نسل های مختلف تلفن همراه

 در سوم آوریل سال ۱۹۷۳ مارتین کوپر، مدیر و محقق شرکت موتورلا برای ایجاد ارتباط بی‌سیم بین انسان‌ها دستگاهی به نام ‘Cell phone’ را اختراع کرد. حال چندین سال از آن زمان می‌گذرد و تلفن همراه بطور جدی وارد زندگی اکثریت مردم دنیا شده، به گونه‌ای که به عنوان یکی از لوازم ضروری در طول روز مورد استفاده قرار می‌گیرد و نبود آن در دنیای کنونی تقریبا غیر ممکن به نظر می‌رسد.

یکی از موارد قابل توجه در استفاده از تلفن همراه نسل‌های مختلف آن بوده که در هر دوره نسبت به دوره قبل پیشرفت‌هایی داشته است. وقتی صحبت از نسل‌های مختلف موبایلاست،حرف G که از ابتدای کلمه Generation به معنای نسل انتخاب شده، به کار برده می‌شود. بطور مثال وقتی کسی از شبکه ۴G صحبت می‌کند منظور یک شبکه بی‌سیم بر اساس فناوری نسل چهارم است. حال با هم به بررسی این نسل‌ها می‌پردازیم :

۰G

0G به فناوری ارتباط موبایل پیش از ارایه تلفن‌های همراه، یعنی تلفن‌ رادیویی که در برخی از ماشین‌ها تعبیه شده بود، اشاره دارد. یکی از این فناوری‌ها، ARP (Autoradiopuhelin) است که در سال ۱۹۷۱ در فنلاند به عنوان اولین شبکه تلفن همراه اجتماعی و عمومی شروع به کار کرد.

۱G

1G (یا ۱-G) خلاصه عبارت “فناوری تلفن بی‌سیم نسل اول” است که در دهه هشتاد با معرفی فناوری‌های AMPS در آمریکا و ترکیب TACS و NMT در اروپا آغاز شد.

 اولین نسل سرویس‌ برای سلفون‌ها، سرویس آنالوگ بود که تنها برای انتقال صوت طراحی شده و برای SMS و سایر سرویس‌ها در نظر گرفته نشده بود و براساس تعویض مدار (Circuit Switching) عمل می‌کرد. در این نسل به محض آنکه یک تماس برقرار شود، اتصالی برای شما آغاز می‌شود و این ارتباط تا زمانی‌که شما تماس را قطع کنید ادامه پیدا می‌کند. در نتیجه صورت حساب شما صرف نظر از اینکه چقدر مکالمه اتفاق افتاده است، برای مدت زمان مکالمه محاسبه می‌شود. این سرویس با کیفیت پایین، تجهیزات گران و در بسیاری از موارد با کیفیت نه چندان مناسب ارایه می‌شد.

از پروتکل‌های نسل اول می‌توان به Mobitex ،Hicap ،AMPS/TACS/ETACS ،NMT و Data TAC اشاره کرد.

۲G

2G (یا ۲-G) خلاصه عبارت “فناوری تلفن بی‌سیم نسل دوم” است. در اوایل دهه نود اولین شبکه‌های سلولی دیجیتال به وجود آمد که مزایای قابل توجه بسیاری نسبت به شبکه‌های آنالوگ داشت. در واقع جابه‌جایی از نسل اول به دوم، جابه‌جایی از آنالوگ به دیجیتال بود. این تغییر امکان ذخیره‌سازی، کپی، رمزگذاری و فشرده‌سازی داده‌ها و اجازه انتقال اطلاعات بدون خطر از دست رفتن آن‌ها و نیز اصلاح خطا را فراهم می‌کرد. به علاوه، در این شبکه‌ها امنیت ارتقا یافته، کیفیت صدا و ظرفیت کلی نیز افزایش یافته بود. همان‌گونه که گفته شد در نسل دوم انتقال صوت به‌صورت دیجیتال انجام می‌گرفت و در مجموع توانست بسیاری از معایب نسل اول را برطرف کند.

این فناوری سرویس‌های داده سلولی بی‌سیم، سرویس‌هایی مانند دسترسی به اینترنت با سرعت ۴/۱۴ کیلوبیت بر ثانیه (تئوری) و ۶/۹ تا ۲/۱۹ کیلوبیت بر ثانیه (واقعی) را فراهم می‌کرد. نسل دوم مانند گذشته دارای سیستم تعویض مدار بود و شما همچنان برای مدت زمان مکالمه هزینه پرداخت می‌کردید در نتیجه این روش مطلوب و مقرون به صرفه‌ای برای انتقال داده نبود.

