آشنايي با شبکه‌هاي نسل چهارم موبايل
نوشنه: مهندس بابك احسنت (كارشناس ارشد مخابرت)
شبکه‌هاي تلفن قديمي (شبکه‌هاي سلولي نسل دوم) مانند GSM، که فقط براي انتقال صوت مورد استفاده قرار مي‌گيرند ، ذاتا" داراي تکنولوژي سوئيچ مداري هستند. شبکه هاي نسل 5/2 مانند GPRS ، مدل گسترش يافته شبکه‌هاي نسل2 هستند که از تکنولوژي سوئيچ مداري براي انتقال صوت و از سوئيچ بسته‌اي براي تبادل ديتا استفاده مي‌کنند. تکنولوژي سوئيچ مداري ايجاب ميکند که کاربرها بر مبناي زماني سنجيده شوند نه بر مبناي ميزان ديتاي انتقال داده شده، چرا که پهناي باند فقط براي کاربر اختصاص داده شده است. تکنولوژي سوئيچ بسته‌اي ، پهناي باند را بيشتر مورد استفاده قرار داده و به بسته‌هاي هر کاربر اجازه رقابت براي بدست آوردن پهناي باند را ميدهد و کاربرها را بر مبناي ميزان ديتناي انتقال داده شده ، مورد حسابرسي قرار ميدهد. بنابراين حرکت به سمت استفاده از سوئيچ بسته‌اي و به تبع آن شبکه‌هاي IP يک امر طبيعي است. شبکه‌هاي نسل 3 قصد داشتند مشکلات متعددي که نسلهاي 2 و 5/2 با آن روبرو شده بودند را بر طرف کنند. از جمله اين مشکلات ميتوان به سرعت‌هاي پايين و وجود تکنولوژي‌هاي ناهمخوان و سازگار ناپذير (TDMA/CDMA) در کشورهاي مختلف اشاره کرد. انتظاراتي که از نسل 3 وجود داشت، افزايش پهناي باند به Kb/s 128در ماشين‌ها وMb/s 2 در کاربردهاي ثابت بود و در تئوري، اين انتظار وجود داشت که نسل 3 به همان خوبي واسطهاي هوايي بي سيم آسيا و اروپا ، در آمريکاي شمالي نيز کار کند ولي در واقعيت، خروجي نسل3 نه روشن بود و نه مشخص . البته يک قسمت از اين مشکل به اين مسئله برمي‌گردد که تامين کنندگان و ارائه دهندگان شبکه در اروپا و آمريکاي شمالي، در حال حاضر از استانداردهاي مجزايي براي نگهداري و پشتيباني استفاده، مي‌کنند. بدنه اين استانداردها باعث ايجاد تفاوت‌هايي در تکنولوژي واسطهاي هوايي مي‌شوند. در ضمن سوالات مالي متعددي هم وجود دارد که باعث ترديد در مرغوبيت شبکه‌هاي نسل 3 مي‌شود و اين نگراني وجود دارد که در بسياري از کشورها ، نسل 3 مورد توجه واقع نمي‌شود که اين نگراني در مواقعي باعث ايجاد رقابت و تمايل به استفاده از تکنولوزي‌هاي بي سيم نسل 4 شد.
شبکه‌هاي نسل چهارم يا G4 ، نامي است که به سيستم‌هاي موبايل مبتني بر IP که دسترسي را از طريق يک مجوعه از واسطه‌هاي راديويي تا مين مي‌کنند، داده شده است. شبکه G4 برقراري بهترين سرويس اتصال و رومينگ فراگشت بي سيم را تعهد ميکند و از طرف ديگر چندين واسط دسترسي راديويي مانند
HIPERLAN,WLAN ,BLUETOOTH ,GPRS) را به يک شبکه واحد که کاربر از آن استفاده ميکند تبديل خواهد کرد.
با اين ويژگي، کاربران خواهند توانست به سرويس هاي مختلف دسترسي پيدا کرده و پوشش بيشتري داشته باشند در ضمن، راحتي استفاده از يک وسيله واحد را نيز تجربه کنند. از طرف ديگر يک صورتحساب را با کاهش کل هزينة دسترسي داشته و دسترسي بي سيم قابل اعتمادي را حتي در صورت از دست دادن يک يا چند شبکه، داشته باشند.
در حال حاضر G4 يکي از ابتکارات مراکز R&D براي فائق آمدن بر محدوديت‌هاي موجود و بر طرف کردن مشکلات G3 است که نتوانسته به وعده‌هاي خود در زمينه عملکردها و خروجي هاي مختلف عمل کند.
در عمومي ترين سطح، ساختار G4 شامل سه منطقة پاية ارتباطي است: شبکه‌هاي شخصي PAN، (مانند Bluetooth)، نقاط دسترسي محلي با سرعت بالا در شبکه‌هايي که شامل تکنولوژي هاي LAN بي سيم (WIAN) هستند، (مانند: HIPERLAN و 11/802 IEEE ) و ارتباطات سلولي. با اين اوصاف G4 براي محدودة وسيعي از دستگاههاي موبايل که از جابجايي هاي عمومي پشتيباني مي‌کنند، به کار خواهد رفت. هر دستگاه قادر خواهد بود که با اطلاعات مبتني بر اينترنت که براي شبکه‌اي که در آن لحظه به وسيلة دستگاه استفاده مي شود، تعريف شده است، تعامل داشته باشد. به طور خلاصه، ريشه هاي شبکه هاي G4 بر مبناي ايدة محاسبات منتشر شونده، مي باشد.
