درباره فناوری 4G

فرض کنید وارد شهر بزرگی شده‌اید و نمی‌دانید چگونه باید مسیر مورد نظر خود را بیابید. دیر وقت است و باید هر چه سریع‌تر به محل مورد نظر برسید. سعی می‌کنید با استفاده از تلفن‌همراه خود از روی نقشه آنلاین، مسیر را بیابید؛ اما سرعت اینترنت کند است و نقشه‌ها به آهستگی بالا می‌آید. پس از مدتی حوصله‌تان سر می‌رود و به یک فروشگاه می‌روید و نقشه‌ای کاغذی می‌خرید و از خیر آخرین فناوری‌های روز می‌گذرید!

 

شاید هم در آن لحظات به خاطر دور‌انداختن گوشی ضدضربه قدیمی خودتان که بعضی وقت‌ها نقش چکش را هم برایتان بازی می‌کرد و خرید گوشی هوشمند گرانقیمت و البته حساس، به خودتان بد و بیراه هم بگویید!

 

برای بسیاری از ما که به کار با رایانه با سرعت بالای اتصال به اینترنت عادت داریم، استفاده از اینترنت همراه در بسیاری از موارد تجربه‌ای عذاب‌آور است. تلفن‌های همراه هوشمند که طیف گسترده‌ای از مدل‌های ارزان قیمت تا مدل‌های بسیار پیشرفته و البته گرانقیمت را در بر دارند، انبوهی از امکانات را در اختیار کاربر خود می‌گذارند. اما بهره‌گیری از بسیاری از این امکانات تنها با دسترسی به خطوط پر سرعت اینترنت امکان‌پذیر است. درواقع یک تلفن‌همراه هوشمند بدون دسترسی به اینترنت، شاید تفاوت چندانی با تلفن‌های همراه قدیمی‌تر نداشته باشد!

 

سیمکارت‌های مبتنی بر نسل سوم شبکه‌های تلفن‌همراه (۳G) در برخی موارد سرعت قابل قبولی برای تلفن‌های هوشمند فراهم می‌سازند، اما مشکل اینجاست که در برخی موارد، سرعت اتصال به اینترنت در این سیمکارت‌ها به هیچ وجه قابل قیاس با سرعت اینترنت خانگی نیست و در مواقع نیاز نمی‌توان چندان روی سرعت بالای آن حساب کرد.

 

خلاصه این‌که برای بهره‌گیری مناسب از امکانات تلفن‌همراه و داشتن سرعت مناسب اتصال به اینترنت، به خطوط پرسرعت همراه نیاز داریم. شاید نسل چهارم شبکه‌های تلفن‌همراه، پاسخ خوبی برای این نیاز باشد.

 

اکنون حدود شش میلیارد کاربر تلفن‌همراه در دنیا وجود دارد. سال ۱۳۸۸ برای نخستین‌بار، ترافیک تبادل شده اینترنتی در شبکه تلفن‌همراه از ترافیک مکالمات صوتی فراتر رفت. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد تقاضای کاربران تلفن‌همراه برای دریافت داده در سال ۱۴۰۰ ، ۳۳ برابر خواهد شد.

 

اپراتورهای تلفن‌همراه در سراسر دنیا برای تامین نیازهای کاربران خود، سرمایه‌گذاری فراوانی روی زیرساخت‌های لازم انجام می‌دهند.

 

یک، دو، سه و حالا چهار

 

با ورود تلفن‌های همراه به بازار و افزایش کاربران این وسیله ارتباطی، شبکه‌های مخابراتی همراه نیز پا‌به‌پای گسترش این بازار جلو رفتند تا بتوانند پاسخگوی نیازهای رو به افزایش مشترکان خود باشند. بسیاری از این تغییرات به صورت تدریجی و پله به پله شکل گرفته، اما برای سهولت در تفکیک تغییرات به وجود آمده در شبکه‌های مخابراتی همراه، شبکه‌هایی را که فناوری به نسبت متفاوت تری با مدل قدیمی خود دارند نسلی جدید می‌خوانند. نسل اول شبکه‌های تلفن‌همراه (۱G) که حدود ۳۰ سال پیش به دنیا معرفی شد، آنالوگ بود و تنها مکالمات تلفنی مشترکان را منتقل می‌کرد. نسل دوم شبکه‌های تلفن‌همراه (۲G) که یک دهه بعد جایگزین نسل قبلی شد، دیجیتال بود و علاوه بر مکالمات تلفنی، امکان تبادل برخی اطلاعات ساده نظیر پیامک و ایمیل را نیز می‌داد. در نسل سوم شبکه تلفن‌همراه (۳G) حدود سال‌های ۱۳۸۰ و ۱۳۸۱ به میدان آمدند. این شبکه‌ها امکان وبگردی، گفت‌وگوی تصویری و نیز پخش زنده محتوای چند رسانه‌ای را فراهم می‌کند.

 

اما با گسترش ابزارک‌های مبتنی بر وب در گوشی‌های همراه هوشمند و نیز افزایش وابستگی به تبادل داده‌های اینترنتی، نسل سوم شبکه‌های تلفن‌همراه قادر به تامین همه خواسته‌های کاربران نیست. در واقع زیرساخت‌های موجود ۳G در بسیاری از کشورها دیگر نمی‌تواند جوابگوی نیاز روزافزون مشترکان باشد. سیستم‌هایی را که از ۳G سریع‌تر است ۳/۵G، ۳.۹G یا حتی ۳G+ می‌نامند. با این حال بسیاری از اپراتورهای تلفن‌همراه در سراسر دنیا برای جذب بیشتر مشتری از عبارت جذاب‌تر ۴G بهره می‌برند. به کلامی دیگر، ۴G تفاوت ساختاری آنچنانی با ۳G ندارد و تنها از نظر سرعت شبکه بهتر از نسل پیشین خود عمل می‌کند.

