  در آنتن‌های بسیار زیاد خود از فناوری‌های شکل‌دهی اشعه یا Beam Forming  استفاده می‌کنند. با به‌کار‌گیری این فناوری تشعشع اشعه بین آنتن گیرنده و فرستنده بسیار دقیق انجام می‌گیرد و در نتیجه تداخل بین فرستنده و گیرنده به شدت کاهش خواهد یافت. ایستگاه‌های 5G  سامانه‌هایی دوطرفه هستند و در نتیجه می‌توانند با یک فرکانس مشترک هم‌زمان ارسال و دریافت را انجام دهند. در حالی که در فناوری‌های قبلی در هر ایستگاه باید برای تغییر از حالت دریافت به ارسال فرکانس تغییر می‌کرد که همین موضوع هم موجب کاهش سرعت  و هم ایجاد تأخیر می شد. با استاندارد 5G  اینترنت بی‌سیم پرسرعتی را در همة موقعیت‌ها از جمله درون خودروها و دیگر وسایل نقلیه و خانه‌های هوشمند شاهد خواهیم بود و حرکت به سمت اینترنت اشیا (IOT)  تسریع خواهد شد.

اما سؤالی که بسیار اساسی و مهم است این است که آیا در کشوری مثل ما که در آن 3G   و (4G‌  (LTE  به نسبت خوب توسعه پیدا کرده و شاید هنوز از تمام قابلیت‌های آن استفاده نشده، خوب است به سرعت به 5G  روی آوریم؟

پاسخ این است که به طور کلی پرش به جدیدترین فناوری هزینه‌های زیادی دارد که غالباً مقرون به صرفه نیست. پرش به سمت فناوری 5G  نیاز به سرمایه‌گذاری‌های کلان و بسیار گسترده و محرک‌های قوی در بازار دارد که برای کشور ما باید این بررسی‌ها انجام پذیرد و آن‌گاه می‌توان با قطعیت در مورد مقرون به صرفه بودن به‌کارگیری بی‌درنگ 5G  اظهارنظر کرد.

 

حتما ببینید

شبکه ارتباطات سیار: مؤلفة Core در استانداردGSM (شبکه داده 43)

در شمارة قبل بحث در خصوص مؤلفه‌های مهم استاندارد GSM را آغاز کردیم و گفتیم …

پاسخ دهید

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