ابزاري که در اين راستا قابل استفاده است راديو نرم افزار (SDR) مي باشد. راديوهاي SDR دستگاه‌هايي مانند تلفن‌هاي سلولي، PDAها، PCها و تمامي رنج ساير دستگاهها را براي دريافت امواج هوايي به منظور رسيدن به بهترين متد ممکن ارتباطي، با بهترين قيمت آماده و امکان‌پذير مي‌سازد. در يک محيط SDR، توابعي که سابقاً، فقط در سخت افزار اجرا مي شدند، (مانند: توليدسيگنال راديويي انتقال و تنظيم سيگنال راديويي دريافت ) به وسيلة نرم افزار انجام مي‌شوند. بنابراين راديو قابل برنامه ريزي بوده و قادر به ارسال و دريافت سيگنال در يک رنج وسيع فرکانسي مي باشد؛ در زماني که به صورت مجازي براي بدست آوردن فرمت انتقال در حال رقابت باشد.
مشخصات و ويژگي هاي G4
1-سرعت بالا:
سيستم‌هاي G4 بايد سرعت پيك بيش از Mb/s100 را در حالت ساکن و ميانگين Mb/s20 را در حال حرکت ارائه دهند.
2- ظرفيت بالاي شبکه:
ظرفيت شبكه بايد حداقل 10 برابر بيشتر از سيستم‌هاي G3 باشد. که اين مقدار زمان Download يک فايل M byte10 را در سيستم هاي G4 به 1 ثانيه کاهش ميدهد که اين زمان در سيستم‌هاي G3 معادل 200 ثانيه مي باشد. از طرف ديگر قابليت ارائه ويدئو با کيفيت بالا به تلفن‌ها و تجربة واقعيت مجازي در صفحات نمايش گوشي ها را نيز ارائه ميکند.
3- فراگشت سريع و بي سيم بين شبکه هاي مختلف:
شبکه‌هاي بي‌سيم G4 بايد از جابجايي عمومي بين شبکه‌هاي موبايل و شبکه‌هاي بي‌سيم مختلف پشتيباني کنند.
4- پشتيباني از چند رسانه‌هاي نسل جديد:
شبکة پايه G4 بايد قادر به پشتيباني از مقدار زياد ديتاي انتقالي با سرعت زياد و با هزينة پايين‌تر از هزينه هاي معمول باشد.
شبکه‌هاي G4 و IPV6
هدف G4 اين است که تکثر و فراواني موجود در بين شبکه هاي موبايل را با يک شبکة مركزي استاندارد جهاني که مبتني بر IP باشد و بتواند ويدئو، ديتاي بسته‌ها و صوت را پشتيباني کند، جايگزين نمايد که اين کار سرويس‌هاي يکپارچه صوت، تصوير و ديتا را براي تمامي ميزبانان موبايل که کاملاً بر مبناي IP هستند، تأمين ميکند.
در واقع هدف اصلي ارائه سرويس‌هاي چند رسانه اي بي سيم به کاربرهايي است که از طريق تکنولوژي هاي دسترسي ناهمگن به يک ساختار تماماً IP دسترسي دارند. پروتكل IP در واقع به عنوان يک پيوند دهنده بين شبکه‌هاي مختلف براي تأمين ارتباطات عمومي و حرکت‌پذيري، عمل مي کند.
يک شبکة بي‌سيمIP ، پروتکل مخابراتي سيستم سيگنالينگ شمارة 7 (SS7) که واقعاً يک عامل زائد مي‌باشد، را تغيير ميدهد. زيرا ارسال سيگنال SS7 بخش زيادي از پهناي باند شبکه را مصرف ميکند حتي در زماني که هيچ ترافيکي سيگنالينگي وجود ندارد و علت اين امر اين است که اين سيستم از مکانيزم Setup مکالمه براي رزرو کردن پهناي باند استفاده ميکند که اسلاتهاي زماني / فرکانسي در امواج راديويي اين کار را انجام نمي‌دهند. از طرف ديگر شبکه‌هاي IP بدون اتصال هستند و تنها زماني از اسلاتها استفاه مي‌کنند که ديتايي براي ارسال داشته باشند بنابراين در اين حالت بهينه ترين استفاده از پهناي باند موجود انجام خواهد شد.
امروزه ارتباطات بي سيم بيشتر بر پاية صوت استوار مي باشند و اين در حالي است که تحقيقات نشان مي دهد رشد ترافيک دنياي بي سيم به صورت نمايي به نسبت تقاضاي ترافيک صورت، در حال افزايش است. به خاطر اينکه لاية هسته IP به صورت ساده اي قابل درجه بندي مي‌باشد و براي رودرويي با اين چالش مناسب است. هدف ما در واقع يکي کردن شبکه هاي صوت، ديتا و چند رسانه ها است.
