+۴G یا ۴٫۵G چیست – هرآنچه باید از این فناوری بدانید

شبکه‌های مبتنی‌بر ۴G همانند شبکه‌های دیگر از طریق آنتنی کار می‌کند که داده‌ را در بستر فرکانس‌های رادیویی ارسال می‌کند و تلفن‌های همراه را قادر می‌سازد تا به این شبکه متصل شوند اما برای دستیابی به سرعت و پهنای باند بالا، فناوری‌های به‌کاررفته برای انتقال و دریافت داده در شبکه‌هایی که الزامات نسل چهارم را برآورده می‌کنند، با شبکه‌های دیگر تفاوت دارد. درحالی‌که در شبکه‌های مبتنی‌بر ۳G از فناوری‌های TDMA (دسترسی چندگانه تقسیم زمانی) و CDMA (دسترسی چندگانه تقسیم کد) بهره می‌برند، قابلیت‌های مخابراتی شبکه‌های ۴G از فناوری‌های MIMO (چندین ورودی – چندین خروجی) و OFDM (مدولاسیون تقسیم فرکانس متعامد) تشکیل می‌شود.

ارسال و دریافت با استفاده از فناوری‌های MIMO و OFDM ظرفیت و پهنای باند بیشتری را در مقایسه با ۳G فراهم می‌کند. OFDM همچنین دستیابی به سرعت‌های بالاتر را ممکن می‌کند و ازدحام شبکه را در مقایسه با شبکه‌های ۳G کاهش می‌دهد. ۴G همچنین یک استاندارد جدید برای انتقال صدا و داده بر بستر IP محسوب می‌شود. نسل قبلی از IP تنها برای انتقال داده استفاده می‌کند و صدا (تماس) از روش سوئیچینگ مداری منتقل می‌شود.

تفاوت ۴G با LTE چیست؟

برای اینکه شما را با تفاوت ۴G و ۴٫۵G آشنا کنیم، لازم است در مورد شبکه LTE نیز اطلاعاتی را کسب کنید. چراکه می‌بینیم این اصطلاح را در برخی جاها کنار نماد نسل چهارم به‌شکل ۴G LTE به‌کار می‌برند یا آن‌را به‌عنوان یکی از استانداردهای نسل چهارم می‌شناسند، درحالی‌که این‌طور نیست و در آینده استانداردهای جدیدتری تحت عنوان LTE Advanced معرفی شدند که سرانجام به‌عنوان استاندارد موردپذیرش نسل چهارم شناخته شدند و در بعدها نسخه‌های بهبودیافته LTE-A (Cat6 و بالاتر) که معادل فعلی ۴٫۵G هستند، دستیابی به نهایت سرعت نسل چهارم شبکه تلفن‌های همراه را ممکن کردند.

LTE یا Long-Term Evolution یک فناوری جدید و بهبودیافته پس‌سازگار با استانداردهای GSM/UMTS برای شبکه‌های نسل سوم محسوب می‌شود که توسط سازمان ۳GPP تعریف شده است. این استاندارد که با نماد ۳٫۹۵G نیز شناخته می‌شود، به عنوان گام بعدی در پیشرفت ارتباطات سیار توصیف شد. در زمانی که اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU) استانداردهای نسل چهارم که نرخ انتقال داده یک گیگابیت‌برثانیه را به کاربر ثابت و ۱۰۰ مگابیت‌برثانیه را به کاربر در حال حرکت ارائه می‌دهد را تعریف کرده بود، این شبکه قادر به برآورده کردن الزامات این اتحادیه نبود اما درواقع زیربنای توسعه شبکه‌های مبتنی‌بر نسل چهار مانند LTE Advanced محسوب می‌شود که از آن به‌عنوان ۴G واقعی یا True 4G یاد می‌شود.

LTE را می‌توان به پلی میان ۳G و ۴G تشبیه کرد. همانطور که گفتیم،‌ ۴G برای اولین بار توسط ITU در سال ۲۰۰۸ تعریف شد، اما سرعت و مشخصات فنی آن برای شبکه‌های تلفن همراه و گوشی‌ها قابل دستیابی نبود. نسخه‌های اولیه LTE به‌عنوان راهکاری موقتی و تا زمانی که شبکه‌های LTE پیشرفت کنند، پهنای باند بیشتری نسبت به ۳G فراهم کرد، بدون اینکه به حداقل سرعت شبکه با پهنای باند کامل ۱۰۰ مگابیت در ثانیه که ۴G وعده داده است، دست یابد. با این‌حال پشتیبانی از قابلیت‌های فنی جدیدی به آن اضافه شده بود که چارچوبی را برای رشد LTE در طول زمان فراهم می‌کرد. اولین کتگوری‌های شبکه LTE مبتنی‌بر نسخه ۳GPP ۸ بودند و سرانجام در نسخه ۳GPP ۱۰ شکاف بین استانداردهای جدید دست‌نیافتنی ITU-R و فناوری‌های ارتباطی موجود با ورود کتگوری‌های بالاتر LTE Advanced و LTE Advanced Pro از بین رفت.

