آشنایی با انواع شبکه های تلفن همراه
این الفاظ و عبارات بی دلیل برای این شبکه بکار برده نمی شود. شاید جالب باشد بدانید که در این شبکه ، اطلاعات بر پایه IP مخابره و ارائه می شود. همین امر نشان از پهنای باند مناسب ، دقت و سرعت بسیار بالا در نقل و انتقال صدا ، تصویر و بسته های اطلاعاتی است. با توجه به اینکه نرخ تبادل اطلاعات در ایتا به حال چقدر به نمادهای ۳G یا ۴G که در بالای صفحه موبایل می‌بینید؛ توجه کرده‌اید؟ آیا می‌دانید هر کدام از این علائم، بیانگر چه مفهومی در شبکههای تلفن همراه هستند؟ آنچه در این مقاله به آن خواهیم پرداخت، معرفی نسلهای مختلف شبکههای تلفن همراه و روند پیشرفت آنها در دنیا خواهد بود. اگر از فعالان حوزه مخابرات هستید یا به مفاهیم شبکه و مخابرات علاقمندید، تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.
شبکههای ارتباطی تلفن همراه چیست؟
هر نسل از شبکههای موبایل دارای خصوصیات و توانایی خاص خود در قدرت فرکانس، پهنای باند، دسترسی شبکه و هسته آن است. بدیهی است که توسعه نسل‌ها موجب افزایش بهره‌وری و کارایی ارتباطات تلفن همراه شده است. مارتین سیویر و هنری گولدینگ نویسندگان کتاب “شبکههای موبایل: مفاهیم و پروتکل‌ها” شبکههای تلفن همراه را ساختار‌هایی توصیف می‌کنند که این ابزار را قادر می‌سازد با دستگاه‌های دیگر ارتباط برقرار کند. متاسفانه در حوزه دکل بارها در مکاتبات و مراودات مشاهده و شنیده شده که بسیاری از همکاران فعال در این حوزه تجهیزات دکل مخابراتی را با متعلقات دکل مخابراتی و من جمله متعلقات دکل مهاری ،تفاوتی نمیگذارند . و این امر برای یک متخصص و فعال در این حوزه شایسته نیست .
تاریخچه شبکههای ارتباطی تلفن همراه
بسیاری از مردم تلفن همراه را محصولی جدید و متعلق به دو دهه اخیر می‌دانند؛ در حالی که اولین تلفن همراه در دهه ۱۹۷۳ میلادی توسط اختراع شد و به همراه آن مفهوم شبکه موبایل هم ظهور پیدا کرد. تلفن همراه آقای کوپر با وزنی بالغ بر یک کیلوگرم، تقریباً هیچ شباهت ظاهری با تلفن‌های همراه امروزی ندارد، در حالی که ساختار کلی آنها یکسان است؛ فارغ از نوع تلفن و نسل شبکه آن، یک گوشی موبایل و یک شبکه تلفن همراه، همه چیزی است که برای یک ارتباط تلفنی نیاز دارید.
اولین عضو خانواده شبکههای ارتباطی تلفن همراه نیز تقریباً مصادف با سال‌های ابداع آقای کوپر به وجود آمد؛ شبکه ۱G که تنها توانایی آن در برقراری تماس‌های تلفنی بود. پس از ابداع شبکه ۱G، رفته رفته تلفن‌های همراه توسعه یافتند و به تبع آن شبکههای موبایل نیز گسترش پیدا کردند. با ظهور شبکههای ارتباطی جدید، امروزه نه تنها برقراری تماس تلفنی، بلکه دسترسی به اینترنت پرسرعت و بسیاری از خدمات دیگر به راحتی امکان‌پذیر است. در ادامه نسلهای مختلف تلفن همراه را به شما معرفی خواهیم کرد، اما پیش از آن از مفاهیم پایه آغاز می‌کنیم.
مفاهیم پایه برای درک شبکه های موبایل
در این قسمت می‌خواهیم دو جزء اساسی در شبکههای ارتباطی تلفن همراه، یعنی فرکانس و پهنای باند را به زبان ساده به شما معرفی خواهیم کرد. فرکانس اگر می‌خواهید شبکههای تلفن همراه را بشناسید، فرکانس اولین مفهومی است که باید با آن آشنا باشید. فرکانس از دیدگاه علمی به معنای ” تعداد ارتعاشات یک سیگنال بر واحد زمان (ثانیه) است” که با یکای هرتز (HZ) نمایش داده میشود. احتمالاً تعریف بالا کمی شما را سردرگم کرده است. در این مطلب مختصر و کوتاه به توضیحی اصطلاحات بدیهی و روشن تجهیزات و متعلقات دکلهای مخابراتی از قبیل دکل خود ایستا 4 پایه ، دکل منوپل ٰ، و دکل مهاری و همچنین دکل های انتقال نیرو میپردازیم .فرض کنید شبکه تلفن همراه یک خیابان دو طرفه است که اتومبیل‌های حامل اطلاعات با سرعت یکسان حرکت می‌کنند.
حال تلفن همراه خود را نیز یک پارکینگ در انتهای خیابان تصور کنید که این اتومبیل‌ها در هر لحظه به تعداد برابر به آن وارد یا از آن خارج می‌شوند (به ازای هر اتومبیل که وارد میشود، یکی هم خارج میشود). در این مثال، تعداد اتومبیل‌های ورودی به پارکینگ را می‌توان فرکانس خیابان یا همان شبکه تلفن همراه شما در نظر گرفت (که با اتومبیل‌های خروجی برابرند)؛ پارکینگ یا همان تلفن همراه شما نیز دستگاهی است که این فرکانس را دریافت می‌کند. بنابراین، هرچه فرکانس “خیابان شبکه” بیشتر باشد، اطلاعات بیشتری در قالب اتومبیل به “پارکینگ تلفن” شما ورود و خروج می‌کنند و سرعت انتقال داده بیشتری خواهید داشت؛ این دقیقا همان مکانیزمی است که در توسعه شبکههای تلفن همراه به دنبال افزایش آن هستیم.لآلی
پهنای باند یکی از مفاهیم بسیار پرتکرار در حوزه شبکههای ارتباطی تلفن همراه است. پهنای باند یعنی “ظرفیت انتقال سیگنال الکتریکی در واحد زمان (ثانیه)” که واحد اصلی آن بیت بر ثانیه (bps) است اما با توسعه شبکههای اینترنت، امروزه عموماً با مگابیت بر ثانیه (Mbps) نمایش داده میشود. هر مگابیت نیز برابر با یک میلیون بیت است. اگر مفهوم فرکانس را به خوبی درک کرده باشید، برای درک مفهوم پهنای باند کار دشواری نخواهید داشت. در مثال قبل، هرچه عرض خیابان و تعداد باند‌های آن بیشتر باشد، بدین معناست که پهنای باند شبکه قدرتمندتر است. بدیهی است که هرچه پهنای باند بیشتر باشد، حجم انتقال داده شبکه نیز افزایش می‌یابد.
نسل اول و ظهور شبکههای تلفن همراه
همانطور که قبلا گفتیم، شبکه ۱G به عنوان اولین نسل شبکه تلفن همراه در دهه ۱۹۸۰ میلادی و اندکی پس از اختراع کوپر، خلق شد. این شبکه تنها از تماس صوتی پیشتیبانی می‌کرد و حتی امکان ارسال پیامک نیز در آن وجود نداشت. البته، تصور نکنید منظور از تماس صوتی، تماس‌هایی است که امروزه با کیفیت بالا و بدون قطعی دریافت می‌کنید؛ تماس گرفتن با شبکه موبایل ۱G تقریباً همیشه با قطع و وصلی همراه بود. نسل اول شبکه موبایل تنها از فرکانس‌های آنالوگ و در بازه ۸۶۰ تا ۹۰۰ مگاهرتز بهره میبرد. البته، فریب این اعداد بزرگ را نخورید؛ در ادامه با مقایسه فرکانس این نسل با نسلهای بعدی متوجه ضعف آن خواهید شد. علاوه بر کیفیت تماس ضعیف، امنیت شبکه نسل اول و طول عمر تلفنهایی که از آن پشتیبانی میکردند نیز بسیار پایین بود.
نسل دوم: انقلاب سیگنال‌ها
پس از گذشت یک دهه از ابداع نسل اول شبکههای ارتباطی تلفن همراه، شبکه ۲G با هدف توسعه نسل پیشین خود، پای به عرصه گذاشت. اگرچه پیشرفت شبکه ۲G نسبت به ۱G یک ارتقا و بهبود قابل توجه به شمار نمیرفت، اما نوع توسعه در نسل دوم، آن را به انقلابی در شبکههای تلفن همراه بدل کرد. شبکه ۲G فرکانس دیجیتال را جایگزین آنالوگ کرد؛ این نوع فرکانس در جدیدترین نسلهای شبکه نیز همچنان استفاده میشود. سیگنال‌های دیجیتالی نسل دوم در بازه ۸۶۰ تا ۱۹۹۰ مگاهرتز ارسال می‌شدند و سرعت آنها نیز نهایتاً ۵۰ کیلوبایت بر ثانیه بود. شبکه ۲G به لطف سیگنال‌های دیجتالی خود، برای اولین بار امکان انتقال داده کم حجم نظیر SMS و MMS را فراهم کرد. این شبکه برای اولین بار در سال ۱۹۹۱ در کشور فنلاند و با استاندارد GMS به مخاطبان ارائه شد.
نسل سوم: ظهور فضای مجازی
اگر بخواهیم ساده توضیح دهیم، هرآنچه از اینترنت، وبگردی و فضای مجازی می‌شناسید را مدیون نسل سوم شبکههای ارتباطی تلفن همراه هستید. دکل خود ایستا 3 پایه به صورت مشبک است و سازه‌ای کارآمد است که باعث میشود نیاز به تجهیزات جانبی کاهش یابد. پایه‌های این دکل که به صورت لوله‌ای است با استفاده از اعضای داخلی خرپایی به هم متصل می‌شوند. متریال به‌کار رفته در پایه‌های دکل خود ایستا شامل نبشی، میلگردهای توپر و پروفیل‌های خم کاری شده می‌باشد.نسل سوم استاندارد‌های ۳.۵ و ۳.۷۵ را نیز ارائه داد تا بتواند کیفیت شبکه را بهبود بخشد و مسیر دستیابی به نسل چهارم را هموار سازد. البته، چنین استانداردهایی پیشتر برای نسل دوم هم ارائه و نتایج مثبت آن مشاهده شده بود.