فناوری نسل دوم را با توجه به نوع ترکیب استفاده شده، می‌توان به دو استاندارد کلیTDMA-based  و CDMA-based تقسیم کرد، البته از استاندارد‌های نسل دوم می‌توان مواردی چون GSM ،CSD ،CDMAOne ،D-AMPS ،CDPD ،iDEN ،PDC و PHS را بر شمرد.

۲٫۵G

2.5G را می‌توان گامی بین دو فناوری بی‌سیم ۲G و ۳G در نظر گرفت. در واقع عبارت “نسل دو و نیم” برای توصیف سیستم‌های نسل دومی که یک دامنه “تعویض بسته (Packet Switching)” به همراه دامنه “تعویض مدار (Circuit Switching)” را انجام می‌دهند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. با در نظر گرفتن این موضوع که از روش پوشش شکاف‌های زمانی برای سرویس‌های داده تعویض مدار (HSCSD) استفاده می‌شود، فراهم کردن خدمات سریع‌تر ضروری نیست. این نسل تنها برای اهداف بازرگانی ایجاد شد و در حال حاضر در بسیاری از کشورها در دسترس است. از استاندارد‌های این نسل می‌توان به HSCSD ،GPRS ،EDGE/EGPRST ،CDMA2000 و WiDEN اشاره کرد.

۳G

3G (یا ۳-G) خلاصه عبارت “فناوری تلفن بی‌سیم نسل سوم” است. سرویس‌هایی که وابسته به نسل سوم می‌باشند توانایی‌ انتقال داده‌های صوتی (تماس تلفنی) و داده‌های غیر صوتی (مانند دانلود اطلاعات، جابه‌جایی نامه‌های الکترونیک و پیغام‌های فوری) را دارا هستند. تحول اساسی و بزرگ در نسل‌های مختلف موبایل در همین نسل اتفاق افتاد و از این نسل شروع شد. در واقع جابه‌جایی از نسل دوم به سوم انقلابی دیگر است که از سیستم تعویض بسته‌ها (Packet Switching) به جای تعویض مدار (Circuit switching) استفاده می‌کند.

برای مصرف کننده، فناوری تعویض بسته‌ها دارای دو مزیت است. اول آن‌که کالایی که فروخته می‌شود بسته‌ها هستند نه مدت زمان ارتباط، در نتیجه مدل هزینه بر اساس داده‌ها طراحی شده است. به طور مثال ارسال یک مگابایت اطلاعات ممکن است هزینه‌ای برابر با ۶ تا ۷ دلار (این هزینه بر اساس تعرفه‌های اپراتور هر کشور تعیین می‌شود) داشته باشد. البته با در نظر گرفتن این موضوع که هر بسته به مقدار ناچیزی اطلاعات (سربار) برای کنترل و هدایت هر بسته احتیاج دارد. در نتیجه اطلاعات حقیقی ارسال شده کمتر از یک مگابایت خواهد بود.

مزیت دوم را باید فعال بودن اینترنت به شمار آورد که در آن احتیاج به اتصال به اینترنت و قطع ارتباط نبوده و ارتباط همیشه برقرار است.

از مزایای دیگری که باید برشمرده شود، افزایش سرعت ارتباط است که در حالت تئوری حداکثر ۱۱۵ کیلو بیت بر ثانیه اعلام شده است اما سرعت حقیقی آن ۵۶ کیلو بیت بر ثانیه می‌باشد.

فناوری ۳G که پاسخی به نیازهای ارتباطات راه دور بین‌المللی بود و در اصل گمان می‌شد که تنها استانداردی یکپارچه و جهانی باشد اما در عمل به سه گروه تقسیم شد:

UMTS ( W-CDMA)

این فناوری بر مبنای W-CDMA بود و در برخی از کشورهای اروپای مرکزی که از GSM استفاده می‌کردند ترجیح داده شد. UTMS به وسیله سازمان ۳GPP که مسئول استانداردهای GSM ،GPRS و EDGE نیز بود اداره می‌شد.

CDMA2000

یکی دیگر از استانداردهای مهم نسل سوم بوده که از توسعه CDMA به وجود آمده است.

TD-SCDMA

این استاندارد یکی دیگر از استانداردهای فناوری نسل سوم بوده که کمتر شناخته شده است و در جمهوری چین توسط شرکت‌های Datang و Siemens توسعه داده شد.

