آشنایی با شبکه های مخابراتی ۳G ،۲G و۴G و تفاوت های آنها

کلیک - زمانی که حرف اینترنت به میان می‌آید، سه کمیت اصلی سرعت دانلود، سرعت آپلود و تاخیر مطرح خواهد شد. کمیت تاخیر هنگامی اهمیت دارد که با بسته‌های کوچک و متعددی از داده سروکار داشته باشیم. زمانی که در حال دانلود فایلی هستیم یا استریم ویدیویی حجیم را تماشا می‌کنیم، کمیت تاخیر اهمیت کمتری نسبت به سرعت دانلود دارد.

تا به حال چند نسل از تکنولوژی‌های ارتباط مخابراتی معرفی و پیاده‌سازی شده‌اند که اسامی ساده‌ای دارند. نسل ۲G و ۲٫۵G که در گذشته مورد استفاده قرار می‌گرفت و پس از مدتی نسل سوم یا ۳G جای آن را گرفته و در حال حاضر LTE یا همان نسل چهارم یا ۴G قلمروی کاربردش را وسعت بخشیده است. برای اتصال به شبکه‌ی مخابراتی نسل چهارم به مودم LTE نیاز است. حتی در کشورهایی مانند ایران که سرعت اینترنت پایین می‌باشد، شبکه‌ها و آنتن‌های مخابراتی نسل چهارم تدریجا متداول می‌شوند.

تا کنون شبکه‌های ارتباط بی‌سیم زیادی معرفی شده‌اند که حتی ممکن است اسم بعضی از آنها را نیز نشنیده باشیم، زیرا کاربردهای‌شان به اندازه‌ی شبکه‌های مخابراتی نسل سوم و چهارم گسترده نبوده است. استانداردهایی مثل EV-DO، UMTS، وای‌مکس، iBurst و HYPERMAN همگی در بخش‌هایی از جهان متداول شده‌اند ولی استانداردهای مرتبط با GSM یعنی GPRS، EDGE و HSPA یا HSPA+ و در نهایت LTE را کم و بیش همه می‌شناسیم و نامشان را شنیده‌ایم.

اگر از اینترنت سیم‌کارت استفاده می‌کنید، بطور معمول در کنار آیکون قدرت آنتن، حروف E، H و H+ را دیده‌اید که به ترتیب نشان دهنده‌ی اینترنت EDGE و HSPA و نسخه‌ی پلاس آن است. آیکون‌های ۴G و ۳G هم ه معنای روشنی دارند.

شبکه‌ی مخابراتی نسل دوم یا ۲G

در تصویر زیر نام چند شبکه‌ی اینترنت همراه متداول را می‌توانید مشاهده نمایید، سرعت دانلود هر کدام را در مقابل آن می‌توانید ببینید؛ سرعت دانلود شبکه‌ی نسل دوم بسیار پایین و در حد Dial-Up است.

در رابطه با اینترنت ۲G اگر بخواهیم نام تمام شبکه‌هایی که در تمام جهان وجود دارند را بگوییم وضعیت کمی سردرگم کننده خواهد شد. GSM یا TDMA نام شبکه‌ی اصلی و جهانی است اما همان‌طور که در تصویر زیر می‌توانید مشاهده نمایید، در ژاپن شبکه‌ی PDC و در آمریکا شبکه‌ی iDEN نامیده می‌شود.

بطور تئوری سرعت اینترنت نسل دوم معادل ۵۲٫۸ کیلوبیت بر ثانیه است ولی در عمل میانگین سرعت آن ۱۳٫۲ کیلوبیت بر ثانیه می‌باشد. علاوه بر اینترنت سرویس صدا، فاکس و پیامک نیز در اینترنت همراه ارائه می‌شود.

شبکه‌ی مخابراتی نسل ۲ ٫ ۵ G

دو سرویس GPRS و EDGE بر پایه شبکه‌ی مخابراتی نسل ۲٫۵ هستند. سرعت بیشتر و ویژگی‌هایی مانند ارسال و دریافت پیامک مالتی‌مدیا یا MMS از جمله قابلیت‌های این نسل است.