گاهی اوقات LTE به عنوان ۴G LTE نامیده می‌شود، که باعث می‌شود کاربران فکر کنند که از شبکه‌های ۴G استفاده می‌کنند، اما در واقعیت همان LTE است. نسخه‌های اولیه شبکه LTE به‌دلیل پیشرفت قابل‌توجه نسبت به ۳G و دگرگونی تجربه کاربران باعث شد تا بسیاری از اپراتورها، این شبکه‌را به‌عنوان ۴G تبلیغ کنند. بنابراین اصطلاح ۴G LTE اغلب جنبه‌ی بازاریابی داشته و بر سرعت خاصی دلالت نمی‌کند. در نسخه‌های اولیه فناوری LTE بسته به اپراتور، سرعت از ۲۰ تا ۱۰۰ مگابیت برثانیه متغیر است. با این‌حال LTE-A یا LTE-Advanced، به‌طور خاص برای شبکه‌هایی با پهنای باند بالای ۱۰۰ مگابیت‌برثانیه که همان استانداردهای ۴G هستند، به‌ کار برده می‌شود.

LTE چگونه کار می کند؟

از آن‌جایی که فناوری LTE، اساس کار شبکه‌های مبتنی‌بر ۴G را تشکیل می‌دهد، لازم است اندکی در مورد کارکرد این شبکه نیز توضیح دهیم و در ادامه به این موضوع پی ببریم که ۴٫۵G به کدام دسته از شبکه‌های LTE اطلاق می‌شود.

یک شبکه LTE همانند ۴G از نوع چندکاربره طرح مدولاسیون تقسیم فرکانس متعامد (OFDM) که دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس متعامد (OFDMA) نامیده می‌شود، برای سیگنال داون‌لینک خود استفاده می‌کند. OFDMA شبکه LTE را قادر می‌سازد تا داده‌ها را از یک ایستگاه پایه به چندین کاربر با سرعت داده بالاتر از ۳G با بهره‌وری طیفی بهبودیافته انتقال دهد. FDMA تک‌حامل برای سیگنال آپلینک استفاده می‌شود که توان انتقال موردنیاز داده از موبایل را کاهش می‌دهد.

شبکه LTE از پهنای باند انعطاف‌پذیر پشتیبانی می‌کند که به اپراتورهای تلفن همراه اجازه می‌دهد از کانال‌های فرکانسی پایین یا بالا که به عنوان حامل نیز شناخته می‌شوند و طیفی از اعداد ۱٫۴ ، ۳ ، ۵ ، ۱۰ ، ۱۵ و ۲۰ مگاهرتز را دربرمی‌گیرد، استفاده کنند. حامل‌های بزرگتر ظرفیت بیشتری دارند که می‌تواند دستیابی به نرخ تبادل بالاتر را ممکن کند.

شبکه‌های LTE افزون‌بر فناوری‌های مذکور از فناوری آنتن چند ورودی، چند خروجی (MIMO) مشابه آنچه در استاندارد شبکه محلی بی‌سیم IEEE 802.11n استفاده می‌شود، استفاده می‌کنند. MIMO و OFDM نسبت سیگنال به نویز بالاتری را در گیرنده فعال می‌کنند و پوشش شبکه بی‌سیم و توان عملیاتی را به‌ویژه در مناطق شهری متراکم فراهم می‌کنند.

LTE-A و تفاوت آن با LTE چیست؟

پیش‌تر با LTE آشنا شدیم و پی بردیم که شبکه‌های ۴G مبتنی بر آن هستند. LTE-A یا LTE Advanced به‌زبان ساده، نسخه بهبودیافته شبکه LTE است. آخرین کتگوری شبکه LTE عادی یعنی Cat5 طبق نسخه ۳GPP ۸، حداکثر سرعت داده تا ۳۰۰ گیگابیت در ثانیه را ارائه می‌دهد، درحالی‌که LTE Advanced، مطابق با نسخه ۳GPP ۱۰، حداکثر نرخ داده را تا یک گیگابیت برثانیه امکان‌پذیر می‌کند.

اولین تفاوت کلیدی بین LTE و LTE Advanced در فناوری‌ای به نام تجمیع فرکانس یا Carrier Aggregation است، تکنیکی که به شبکه‌های LTE-A اجازه می‌دهد تا کل پهنای باند حامل را با ترکیب چندین حامل (کانال) افزایش دهند. LTE Advanced از تجمیع حداکثر پنج حامل پشتیبانی می‌کند. به این‌ترتیب با ترکیب پنج حامل ۲۰ مگاهرتزی می‌توان به حداکثر پهنای باند ۱۰۰ مگاهرتز (۲۰×۵=۱۰۰) دست پیدا کرد. می‌توان چندین تشبیه برای توضیح این مفهوم داشت، اما ساده‌ترین آنها این است که شبکه را به‌عنوان یک بزرگراه در نظر بگیریم. هرچقدر خطوط عبوری این بزرگراه بیشتر باشند، حرکت خودروها روان‌تر و سریع‌تر خواهد بود. این فناوری همچنین به اپراتورها کمک می‌کند تا طیف‌های مختلف فرکانسی خود را ترکیب کنند.