۴G

4G (یا ۴-G) خلاصه عبارت “فناوری تلفن بی‌سیم نسل چهارم” است و دو ایده متفاوت که با یکدیگر همپوشانی دارند را توصیف می‌کند. نسل چهارم تلفن‌های همراه در سال ۲۰۰۸ ارائه شد و دسترسی بی‌سیم متحرک، با سرعت بسیار بالای انتقال داده از ۱۰ مگابیت‌ بر ثانیه به بالا را مهیا کرده و همچنین ظرفیت شبکه بسیار افزایش یافته و از داده‌های چند رسانه‌ای حمایت می‌کند. به گونه‌ای که مشاهده برنامه‌های تلویزیونی با آن به راحتی امکان پذیر است. در این نسل انتقال صدا، تصویر و داده بر مبنای آدرس IP صورت می‌گیرد. از استاندارد‌های این نسل می‌توان E-UTRA و WiMAX-Advanced را نام برد.

مشخصات و ویژگی‎ ‎های نسل چهارم:‏

‏۱-سرعت بالا: سیستم‌های ‏G‏۴ باید سرعت پیک بیش از ‏Mb/s‏۱۰۰ را در حالت ساکن  و میانگین ‏Mb/s‏۲۰ را در حال ‏حرکت ارائه دهند.‏

‏۲- ظرفیت بالای شبکه: ظرفیت شبکه باید حداقل ۱۰ ‏برابر بیشتر از سیستم‌های ‏G‏۳ باشد. که این مقدار زمان ‏Download‏ یک فایل ‏M byte‏۱۰ را در سیستم های ‏G‏۴ به ۱ ‏ثانیه کاهش می‌دهد که این زمان در سیستم‌های ‏G‏۳ معادل ‏‏۲۰۰ ثانیه برآورد شده است. از طرف دیگر قابلیت ‏ارائه ویدئو با کیفیت بالا به تلفن‌ها و تجربة واقعیت ‏مجازی در صفحات نمایش گوشی ها را نیز ارائه می‌کند.‏

‏۳- فراگشت سریع و بی سیم بین شبکه‌های مختلف: ‏شبکه‌های بی‌سیم ‏G‏۴ باید از جابجایی عمومی بین شبکه‌های ‏موبایل و شبکه‌های بی‌سیم مختلف پشتیبانی  کنند.‏

‏۴- پشتیبانی از چند رسانه‌های نسل جدید: شبکة ‏G‏۴ باید قادر به پشتیبانی از مقدار زیاد دیتای ‏انتقالی با سرعت بالا و با هزینة پایین‌تر از هزینه‌های ‏معمول باشد. ‏

۵G

همانطور که تلفن های هوشمند در حال پیشرفت هستند، شبکه های ارتباطی آنها نیز پیشرفت می کند. در حالی که نسل چهارم شبکه تلفن همراه (۴G) در کشورهای مختلف دنیا در حال فراگیر شدن است، زمان کار روی نسل بعدی فرا رسیده و به نظر می رسد که بریتانیا قصد دارد در این مسیر جزو پیشگامان باشد.

آنها یک مرکز تحقیق و توسعه برای نسل پنجم شبکه تلفن های همراه (۵G) راه اندازی کرده و بودجه ای ۵۶ میلیون دلاری برای آن اختصاص داده اند. حدود ۱۹ میلیون دلار از این بودجه توسط دولت تامین می شود و بقیه آن توسط شرکت های همکار این مرکز یعنی هووایی، سامسونگ، تلفونیکا، فوجیتسو و رود-شوارز تامین خواهد شد.

قرار است این مرکز محلی برای تحقیق و توسعه نسل پنجم شبکه همراه برای تلفن های هوشمند باشد و آنها می خواهند که فراتر از آمار و ارقام فعلی عمل کنند. گفته می شود نخستین آزمایش های عملی شبکه ۵G در پایان سال ۲۰۱۳ انجام خواهد شد و این پتانسیل را دارد که طی ۱۰ سال آینده به شبکه ای فراگیر و کاربردی بدل شود.

قرار است در دانشگاه Surrey محلی به وسعت ۵ کیلومتر مربع برای تست و توسعه این شبکه اختصاص پیدا کند. اینجا یک زمین بازی برای شرکت های سازنده تلفن همراه خواهد بود و آنها این امکان را خواهند داشت تا به این مرکز بیایند و دستگاه های خودشان را برای شبکه نسل پنجم آزمایش کنند.

هر کدام از دکل های مخابراتی نسل پنجم، پهنای باندی تا ۱۰ گیگابیت خواهند داشت و در این حالت هر کدام از تلفن های هوشمند قادر خواهند بود که اینترنتی با سرعت ۲۰۰ مگابیت در ثانیه داشته باشند. هر چند فعلا این اعداد روی کاغذ هستند و باید ببینیم در عمل شاهد چه عملکردی خواهیم بود.

کافی است به ۱۰ سال آینده و اینترنت ۲۰۰ مگابیتی روی تلفن همراه فکر کنید تا تحول بزرگ در مسیر را بهتر ببینید.