آینده‌ای بدون سیم و کابل با نسل 4

راه‌حل تمام این موضوعات در نسل آینده شبکه مخابرات سیار است که شبکه‌های محلی فعلی را به صورت یکپارچه توزیع خواهد کرد و نرخ تبادل داده را تا حد فوق تصور بالا خواهد برد.

همان‌طور که هفته گذشته شبکه نسل سوم یا همان UMTS را تشریح کردیم، این هفته به شبکه نسل چهارم نگاهی خواهیم داشت. در نگاه اول ساده شدن شبکه را درخواهیم یافت چرا که یکی از اصلی‌ترین بخش‌های شبکه نسل3 یعنی بخش کنترل رادیویی RNC حذف شده و وظایف آن به موجودیت انتهایی یا همان eNodeB سپرده شده است. با حذف این بخش دست به دست کردن پیام یا همان Handover تماما در گره انتهایی مدیریت می‌شود، که این خود کاهش تاخیر و کاهش ریسک خطا را درپی دارد و در کنار آن پروتکل‌های قبلی نیز روی همان گره پیاده‌سازی شده است تا موجودیت از حالت شبکه به یک سیستم مستقل تبدیل شود. در این نسل نوع تقسیم کانال تغییر اساسی کرده است. در سیستم‌های شبکه‌ای فعلی دسترسی چندگانه به کانال یکی از موضوعات بسیار مهم است که تداخل‌ها و تاخیرهایی را موجب می‌شود و در بهترین شرایط نیز دارای ضریب نهایی استفاده از کانال نیست. موضوع به صورت ساده از این قرار است که در شبکه‌های فعلی در هر لحظه کانال برای یک کاربر خاص رزرو می‌شود و با درخواست کاربر دیگر این زمان محدود و محدودتر می‌شود تا جایی که ممکن است کاربرانی در لحظاتی امکان دریافت نوبت از شبکه را نداشته باشند. در شبکه نسل آینده این روش تصحیح شده و به جای استفاده از یک حامل (Carrier) برای همه از «حامل‌های کوچک» یا «زیر حامل» (Subcarriers) استفاده می‌شود. در این روش که نوع فعالیت از گوشی به گره و از گره به گوشی Downlink و Uplink متفاوت است، یک کانال با پهنای باند 20MHz تا 1MHz به قسمت‌هایی با نرخ 15KHz تقسیم می‌شود. پس دیگر رزرو یک کانال مستقل برای یک کاربر معنا ندارد و کاربران در دامنه محدودتر از قبل، اما به طور دائم می‌توانند داده ارسال کنند. در محیط معمولی که کمتر از 400کاربر فعال در یک محدوده نزدیک به هم باشند، این روش می‌تواند بدون تداخل تمام آنها را بدون افت کیفیت پشتیبانی کند. البته با افزایش آنتن‌های موازی تعداد کاربران در یک محیط قابل افزایش هستند که با روش‌های پیشرفته Space-Division Multiple Access تقسیم مکانی دسترسی و MIMO قابل پیاده سازی است. در MIMO که به معنای ورود و خروج چندگانه است، آنتن مرکزی می‌تواند از یک باند برای خدمات‌دهی به چند کاربر نزدیک به هم استفاده کند و ظرفیت سلول را افزایش دهد که با این کار می‌توان تعداد سلول‌ها و آنتن‌ها را نیز کم کرد. در این نسل از شبکه نوع سیگنالینگ نیز تفاوت دارد و به جای ارسال سیگنال در تمام جهات با استفاده از آنتن‌های شناختگر جهت کاربر تشخیص داده و فقط در همان جهت سیگنال ارسال می‌کنند. این کار سیگنال دریافتی را قوی و تداخل باسایرین را کم می‌کند، به این روش فرم‌دهی پرتو Beam forming گویند.

قسمت هسته شبکه LTE یعنی همان EPC نیز تفاوت عمده‌ای با شبکه‌های قبلی دارد و آن این‌که این شبکه تنها از سوئیچینگ بسته‌ای پشتیبانی می‌کند و سوئیچینگ مداری در این نسل وجود ندارد. در نهایت سرویس‌هایی که در سرویس‌های بسته‌ای قابل ارائه هستند در این نسل ارتقا می‌یابند. بخش هسته قسمت‌هایی دارد از جمله: Serving Gateway Mobility Management Entity و Packet Data Network Gateway.

با توجه به ساختار «داده محور»، شبکه‌های نسل آینده گوشی‌های آن نیز باید معماری خاصی را داشته باشند تا با امکانات آنها همخوان گردند.

