سیر تحول نسل های ارتباطات موبایل تا نسل پنجم

پیشتاز گزارش می دهد؛

به گزارش خبرنگار خبرگزاری پیشتاز ارتباطات سیار به عنوان یک فناوری حیاتی در جوامع امروزی همواره در حال رشد و توسعه بوده است به نحوی که هر ده سال نسل جدیدی از آن شکل گرفته است. منظور از نسل مجموعه ای از فناوری ها در قالب یک معماری و ساختار است که با نسل قبلی تفاوت ویژه ای دارد. در حال حاضر نسل پنجم ارتباطات موبایل فایو جی در حال تجاری سازی و عرضه به بازار است. از طرفی نسل چهارم که تحت عنوان (ال تی ای )LTE استانداردسازی شده به بلوغ خود رسیده است. در گزارش زیر به بررسی سیر تحول نسل های ارتباطات موبایل تا قبل از نسل پنجم می پردازیم:

 نسل اول و دوم ارتباطی/ فرکانس زمان کد مکانیکی از تفاوت های مهم میان هر نسل با نسل قبلی خود محسوب می شود

در ابتدای دهه هشتاد نخستین سیستم های ارتباطی موبایل به صورت استاندارد عرضه تجاری گردید که در حال حاضر بدان نسل اول ارتباطات موبایل (G۱) گفته می شود. شبکه G۱ از نوع آنالوگ بود و از مدار های آنالوگ برای ارسال و دریافت اطلاعات استفاده می کرد که مشخصاً تنها برای انتقال صوت مناسب بود.

نسل بعدی که استاندارد غالب آن یعنی «جی اس ام»(GSM) در اروپا تدوین شده بود در ابتدای دهه نود میلادی عرضه شد. البته برای «جی تو» (G۲) سه استاندارد دیگر نیز وجود داشت که هیچکدام به موفقیت جی اس ام دست نیافتند. G۲ اولین نسل شبکه موبایل دیجیتال بود که این فلسفه فکری یعنی ارتباطات دیجیتال تاکنون ادامه یافته است. با این حال ممکن است در آینده ارتباطات کوانتومی دوباره بنیان اصلی انتقال اطلاعات را تغییر دهند.

استاندارد جی اس ام با پهنای باند ۲۰۰ کیلوهرتز حداکثر نرخ ۹.۶ کیلوبیت برثانیه را فراهم می ساخت. این نرخ برای انتقال صدای انسان کاملا مناسب بود اما در خصوص انتقال داده کارکرد ضعیفی داشت و منحصر به ارسال و دریافت پیامک بود که البته در آن زمان پیشرفت بزرگی محسوب می شد تفاوت مهم دیگر میان نسل اول و دوم در نحوه تقسیم منابع شبکه بین کاربران بود. در نسل اول فضای ۱ فرکانسی بین کاربران تقسیم و در نسل دوم فضای فرکانسی و زمان بین کاربران تقسیم می شد.

نسل سوم ارتباطی/هر تغییری الزاما پایدار نیست

در ابتدای هزاره سوم میلادی نسل سوم ارتباطات موبایل جی ۳(G۳) با هدف ارائه خدمات تبادل داده با نرخ ۱۴۴ کیلوبیت برثانیه ارائه شد. در این نسل یک فناوری جدید ارائه شد که در آن کاربران در فضای کد از همدیگر ۲ متمایز میشدند. فناوری مذکور که «سی دی ام آ» CDMA نام گرفته است بدین صورت کار می کند که به هر کاربر یک کد شبه تصادفی اختصاص داده می شود که حتی اگر اطلاعات آن کاربر روی یک فرکانس مشترک با سایر کاربران و همزمان با آنها ارسال شود تداخلی رخ نمیدهد. با این حال سی دی ام آ مشکلاتی از نظر فنی داشت که باعث شد در آینده کنار گذاشته شود. این موضوع به خوبی نشان می دهد هر تغییری الزاماً پایدار نیست و این واقعیت در نسل های بعدی نیز صدق می کند.

نسل چهارم

نسل چهارم ارتباطات موبایل (G۴) تقریباً در اواخر دهه اول قرن بیست و یکم معرفی شد. یکی از مهمترین ۳ ویژگی های این نسل از ارتباطات موبایل استفاده از تکنیک OFDMA بود. در این تکنیک نیز همانند تکنیک قبل فضای فرکانسی بین کاربران تقسیم میشود ولی با این تفاوت که ابتدا پردازش هایی روی سیگنال کاربران انجام می شود تا در حوزه فرکانس نسبت به یکدیگر متعامد بشوند. متعامد بودن سیگنال ها در حوزه فرکانس دستگاه های گیرنده را قادر میسازد تا بتوانند علیرغم وجود نویز و تداخل سیگنال موردنظرشان را جداسازی کرده و دریافت نمایند. در نتیجه این روش منجر به استفاده بهینه از طیف فرکانسی و بالا رفتن نرخ انتقال داده می شود. این نسل از ارتباطات موبایل در چندین نسخه در طول چندین سال تحت عنوان استاندارد «ال تی ای» (LTE) ارائه شد که در هر نسخه تغییراتی در راستای اهداف تعیین شده اعمال گردیده است. استفاده از این فناوری باعث افزایش نرخ ارسال داده شد. 

نرخ تبادل خیلی بالا در نسل پنجم ارتباطی

در حال حاضر شبکه موبایل نسل پنجم فایوجی(G۵) با هدف برآورده سازی نیازمندی های نوظهور کاربران در حال شکل گیری است. از جمله این نیازمندی ها می توان به نرخ تبادل داده خیلی بالا اشاره کرد. البته این نیازمندی در شبکه نسل چهارم نیز وجود داشت که با بهره گیری از فناوری های گوناگون تاحدامکان بدان پاسخ داده شد. با این حال کاربرد های جدید نظیر واقعیت مجازی نیاز به نرخ های در مرتبه گیگابیت برثانیه را پدید آورده است که شبکه G۵ بایستی آن را فراهم نماید. نیازمندی دیگر پشتیبانی از ارتباطات با چگالی مکانی بالا است که با توجه به رواج اینترنت اشیاء IoT مطرح شده است. در اینترنت اشیاء انبوهی از اشیاء هوشمند به شبکه متصل میشوند تا از طریق تبادل داده با محیط تصمیمات بهتری بگیرند. دسته دیگری از کاربردها تحت عنوان کاربرد های مأموریت حیاتی برای مثال جراحی از راه دور نیاز به تأخیر ناچیز و قابلیت اطمینان بالا را ایجاد نموده اند. به منظور برآورده سازی نیازمندی های کاربران شبکه فایو جی طیف متنوعی از فناوری ها و رویکرد های نوین پیشنهاد شده است.