اینترنتسخت افزار موبایلشبکهمیم تک 11

شبکه تلفن همراه : معرفی تکنولوژی LTE

شبکه تلفن همراه : معرفی تکنولوژی LTE
مقدمه :

در مقالات قبلی با نسل ها، تکنولوژی ها و استاندارد های شبکه تلفن همراه آشنا شدیم و اطلاعات خوبی کسب کردیم. در این مقاله به صورت تخصصی با انواع تکنولوژی LTE آشنا میشویم.

 


تکنولوژی LTE یا 4G چیست ؟

LTE یا Long Term Evolution نام سریع ترین شبکه فعلی دیتای تلفن همراه می باشد.

با توجه به سرعت بالای LTE ، به آن 4G یا نسل چهارم شبکه تلفن همراه نیز می گویند. زیرا استاندارد نسل چهارم دارای قانونی با میزان سرعت بالا می باشد و LTE توانایی انتقال دیتا با آن سرعت را دارد.

در نتیجه LTE یک تکنولوژی است که با رعایت قوانین استاندارد 4G ، در این نسل فعالیت دارد.


Circuit Switching و Packet Switching چیست ؟

روش انتقال اطلاعات در LTE بسیار متفاوت تر از دیگر تکنولوژی های قدیمی است.

Circuit switching یکی از روش های سوییچینگ داده در شبکه است. در این روش، برای انتقال اطلاعات بین دو Node یک مسیر اختصاصی ایجاد می شود و تا زمان ارتباط دو Node، این مسیر اشغال شده است. بدی این روش هم این است که تا زمان ارتباط Node ها، این مسیر بلا استفاده توسط دیگر Node ها می باشد و از مسیر ها به طور بهینه استفاده نمی شود. خوبی این روش هم این است که انتقال اطلاعات به طور کامل شکل میگیرد، زمان برقراری ارتباط کمتر از روش های دیگر است، کاملا مورد اطمینان است و قطعی ندارد.

در روش Packet switching انتقال اطلاعات کاملا فرق دارد و بر پایه IP می باشد؛ بسته ها برای انتقال به چندین تکه تقسیم می شوند. هر بسته علاوه بر تکه هایی از اطلاعات کلی، شامل اطلاعاتی مثل آدرس مبدا و مقصد، شماره بسته  و … می باشد.

مقصد هر بسته مشخص است و تجهیزات ما بین، تصمیم گیری برای انتقال اطلاعات را انجام میدهند.

در آخر هم تمام بسته ها به مقصد میرسند و دوباره با هم ادغام می شوند.

به دلیل چند تکه شدن بسته ها، امکان گم و شدن، از بین رفتن و دیر رسیدن برخی بسته ها وجود دارد و در نتیجه باعث مشکل در اطلاعات کلی می شود.

در LTE برای انتقال دیتا از روش Packet switching استفاده می شود اما برای انتقال صوت و تماس صوتی از روش Circuit switching استفاده می شود. علت استفاده اپراتور ها از روش Circuit switching در انتقال صوت، پردرآمد تر بودن این روش و منافع خودشان است. زیرا میتوانند بر حسب زمان تخصیص مسیر، هزینه را از مشترکین دریافت کنند.

همچنین با توجه به نکات روش Packet switching، تکنولوژی LTE بر پایه IP می باشد.


مقایسه LTE در کشور های مختلف:

اطلاعات زیر براساس مقایسه سایت معتبر OpenSignal می باشد.

 

میزان در دسترس بودن در مقیاس جغرافیایی :

کشور رتبه دسترسی
South Korea 1 97.49%
Japan 2 94.70%
Norway 3 92.16%
Hong Kong 4 90.34%
USA 5 90.32%
Netherlands 6 89.64%
Hungary 7 89.26%
Kuwait 8 88.40%
Lithuania 9 88.40%
Czech Republic 10 87.37%
Iran 62 69.27%

میانگین سرعت :

کشور رتبه سرعت ( Mbps )
Singapore 1 44.31
Netherlands 2 42.12
Norway 3 41.20
South Korea 4 40.44
Hungary 5 39.18
Belgium 6 36.13
Australia 7 36.08
New Zealand 8 33.52
Bulgaria 9 33.34
Denmark 10 33.09
Iran 76 13.73

تکنولوژی LTE-M چیست ؟

LTE-M یا LTE Cat M1 تکنولوژی ای مخصوص دستگاه های IoT می باشد که شروع کار جهانی اش در سال 2019 است.

 

دستگاه های IoT آینده توانایی اتصال به شبکه های سلولی یا تلفن همراه را با ویژگی های زیر دارند :

1. ارزان : چون Half-Duplex است و پهنای باند کمی دارد.

2. کم مصرف : توانایی خاموش ماندن در زمان ها طولانی را دارد. همچنین قابلیت های PSM یا Power Saving Mode و روشن شدن یا زمانبندی مشخص eDRX یا Extended Discontinuous Reception را دارد. توانایی 10 سال کارکرد روی یک باتری 5WH.

3. هزینه خدمات کمتر : چون سرعتش حدود 100 کیلوبیت بر ثانیه است، دیگر هزینه های برای اتصال به اپراتور ها یا مودم های 4G یا نسل چهار را ندارد  می توانند با تجهیزات 2G نیز کار کنند. ( توضیح داده شد که LTE فقط به دلیل سرعتش است که در رده 4G ها قرار گرفته. )

4. پوشش دهی متغیر : تا بیشتر از 156dB MCL و البته قابل تغییر و متفاوت برای اتصال مطمئن تر.

 

قبل از معرفی LTE-M، تقریبا تمام اپراتور های بزرگ دنیا شبکه 2G را غیر فعال کردند. اما با توجه به رشد چشمگیر صنعت IoT و ورود آن به زندگی انسان ها، اپراتور ها نیز دوباره دست به کار شدند.

برخی همان سیستم های قدیمی را موقتا روی کار آوردند و برخی دست به تولید زدند.

به طور مثال اپراتور T-Mobile شبکه 2G M2M یا 2G Machin to Machin را معرفی کرد. اپراتور Sprint هم با همکاری یک کمپانی ارائه دهنده ماژول، LT-CDMA یا Long Term CDMA را تولید کرد.

تصویر زیر، اولین دستگاه با گواهی LTE Cat M1 است که توسط کمپانی LinkLabs معرفی شد.

* لینک اطلاعات بیشتر از این دستگاه


تکنولوژی LTE-A چیست ؟

LTE-A یا LTE-Advanced تکنولوژی پیشرفته تر LTE می باشد که دارای قابلیت Carrier Aggregation است.

این قابلیت به مشترکین اجازه میدهد که به جای اتصال به یک Carrier ( مثلا یک کانال ارتباطی )، بتوانند از پنج Carrier متفاوت بهره ببرند. ( البته به روش های FDD یا Frequency Division Duplex و  TDD یا Time Division Duplex در طیف و باند های متفاوت. )

Frequency Division Duplex چیست؟

روشی است که توانایی ارسال و دریافت سیگنال در فرکانس های متفاوت را دارد. با استفاده از این ویژگی میتوان بهترین فرکانس برای دسترسی مشترکین با بالاترین سرعت را ارائه داد.

 

Time Division Duplex چیست؟

در این روش دریافت و ارسال سیگنال تقریبا جداگانه و غیر همزمان است. یعنی وقتی که مشترک زمانی را صرف دریافت اطلاعات میکند، سیستم به نوعی شبیه به حالت Half-Duplex عمل میکند و فقط دریافت سیگنال با سرعت بسیار بالا انجام میشود.

همچنین TDD فقط در یک فرکانس مخصوص کار می کند و مثل FDD توانایی مانور در فرکانس های مختلف را ندارد.

 

نکته : منظور از LTE-FDD و LTE-TDD استفاده مستقیم این دو تکنولوژی از دو روش TDD و FDD است.


تکنولوژی LTE-A Pro چیست؟

LTE-A Pro یا  LTE-Advanced Pro تکنولوژی پیشرفته تر LTE می باشد که دارای قابلیت Advanced Carrier Aggregation است.

این قابلیت همانند Carrier Aggregation عمل می کند. تنها تفاوت این دو قابلیت این است که Advanced Carrier Aggregation به مشترکین اجازه میدهد که به جای اتصال به پنج Carrier ( مثلا یک کانال ارتباطی )، بتوانند از 32 عدد Carrier متفاوت بهره ببرند.

این تکنولوژی  را بیشتر با نام 4.75G یا Pre 5G معرفی می کنند.


تکنولوژی LTE-U چیست ؟

LTE-U یا LTE-Unlicensed تکنولوژی ای است که برای اهدافی خاص در فرکانس های غیر مجاز رادیویی یا Unlicensed Spectrum فعالیت دارند. ( معمولاً 5Ghz )

شاید برای شما این سوال پیش آمده که Unlicensed Spectrum چیست و یعنی چه؟!

برای درک آن به ادامه توضیحات توجه کنید.

 

Licensed Spectrum چیست؟

طیف های رادیویی هستند که در یک منطقه ( مثلا یک کشور ) ثبت شده اند و مجاز می باشند.

مثلا سیگنال های تلویزیون یک کشور در یک بازه ی فرکانسی خاصی کار می کند که از قبل به ثبت رسیده اند و بقیه سازمان ها یا دستگاه ها دیگر نمی توانند در این طیف، سیگنالی را ارسال یا دریافت کنند.

* لینک دانلود لیست کامل Licensed Spectrum های کشور آمریکا

 

Unlicensed Spectrum چیست؟

طیف های رادیویی هستند که به ثبت نرسیده اند و خالی می باشند تا در مواردی خاص از آنها استفاده شود.

مثلا سیگنال های تکنولوژی بلوتوث در فرکانس حدودی 2.4GHz کار می کنند.

 

در نتیجه، LTE-U در فرکانس های خاصی کار میکند که به شکل عمومی از آنها استفاده نمی شود.

همچنین روش های FDD و TDD که در بالا توضیح داده شده، در این تکنولوژی نیز مورد استفاده قرار گرفته است.


3GPP چیست ؟

3GPP یا 3rd Generation Partnership Project سازمانی می باشد که بسیاری از استاندارد سازی های ارتباطات Broadband و موبایلی انجام داده است. این استاندارد سازی ها را تحت نسخه های مختلف با نام 3GPP Release انجام می دهد.

بسیاری از تعاریفی که در این مقالات و مقالات قبلی با عنوان ” Mobile Network ” گفته شد، نسخه ای از 3GPP می باشد.

 

موفق باشید.

ارسال پاسخ

محمد رستمی
محمد رستمی هستم، دانشجوی رشته نرم افزار و فعال در حوزه آی تی. علاقه مند به "تمامی مباحث شبکه"، "امنیت"، "لینوکس"، "اندروید"، "مجازی سازی" و ...