LTE و NGN شبکه‌هایی بدون پوکی استخوان

صاحبان سرمایه و صاحبان شرکت‌های مخابراتی تا حدود زیادی خودشان مبتکر فناوری‌های نو هستند، اما لزوما همیشه بهترین فناوری را ارائه نمی‌کنند. یعنی دلیل عدم ارائه بهترین فناوری کم بودن اطلاعات یا توان علمی ‌آنها نیست، بلکه هدف آنها ارائه خدمات و کیفیت بهتر (و نه بهترین) است، به شرط آن‌که بتوان بر بستر موجود آن را پیاده‌سازی کرد. به بیان ساده‌تر مالکان شبکه‌های ارتباطی که دارای زیرساخت‌های چند میلیارد دلاری برای خدمات فعلی هستند تمایلی برای تعویض فناوری ندارند مگر این‌که سود نهایی ارائه سرویس‌های جدید به تعویض زیرساخت غلبه کند. حتی با این شرط هم آنها تغییرات را به صورت انقلابی (Revolutionary) انجام نمی‌دهند و تمایل دارند این تغییرات تدریجی (evolutional) باشد.

برای این نوع تفکر و قدرت حاکم بر فناوری 2 نمونه ذکر می‌کنیم تا دلیل و مفهوم تغییر نسل را بهتر درک کنیم.

1. در دهه 70 میلادی بر اساس رشد فناوری ساخت پردازنده‌های قوی‌تر احساس نیاز شد تا سرعت انتقال داده در شبکه‌ها محلی افزایش یابد. ده‌ها طرح مورد بررسی قرار گرفت و دست آخر طرح یک محقق دارای کیفیت بهتر شناخته شد که می‌توانست کارایی شبکه‌ها را ده‌ها برابر افزایش دهد؛ اما این طرح 50 دلار خریده و کنار گذاشته شد و یک طرح که تنها دو دهم کارایی شبکه را افزایش می‌داد به مرحله اجرا رسید. دلیل ساده بود، چون اجرای طرح اول نیاز داشت تا خط تولید کارت‌های شبکه و ابزار شبکه تغییر کند، اما طرح دوم این نیاز را نداشت.

2. مثال دوم که اصل موضوع ماست زمینه تولد شبکه‌های نسل آینده است. در سال‌های اخیر فناوری‌های زیادی پا به عرصه ارتباطات گذاشتند، اما طبق قانون تمایل اپراتورها به استفاده از زیرساخت فعلی، شبکه‌های PSTN یا همان تلفن ثابت با شبکه‌های انتقال داده PSDN نوعی از شبکه‌های جدید را ساخته‌اند که دیگر نیازی به سرورهای میزبان پرهزینه ندارد و ضریب بار برعهده همه کاربران است. از طرفی میزان پهنای باند و سرعت انتقال داده در این شبکه‌ها به حدی می‌رسد که از دیگر شبکه‌ها جدا محسوب نمی‌شوند و سرعت آنها به زمان تبادل داده در یک پایگاه داده تقلیل یافته است. این شبکه‌ها را در اصطلاح NGN می‌نامند.

بعد از این تعاریف معنی LTE به معنای «تکامل بلندمدت» را بهتر درک خواهیم کرد. شبکه‌های موبایل در بستر این فناوری گسترش خواهند یافت.

این شبکه‌ها از نوع شبکه‌های ارزان‌قیمت هستند. به دلیل اینکه این شبکه به جای رایانه‌ها و پایانه‌ها بزرگ و قدرتمند پردازش اطلاعات بر شبکه‌بندی خود استوارند و رایانه‌های رومیزی را به ارائه دهنده خدمات نزدیک کرده‌اند. اما در عین حال در این شبکه‌ها سوئیچ‌های بزرگ و متمرکز نقش مهمی ‌در شبکه خواهند داشت و سوئیچ‌های قابل برنامه‌ریزی soft switch نیز پایه‌های تغییرپذیری شبکه‌ها هستند.

این شبکه‌ها مخصوص انتقال داده با حجم بالا و نیز خدمات‌‌دهی بر بستر صوت و تصویر است. این اهداف دقیقا همان اهداف نسل‌های 3 و 4 شبکه تلفن همراه است.

در ساختار شبکه‌های ارتباط (مخابراتی) سلولی 3 موجودیت را میتوان شناسایی کرد:

1 . UEـ ابزار کاربر (User Equipmen)

این بخش می‌تواند یک دستگاه سیار یا ثابت باشد. مانند تلفن همراه یا PDAیا تبلیت و هر وسیله دیگری که بتواند سیمکارت، کلید دیجیتال حفاظتی و شناسه کاربری را مدیریت کند.

2. RAN ـ شبکه رادیویی (Radio Access Network)

این موجودیت بر اساس یکی از فناوری‌های رادیویی پیاده‌سازی می‌شود و در حقیقت کارش ایجاد ارتباط بین شبکه مرکزی و ابزار کاربری است. شبکه دسترسی GSM به وسیله GRAN و شبکه LTE به وسیله Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network پیاده‌سازی می‌شود.

3.CN ـ شبکه مرکزی (Core Network)

شبکه هسته نیز کار ارائه خدمات را بر عهده دارد و وظایفش عبارتند از احراز هویت و تعیین دسترسی و حسابداری کاربران که این سه فعل به AAAمعروفند یعنی authentication , authorization .accounting وظایف دیگر شبکه مرکزی کنترل و مسیریابی مکالمه و دیتاست. به مجموعه اجزای این شبکه منهای کاربر LTE Evolved Packet System و به شبکه هسته این فناوری را LTE Evolved Packet Core گویند.

همان‌طور که در قسمت‌های قبل اشاره کردیم شبکه نسل سوم بر پایه UMTS طراحی می‌شود پس برای درک بهتر از زیرساخت شبکه‌های نسل آینده موبایل نگاهی به ساختار شبکه نسل سوم خواهیم داشت.

UMTS سرنامی ‌است برای Universal Mobile Telecommunications System، این شبکه از 2گره و یک واسط کنترل رادیویی تشکیل می‌شود. در این مدل مناطق شهری را به بخش‌هایی با شعاع حدود یک کیلومتری تقسیم می‌کنند و بنا به حجم ترافیک پیش‌بینی شده برای آن محدوده فواصل قابل تغییر است که این بخش‌ها را نیز برای پایدار شدن ارتباط و تداوم روند جریان داده به بخش‌هایی 2 یا 3 قسمتی کوچک می‌کنند و در هر بخش آنتن و تجهیزات تقویت‌کننده خود را قرار می‌دهند. در این مدل شبکه موجودیت مادر یعنی همان ابزار کنترل دسترسی (Radio Network Controller) به کیفیت شبکه نظارت دارد که چند وظیفه رادیویی برای آن تعریف شده است از جمله:

1. مدیریت منابع resource management 2. مدیریت سیار بودن Mobility 3. کنترل تبادل پیام Handover میان پایانه‌های موجود در اطراف.

قسمت هسته این شبکه نیز از 2 قسمت سوئیچینگ مداری و بسته‌ای تشکیل شده است. که دارای 2 عنصر Mobile services Switching Centre و Gateway می‌باشد. MSC نیز واحد مدیریت مرکزی است و کار سوئیچینگ کل شبکه را بر عهده دارد. شبکه‌ها بنا به حجمشان معماری‌های متفاوتی از نوع مراکز مدیریت داخلی خواهند داشت.

در حقیقت وقتی تماس صوتی برقرار می‌کنید ابتدا درخواست از واسط دسترسی به واسط کنترل و از آنجا به واحد مدیریت داده می‌شود اگر مشترک اجازه برقراری تماس را داشت درخواست در مرکز مدیریت تحلیل می‌شود و بر اساس الگوریتم‌های مسیریابی و جستجو مخاطب جستجو می‌شود. این الگوریتم‌ها بسیار پیچیده هستند، اما همیشه سعی در یافتن بهترین مسیر خواهند بود.

با توجه به شکل این نوع شبکه‌ها خواهید دید که این شبکه دارای اجزای مختلف دسترسی برای ارتباط مداری و بسته‌ای هستند که این قابلیت امکان ارتباط همزمان دیتا و مکالمه را می‌دهد. به عبارت دیگر یک گوشی نسل سومی‌ هم می‌تواند ارتباط دیتا داشته باشد و هم مکالمه.

در ساختار این شبکه‌ها عناصر خاصی وجود دارد که این شبکه را از نسل دوم جدا می‌کند. در شکل نیز این اجزا و سایر توضیحات قابل تفکیک هستند، برخی موجودیت‌های این شبکه مانند HLR شامل Centre Authentication مرکز احراز هویت، Equipment Identity Register ابزار ثبت شناسه و Visitor Location Register ثبت موقعیت کاربر، به صورت مشترک در هر دو نوع سوئیچینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. ثبت موقعیت کاربر(VLR) در حقیقت ابزاری برای جمع‌آوری اطلاعات موقعیت کاربر است که در یک بانک اطلاعاتی بصورت موقت اطلاعات کاربران حاضر در آن محدوده را نگهداری می‌کند. این بانک به یک پایگاه داده دیگر که کلیدها و شماره‌ها را نگهداری می‌کند، متصل است. در شبکه GSM فقط یک HLR وجود دارد. ابزار ثبت شناسه EIR محل نگهداری اطلاعات حفاظتی است. به عنوان مثال گوشی سرقتی یا غیرمجاز در این قسمت ثبت می‌شود تا در شبکه فعالیت نکند.

صحبت از نوع شبکه‌های نسل سوم تا همین حد کافی است و در نهایت ارتقا یافتگی آن نسبت به نسل دوم مورد توجه بوده است. باید توجه داشته باشیم که ایجاد بسترهای تبادل اطلاعات سریع‌تر نیاز تمرکز بر کیفیت لحظه ای را بالا می‌برد. یعنی نوسان کیفیت در سرعت‌های بالا بسیار مشهودتر از سایر شرایط است. یکی از دلایل ظهور نسل چهارم نیز افزایش این ضریب کیفیت بوده است.

سعید نوری‌آزاد