سرعت GPRS برای دانلود بین ۰٫۰۶ تا ۰٫۰۸ مگابیت در ثانیه است، به عبارت دیگر ۶۰ الی ۸۰ کیلوبیت بر ثانیه که سرعت بسیار پایینی می‌باشد. لازم به ذکر است که سرعت تئوری آن ۱۷۲ کیلوبیت بر ثانیه بوده ولیکن در عمل ممکن است تنها سرعتی بین ۳۰ تا ۴۰ کیلوبیت بر ثانیه داشته باشد. سرعت EDGE معادل ۱٫۶ مگابیت بر ثانیه یا ۲۰۰ کیلوبایت بر ثانیه است، که برای ایران سرعت کمی نیست. ولی کمتر از سرعت نسل سوم و چهارم می‌باشد.

زمانی که EDGE پا به عرصه گذاشت، اکثر کاربران از اینترنت Dial-Up استفاده می‌کردند. منظور همان مودم‌هایی است که به خط تلفن متصل می‌شدند و پس از چندین ثانیه تکاپو، به اینترنت متصل می‌گردید. سرعت Dial-Up نیز بیش از ۵۶ کیلوبیت بر ثانیه معادل ۷ کیلوبایت بر ثانیه نبود. در این وضعیت سرویس جدید EDGE واقعاً سریع به نظر می‌رسید. البته در کشور ما EDGE مدت‌ها بعد معرفی شد، به همین جهت نیز چندان معروف و شناخته شده نیست زیرا رقیب آن ADSL بود.

اگر کیلو بیت بر ثانیه را بر ۸ تقسیم کنیم، کیلو بایت بر ثانیه به دست می‌آید. عددی که نرم‌افزارها و اپ‌های دانلود ذکر می‌کنند، سرعت بر حسب کیلو بایت، بایت و مگابایت بر ثانیه است. واحد بیت چندان کاربردی ندارد، توجه داشته باشید که هر بایت متشکل از ۸ بیت است.

با سرویس EDGE که در ایران معمولا سرعت دانلودی در حد ۱۰ تا ۵۰ کیلوبایت بر ثانیه دارد، می‌توان یک گوشی معمولی یا هوشمند را به اینترنت متصل نمود و بعضی امور ساده مثل وبگردی، ارسال و دریافت ایمیل و حتی دانلود و آپلود عکس‌هایی ب حجم کم‌ را انجام هید، اما با این سرویس نمی‌توانید از استریم ویدیویی، چت ویدیویی و بازی‌های آنلاین استفاده نمایید.

توجه کنید که می‌توان نسلی از شبکه‌های مخابراتی را نیز در گروه ۲٫۷۵G جای داد. در واقع سرویس EDGE که حدودا ۴ تا ۵ برابر سریع‌تر از GPRS است را می‌توان یک نسل متفاوت به حساب آورد، ولی تفاوت ویژگی‌های آن با GPRS و نسل ۲G چندان زیاد نیست که نام ۳G را برای آن در نظر بگیرند. در تصویر زیر مقایسه سرعت EDGE و GPRS را می‌توانید مشاهده نمایید.

گوشی ‌های هوشمند؛ مقدمه‌ی برای رشد سریع‌تر اینترنت سیم‌کارت

هوشمند شدن گوشی‌ها نقطه‌ی عطفی برای شبکه‌های مخابراتی بود زیرا که با هوشمند شدن گوشی‌ها، لپ‌تاپ و سیستم‌های PC تا حدی کمرنگ شدند و امور ساده به تبلت، گوشی و فبلت‌ها محول گردید و در نتیجه به یک شبکه‌ی سریع‌تر مخابراتی احتیاج پیا کردیم. برای مشاهده‌ی یک ویدیو در تبلتی که همراه خود همه جا می‌بریم، شبکه‌ی نسل دوم و سرویس‌های کندی مثل EDGE کافی نیست. علاوه بر این لپ‌تاپ‌ها نیز کم‌کم به اولترابوک‌هایی سبک و کوچک تبدیل شدند و برخی از اولترابوک‌ها نیز اسلتی برای نصب سیم‌کارت دارند و با توجه قابلیت حمل راحت‌تر نسبت به لپ تاپ، ممکن است برای چت ویدیویی یا ویدیوکنفرانس، تماشای ویدیوهای آنلاین، به اشتراک‌گذاری تعداد زیادی فیلم و عکس بکار برده شوند.

امروزه کاربران دیگر اینترنت را صرفا ابزاری برای جستجو نمی‌دانند؛ در حال حاضر استفاده‌های زیادی از از اینترنت می‌شود، اپلیکیشن‌های نقشه، آب و هوا، اخبار، اطلاع‌رسانی و فروشگاهی، دیکشنری‌های آنلاین و سرویس‌‎های ترجمه و … از این دست هستند. بدیهی است که در این دهکده‌ی جهانی رو به تکامل، اینترنت نمی‌تواند مثل قبل ابزاری کند و قدیمی باشد.

به همین دلیل شبکه‌های سریع‌تر مخابراتی با نام‌های HSPA و LTE معرفی شدند و به سرعت رشد کردند. همان‌طور که در تصویر قبل مشاهده کردید، HSPA 3.6 و ۷٫۲ در گروه ۳G قرار می‌گیرد اما HSPA+ و HSPA 14 که در حقیقت که سرعت دانلود تئوری آنها معادل ۵۶ و ۱۴ مگابیت بر ثانیه است، در گروه شبکه‌ها و سرویس‌های ۴G قرار می‌گیرند. دقت کنید که WiMAX هم مقدمه‌ی برای ظهور ۴G می‌باشد.

هم اکنون شهرهای بزرگ و پرجمعیت به شبکه‌ی ۴G دسترسی خوبی دارند ولی از مراکز شهرها که دور می‌شویم و به نقاط دورافتاده می‌رویم، سرعت اینترنت کند می‌شود زیرا که آنتن‌های مربوط به شبکه‌های مخابراتی جدید، در این مناطق نصب نشده است.

آشنایی با LTE یا ۴ G ، ۴ G+ و مودم‌های LTE با سرعت بیشتر

تکنولوژی سریع‌تری به اسم ۴G+ معرفی شدکه ما بین اینترنت نسل چهارم و پنجم است. علامت پلاس به معنی این است که سرعت این شبکه‌ی مخابرانی بیشتر از سرعت پروتکل ۴G یا همان LTE است. مودم ۴G می‌تواند صرفا ۴G باشد یا قابلیت پشتیبانی از ارتباط ۴G+ را نیز داشته باشد.

چطور سرعت‌های متفاوتی در مودم‌های ۴G وجود دارد و همیشه در معرفی گوشی‌ها از مودمی با کلاس ۴، ۶ و … صحبت می‌شود؟

ارتباط نسل چهارم با باندهای فرکانسی متفاوتی انجام می‌شود. هر ۵ مگاهرتز یک باند فرکانسی است و حداکثر سرعت ارتباط با این فرکانس، معادل ۳۷٫۵ مگابیت بر ثانیه خواهد بود. وقتی از کلاس سخن به میان می‌آید، حداکثر سرعت دانلود مدنظر است. به این ترتیب کلاس ۴ با وجود ۴ باند ۵ مگاهرتزی، سرعتی معادل ۴ برابر ۳۷٫۵ مگابیت بر ثانیه دارد. به این ترتیب مودم‌های LTE با کلاس‌های بالاتر، سریع‌تر خواهند بود.

منظور از مودم ۴G+ ، مودمی با سرعت بیش از ۱۵۰ مگابیت بر ثانیه است. چنین مودمی برای رسیدن به سرعت بالاتر، فقط به یک باند فرکانسی اضافی محدود نبوده و می‌تواند از چند باند فرکانسی متفاوت استفاده کند. در نتیجه مودم‌های سریع‌تر ۴G+ از نظر تکنولوژی کاملا متفاوت می‌باشند.