یکی از قواعد نانوشته گسترش شبکه‌های مخابراتی تدریجی بودن یا همگانی نبودن آن است. چرا که از 2بعد دارای محدودیت‌هایی است. اول آن‌که زیر ساخت فناوری معمولا تدریجی تولید و راه‌اندازی می‌شود و اصولا شبکه‌هایی در حال کار که به شبکه‌های زنده معروفند را نمی‌شود یک شبه متحول کرد و دوم آن‌که خدمات پیش‌بینی شده برای نسل آینده چیزی بیش از روشن کردن چند سیستم در یک شبکه اطلاعاتی است و ابتدا باید مشتری آن را ببیند، بپسندد و کار با آن را بیاموزد و از آن مهمتر محتوا برای آن شبکه در دسترس باشد که این خود زمان نیاز دارد. از حاشیه‌های دیگر که بگذریم، درمی‌یابیم با همین محدودیت‌ها گوشی‌های نسل آینده نمی‌تواند در اولین نسخه تماما متعلق به یک نوع فناوری باشد و به نوعی میان افزارهایی هستند برای 2 نسل فعلی و آینده. در مورد نسل LTE نیز همین موضوع صادق است و گوشی‌های آن نسل در ابتدای کار با GSM 3G و Wi-Fi و بلوتوث سازگاری خواهند داشت. با وجود آن‌که LTE قرار است تمام شبکه‌های کوچک و بزرگ را یکی کند، اما این تجهیزات باید سبک، با طراحی زیبا و دارای باتری با کارکرد طولانی باشد. بر اساس کارکردهای شبکه‌های نسل آینده گوشی‌ها دارای 2کارکرد مخابراتی و برنامه‌های کاربردی هستند که به صورت پایه در آنها پیاده‌سازی می‌شود. غیر از حافظه داخلی و جانبی که به نوعی آپشن یا مزیت به‌شمار می‌روند پردازنده این گوشی‌ها باید دارای پردازنده با قدرت یک‌گیگاهرتز باشد تا تمام فعالیت‌های مربوط به کاربر را مدیریت کند.

فناوری وایمکس تقریبا یک فناوری قدیمی ‌به شمار می‌رود و در اروپا و استرالیا دیگر توسعه نمی‌یابد و سازنده‌های تجهیزات آن نیز باقیمانده تجهیزات را به خاورمیانه سرازیر کرده‌اند. دلیل توسعه‌نیافتن این فناوری نیز قدرت بالای نسل 4 موبایل است و جایی که نسل 4 باشد توجیهی برای حضور وایمکس نیست. اما استاندارد جدید وایمکس که WiMAX802.16mاست، خاصیت این زیرساخت را بسیار بهبود بخشیده و این استاندارد جدید درکنار LTE-Advanced بعنوان نسل چهارم موبایل معرفی شدند. با نگاهی کوتاه به استاندارد فعلی وایمکس به بعد فنی آن بیشتر نزدیک خواهیم شد. رنج فرکانسی این فناوری از 2GHZ تا 66GHZ متغییر است و پهنای باند آن به ازای هر فرستنده از 1.5MHZ تا 20MGHZ است که نرخ تبادل اطلاعات آن را تا 70Mbps می‌رساند و این عدد بازهم قابل ارتقاست، برد دامنه تحت پوشش این شبکه محدوده‌ای به شعاع 80KM است که این امر می‌تواند برای یک شهر بزرگ با چند آنتن معدود انجام شود. تبادل اطلاعات بین فرستنده و گیرنده به صورت line-of-sight و non-line-of-sight انجام می‌شود.

این فناوری قابلیت هماهنگی با فناوری‌های دیگری که اکنون در حال استفاده است را دارد مانند امکان اتصال به لینک‌های کابلی DSL و T1/e1. برای استفاده از این فناوری نیازی به تعویض امکانات وسایلی مانند لپ‌تاپ‌ها نیست و قابلیت سازگاری با تکنولوژی‌هایی مانند WiFi می‌تواند بدون اختلال در کار مزایای بسیاری را برای کاربران فراهم کند. بعلاوه پشتیبانی از توپولوژی‌های تحت استاندارد IEEE مانند Token Ring و نیز ساختارهایی خارج از استاندارد IEEE مانند LLC می‌تواند آن را در تمام شبکه‌ها قابل استفاده کند. عمده بازار وایمکس دنیا در حال حاضر به اروپا و استرالیا محدود می‌شود، البته طیفی از کاربران نیز در آمریکای جنوبی و آفریقا هستند و در این میان خاورمیانه کمترین میزان کاربر وایمکس را در دنیا دارد. طبق گزارشInforma Telecoms & Media تنها 4 درصد از کل کاربران وایمکس در خاورمیانه و حدود 30 درصد آن در اروپا هستند.

در نهایت باید گفت نزدیکی 2 شبکه وایمکس و LTE بیش از آن‌که آینده را برای ما روشن کند آن را برای ما مبهم کرده و دلیل این است که با کدام وسایل می‌خواهیم از چه محتوایی در چه بستری از 4G استفاده کنیم؟

نوع مقررات و آیین‌نامه‌های دسترسی در این شبکه‌ها چگونه خواهد بود؟ یا از تمام اینها مهم‌تر هزینه استفاده از این شبکه چقدر خواهد بود؟

تمام این موارد درحالی است که ما با نزدیک شدن بسیاری از کشورها به پایان دوران نسل سوم موبایل از این نسل هم بهره‌مند نشده‌ایم و گمان نمی‌رود تا 6 ماه آینده چیزی از خدمات آن را بتوانیم درک کنیم.

به هر حال در آستانه ورود به بازاری هستیم که خدمات از رایانه به دستگاه‌های قابل حمل و خدمات از نرم‌افزار به اشتراک افزار منتقل می‌شود. باید خود را برای تغییر هر روزه آماده کنیم و سرعت رشد خود را افزایش دهیم.

سعید نوری‌آزاد