تکنولوژی نسل سوم ارتباطات سیار سلولی

@inproceedings{2016,
title={طراحی بهینه سلولی در مخابرات سیار نسل سوم با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه},
author={مهدی هاشمی and الناز محمدی and ایمان احدی اخلاقی},
year={2016}
}

در ارتباطات سیار، طراحی سلولی موضوعی بسیار پیچیده است که تحت تأثیر عواملی مانند مکان و شکل موانع موجود در محیط، تراکم جمعیت و سایر شرایط محیطی است. بنابراین با روش های مرسوم نمی توان این کار را به طور بهینه انجام داد. در برخی از روش های طراحی سلولی، طراحان تنها مکان بهینه ایستگاه های پایه را تعیین می کنند و سپس پارامترهایی مانند توان، شیب و ارتفاع آنتن را با اندازه گیری های محیطی تنظیم می کنند. در این مقاله روش جدیدی ارائه شده است که در آن الگوریتم ژنتیک چندهدفه است، علاوه بر آن مکان بهینه ایستگاه های پایه مخابرات سیار نسل سوم، پارامترهای ارتفاع، توان و شیب آنتن هر یک از این ایستگاه ها یافت می شود. نیز به صورت همزمان و بهینه تعیین می شوند. هدف کاهش همزمان تداخل و افزایش پوشش شبکه است. اثربخشی روش پیشنهادی با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌سازی انتشار امواج USPS در منطقه خاصی از آزادشهر مشهد که دانشگاه صنعتی سجاد در آن قرار دارد، بررسی شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی کارایی بسیار خوبی دارد. علاوه بر این در مقایسه با روش هایی که فقط مکان یابی ایستگاه های پایه را انجام می دهند، کارایی بهتری دارد و در بهترین حالت بیش از نود درصد منطقه مورد بررسی تحت پوشش شبکه مناسب قرار می گیرد.

پیوند کاغذی موجود نیست

ذخیره در کتابخانه

یک هشدار هشدار ایجاد کنید

به نقل قول

شاید شما هم از خود پرسیده باشید که چه تفاوت هایی بین نسل های مختلف شبکه های تلفن همراه وجود دارد؟

تفاوت بین 2G و E چیست؟

0G، 1G، 2G، 3G، 4G، 5G چیست؟

بنابراین G، E، H، H+ و LTE مخفف چیست؟

تفاوت بین 4G و LTE چیست؟

تفاوت بین 3G و 4G چیست؟

3.5G به چه معناست؟

سرعت 5G چقدر است؟

و…

در این مقاله آموزشی قصد داریم با جمع آوری اطلاعات مروری بر نسل های مختلف شبکه اینترنت موبایل و تفاوت های آنها داشته باشیم.

با Sysog همراه باشید.

شبکه اینترنت موبایل نسل 0 و 1!

0G یا تلفن های همراه، سیستم های تلفن رادیویی هستند که قبل از تلفن های همراه مدرن امروزی ساخته شده اند. 1G همچنین به نسل اول فناوری تلفن همراه بی سیم اشاره دارد. این سیستم مخابراتی استاندارد آنالوگ است که در سال 1980 معرفی شد و تا زمان معرفی نسل دوم اینترنت (2G) ادامه یافت. تفاوت اصلی بین دو سیستم مخابراتی (1G و 2G) این است که سیگنال های رادیویی در شبکه های 1G آنالوگ هستند اما در شبکه های 2G دیجیتال هستند. (ویکیپدیا)

GPRS (سرویس رادیویی بسته عمومی)

سرویس رادیویی بسته یا به اختصار GPRS یک سرویس داده تلفن همراه بسته محور است که در دسترس کاربران تلفن همراه GSM و IS-136 است. این یک سرویس جدید ارزش افزوده در نسل دوم تلفن های همراه است که امکان ارسال و دریافت اطلاعات یا داده ها از طریق شبکه تلفن همراه را فراهم می کند. (ویکیپدیا)

GPRS یا Packet Radio Service ارتباط بسته گرا است. در واقع این شبکه اینترنت نسل دوم (2G) است که سرعت دانلود آن به 114 کیلوبیت در ثانیه می رسد. اما در برخی از گوشی ها با علامت G نمایش داده می شود محدودیت GPRS این است که متاسفانه در هنگام تماس صوتی نمی توانید از آن استفاده کنید!

توصیه:

اگر دقت کرده باشید معمولاً پهنای باند اینترنت را بر حسب کیلوبیت بر ثانیه (Kbps) می دهند، در حالی که نرم افزارهای سنجش سرعت اینترنت معمولاً می توانند آن را بر حسب کیلوبایت در ثانیه (KBps) نشان دهند.

همانطور که می دانید هر بایت دارای 8 بیت است. به همین دلیل برای تبدیل کیلوبیت به کیلوبایت باید مقدار آن را بر 8 تقسیم کرد!

برای مثال سرعت دانلود GPRS که 114 کیلوبایت بر ثانیه است برابر با 14.25 کیلوبایت بر ثانیه است!

EDGE (Enhanced Data GSM Evolution)

Enhanced Data Rate for GSM Evolution یا Enhanced GPRS، یک فناوری دیجیتال تلفن همراه است که سرعت انتقال داده ها را افزایش می دهد و قابلیت اطمینان داده ها را بهبود می بخشد. با وجود اینکه از نظر تکنولوژی نسل 3 است اما به دلیل سرعت کمتر معمولا به صورت غیر رسمی نسل 2.75 معرفی می شود. (ویکیپدیا)

هر دو GPRS و Edge دارای فناوری شبکه اینترنت نسل دوم هستند، اما سرعت دانلود Edge به طور قابل توجهی افزایش یافته است و می تواند تا 384 کیلوبیت (48 کیلوبایت) در ثانیه دانلود کند. علامت این نوع اتصال داده در گوشی با علامت E مشخص شده است. Edge گاهی اوقات با عنوان 2.5G نیز شناخته می شود. این نسل از اینترنت موبایل دارای ویژگی های خاصی از نسل سوم 3G است، اما آنها رضایت بخش نیستند.

نسل سوم شبکه اینترنت موبایل 3G

نسل سوم شبکه تلفن همراه یا 3G روشی برای انتقال اطلاعات در تلفن های همراه و سیستم های بی سیم است. نسل جدید شبکه تلفن همراه با رویکرد چند رسانه ای. برخلاف GSM که نسلی برای انتقال صدا و داده بود، 3G انتقال چندرسانه ای با سرعت بالا را امکان پذیر می کند. (ویکیپدیا)

با معرفی نسل سوم شبکه اینترنت همراه 3G امکان برقراری تماس تصویری و پخش ویدئو با تلفن همراه فراهم شده است. سرعت دانلود این نسل به 3.1 مگابیت در ثانیه یا حدود 387 کیلوبایت بر ثانیه می رسد.

HSDPA (دسترسی به بسته دانلودی با سرعت بالا)

High Speed ​​Access Packet مخفف HSPA، یک پروتکل پیشرفته از نسل سوم ارتباطات سیار، از خانواده دسترسی به بسته های پرسرعت HSPA است. این شبکه در حال حاضر می تواند از سرعت های دریافت 1.8، 3.6 و 7.2 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی کند. افزایش سرعت در نسل بعدی، یعنی HSPA+ می تواند به 42 و 84 مگابیت بر ثانیه برسد… (ویکی پدیا)

این نوع اتصال داده مبتنی بر 3G است و در واقع نسخه پیشرفته آن است. در نتیجه سرعت دانلود آن به 14 مگابیت در ثانیه (1.75 مگابایت بر ثانیه) افزایش یافت. این شبکه با نام 3.5G نیز شناخته می شود.

HSPA+ (دسترسی به بسته های پهن باند پیشرفته)

HSPA+ (Advanced High Speed ​​Packet Access) ترکیبی از HSDPA و HSUPA است. این اتصال داده نسل چهارم شبکه اینترنت تلفن همراه است که امکان دانلود تا 168 مگابایت (21 مگابایت بر ثانیه) را فراهم می کند.

4G LTE (تکامل طولانی مدت)

حداقل الزامات برای اعمال نسل چهارم تلفن همراه در یک سرویس تلفن همراه عبارتند از:

– شبکه نسل چهارم باید کاملاً مبتنی بر پروتکل اینترنت (IP) باشد. پیاده روی و در خانه) برای دسترسی به سرعت داده برابر با یک گیگابیت در ثانیه. (ویکیپدیا)

LTE چیست؟

LTE مخفف Long Term Evolution است، اما فناوری ارتباطی جدیدی مانند 4G نیست. از آنجایی که 4G نمی توانست به حداقل سرعت تعیین شده توسط اتحادیه بین المللی مخابرات برسد، LTE توانست کمی به سرعت کمک کند. به همین دلیل، شرکت های مخابراتی عمدتاً از اصطلاح 4G LTE برای جذب مشتری و به عنوان یک تکنیک بازاریابی استفاده می کنند. علاوه بر این، LTE-A (Long-term Evolution Advanced) نسخه پیشرفته تری از LTE است که سرعت تلفن همراه شما را به مقادیر واقعی 4G نزدیک می کند. LTE در واقع یک استاندارد شبکه ارتباطی است که پخش ویدئو HD و دانلود با سرعت 299.6 مگابیت بر ثانیه (37.45 مگابایت بر ثانیه) را امکان پذیر می کند.

نسل پنجم شبکه اینترنت موبایل 5G

نسل پنجم شبکه تلفن همراه (5G) یا به عبارت دقیق تر، نسل پنجم ارتباطات سلولی سیار، اکنون پس از نسل چهارم فعلی (4G) آخرین نسل از سیستم های ارتباطی تلفن همراه است. طیف فرکانسی نسل پنجم شامل امواج باند بالا (بالای 6 گیگاهرتز)، باند متوسط ​​(3-6 گیگاهرتز) و باند پایین (زیر 3 گیگاهرتز) است. باند فرکانس پایین نسل 5 مشابه نسل 4 است. اخیرا اولین تماس توسط نسل پنجم انجام شد.

در ایران گاهی به اشتباه «نسل پنجم شبکه تلفن همراه» را «نسل پنجم اینترنت» می گویند (اینترنت نسل ندارد). (ویکیپدیا)

نتیجه

اگرچه مقادیر حداقل و حداکثر سرعت ارائه شده توسط ویکی‌پدیا، مقاله لینکدین و سایر وب‌سایت‌ها کمی متفاوت است، اما تقریباً همه در یک محدوده قرار دارند. همچنین ممکن است این مقادیر در ایران کمی متفاوت باشد. اما در یک جمع بندی کلی می توان سرعت نسل های مختلف شبکه اینترنت موبایل را به صورت زیر نوشت:

GPRS(114Kbps) < EGDE(368Kbps) <3G(3.1Mbps) <HSDPA(14Mbps) <HSPA+(168Mbps) <4G/LTE(299.6Mbps) <5G(20Gbps)

نویسنده: احد رجایی

در ادامه بحث های مربوط به لایه فیزیکی به موضوع شبکه های تلفن همراه می رسیم. حوزه ارتباطات سیار یکی از پردرآمدترین و پرسودترین حوزه‌های فناوری است که در دهه‌های گذشته به سرعت توسعه یافته است. برای درک کامل حجم گردش مالی در این زمینه کافی است بدانیم که سه اپراتور تلفن همراه اول ایرانسل و رایتل – که اپراتورهای متوسط ​​در سطح بین المللی محسوب می شوند – در سال 1395 تقریباً 27700 میلیارد تومان درآمد داشته اند.

با مروری بر تاریخچه ارتباطات سیار، خواهیم دید که چهار نقطه عطف نسبتا مهم یا چهار نسل از سیستم های تلفن همراه را پشت سر گذاشته ایم و در آستانه ورود به نسل پنجم هستیم. نسل اول مسئول برقراری ارتباط تلفنی مردم در بستر آنالوگ بود. نسل دوم سیستم های تلفن همراه همچنان مکالمه محور بود، اما دیجیتال. در نسل سوم علاوه بر صوت، تبادل داده به عنوان یک مؤلفه بسیار مهم در حوزه ارتباطات سیار معرفی شد و در نسل چهارم، تمرکز اصلی توسعه بر روی بخش داده بود. در تمامی این فناوری ها سرعت تبادل اطلاعات نیز افزایش یافته است. در فناوری 5G به لطف سرعت و کیفیت بهتر، تاخیر کمتر و مصرف انرژی کارآمدتر، سرویس‌های جدیدی مانند بازی‌های آنلاین، ویدیوهای با حجم داده بالا و ویدیوهای حاوی واقعیت مجازی قابل مشاهده است. به طوری که امروزه اکثر خدمات مخابرات سیار مربوط به انتقال داده ها در تمام اشکال آن است و مکالمه تلفنی تنها بخش کوچکی از این خدمات را نشان می دهد. سیستم های بی سیم سال هاست که در کشورهای مختلف وجود داشته اند.

به عنوان مثال، این سیستم ها مدت هاست که در ماشین های پلیس، آمبولانس ها، تاکسی ها و بسیاری از مکان های دیگر استفاده می شود. در سیستم بی سیم سنتی از ساختاری استفاده می شود که در شکل 1 به شکل یک نمودار ساده نشان داده شده است. در این فناوری زمانی که فردی در یک کانال (مثلاً 931 مگاهرتز) صحبت می کند، همه افرادی که گیرنده های آنها بر روی این فرکانس تنظیم شده است. گروه می تواند این گفتگو را بشنوند. بدیهی است زمانی که تعداد کاربران برای مکالمه همزمان افزایش می یابد، افزایش تعداد کانال ها ضروری است. در هر صورت، هرکس گیرنده خود را در هر کانال فرکانسی قرار دهد، کل مکالمه را می شنود و به همین دلیل لازم است فرستنده پیام با گیرندگان هماهنگی کند که در کدام کانال قرار گیرند تا پیام را دریافت کنند. مثلاً دیده اید که بی سیم تاکسی ها همیشه روشن است و راننده مکالمه صرافی را با تمام افرادی که در این کانال هستند می شنود، بنابراین صرافی ابتدا نام راننده و کد او را در آدرس خود اعلام می کند. مکالمات، بنابراین رانندگان می توانند تشخیص دهند که چه زمانی مخاطب مرکز هستند. بزرگترین مشکل چنین سیستمی مقیاس پذیری آن است. به عبارت دیگر در صورت افزایش کاربران آن با مشکل مواجه خواهیم شد. ضمن اینکه با افزایش تعداد کانال ها به جایی می رسیم که تعداد زیادی کانال ارتباطی مصرف کرده ایم یا پهنای باند موجود پر است اما همچنان تقاضا وجود دارد. بنابراین، در مقیاس بزرگ، این فناوری در استفاده از پهنای باند فرکانسی کارآمد نیست.

این یک چالش بزرگ در توسعه سیستم های بی سیم برای استفاده در مکالمات تلفنی بود. استفاده از سیستم بی سیم سنتی برای تعداد کمی از کاربران امکان پذیر است و برای یک شهر چند میلیونی امکان پذیر نیست. بر این اساس، برای خدمت رسانی به بسیاری از کاربران بی سیم، نیاز به استفاده از فناوری جدید، غیر از فناوری مورد استفاده در سیستم بی سیم سنتی بود. این ایده جدید که در دهه 1960 و 1970 ظهور کرد، ایده ساختار سلولی در مخابرات بود.

ایده کلی مورد استفاده در ارتباطات سلولی به این صورت است: برای صرفه جویی در پهنای باند فرکانسی باید تدبیری اندیشیده شود تا از هر فرکانس فقط یک بار استفاده نشود و بتوان از همان فرکانس ها به طور همزمان برای ارتباط استفاده کرد. برای این منظور باید اطمینان حاصل شود که هیچ تداخل فرکانسی رخ نمی دهد، به طوری که مناطق جغرافیایی به سلول های غیر همپوشانی تقسیم می شوند. در این حالت باید در هر سلول از فرکانس های منحصر به فرد استفاده شود، اما به دلیل عدم وجود تداخل، می توان از همان فرکانس های سلول های دیگر در هر سلول استفاده کرد.

در شماره های آینده بیشتر در مورد این موضوع صحبت خواهیم کرد.