khazaei
11-17-2008, 12:13 PM
رشد سیستم*های تلفن سیار، افزایش كاربران اینترنت و بالا رفتن انتظار و نیازهای کاربران، مانند تقاضای دسترسی به اینترنت با كیفیت بالا از طریق سیستم*های بی*سیم، منجر به طراحی سیستم*هایی شده است كه قادر به برآورده كردن این نیازها باشند. کاربران سرویس*های مخابراتی در آینده، ترجیح می*دهند که سرویس*های مشابهی را که از شبکه*های ثابت دریافت می*کنند از یک محیط بی*سیم نیز در اختیار داشته باشند. البته انتظار نمی*رود که عملکرد بهتر را قربانی حرکت*پذیری بیشتر نمایند چراكه آنها در هرصورت از ابزارهای مخابراتی ساکن هم استفاده خواهند کرد. بنابراین بهترین راه*کار این است*که سیستم*های بی*سیم با شبکه*های ثابت مجتمع شوند، به همین منظور شبکه*های بی*سیم به سرعت در حال تکامل و حرکت به سمت شبکه*های تماما" IP می*باشند.
شبکه*های تلفن قدیمی (شبکه*های سلولی نسل دوم) مانند GSM، که فقط برای انتقال صوت مورد استفاده قرار می*گیرند، ذاتا" دارای تکنولوژی سوئیچ مداری هستند. شبکه*های نسل 5/2 مانند GPRS، مدل گسترش یافته شبکه*های نسل2 هستند که از تکنولوژی سوئیچ مداری برای انتقال صوت و از سوئیچ بسته*ای برای تبادل دیتا استفاده می*کنند. تکنولوژی سوئیچ مداری ایجاب می*کند که کاربران بر مبنای زمان سنجیده شوند نه بر مبنای میزان دیتای انتقال داده شده، چراکه پهنای باند فقط برای کاربر اختصاص داده شده است. در مقابل، تکنولوژی سوئیچ بسته*ای، پهنای باند را بیشتر مورد استفاده قرار داده و به بسته*های هر کاربر اجازه رقابت برای بدست آوردن پهنای باند را می*دهد و کاربرها را بر مبنای میزان دیتای انتقال داده شده، مورد حسابرسی قرار می*دهد. بنابراین حرکت به سمت استفاده از سوئیچ بسته*ای و به تبع آن شبکه*های IP یک امر طبیعی است.
شبکه*های نسل 3 (UMTS) قصد داشتند مشکلات متعددی که نسل*های 2 و 5/2 با آن روبرو شده بودند را بر طرف کنند. از جمله این مشکلات می*توان به سرعت پایین و وجود تکنولوژی*های ناهمخوان و سازگار ناپذیر(TDMA/CDMA) در کشورهای مختلف اشاره کرد.
انتظاراتی که از نسل 3 وجود داشت، افزایش پهنای باند به Kb/s 128در ماشین*ها وMb/s 2 در کاربردهای ثابت بود ولی در واقعیت، خروجی نسل3 نه روشن بود و نه مشخص. البته یک قسمت از این مشکل به این مسئله برمی*گردد که تامین کنندگان و ارائه دهندگان شبکه*های ارتباطی در اروپا و آمریکای شمالی، در حال حاضر از استانداردهای مجزایی برای نگهداری و پشتیبانی استفاده می*کنند و بدنه این استانداردها باعث ایجاد تفاوت*هایی در تکنولوژی واسط*های هوایی آنها می*شود. در ضمن سوالات مالی متعددی هم وجود دارد که باعث تردید در مرغوبیت شبکه*های نسل 3 می*شود و این نگرانی وجود دارد که در بسیاری از کشورها، نسل 3 مورد توجه واقع نشود. در مجموع تمامی این مسائل و نگرانی*ها باعث ایجاد رقابت و تمایل به استفاده از تکنولوزی*های* بی سیم *نسل 4 شد.
شبکه*های نسل چهارم یا G4 ، نامی است که به سیستم*های موبایل مبتنی بر IP که دسترسی را از طریق یک مجوعه از واسطه*های رادیویی تامین می*کنند، داده شده است. شبکه G4 برقراری بهترین سرویس اتصال، رومینگ و فراگشت بی سیم را ارائه می*کند و از طرف دیگر چندین واسط دسترسی رادیویی مانند: (HIPERLAN,WLAN ,BLUETOOTH ,GPRS) را به یک شبکه واحد که کاربر از آن استفاده می*کند تبدیل خواهد کرد.
با این ویژگی، کاربران خواهند توانست به سرویس های مختلف دسترسی پیدا کرده و پوشش بیشتری داشته باشند در ضمن، راحتی استفاده از یک وسیله واحد را نیز تجربه کنند( وسیله ای كه در آینده جایگزین گوشی*های تلفن همراه فعلی خواهد شد)*. از طرف دیگر یک صورتحساب را با کاهش کل هزینة دسترسی داشته و دسترسی بی سیم قابل اعتمادی را حتی در صورت از دست دادن یک یا چند شبکه، داشته باشند.
در حال حاضر G4 یکی از ابتکارات مراکز R&D برای فائق آمدن بر محدودیت*های موجود و بر طرف کردن مشکلات G3 است که نتوانسته به وعده*های خود در زمینه عملکردها و خروجی های مختلف عمل کند. در عمومی ترین سطح، ساختار G4 شامل سه منطقة پایة ارتباطی است: شبکه*های شخصی PAN، (مانند Bluetooth)، نقاط دسترسی محلی با سرعت بالا در شبکه*هایی که شامل تکنولوژی*های LAN بی*سیم (WLAN) هستند، (مانند: HIPERLAN و IEEE 802.16 ) و ارتباطات سلولی. با این اوصاف G4 برای محدودة وسیعی از دستگاه*های موبایل که از جابجایی*های عمومی پشتیبانی می*کنند، به کار خواهد رفت. هر دستگاه قادر خواهد بود که با اطلاعات مبتنی بر اینترنت که برای شبکه*ای که در آن لحظه به وسیلة دستگاه استفاده می شود، تعریف شده است، تعامل داشته باشد. به طور خلاصه، ریشه*های شبکه*های G4 بر مبنای ایدة محاسبات منتشر شونده، است.
ابزاری که در این راستا قابل استفاده است رادیو نرم افزار (SDR) می باشد. رادیوهای SDR دستگاه*هایی مانند تلفن*های سلولی، PDAها، PCها و تمامی محدوده سایر دستگاهها را برای دریافت امواج هوایی به منظور رسیدن به بهترین متد ممکن ارتباطی، با بهترین قیمت آماده و امکان*پذیر می*سازد. در یک محیط SDR، توابعی که سابقاً، فقط در سخت افزار اجرا می*شدند، (مانند: تولید سیگنال رادیویی انتقال و تنظیم سیگنال رادیویی دریافت و . . . ) به وسیلة نرم افزار انجام می*شوند. بنابراین رادیو قابل برنامه ریزی بوده و قادر به ارسال و دریافت سیگنال در یک محدوده وسیع فرکانسی است.
مشخصات و ویژگی های نسل چهارم:
1-سرعت بالا: سیستم*های G4 باید سرعت پیك بیش از Mb/s100 را در حالت ساکن و میانگین Mb/s20 را در حال حرکت ارائه دهند.
2- ظرفیت بالای شبکه: ظرفیت شبكه باید حداقل 10 برابر بیشتر از سیستم*های G3 باشد. که این مقدار زمان Download یک فایل M byte10 را در سیستم های G4 به 1 ثانیه کاهش می*دهد که این زمان در سیستم*های G3 معادل 200 ثانیه برآورد شده است. از طرف دیگر قابلیت ارائه ویدئو با کیفیت بالا به تلفن*ها و تجربة واقعیت مجازی در صفحات نمایش گوشی ها را نیز ارائه می*کند.
3- فراگشت سریع و بی سیم بین شبکه*های مختلف: شبکه*های بی*سیم G4 باید از جابجایی عمومی بین شبکه*های موبایل و شبکه*های بی*سیم مختلف پشتیبانی کنند.
4- پشتیبانی از چند رسانه*های نسل جدید: شبکة G4 باید قادر به پشتیبانی از مقدار زیاد دیتای انتقالی با سرعت بالا و با هزینة پایین*تر از هزینه*های معمول باشد.
شبکه*های G4 و 6 IPV
هدف G4 این است که تکثر و فراوانی موجود در بین شبکه*های موبایل را با یک شبکة مركزی استاندارد جهانی که مبتنی بر IP باشد و بتواند ویدئو، دیتا و صوت را پشتیبانی کند، جایگزین نماید که این کار سرویس*های یکپارچه صوت، تصویر و دیتا را برای تمامی میزبانان موبایل که کاملاً بر مبنای IP هستند، تأمین خواهد كرد.
در واقع هدف اصلی ارائه سرویس*های چند رسانه*ای بی*سیم به کاربرانی است که از طریق تکنولوژی*های دسترسی ناهمگن به یک ساختار تماماً IP دسترسی دارند. پروتكل IP در واقع به عنوان یک پیوند دهنده بین شبکه*های مختلف برای تأمین ارتباطات عمومی و حرکت*پذیری، عمل می کند.
یک شبکة بی*سیمIP ، پروتکل مخابراتی سیستم سیگنالینگ شمارة 7 (SS7) که واقعاً یک عامل زائد می*باشد، را تغییر می*دهد. زیرا ارسال سیگنال SS7 بخش زیادی از پهنای باند شبکه را مصرف می*کند حتی در زمانی که هیچ ترافیکی سیگنالینگی وجود ندارد. (علت این امر این است که این سیستم از مکانیزم Setup مکالمه برای رزرو کردن پهنای باند استفاده می*کند که اسلاتهای زمانی / فرکانسی در امواج رادیویی این کار را انجام نمی*دهند). از طرف دیگر شبکه*های IP بدون اتصال هستند و تنها زمانی از اسلاتها استفاه می*کنند که دیتایی برای ارسال داشته باشند بنابراین در این حالت بهینه ترین استفاده از پهنای باند موجود انجام خواهد شد.
امروزه ارتباطات بی سیم بیشتر بر پایة صوت استوار می باشند و این در حالی است که تحقیقات نشان می دهد رشد ترافیک دنیای بی سیم به صورت نمایی به نسبت تقاضای ترافیک صورت، در حال افزایش است. به خاطر اینکه لایة هسته IP به صورت ساده ای قابل درجه بندی می*باشد و برای رودرویی با این چالش مناسب است. هدف ما در واقع یکی کردن شبکه های صوت، دیتا و چند رسانه ها است.
شبکه*های تلفن قدیمی (شبکه*های سلولی نسل دوم) مانند GSM، که فقط برای انتقال صوت مورد استفاده قرار می*گیرند، ذاتا" دارای تکنولوژی سوئیچ مداری هستند. شبکه*های نسل 5/2 مانند GPRS، مدل گسترش یافته شبکه*های نسل2 هستند که از تکنولوژی سوئیچ مداری برای انتقال صوت و از سوئیچ بسته*ای برای تبادل دیتا استفاده می*کنند. تکنولوژی سوئیچ مداری ایجاب می*کند که کاربران بر مبنای زمان سنجیده شوند نه بر مبنای میزان دیتای انتقال داده شده، چراکه پهنای باند فقط برای کاربر اختصاص داده شده است. در مقابل، تکنولوژی سوئیچ بسته*ای، پهنای باند را بیشتر مورد استفاده قرار داده و به بسته*های هر کاربر اجازه رقابت برای بدست آوردن پهنای باند را می*دهد و کاربرها را بر مبنای میزان دیتای انتقال داده شده، مورد حسابرسی قرار می*دهد. بنابراین حرکت به سمت استفاده از سوئیچ بسته*ای و به تبع آن شبکه*های IP یک امر طبیعی است.
شبکه*های نسل 3 (UMTS) قصد داشتند مشکلات متعددی که نسل*های 2 و 5/2 با آن روبرو شده بودند را بر طرف کنند. از جمله این مشکلات می*توان به سرعت پایین و وجود تکنولوژی*های ناهمخوان و سازگار ناپذیر(TDMA/CDMA) در کشورهای مختلف اشاره کرد.
انتظاراتی که از نسل 3 وجود داشت، افزایش پهنای باند به Kb/s 128در ماشین*ها وMb/s 2 در کاربردهای ثابت بود ولی در واقعیت، خروجی نسل3 نه روشن بود و نه مشخص. البته یک قسمت از این مشکل به این مسئله برمی*گردد که تامین کنندگان و ارائه دهندگان شبکه*های ارتباطی در اروپا و آمریکای شمالی، در حال حاضر از استانداردهای مجزایی برای نگهداری و پشتیبانی استفاده می*کنند و بدنه این استانداردها باعث ایجاد تفاوت*هایی در تکنولوژی واسط*های هوایی آنها می*شود. در ضمن سوالات مالی متعددی هم وجود دارد که باعث تردید در مرغوبیت شبکه*های نسل 3 می*شود و این نگرانی وجود دارد که در بسیاری از کشورها، نسل 3 مورد توجه واقع نشود. در مجموع تمامی این مسائل و نگرانی*ها باعث ایجاد رقابت و تمایل به استفاده از تکنولوزی*های* بی سیم *نسل 4 شد.
شبکه*های نسل چهارم یا G4 ، نامی است که به سیستم*های موبایل مبتنی بر IP که دسترسی را از طریق یک مجوعه از واسطه*های رادیویی تامین می*کنند، داده شده است. شبکه G4 برقراری بهترین سرویس اتصال، رومینگ و فراگشت بی سیم را ارائه می*کند و از طرف دیگر چندین واسط دسترسی رادیویی مانند: (HIPERLAN,WLAN ,BLUETOOTH ,GPRS) را به یک شبکه واحد که کاربر از آن استفاده می*کند تبدیل خواهد کرد.
با این ویژگی، کاربران خواهند توانست به سرویس های مختلف دسترسی پیدا کرده و پوشش بیشتری داشته باشند در ضمن، راحتی استفاده از یک وسیله واحد را نیز تجربه کنند( وسیله ای كه در آینده جایگزین گوشی*های تلفن همراه فعلی خواهد شد)*. از طرف دیگر یک صورتحساب را با کاهش کل هزینة دسترسی داشته و دسترسی بی سیم قابل اعتمادی را حتی در صورت از دست دادن یک یا چند شبکه، داشته باشند.
در حال حاضر G4 یکی از ابتکارات مراکز R&D برای فائق آمدن بر محدودیت*های موجود و بر طرف کردن مشکلات G3 است که نتوانسته به وعده*های خود در زمینه عملکردها و خروجی های مختلف عمل کند. در عمومی ترین سطح، ساختار G4 شامل سه منطقة پایة ارتباطی است: شبکه*های شخصی PAN، (مانند Bluetooth)، نقاط دسترسی محلی با سرعت بالا در شبکه*هایی که شامل تکنولوژی*های LAN بی*سیم (WLAN) هستند، (مانند: HIPERLAN و IEEE 802.16 ) و ارتباطات سلولی. با این اوصاف G4 برای محدودة وسیعی از دستگاه*های موبایل که از جابجایی*های عمومی پشتیبانی می*کنند، به کار خواهد رفت. هر دستگاه قادر خواهد بود که با اطلاعات مبتنی بر اینترنت که برای شبکه*ای که در آن لحظه به وسیلة دستگاه استفاده می شود، تعریف شده است، تعامل داشته باشد. به طور خلاصه، ریشه*های شبکه*های G4 بر مبنای ایدة محاسبات منتشر شونده، است.
ابزاری که در این راستا قابل استفاده است رادیو نرم افزار (SDR) می باشد. رادیوهای SDR دستگاه*هایی مانند تلفن*های سلولی، PDAها، PCها و تمامی محدوده سایر دستگاهها را برای دریافت امواج هوایی به منظور رسیدن به بهترین متد ممکن ارتباطی، با بهترین قیمت آماده و امکان*پذیر می*سازد. در یک محیط SDR، توابعی که سابقاً، فقط در سخت افزار اجرا می*شدند، (مانند: تولید سیگنال رادیویی انتقال و تنظیم سیگنال رادیویی دریافت و . . . ) به وسیلة نرم افزار انجام می*شوند. بنابراین رادیو قابل برنامه ریزی بوده و قادر به ارسال و دریافت سیگنال در یک محدوده وسیع فرکانسی است.
مشخصات و ویژگی های نسل چهارم:
1-سرعت بالا: سیستم*های G4 باید سرعت پیك بیش از Mb/s100 را در حالت ساکن و میانگین Mb/s20 را در حال حرکت ارائه دهند.
2- ظرفیت بالای شبکه: ظرفیت شبكه باید حداقل 10 برابر بیشتر از سیستم*های G3 باشد. که این مقدار زمان Download یک فایل M byte10 را در سیستم های G4 به 1 ثانیه کاهش می*دهد که این زمان در سیستم*های G3 معادل 200 ثانیه برآورد شده است. از طرف دیگر قابلیت ارائه ویدئو با کیفیت بالا به تلفن*ها و تجربة واقعیت مجازی در صفحات نمایش گوشی ها را نیز ارائه می*کند.
3- فراگشت سریع و بی سیم بین شبکه*های مختلف: شبکه*های بی*سیم G4 باید از جابجایی عمومی بین شبکه*های موبایل و شبکه*های بی*سیم مختلف پشتیبانی کنند.
4- پشتیبانی از چند رسانه*های نسل جدید: شبکة G4 باید قادر به پشتیبانی از مقدار زیاد دیتای انتقالی با سرعت بالا و با هزینة پایین*تر از هزینه*های معمول باشد.
شبکه*های G4 و 6 IPV
هدف G4 این است که تکثر و فراوانی موجود در بین شبکه*های موبایل را با یک شبکة مركزی استاندارد جهانی که مبتنی بر IP باشد و بتواند ویدئو، دیتا و صوت را پشتیبانی کند، جایگزین نماید که این کار سرویس*های یکپارچه صوت، تصویر و دیتا را برای تمامی میزبانان موبایل که کاملاً بر مبنای IP هستند، تأمین خواهد كرد.
در واقع هدف اصلی ارائه سرویس*های چند رسانه*ای بی*سیم به کاربرانی است که از طریق تکنولوژی*های دسترسی ناهمگن به یک ساختار تماماً IP دسترسی دارند. پروتكل IP در واقع به عنوان یک پیوند دهنده بین شبکه*های مختلف برای تأمین ارتباطات عمومی و حرکت*پذیری، عمل می کند.
یک شبکة بی*سیمIP ، پروتکل مخابراتی سیستم سیگنالینگ شمارة 7 (SS7) که واقعاً یک عامل زائد می*باشد، را تغییر می*دهد. زیرا ارسال سیگنال SS7 بخش زیادی از پهنای باند شبکه را مصرف می*کند حتی در زمانی که هیچ ترافیکی سیگنالینگی وجود ندارد. (علت این امر این است که این سیستم از مکانیزم Setup مکالمه برای رزرو کردن پهنای باند استفاده می*کند که اسلاتهای زمانی / فرکانسی در امواج رادیویی این کار را انجام نمی*دهند). از طرف دیگر شبکه*های IP بدون اتصال هستند و تنها زمانی از اسلاتها استفاه می*کنند که دیتایی برای ارسال داشته باشند بنابراین در این حالت بهینه ترین استفاده از پهنای باند موجود انجام خواهد شد.
امروزه ارتباطات بی سیم بیشتر بر پایة صوت استوار می باشند و این در حالی است که تحقیقات نشان می دهد رشد ترافیک دنیای بی سیم به صورت نمایی به نسبت تقاضای ترافیک صورت، در حال افزایش است. به خاطر اینکه لایة هسته IP به صورت ساده ای قابل درجه بندی می*باشد و برای رودرویی با این چالش مناسب است. هدف ما در واقع یکی کردن شبکه های صوت، دیتا و چند رسانه ها است.