علم و تکنولوژیموبایل

همه چیز درباره شبکه های تلفن همراه از 1G تا 5G

نام‌گذاری فناوری­‌های شبکه، به صورت ترکیبی از حرف “G” و یک عدد انجام شده که در واقع حرف “G” برگرفته از اولین حرف “GENERATION”، به معنی نسل می‌باشد. زمانی که به اینترنت متصل می‌­گردید، سرعت اینترنت شما وابسته به قدرت سیگنالی که دارد در قالب یکی از عبارات 2G، 3G، 4G و سایر موارد، نشان داده می­‌شود. اگر بخواهیم کمی بیشتر با این فناوری‌ها آشنا شویم، در واقع هر نسل از این شبکه‌ها ارتباطی به عنوان مجموعه‌ای از استانداردهای شبکه تلفن تعریف می‌شود که پیاده‌سازی تکنولوژیکی یک سیستم تلفن همراه خاص را به تفصیل شرح می‌دهد، به عبارت دیگر زمانی که سرعت اینترنت گوشی­‌های نسل جدید افزایش می­‌یابد لزوما فناوری مورد استفاده برای رسیدن به آن سرعت نیز تغییر کرده است که نسل‌های مختلف فناوری شبکه، نشان دهنده این تغییرات می‌باشند.

هدف از ارتباطات بی‌­سیم (wireless) ارائه ارتباطاتی با کیفیت بالا و قابل اعتماد، درست مانند ارتباطات سیمی (فیبر نوری) می‌­باشد که در واقع هر یک از این نسل‌­های فناوری شبکه، گامی بزرگ برای رسیدن و تحقق این هدف برداشته­‌اند؛ این سیر تکاملی از سال 1979 با نسل فناوری شبکه­‌ای 1G آغاز شد و تا به امروز با نسل فناوری شبکه‌­ای نسل 5G ادامه دارد.

هر یک از نسل­‌ها استانداردهای خاصی دارند که برای استفاده رسمی از اصطلاحات G ملزم به رعایت این استاندارها می‌­باشند؛ در حقیقت هر نسل در نظر دارد تا نیازمندی­‌های خاصی مانند توان عملیاتی، تاخیر و سایر موارد را برطرف کند؛ نیازهای هر نسل در واقع بر اساس تحقیق و توسعه­‌ای که بر روی نتایج نسل قبل انجام شده، تعریف می­‌گردند. در این مقاله سعی داریم تا با بررسی روند تکامل این فناوری­‌های شبکه، اطلاعات مفیدی راجع به این حوزه در اختیار شما قرار دهیم.

1G – نسل اول

این نسل در حقیقت اولین نسل از فناوری گوشی هوشمند بود که در اواخر دهه 70 به بازار معرفی و در دهه 80 به طور رسمی وارد بازاهای جهانی شد. در سال 1987 شرکت بزرگ Telecom (که امروزه به نام Telstra شناخته می­‌شود) در استرالیا، اولین شبکه تلفن همراه خود را با استفاده از سیستم آنالوگ 1G وارد بازار کرد. 1G در حقیقت یک فناوری آنالوگ است که غالبا تلفن‌هایی که از این نسل پشتیبانی می­‌کردند، عمر باتری و کیفیت صدای خوبی نداشتند؛ همچنین سطح امنیت در این سری از گوشی­‌ها بسیار پایین بود و گاهی اوقات تماس‌ها خود به خود قطع می‌شدند. این استانداردهای مخابراتی آنالوگ در دهه 1980 معرفی شدند و تا زمان جایگزینی با استانداردهای مخابرات دیجیتال 2G، با حداکثر سرعت  Kbps 2.4 مورد استفاده قرار می­‌گرفتند.

2G – نسل دوم

تلفن‌­های همراه، اولین ارتقای عمده خود را در زمان انتقال از فناوری 1G به 2G تجربه کردند؛ تفاوت اصلی بین سیستم­‌های تلفن همراه 1G و 2G در نوع شبکه­‌های سیگنال رادیویی مورد استفاده می­‌باشد. در حقیقت سیگنال­‌های رادیویی مورد استفاده توسط شبکه 1G از نوع آنالوگ است، در حالی که شبکه­‌های 2G دیجیتال می­‌باشند. انگیزه اصلی ارائه این نسل از فناوری شبکه به بازار، ارائه یک کانال ارتباطی امن و مطمئن بود تا بتواند کاستی­‌های نسل قبل را تا حد ممکن پوشش دهد، این امر منجر به پیدایش و پیاده­‌سازی مفاهیمی همچون CDMA و GSM گردید که بر طبق این مفاهیم، خدمات کوچکی مانند قابلیت ارسال پیام کوتاه و سایر موارد مشابه، به تلفن­‌هایی که از این نسل پشتیبانی می­‌کردند، اضافه شد. نسل دوم شبکه­‌های مخابراتی سلولی 2G به صورت تجاری بر اساس استاندارد GSM در فنلاند توسط شرکت بزرگ Radiolinja (در حال حاضر بخشی از شرکت Elisa Oyj می­‌باشد) در سال 1991 راه‌­اندازی گردید.

فناوری شبکه 2G این قابلیت را دارد تا چندین کاربر به صورت همزمان در یک کانال واحد از طریق مالتی پلکس با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. با انتقال فناوری شبکه از 1G به 2G، بسیاری از خدمات اساسی به گوشی‌­های همراه اضافه شد که نقش بسیار زیربنایی برای اغلب برنامه­‌هایی که امروزه به کرات از آن­ها استفاده می­‌شود، ایفا می‌­کنند؛ خدماتی از قبیل پیام کوتاه، رومینگ داخلی، تماس­‌های کنفرانسی، پشت خطی و سایر موارد اساسی مانند محاسبه هزینه برای تماس‌­های راه دور و زمان واقعی تماس که همه امروزه نقش‌­های اساسی در گوشی­‌های هوشمند دارند. حداکثر سرعت 2G با سرویس رادیویی(GPRS)، 50 کیلوبیت در ثانیه یا به طور معادل 1 مگابیت در ثانیه است. لازم به ذکر است که قبل از ایجاد یک جهش بزرگ دیگر، یعنی انتقال فناوری شبکه از 2G به 3G، فناوری­‌هایی مانند 2.5G و 2.75G نیز در بازار وجود داشت که در حقیقت شکاف بین این دو نسل را پر می­‌کردند.

3G – نسل سوم

در این نسل در واقع بسیاری از استانداردهای فناوری شبکه بی‌­سیم معرفی شد، که امروزه در سراسر دنیا از محبوبیت زیادی برخودار است؛ فناوری­‌هایی از قبیل مرورگر وب، ایمیل، دانلود ویدیو، اشتراک‌­گذاری عکس و سایر فناوری­‌های مرتبط با گوشی­‌های هوشمند که در حال حاضر استفاده از آن­ها بسیار مرسوم می­‌باشد. فناوری شبکه نسل سوم، در سال 2001 با هدف تسهیل در امر ارتباطات سیار و استفاده هر چه بیشتر از ظرفیت صوتی و داده تلفن‌­های همراه و همچنین پشتیبانی از طیف وسیع‌­تری از برنامه‌ها و افزایش انتقال داده با هزینه کمتر به بازار عرضه شد.

استاندارد 3G از فناوری جدیدی به نام سیستم جهانی مخابرات سیار (UMTS)، به عنوان هسته اصلی معماری شبکه خود استفاده می­‌کند؛ در این نسل در حقیقت، برخی از جنبه‌های شبکه 2G با فناوری‌ها و پروتکل‌های جدید، به منظور بهبود سرعت انتقال داده گوشی‌­های هوشمند، ترکیب شده است که این تغییر باعث شده تا فناوری شبکه نسل سوم، سرعت داده بسیار سریع‌تری نسبت به نسل­‌های قبل داشته باشد. در این نسل از مجموعه‌ای از استانداردها مبتنی بر مخابرات سیار استفاده گردیده که با مشخصات ارائه شده توسط اتحادیه بین‌المللی مخابرات مانند 2000-IMT مطابقت دارند؛ در 2000-IMT الزامات بسیار مفیدی برای ارتقاء کیفیت ارتباطات در نظر گرفته شده از جمله این الزامات می­‌توان به لزوم حداقل سرعت 200 کیلوبیت در ثانیه گوشی هوشمند اشاره کرد.

اگر چه فناوری شبکه 3G، اکثر محبوبیت خود را مدیون پشتیبانی از خدمات چندرسانه­‌ای می­‌باشد، اما قابلیت­‌هایی مانند امکان دسترسی به آن از طریق انواع مختلف دستگاه­‌ها (تلفن، PDA و غیره) نیز در این جهت، نقش موثری را ایفا کرده‌­اند.

4G – نسل چهارم

شبکه 4G به دلیل پیشرفت­‌های بسیار زیاد فناوری‌های مختلف در 10 سال گذشته، یک فناوری بسیار متفاوت در مقایسه با 3G و نسل­‎‌های قبل می­‌باشد. هدف از این نسل ارائه سرعت، کیفیت و ظرفیت بالاتر به کاربران، با بهبود امنیت و کاهش هزینه خدمات صوتی، داده، چندرسانه­‌ای و اینترنت، از طریق IP است. از جمله قابلیت­‌های شبکه نسل چهارم، می­‌توان به دسترسی اصلاح‌شده به وب، IP، خدمات بازی، تلویزیون معمولی و سه بعدی، کنفرانس ویدیویی و رایانش ابری اشار کرد.

از جمله قابلیت­‌های اصلی این نسل، مشخصاتی مانند MIMO  و OFDM، همچنین دو استاندارد مهم وایمکس (اکنون کنار گذاشته شده) و LTE (به طور گسترده گسترش یافته) می‌­باشد. حداکثر سرعت شبکه 4G در زمانی که دستگاه در حال حرکت دستگاه است، چیزی در حدود 100 مگابیت در ثانیه یا به طور معادل 1 گیگابیت در ثانیه می­‌باشد که در مقایسه با نسل­‌های قبل، تغییر قابل توجهی است؛ در واقع این سرعت به فناوری شبکه نسل چهارم کمک کرده تا بتواند بدون استفاده از هیچ‌گونه بافری، دانلود یک بازی جدید یا پخش برخط برنامه‌­های تلویزیونی با کیفیت HD را انجام دهد.

5G – نسل پنجم

فناوری شبکه نسل پنجم، در حال حاضر در حال توسعه است و هدف از آن رفع نواقص و ارتقاء مزایای 4G می‌­باشد. 5G به طور قابل توجهی نرخ داده سریع‌­تر، تراکم اتصال بالاتر و تأخیر بسیار کمتری نسبت به فناوری‌­های نسل قبل دارد. از جمله بهبودهایی که در این نسل حاصل خواهد شد، می‌­توان به امکان ارتباط بهتر بین دستگاه­‌های مختلف، بهره­‌برداری بهتر از باتری دستگاه و بهبود پوشش بی‌­سیم کلی اشاره نمود. حداکثر سرعت 5G  35.46 گیگابیت در ثانیه است که در حدود 35 برابر سریع­‌تر از فناروی شبکه نسل چهارم است.

اگر چه نسل­‌های مختلف فناوری شبکه، تا به امروز پیشرفت­‌های چشمگیری داشته­‌اند، اما هنوز انتظار می­‌رود در نسل­‌های بعدی، شاهد تغییرات سازنده بسیار زیاد دیگری در این حوزه باشیم.

محمدعلی ابراهیمی

محمدعلی ابراهیمی هستم به هوش مصنوعی و تکنولوژی علاقه مندم و مقالاتی که در این زمنیه می‌خونم رو برای شما به ساده‌ترین شیوه ممکن می‌نویسم.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا