شبکه های تلفن همراه از 1G تا 5G به بیانی ساده

این نوشته شامل آموزش ویدیویی است. برای مشاهده vpn خودتون رو روشن کنید

برای مشاهده ویدیو در یوتوب لطفا VPN خود را روشن کنید

نسل های مختلف شبکه تلفن همراه

بشر هر روزه شاهد تولید تکنولوژی های پیشرفته و اپلیکیشن های جدید و کاربردی است که همه این‌ها نیازمند اینترنتی باکیفیت و با سرعت بالاتر برای ارسال و دریافت فایل های تصویری و صوتی و… است. در این مقاله قصد داریم نسل های مختلف شبکه تلفن همراه یعنی: نسل اول شبکه (1G) ، نسل دوم شبکه (2G) ،نسل سوم شبکه (3G) ، نسل چهارم شبکه (4G) ، نسل پنجم شبکه (5G) را معرفی کنیم.

حرف G مخفف کلمه Generation و یا همان نسل می باشد. هر نسل جدیدی از شبکه که عرضه می‌شود مسئله ی سرعت انتقال و پهنای باند را مرتفع می سازد. اما همانطور که می دانیم پیشرفت سریع دنیای تکنولوژی پیوسته نیاز به، به روز کردن پیوسته ی پروتکل ها و سخت افزارهای پایه برای برقراری ارتباط بین کاربران سراسر جهان را دارد.

 نسل اول تلفن همراه ( 1G)

نخستین نسل شبکه‌های تلفن همراه(1G)که در سال 1980 میلادی شکل گرفت ساختاری آنالوگ (قیاسی) داشت . این شبکه، اولین نسل از شبکه های تلفن بی سیم به شمار می آید.تنها کارایی شبکه 1G به مکالمات صوتی محدود می‌شد. سرعت انتقال در این شبکه 2.4 کیلوبیت بر ثانیه بوده است. این فناوری‌ها طیف فرکانسی مشخصی را در اختیار مشترکین قرار می‌دادند.

برقراری ارتباط صوتی در این نسل به صورت مدارگزینی( circuit switching) انجام می‌گرفت . طی آن مسیری بین مبدا و مقصد برقرار می‌شد و تا پایان نیز پابرجا می‌ماند. ارتباطات آنالوگ نویزپذیر هستند و به‌ همین دلیل سرعت و کیفیت انتقال اطلاعات در آن بسیار پایین می‌باشد. ارتباطات در شبکه 1G فاقد امنیت بودند.گوشی‌های تلفن به ‌قدری بزرگ بودند که حتی گاهی اوقات در جیب نیز جا نمی‌شدند.

تلفن همراه نسل اول( 1G)
تلفن همراه نسل اول( 1G)

 نسل دوم تلفن همراه ( 2G)

تحول در شبکه تلفن همراه از نسل دوم آغاز شد. در این نسل ساختار شبکه تلفن همراه به دیجیتال(رقمی)تغییر پیدا کرد. این سیستم مزایای بیشتری از جمله سرعت بالاتر انتقال اطلاعات، اطلاعات رمز گذاری شده و افزایش تعداد مشترکان را به همراه داشت. با بهینه سازی هایی که در این نسل انجام شد امکان انتقال دیتا به صورت محدود فراهم شد . کابران علاوه بر ارتباط صوتی می‌توانستند سیستم ارسال پیامک(SMS)را برای اولین بار تجربه کنند. سرعت انتقال داده در نسل  2G برابر 64 کیلوبیت بر ثانیه بوده است.

در این نسل با معرفی تکنولوژی GPRS امکان انتقال دیتا با سرعت تقریبی 170 kb/s به صورت تئوری و در بهترین شرایط برای کاربران فراهم شد. در سال 2003 استاندارد EDGE، که تکمیل‌ کننده شبکه تلفن همراه نسل دوم بود، معرفی شد‌. با این فناوری حداکثر سرعت انتقال دیتا به صورت تئوری به 384 kb/s رسید . این آغازی برای ورود به نسل جدید تلفن همراه به شمار می‌رفت. گفتنی است نسل دوم تلفن همراه با تکنولوژی EDGE به نسل 2.75 معروف شد.

تلفن همراه نسل دوم( 2G)
  تلفن همراه نسل دوم( 2G)

 نسل سوم تلفن همراه ( 3G)

در قرن جدید، نیازها و انتظارات از شبکه‌های اینترنتی تغییر پیدا کرد. تمایل برای ارسال و دریافت فایل‌های چند رسانه‌ای با حجم بالا، استفاده از ویدئو کنفرانس، بازی‌های آنلاین و … افزایش یافت. این امرموجب شد تا مهندسین ، توان خود را برای عرضه نسل جدید شبکه بالا ببرند و تغییرات بهتر و بیشتری ایجاد کنند.

برای نسل سوم، فناوری‌های مختلفی در بسیاری از کشور‌ها به ‌وجود آمد. اما استاندارد (UMTS (W-CDMA که در سال 2001 معرفی شد، فراگیرتر از سایرین بود. طی این فناوری از طیف فرکانسی 5 مگاهرتزی استفاده می‌شد که سرعت دریافت آن به 2 مگابیت برثانیه نیز می‌رسید. اولین کشوری که به ‌صورت گسترده و تجاری از شبکه 3G استفاده کرد، ژاپن بود.

پیشرفت های 3G نسبت به نسل قبل را می توان به صورت زیر خلاصه گفت:

  1. اتصال به شبکه اینترنت با سرعت بالا و درحین حرکت؛
  2. برقراری تماس تصویری؛
  3. دانلود ویدئو، امکان دریافت کلیپ های تصویری بر روی گوشی همراه؛
  4. امکان دریافت تصاویر تلویزیونی بر روی گوشی های همراه؛
  5. ارائه انواع محتوای دیجیتال بر بستر شبکه تلفن همراه.
نسل سوم شبکه تلفن همراه 3G
تلفن همراه نسل سوم( 3G)

نسل چهارم تلفن همراه ( 4G)

نسل چهارم یعنی نسل تکامل یافته ی شبکه ها ! یعنی نسل سرعت و تکنولوژی !

سیم کارت های مبتنی بر نسل سوم شبکه های تلفن همراه ( 3G) در برخی موارد، سرعت قابل قبولی برای تلفن های هوشمند فراهم می سازند. اما مشکل اینجاست که در برخی مواقع دیگر، سرعت اتصال به اینترنت در این سیم کارت ها به هیچ وجه قابل قیاس با سرعت اینترنت خانگی نیست. نسل چهارم اینترنت همراه، پاسخ مناسبی برای این نیاز است.هدف 4G رسیدن به سرعت 100 مگابیت برثانیه در حال حرکت و 1 گیگابیت برثانیه در حالت سکون است.همه این‌ها در مقایسه با نسل قبلی پیشرفت چشمگیری محسوب می شود.

از دیگر ویژگی های مهم نسل چهارم شبکه تلفن همراه این است که مکالمه صوتی نیز باید همانند داده به صورت بسته ارسال شود که به آن VoIP یا( VoLTE (Voice on LTEگفته می شود.در واقع برای صوت در 4G روش مدارگزینی وجود ندارد و از VoIP استفاده می‌شود که با کاهش تاخیر در ارسال بسته‌ها ممکن شده است.امروزه اکثر گوشی های هوشمند تلفن همراه به اینترنت 4G دسترسی داشته و می توان به سادگی با استفاده از شبکه سیم کارت در آن ها اقدام به فعال کردن اینترنت  4Gنمود.

تلفن همراه نسل چهارم( 4G)
تلفن همراه نسل چهارم( 4G)

تفاوت 4G با 4.5G

نسل 4.5 در واقع واسطی میان نسل 4 و نسل 5 است.نسل 4.5 برای بهبود ارائه خدمات نسل 4 ، از چند تکنیک مخابراتی استفاده می کند تا بتوان از یک شبکه نسل 4 و چند ابزار سخت افزاری، به سرعت های به مراتب بالاتری دست یافت.

دو برتری 4.5G در مقایسه با 4G عبارتند از :

  1. میانگین سرعت دانلود در 4.5G در حدود 2 تا 3 برابر بیشتر از 4Gاست.
  2. پشتیبانی از فناوری اینترنت اشیا باند باریک یا NB-IoT (Narrow Band) IoT.
نسل چهارم تلفن همراه ( 4.5G)
4.5G

نسل پنجم تلفن همراه ( 5G)

گفته می‌شود کمتر از یک سال تا عرضه‌ گوشی‌های مجهز به فناوری 5G فاصله داریم . نسل اول گوشی‌های 5G، تماس‌های صوتی را با استفاده از LTE برقرار می‌کنند . به مرور قابلیت‌هایی مانند تماس‌های 360 درجه و VR به آنها اضافه خواهد شد. به عنوان مثال، هنگامی که یک نفر از ساحل و شخص دیگر از دفتر کارش با هم تماس می‌گیرند، با استفاده از این فناوری می‌توانند به ‌صورت واقعیت مجازی، و 360 درجه محیط اطراف شخص مقابل را مشاهده کنند.

بر اساس آنچه گفته شد، می‌توان نتیجه گرفت که شبکه ارتباطی 5G تحول شگرفی را نه تنها در دنیای تلفن همراه، که در صنایع مختلف پدید خواهد آورد. با این حال باید همچنان صبر کنیم تا شاهد نسل جدید شبکه‌های ارتباطی در زندگی روزمره باشیم.

تلفن همراه نسل پنجم( 5G)
تلفن همراه نسل پنجم( 5G)

فرق 5G با 4G چیست؟

در مقایسه با شبکه‌های نسل سوم، 4G امکان پخش برنامه‌های ویدیویی با کیفیت غیرممکن را ممکن کرد؛ به این معنی که هم‌اکنون کاربران به برنامه‌های تلویزیونی زنده در حال حرکت دسترسی دارند و از سوی دیگر امکان برقراری تماس‌های صوتی و ویدیویی نیز با سرعت بالا فراهم شده است.

اما تداوم روند رشد سیگنال‌های ویدیویی، منجر به افزایش ازدحام شبکه می‌شود. در واقع نسل 4G با محدودیت شدیدی در حجم اطلاعات مواجه است که می‌تواند با سرعت بالا در طول بلوک‌های طیفی منتقل شود.

یکی از مهم‌ترین تفاو‌ت‌ها شبکه 5G با 4G این است که ازدحام و شلوغی در شبکه 5G بی‌معنا است به این ترتیب کاربران در ساعات اوج ترافیک برای دسترسی به اطلاعات دچار مشکل نمی‌شوند.

از سوی دیگر 5G فناوری اینترنت اشیا (Internet of Things) را محقق می‌کند؛ به این ترتیب انسان‌ها و اشیاء پیرامون‌شان به شکل وسیعی به یکدیگر متصل می‌شوند. انتظار می‌رود با ظهور جدیدترین نسل از شبکه‌های ارتباطی، صنایع مبتنی بر داده، شهرهای هوشمند و مدیریت زیرساخت‌ها با انقلاب بزرگی روبه‌رو شوند؛ زیرا این نوع از شبکه‌های مخابراتی می‌توانند تعداد بیشتری از ابزارهای ارتباطی را در یک ناحیه با امنیت و قابلیت اطمینان بیشتر و وقفه و اختلال بسیار کمتر به یکدیگر متصل کرده و مورد بهره‌برداری قرار دهند.

ویژگی های نسل پنجم شبکه تلفن همراه 5G

سرعت رشد فناوری های جدید بگونه ای است که تکنولوژی ها جای خودشان را با یکدیگر عوض می‌کنند و دیری نمی‌پاید که عمر آنها به سر می‌آید، این نکته مهم برای تکنولوژی های ارتباطات شبکه‌های تلفن همراه نیز صادق است.بد نیست بدانید که از نظر تئوری شبکه 5G می‌تواند سرعتی حدود 1000 برابر 4G را داشته باشد! بدین معنی که کابر شبکه 5G می‌تواند سرعتی معادل 1 گیگابیت برثانیه را تجربه کند یعنی استریم یک ویدئو با کیفیت 4K تنها چند ثانیه زمان می‌برد.


از دیگر ویژگی های نسل پنجم تلفن همراه باید به این نکته اشاره کنیم که شبکه 5G می‌تواند اینترنت اشیاء را برای میلیارد‌ها دستگاه آماده سازد و همچین امکان رانندگی خودکار را نیز ممکن می‌سازد و کمک شایانی درساخت شهرهوشمند می‌کند.
5جی در هوشمند سازی پزشکی (سلامتی هوشمند) تاثیر زیادی دارد و می‌توان عمل های جراحی را به صورت آنلاین از راه دور بدون کوچک ترین ذره ای  تاخیر و خطا  انجام داد.

صرفه جویی در مصرف انرژی یکی از معیارهایی که در این این نسل به آن توجه شده (مصرف انرژی حدود 90% کمتر از نسل قبل شده) و دستگاه‌هایی که از این فناوری پشتیبانی می‌کنند به این قابلیت مجهز هستند که در اوقاتی که به سرعت نسل پنجم احتیاج ندارد از مودم نسل 4 استفاده می‌کنند و این مزیت باعث کاهش شدید مصرف باطری که یکی از چالش‌های شبکه‌های نسل پنجمی بود می‌شود و محققین توانسته اند با جابجایی خودکار بین مودم های دستگاه مشکل مصرف بالای باطری دستگاه در هنگام استفاده از شبکه نسل پنج را مرتفع سازند.

