نسل های سیستم های سیار

محمدرضا همتی

مطالعات اولیه، استاندارد سازی و پیاده سازی هر یک از نسل های مخابرات سیار ، حدود ۱۰ سال طول کشید .هر چه به سمت نسل های جدید حرکت میکنیم ، میزان پیچیدگی فناوری ارتباط سیار ، با توجه به قانون مور افزایش یافته است .قبل ازتعریف هر یک از نسل ها به صورت خلاصه درابتدا با چند اصطلاح بیشتر آشنا میشویم .

GPS- سیستم موقعیت یاب جهانی : هر نقطه از زمین یک عرض جغرافیایی (خط استوا) و یک طول جغرافیایی (نصف النهار مبدا) دارد .GPS یک گیرنده است که اطلاعات را دریافت میکند و سپس پردازش و ارسال می کند .GPS دارای ۲۴ ماهواره است که ۲۱ ماهواره آن اصلی و ۳ ماهواره رزرو هستند و در صورتیکه زیر سقف استفاده نشود حداقل میتواند ۳ ماهواره را پیدا کند که با استفاده از این ۳ ماهواره میتوان طول و عرض جغرافیایی را تعیین کرد.

مدولاسیون : حمل سیگنال DATA   بر روی یک سیگنال فرکانس بالا (Carier) مدولاسیون، سیگنال غیر قابل ارسال را به سیگنال قابل ارسال تبدیل می کند . همچنین به وسیله مدولاسیون میتوان اطلاعات بیشتری را ارسال کرد .انواع مدولاسیون ، به صورت آنالوگ و دیجیتال میباشد . به طور کلی مخابرات بیسیم به دو دسته تقسیم میشود :-۱ سلولی (ارتباط از طریق امواج الکترومغناطیسی به کمک آنتن BTS)که شامل نسلهای مخابرات سیار میباشد .-۲ WLL:شبکه هایی مبتنی بر WI-FI 802.11    و Wimax 802.16.نسل ها به ترتیب : نسل صفرم (۰G) ، نسل اول (۱G) ، نسل دوم (۲G)، نسل سوم (۳G)، نسل چهارم (۴G) ، نسل پنجم (۵G)

مشخصات نسل صفرم :در این دوره مخابرات سیار برای کاربردهای پلیسی ، نظامی ،هواپیمایی استفاده می شد و تجهیزات ارسال و دریافت ،حجیم و گرانقیمت بود.

مشخصات نسل اول : آنالوگ بودن در نحوه دسترسی و ادغام مشترکین (Multiplexing ) به دلیل کثرت مشترکین و صرفه اقتصادی – نوع مدولاسیون و ارسال امواج فرکانس آنها ، با روش FDMA ( دسترسی چندگانه براساس تقسیم بندی فرکانس) بود.بنابراین در نسل اول تجهیزات سنگین ،حجیم ، دارای استهلاک وهزینه بالا بودند .در نسل اول ۵ استاندارد وجود دارد : AMPS   ، TACS ، C-NET ، J-TAC ، NMT

مشخصات نسل دوم : دیجیتال بودن- روش دسترسی و ادغام بر اساس تقسیم بندی  زمان (TDMA )- مدولاسیون بر اساس GMSK   تلفیقی از FSK  ، PSK  استاندارد:GSM، ADC ، J-DCقبل از نسل سوم نسل های ۲٫۵   و ۲٫۷۵   نیز بکار رفت .تکنولوژی نسل ۲٫۵  ، GPRS با سرعت    ۱۱۵ Kb/sوتکنولوژی  نسل ۲٫۷۵  ، EDGE  با سرعت  ۳۸۴ kb/s بود.

مشخصات نسل سوم: نسل سوم کاملا دیجیتال است . روش دسترسی در نسل سوم،دسترسی چندگانه براساس تقسیم کد (CDMA) است.فناوری IMT 2000   و UMTS   در نسل سوم مورد استفاده قرار گرفتند و هدف آنها تهیه یک استاندارد  واحد دیجیتالی برای کل جهان بود. عدد ۲۰۰۰  دارای سه مفهوم (سال شروع پروژه ، فرکانس ، حداکثر سرعت و انتقال داده ها بر حسب کیلو بایت در ثانیه ) می باشد. پروژه   IMT-2000 ویژگیهای زیر را فراهم میکند : از سرویسهای چند رسانه ای با پهنای باند بالا پشتیبانی می کند . از جابجایی عمودی پشتیبانی میکند . دسترسی اطلاعات در این سیستم ها باسرعت بالا انجام میشود.

فناوری UMTS  :  این سیستم همانند سیستم ATM  میباشد که برای استقرار در سال ۲۰۰۲ طراحی شد . یکی از اهداف این فناوری ، پشتیبانی از جابجایی بین شبکه های مختلف است . UMTS دارای دو نوع ترکیب هوایی (ماهواره ای) و جهانی است .

قبل از نسل چهارم    نسل  ۳٫۵   (HSDPA ) و نسل ۳٫۷۵  HSUPA وجود دارند .HSPA   یک اصلاح و ارتقا به WCDMA UMTS است .HSPA+ یک ارتقا و اصلاح HSPA   است ، این سیستم از ایستگاههای پایه چندگانه و تجهیزات MIMO   برای دو برابر کردن پتانسیل کانال های قابل دسترسی استفاده می کند .نسل ۳٫۹ ( ۳GPP/LTE )   :LTE (Long Term Evolution)  آخرین استاندارد در فناوری شبکه موبایل است که از تکنولوژیهای UMTS/HSPA   و GSM/EDGE  تولید شده است.این یک پروژه از ۳GPP   است .

مشخصات نسل چهارم : همان LTE Advanced میباشد و در این نسل ،کلیه سیستمها ی بیسیم با هم سازگار و یکپارچه خواهند شد .

مشخصات نسل پنجم :نامی است که در بر خی پروژه ها و مقالات تحقیقاتی ،دلالت بر مرحله بعدی استانداردهای مخابرات سیاردارداما در زمان حاضر به عنوان نسل جدیدی از ارتباطات سیار در نظر گرفته نمی شود و فعلا تحت پوشش نسل چهارم هستند .