 

IP حرف اول و آخر را می‌زند

 

کارشناسان مخابراتی در طراحی ۴G کوشیدند حجم بیشتری از داده‌های دیجیتال را در سیگنال‌های رادیویی بگنجانند و به این ترتیب سرعت و کارایی شبکه خود را افزایش دهند. افزایش حجم داده تبادلی و نیز افزایش توان ارائه خدمات به کاربران، از اصلی‌ترین ویژگی‌های ۴G است. یک دکل ۳G در هر لحظه فقط می‌تواند به ۶۰ تا صد کاربر خدمت‌رسانی کند، حال آن که یک دکل ۴G LTE توانایی ارائه خدمات به ۳۰۰ تا ۴۰۰ کاربر را دارد.

 

نسل چهارم شبکه‌های تلفن‌همراه درست همانند نسل سوم شبکه‌های تلفن‌همراه از IP استفاده می‌کند. به کلامی دیگر، در این شبکه داده‌ها با استفاده از یک پروتکل استاندارد ارتباطی در قالب یکسری بسته رد و بدل می‌شود. اما برخلاف ۳G، در ۴G حتی مکالمات صوتی هم در قالب بسته‌های دیجیتال و با استفاده از IP جابه‌جا می‌شود. به این ترتیب دیگر شاهد کاهش کیفیت صدا در مکالمات با دوستان‌مان نخواهیم بود.

 

یکی دیگر از مزیت‌های ۴G، کاهش تاخیر است. این موضوع در بسیاری از کاربردهای رایانه و نیز تلفن‌همراه (نظیر بازی‌های آنلاین) از اهمیت زیادی برخوردار است. کاهش تاخیر همچنین سبب طبیعی‌تر جلوه کردن صدا در مکالمات تلفنی و نیز جلوگیری از انعکاس صدا می‌شود. خوب است بدانیم تاخیر در شبکه‌های ۴G LTE بین ۲۰ تا ۴۰ هزارم ثانیه است.

 

۴G هوشمند و زنده

 

۴G برخلاف نسل‌های پیشین خود بسیار هوشمند است. ۴Gبراحتی می‌تواند افزایش ناگهانی حجم ترافیک دریافتی را مدیریت و ترافیک اضافه را به دکل‌های مجاور منتقل کند. اما شاید جذاب‌ترین ویژگی درونی ۴G، توانایی خود ترمیمی در آن است. سیستم‌های مخابراتی ۴G با استفاده از حسگرهای خود می‌توانند متوجه از کارافتادن بخش‌های اصلی خود شده و با انتقال ترافیک کاربران خود به دکل‌های مجاور به ترمیم خود بپردازند، بدون این‌که به کمک انسان نیاز داشته باشند.

 

میدان مبارزه اپراتورها

 

در کشورهایی که چند اپراتور به ارائه خدمات به مشتریان می‌پردازند، برنده کسی است که سریع‌ترین سرعت دسترسی به شبکه و بیشترین پوشش جغرافیایی را عرضه کند. اپراتورهای تلفن‌همراه برای ساخت شبکه‌های خود به طیف فرکانسی نیاز دارند. در واقع تهیه طیف فرکانسی پس از هزینه زیرساخت‌های لازم، پرهزینه‌ترین چالش پیش روی شرکت‌های ارائه‌کننده خدمات تلفن‌همراه است.

 

طیف فرکانسی عبارت است از بازه‌ای از فرکانس‌های رادیویی که سازمان‌های دولتی تنظیم مقررات رادیویی به فروش می‌رسانند. اپراتورهای تلفن‌همراه برای به دست آوردن این طیف (که اتفاقا محدود هم است) باید هزینه زیادی بپردازند. البته فرکانس‌های رادیویی مختلف، تفاوت‌هایی با هم دارند. به عنوان نمونه فرکانس ۷۰۰ مگاهرتز بهترین فرکانس برای شبکه تلفن‌همراه است، زیرا نزدیک به سطح زمین قرار می‌گیرد و می‌تواند از موانع پیش‌رو نظیر ساختمان‌ها عبور کند. اما فرکانس‌های بالاتر از ۷۰۰ مگاهرتز بالاتر از سطح زمین و با برخورد با موانع پراکنده می‌شوند. به همین دلیل اپراتورها تمایل بیشتری به خرید فرکانس‌های پایین‌تر دارند.

 

یکی از اصلی‌ترین ویژگی‌های مثبت ۴G در کارایی بیشتر در استفاده از محدوده فرکانسی اختصاص یافته است. اگر محدوده فرکانسی را همچون یک لوله با قطر ثابت در نظر بگیریم، می‌بینیم همیشه حجم ثابتی از داده می‌تواند از آن عبور کند. اما سیستم ویژه کدگذاری داده‌ها در ۴G و نیز تبدیل مکالمات صوتی معمولی به بسته‌های داده سبب می‌شود تعداد بیشتری از بیشتر‌داده در این محدوده فرکانسی جاری شود.

 

با توجه به شتاب جهانی استفاده از نسل چهارم شبکه‌های تلفن‌همراه و به‌کارگیری آن در بسیاری از کشورها، امید است در آینده‌ای نه چندان دور کشور عزیزمان نیز شاهد ایجاد زیرساخت‌های مربوط به بهره‌مندی عموم مردم از خدمات مدرن این فناوری باشیم.