اینترنت نسل پنجم یا ۵ G

در حال حاضر شبکه‌ی LTE و در بعضی از مناطق جهان شبکه‌ی LTE-A متداول است. اهداف نسل بعدی که نام بسیار ساده‌ای دارد، توسط اتحادیه‌ی شبکه‌های همراه تدوین شده، این اهداف عبارتند از:

• سرعتی معادل چند ده مگابایت بر ثانیه (برای ده‌ها هزار کاربر)
• اینترنت ۱ گیگابیت بر ثانیه‌ای برای ۱۰ کارمندی که در یک دفتر کاری مشغول فعالیت هستند.
• وجود چند صد هزار کانکشن یا مسیر ارتباطی برای اتصال شبکه‌ای عظیم از حسگرها به اینترنت (در اینترنت اشیاء و وسایل هوشمند)
• بازدهی بهینه‌تر شبکه نسبت به ۴G؛ به بیان دیگر بتوان از پهنای باند موجود، استفاده‌ی بهتر و کامل‌تری داشت.
• پوشش بهینه‌تر
• افزایش بازدهی سیگنال‌دهی
• کاهش تاخیر شبکه نسبت به شبکه‌ی ۴G

در بین موارد ذکر شده، حداقل سرعت ۱ گیگابیت بر ثانیه که چند برابر سرعت LTE است و تاخیر کمتر از ۱ میلی‌ثانیه و مصرف انرژی بهینه‌تر، موارد با اهمیت‌تری هستند.

در واقع شبکه‌ی ۵G صرفا برای تجربه‌ی سرعت بالاتر معرفی نخواهد شد، بلکه قرار است وسایل هوشمند منزل، محیط کار و شهر را وارد شبکه‌ای بزرگ و وسیع‌تری نماید. طبیعی است که مصرف انرژی و تاخیر برای چنین شبکه‌ی بزرگی، لازم خواهد بود.

دلیل اهمیت ۵ G

هم اکنون شبکه‌های مخابراتی LTE رو به رشد هستند ولیکن تعداد وسایل متصل به شبکه، با سرعت بیشتری افزایش می‌یابد، در ضمن هنوز آن گونه که باید و شاید وارد عصر وسایل هوشمند نشده‌ایم. در دورانی که پیش رو داریم، فقط گوشی و تبلت‌ها به شبکه متصل نخواهند بود بلکه یخچال، ماشین‌لباس‌شویی، اجاق‌ها و مایکروفرها، قهوه‌جوش‌ها و سماورهای برقی، کولرها و سیستم‌های تهیه مطبوع، لامپ‌ها و سایر وسایل الکترونیکی از طریق اینترنت با کاربر در ارتباط خواهند بود. هر جا باشیم فرقی نمی‌کند، می‌توانیم با وسایل هوشمند منزل‌مان ارتباط برقرار کرده و فرامین لازم را بدهیم و این به شبکه‌ای با بازدهی بالاتر، سرعت بیشتر و تاخیر کمتر نیازمند است.

در صنایع، کارخانه‌ها و وسایل هوشمند داخل شهر مانند اتوبوس‌ها، خودروها، چراغ‌های راهنمایی، دوربین‌ها ترافیک و حتی سیستم‌های آبیاری خودکار پارک و فضای سبز نیز می‌توان با هوشمندی بیشتر و دسترسی گسترده به اینترنت، کارها را آسان کرد. به همین دلیل، شبکه‌ای سریع‌تر و بهینه‌تر می‌تواند همگام با دنیای هوشمند امروز معرفی شده و رشد کند.

به نمودار زیر توجه کنید، این نمودار نشان می‌دهد که در سال‌های اخیر بخشی از شبکه‌های مخابراتی که از نوع LTE است، نه تنها از نظر تعداد بلکه از نظر درصدی، رشد زیادی داشته‌اند، به بیان دیگر این شبکه‌ها انتخاب کاربران زیادی بوده‌اند. منطقی است که در سال‌های آتی، به شبکه‌های بیشتر و بهینه‌تری نیاز داشته باشیم.

برنامه‌ریزی شرکت‌های بزرگ در زمینه‌ی مودم، شبکه و اینترنت به نحویست که احتمالا در سال ۲۰۲۰ شبکه‌های نسل پنجم عملیاتی شوند.