شبکه 5G
technologiststmag.ir-5G

وضعیت تکنولوژی 5G در کشور


با توجه به دعوا چندین چند ساله وزارت ارتباطات و صدا وسیما برسر باند فرکانسی 700-800، که در اختیار صدا سیما هست و حاضر نیست که این پهنای باند را آزاد سازد و حق و حقوق استفاده از آن را به وزارت ارتباطات منتقل کند وهم چنین گران بودن گوشی‌هایی که از تکنولوژی نسل 5 پشتیبانی می‌کنند به نظر نمی‌رسد به این زودی شاهد استفاده مردم در داخل کشور از تکنولوژی نسل پنجم تلفن همراه باشیم.

نکته جالب ماجرا اینجاست که در سند شورای عالی فضای مجازی ذکر شده است که تا سال ۱۴۰۲ باید ۱۰درصد از جمعیت کشور از اینترنت نسل پنجم برخوردار باشند!

 

بیژن عباسی‌آرند مدیرعامل ایرانسل در باره تولید گوشی با پشتیبانی  نسل پنجم گفته است که:

اولویت هدف گذاری ما تولید گوشی های اقتصادی و مقرون به صرفه است. سالانه حدود 16میلیون تلفن همراه طبق آمار وارد کشور می شود. تصمیم داریم با ورود به صنعت تولید گوشی بومی، و تامین بخشی ازآن و ایجاد اشتغال زایی و امکان توسعه تکنولوژی در آینده نیز فراهم شود. البته مودم، اولویت بیشتری دارد. همان گونه که برای ورود به حوزه 4G نیاز به تعویض سیم کارت بود، برای اتصال به شبکه 5G هم نیاز به تعویض سیمکارت است.

امنیت شبکه 5G

یکی از دغدغه های مهم و اصلی بحث تامین امنیت نسل پنجم شبکه های تلفن همراه است. در واقع صحبت از حجم عظیمی از دستگاه‌های هوشمندیست که میتوانند با سرعت 1 گیگابایت بر ثانیه داده ایی از شبکه دانلود و یا اپلود کنند، در واقع سرعت نسل 5 تقریبا 10 برابر بیشتر از نسل 4 است که باعث می‌شود دنیای ما شکل تازه تری از قبل به خود بگیرد با توجه به این نکته آشکار می‌شود که راهکارهای امنیتی باید قادر باشند بررسی و جلوگیری ازخرابکاری را با سرعتی ارائه دهند که هیچ راهکار امنیتی‌ای در گذشته قادر به انجام آن نبوده است.

امنیت شبکه 5g
technologiststmag.ir-5G-1

تامین امنیت 5G


5G بطور پیش‌فرض نسبت به نسل‌های قبلی شبکه های تلفن همراه بسیار ایمن‌تر است. یک جنبه حیاتی این امنیت محافظت از خود زیرساخت سیار درمقابل حملات سایبری، سواستفاده و عواقب مرتبط با آن است.شرکت Fortinet در این راستا اقدام به توسعه VNFهای امنیتی کرده که با هریک از این محیط ها تطابق پیدا کرده تا امنیت سریع و مقایس پذیری را فراهم کند و اجزای مختلق زیر ساخت را تحت کنترل قرار دهد .

سخن پایانی


به طور کلی شبکه 5G (نسل پنجم) انقلاب بزرگی در حوزه تکنولوژی بوجود آورده است و همان طور که گفته شد می‌تواند کمک های بسیاری در تمامی حوزه های زندگی بشریت از پزشکی تا شهر هوشمند تا رانندگی خودکار و اینترنت اشیاء و… را در بر بگیرد .در واقع نسل پنجم شبکه تلفن همراه سکوی پرتاب تمدن بشریت به سمت پیشرفت و هرچه بیشتر مدرنیت شدن آن است. دنیای آینده بدون شک بر بستری شکل خواهد گرفت که نسل 5 تلفن همراه شالوده اصلی آن را تشکیل داده است.

سعیدیگانه

سعیدیگانه

گیک و بنیان‌گذار و سردبیر وبسایت گیک تیوب | بلاگر و یه مهندس نرم افزار با هوشی متوسط که عاشق دنیای تکنولوژیه, کتاب زیاد میخونه, فعال حوزه تکنولوژیه, دوست داره به دیگران کمک کنه و درحال پرداخت سهمش از توسعه جامعشه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا