مخابرات ما (محمد – سیتنا) – در سوم آوریل سال ۱۹۷۳۳ مارتین کوپر، مدیر و محقق شرکت موتورولا برای ایجاد ارتباط بی‌سیم بین انسان‌ها دستگاهی به نام Cell phone را اختراع کرد، اما روزی که این مدیر شرکت موتورولا اولین تلفن همراه را به دست گرفت و در حالی که در خیابان قدم می زد به یکی از مدیران شرکت رقیبش زنگ می زد، هیچ وقت فکر نمی کرد که روزی تلفن همراه این گونه با زندگی بشر عجین شود. امروزه تلفن همراه دیگر جزء لاینفک زندگی بشر است، هر روز به امکانات آن افزوده می شود. اگر روزی تلفن همراه تان را در منزل جا بگذارید باید حتماً به منزل برگشته و آن را بردارید چرا که در طول روز حتما نیاز به این وسیله ارتباطی را به دفعات احساس می کنید.
یکی از کلماتی که امروزه زیاد در ارتباط با تلفن همراه شنیده می شود کلمه نسلهای تلفن همراه است، اما ماهیت نسلهای تلفن همراه چیست، آنچه در مورد ارائه نسل های بالای تلفن همراه توسط اپراتورهای تلفن همراه ادعا می شود تا چه میزان با حقیقت مطابقت دارد و برنامه اتحادیه جهانی مخابرات به عنوان مرجع تعیین‌کننده استانداردهای ارتباطی برای ورود کشورها و اپراتورهای تلفن همراه به نسل های بالاتر تلفن همراه چیست؟
از شبکه نسل اول تا پیش از ارائه نسل سوم
نسل اول ( 1G) کوتاه شده عبارت «نسل اول فناوری تلفن بی سیم» است به عنوان اولین گام در استانداردهای تلفن همراه آنالوگ است که در سال ۱۹۸۰ مطرح شد و تا هنگام جایگزینی با تلفن‌های دیجیتال نسل ۲ ادامه داشت. انتقال صدا در نسل اول به صورت آنالوگ انجام می گرفت. ظرفیت و سرویس محدود، کیفیت پایین و تجهیزات گران از مشخصات آن است. قبل تر از فناوری نسل ۱، تلفن رادیویی همراه یا نسل صفر وجود داشت.
نسل دوم (2G) خلاصه عبارت «فناوری تلفن بی‌سیم نسل دوم» است. در اوایل دهه نود اولین شبکه‌های سلولی دیجیتال به وجود آمد که مزایای قابل توجه بسیاری نسبت به شبکه‌های آنالوگ داشت.
در واقع جابه‌جایی از نسل اول به دوم، جابه‌جایی از آنالوگ به دیجیتال بود. این تغییر امکان ذخیره‌سازی، کپی، رمزگذاری و فشرده‌سازی داده‌ها و اجازه انتقال اطلاعات بدون خطر از دست رفتن آن‌ها و نیز اصلاح خطا را فراهم می‌کرد. به علاوه، در این شبکه‌ها امنیت ارتقا یافته، کیفیت صدا و ظرفیت کلی نیز افزایش یافته بود. همان‌گونه که گفته شد در نسل دوم انتقال صوت به‌صورت دیجیتال انجام می‌گرفت و در مجموع توانست بسیاری از معایب نسل اول را برطرف کند.
این فناوری سرویس‌های داده سلولی بی‌سیم، سرویس‌هایی مانند دسترسی به اینترنت با سرعت بالا را فراهم می‌کرد. نسل دوم مانند گذشته دارای سیستم تعویض مدار بود و شما همچنان برای مدت زمان مکالمه هزینه پرداخت می‌کردید در نتیجه این روش مطلوب و مقرون به صرفه‌ای برای انتقال داده نبود.
نسل دوم موبایل که در بسیاری از کشورها متروک شده است از پروتکل های متفاوتی استفاده می کرد که معروفترین آن GSM است.
نسل های 2.5 و 2.75 را می توان گامی بین دو فناوری بی‌سیم نسل دوم و نسل سوم در نظر گرفت؛ یعنی همان نسل دوم که امکانات GPRS شامل دسترسی به اینترنت، پست الکترونیک، ارسال عکس و سایر امکانات MMS و به طور کل مالتی مدیا به آن اضافه شده بود.
شروع ارتباطات نسل جدید با ارائه نسل سوم
نسل سوم شبکه تلفن همراه یا (3G) روشی برای انتقال اطلاعات در تلفن‌های همراه و سیستم‌های بدون سیم می‌باشد. رویکرد نسل سوم تلفن همراه، مالتی مدیاست. این نسل جدید سرعت بالا برای انتقال چندرسانه‌ای را فراهم می‌سازد. در نسل سوم همه چیز در قالب اطلاعات دیجیتال منتقل می‌شود. با سرعت نسبتاً بالایی که در تلفن‌های نسل سوم پیش بینی شده‌است، امکاناتی از قبیل تلفن‌های تصویری بی سیم، با کیفیت مناسب مقدور خواهد بود.
ژاپن اولین کشوری بود که از شبکه 3G به صورت گسترده و تجاری استفاده کرد. در اولین روز ماه اکتبر سال ۲۰۰۱، بزرگ‌ترین شرکت مخابراتی ژاپن یعنی ان‌تی‌تی دوکومو، خدمات مخابراتی خود را به نسل سوم مجهز کرد. از سال ۲۰۰۵، شبکه‌های نسل سوم ضریب نفوذ خود را افزایش داده‌اند، یکی از علل را می‌توان در پر شدن گنجایش نسل دوم شبکه‌های مخابراتی دانست. شبکه‌های نسل دوم برای انتقال اطلاعات صوتی با سرعت پایین طراحی شده‌است، از همین رو براساس نیازهای مشترکین به ارتباطات پر سرعت تر، این نسل وارد عمل شد.
ویژگی برجسته LTE این است که تمامی زیرساخت آن براساس IP است
4G چهارمین و جدیدترین نسل از تکنولوژی‌های مخابراتی برای ارسال و دریافت اطلاعات از طریق شبکه‌های تلفن همراه است. سریع‌تر از نسل قبلی است و به شبکه‌ها ظرفیتی بالاتر از نسل سوم را می‌دهد.
اگرچه اتحادیه بین‌المللی مخابرات، به تدوین استاندارد یا توسعه فناوری‌ها نمی‌پردازد، ولی رهنمودهایی ارائه می‌کند که فناوری‌های آینده چه ویژگی‌هایی داشته باشند. حداقل‌های لازم برای اطلاق نسل چهارم موبایل به یک خدمت شبکه تلفن همراه عبارتند از:
شبکه نسل چهارم باید کاملاً مبتنی بر پروتکل اینترنت (IP) باشد.
کاربر باید هنگام تحرک بالا (در ماشین و قطارهای تندرو) حداقل به اینترنتی با سرعت ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه دسترسی داشته باشد و هنگام تحرک پایین (هنگام پیاده‌روی و در منزل) به سرعتی معادل یک گیگابیت بر ثانیه دسترسی داشته باشد.
گذر از نسل چهارم بدون تاییدیه ITU تنها ادعاست!
باید دقت داشت که استفاده از عبارت «حداقل» در توصیف نسل چهارم به این معناست که اگر استانداردی بتواند سرعتی بیش از حداقل‌های تعیین شده را محقق سازد لزوماً از نسل چهارم متفاوت نخواهد بود.
شبکه باید به صورت پویا قادر باشد از منابع شبکه به گونه‌ای استفاده کند که به طور همزمان به تعداد بیشتری کاربر دسترسی بدهد. شرایطی که یک شرکت مدعی تحقق استاندارد تلفن همراه با اجرای به این سطوح خدمت دست می‌یابد در حالت آزمایشگاهی و متفاوت از دنیای واقعی است.
استانداردهای LTE و Wimax به خاطر اینکه برخی از الزامات تدوین شده در تعریف نسل چهارم تلفن همراه را محقق نمی‌کنند در زمره استانداردهای نسل چهارم تلفن همراه قرار نمی‌گیرند، بلکه نسخه پیشرفته این استانداردها یعنی وایمکس ۲ و ال تی ای پیشرفته الزامات نسل چهارم را محقق خواهند ساخت.
البته اتحادیه جهانی مخابرات در جلسه ششم دسامبر ۲۰۱۰ اذعان کرد که می‌توان به ال تی ای، وایمکس و حتی استانداردهای پیشرفته نسل سوم همانند «اچ اس پی ای پلاس» که بهبودهای بنیادی در نحوه ارائه خدمت و قابلیت‌های خود داده‌اند نیز نسل چهارم قلمداد کرد، اما نسل چهارم واقعی باید به وایمکس ۲ و ال تی ای پیشرفته اطلاق شود.
نکته مهم در مورد جوامع توسعه دهنده این دو استاندارد این است که استانداردهای وایمکس توسط شرکت‌هایی همچون اینتل، سیسکو و گوگل حمایت می‌شود در حالی که استاندارد ال تی ای توسط شرکت‌های بزرگ مخابراتی و تولیدکنندگان تلفن همراه در حال اشاعه است.
نسل چهارم، یک راه‌حل جامع بر مبنای IP برای انتقال صدا، تصویر و داده استفاده می‌کند و بر پایه اصل «هرجا و هر زمان» داده‌ها را با سرعتی بسیار بالاتر از نسلهای قبل در اختیار کاربر قرار می‌دهد. از لحاظ تکنیکی در نگاه ساده سرعت بارگذاری و بارگیری در LTE نسبت به نسلهای قبل بسیار بالاتر است. مهم‌ترین ویژگی برجسته LTE این است که تمامی زیرساخت آن بر اساس IP است، به عبارت بهتر بخش هسته شبکه کاملاً همگام با پروتکل‌های TCP/IP است و از سیگنالینگ معمولی که در شبکه‌های قدیمی‌تر به خصوص GSM استفاده می‌شد خبری نیست.
نرخ انتقال داده در این فناوری ۳۲۶ مگابیت در ثانیه برای بارگیری و ۸۶ مگابیت در ثانیه برای بارگذاری در طیف فرکانسی ۲۰ مگاهرتز است که در این شرایط حدود ۴۰۰ کاربر به‌صورت همزمان در یک سلول می‌توانند فعال و در عین حال متحرک باشند. در شبکه نسل سوم پیشرفته یا HSPA تأخیر در حدود ۴۰ تا ۵۰ میلی‌ثانیه است که در LTE به حدود ۱۰ میلی‌ثانیه کاهش می‌یابد.
در نسل چهارم، برای ارتباطات در حال حرکت مانند استفاده در قطار یا خودرو حداکثر سرعت ۱۰۰ مگابیت در ثانیه (Mbit/s 100) و برای ارتباطات نسبتاً ثابت و بدون جابجایی مانند کاربران پیاده‌رو یا ساکن، یک گیگابیت در ثانیه (GBit/s 1) است.
نسل پنجم شبکه تلفن همراه؛ هدفگذاری بر ظرفیت بیشتر به جای سرعت بالاتر
نسل پنجم شبکه تلفن همراه (5G)، استانداردهای پیشنهادی برای نسل جدید ارتباطات سیار است که پس از نسل چهارم شبکه تلفن همراه فعلی ارائه می‌شود.
برنامه ریزی آن به جای افزایش سرعت اتصال اینترنت، بر ظرفیت بیشتر نسبت به نسل چهارم هدفگذاری شده است، که اجازه تعداد بیشتر کاربران ارتباطات باندپهن سیار در هر واحد سطح شبکه و نیز مصرف بدون محدودیت داده ها در مقیاس گیگابایت در ماه را می دهد. در نتیجه، امکان ارتباط به صورت رسانه جاری در ساعات زیاد از طریق تلفن همراه را برای افراد فراهم می کند.
همچنین، هدف عملیاتی دیگر آن بهبود پشتیبانی از ارتباطات ماشین به ماشین، یعنی اینترنت اشیا، با هزینه کمتر، مصرف باتری کمتر و تأخیر کمتر از نسل چهارم می باشد.در اوایل ۲۰۱۲، اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU) برنامه‌ای را برای توسعه تیم ارتباطات بین‌المللی موبایلی (IMT) برای افق ۲۰۲۰ و فرای آن (IMT-2020) آغاز کرد.
در نتیجه رسماً یک مسابقه جهانی برای تعیین نسل پنجم شبکه تلفن همراه شروع شد. در سه سال بعدی تصویر سیستم این نسل بعدی شروع به شکل‌گیری کرد. یک پیشنهاد پیش‌نویس از سوی ITU-R درباره IMT-2020، سه کاربرد کلیدی در 5G را به عنوان موبایل پهن‌باند افزایش یافته تعریف می‌کند، ارتباطات ماشینی سنگین، فوق قابل اطمینان و ارتباطات با نهفتگی کم. همچنین گزارش مشابهی به راهنمایی درباره ملزومات این سناریوها در زمینه شاخص‌های اجرایی مانند بازده طیف، نهفتگی، چگالی ارتباط، ظرفیت ترافیکی ناحیه اشاره می‌کند.
مختصات نسل پنجم؛ دانلود ۲۰ گیگابیت بر ثانیه
اتحادیه بین‌المللی مخابرات ظرفیت‌های نسل پنجم اپراتورهای تلفن همراه را تعیین کرد؛ ۲۰ گیگابیت دانلود در ثانیه، سرویس‌دهی به یک میلیون دستگاه در هر کیلومتر مربع، اینترنت‌رسانی به دستگاه‌های در حرکت تا ۵۰۰ کیلومتر بر ساعت.
اپراتورهای تلفن همراه حالا می‌دانند زیرساخت‌های خود را باید برای چه تحول بزرگی به‌سازی کنند. اتحادیه بین‌المللی مخابرات که نهاد تعیین‌کننده استانداردهای ارتباطی سازمان ملل است، اعلام کرد نسل آینده شبکه‌های موبایل که تا سال ۲۰۲۰ راه‌اندازی خواهند شد، باید ظرفیت دانلود ۲۰ گیگابیت در ثانیه و آپلود ۱۰ گیگابیت بر ثانیه را ارائه کنند.
حداکثر داده‌ای که با شبکه‌های کنونی موبایل (LTE) می‌توان دریافت کرد یک گیگابیت بر ثانیه است. میزان سرویس‌دهی هم باید تا سقف یک میلیون دستگاه ارتباطی (موبایل، تبلت و هرآنچه تا ۲۰۲۰ ظهور کند) در هر کیلومتر مربع ارتقا یابد تا پاسخگوی نیازهای فزاینده «اینترنت اشیاء» باشد. استاندارد 5G تجربه فوق‌سریعی از اینترنت را به کاربران خواهد داد.
پیکربندی نسل پنجم شبکه‌های موبایل به‌گونه‌ای است که از رابط‌های رادیویی بهره می‌گیرد و در مصرف انرژی صرفه‌جوتر از همه نسلهای پیشین خواهد بود. نسل پنجم این قابلیت را هم خواهد داشت که به محض منفعل ماندن موبایل، به حالتی برگردد که کمترین میزان انرژی را از دستگاه می‌کشد. این تغییر حالت در کمتر از ۱۰ میلی‌ثانیه رخ می‌دهد.
به حکم ITU، تاخیر ارسال و دریافت داده‌ها در نسل پنجم باید به حداکثر ۴ میلی‌ثانیه برسد. این تاخیر برای شبکه‌های پرسرعت کنونی ۲۰ میلی‌ثانیه است. برای هر گوشی موبایل در شبکه فایو جی، ظرفیت دانلود ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه و آپلود ۵۰ مگابیت بر ثانیه تعیین شده است.
تعیین مختصات کارکردهای نسل آتی تلفن همراه از وظایف اتحادیه بین‌المللی مخابرات است که از راه پژوهش‌های مستمر منسجم انجام می‌شود. آنچه اکنون منتشر شده نسخه پیش‌نویس مختصات است و باید تا نوامبر سال جاری میلادی به تصویب برسد تا از آنجا کار روی توسعه زیرساخت‌ها رسما آغاز شود.
یکی دیگر از ویژگی‌هایی که اتحادیه جهانی مخابرات برای نسل پنجم شبکه‌های موبایل تعریف کرده این است که قابلیت سرویس‌دهی به تجهیزات ارتباطی در حال حرکت تا سرعت ۵۰۰ کیلومتر بر ساعت را داشته باشد. این یعنی اگر رویای ایلان ماسک برای توسعه سیستم حمل‌ونقل اولترا سریع «هایپرلوپ» محقق شود، این کپسول‌هایی که با سرعت هزار کیلومتر بر ساعت انسان‌ها را جابجا خواهند کرد، نمی‌توانند از سرویس فایو جی بهره‌مند شوند.
***
نظرات بسته شده است.