بررسی تکنولوژی تکامل بلندمدت (LTE)

“تکامل بلندمدت” (LTE) 3GPP تازه­ترین استاندارد در درخت تکنولوژی سیار است که تکنولوژی­های شبکه GSM/EDGE و UMTS/HSPA را ایجاد نمود. این بخشی از “پروژه مشارکت نسل سوم (۳GPP)” است که تحت نام تجاری اختصاصی ارائه شده توسط یکی از انجمنهای حاضر در این مشارکت، یعنی “موسسه استانداردهای مخابراتی اروپا“، فعالیت می­کند.

نسل کنونی شبکه­های مخابراتی سیار در مجموع به نام ۳G (نسل سوم) شناخته می­شود. اگرچه LTE اغلب در بازار به عنوان ۴G مطرح است، ولی نسخه­اولیه LTE کاملا با لازمه­های IMT Advanced ۴G همخوانی ندارد. استاندارد پیش-۴G گامی به سوی “LTE پیشرفته” است که یک استاندارد نسل چهارم (۴G) تکنولوژی­های بیسیم طراحی شده برای افزایش ظرفیت و سرعت شبکه­های تلفن موبایل می­باشد. LTE پیشرفته قابلیت سازگاری با LTE (که نسخه قبلی آن است) را دارد و از باندهای فرکانس همسانی بهره می­برد، ولی LTE‌ با سیستمهای قبلی ۳G سازگاری ندارد.

کمپانی­های MetroPCS، Verizon Wireless و AT&T Mobility در ایالات متحده و چندین کمپانی دیگر در سطح جهان از سال ۲۰۰۹ برنامه­هایی برای تبدیل شبکه­هایشان به LTE اعلام کرده­اند. نخستین سرویسLTE چهاردهم دسامبر ۲۰۰۹ توسط TeliaSorena در استکهلم و اوسلو، پایتخت دو کشور اسکاندیناوی، برای دسترسی عمومی آغاز به کار کرد. LTE مجموعه­ای از پیشرفتهای انجام شده در “سیستم ارتباطات سیار جهانی (UMTS)” است که در “نسخه ۸ ۳GPP” معرفی شد. کار ۳GPP Release 8 بیشتر بر پیاده­سازی و تطبیق تکنولوژی ارتباطات سیار نسل چهارم، از جمله معماری شبکه مسطح تمام-IP متمرکز است. در ۱۸ اوت ۲۰۰۹، کمیسیون اروپا اعلام کرد که مبلغ ۱۸ میلیون یورو برای تحقیق در زمینه گسترش LTE و سیستم نسل چهارم مورد تایید “LTE پیشرفته” سرمایه­گذاری می­کند.

با اینکه به فناوری LTE عمدتا به عنوان کاری در زمینه تلفنهای موبایل یا پیشرفتهای معمول نگریسته می­شود، ولی آژانسهای ایمنی عمومی در ایالات متحده نیز از آن به عنوان تکنولوژی مُرجح برای باند رادیویی ایمنی-عمومی ۷۰۰ مگاهرتز حمایت می­نمایند. این آژانسها در برخی نواحی امیدوارند که از طیف ۷۰۰ مگاهرتز با دیگر تکنولوژی­ها برای پیاده­سازی یک استاندارد ملی استفاده نمایند. [۱]

کمپانیهای سازنده و اپراتورهای دخیل در این فناوری

چندین کمپانی در توسعه تجهیزات شبکه LTE، در محدوده تجهیزات سطح تک چارچوب تا راهکارهای “انتها به انتها”، مشارکت دارند. در ذیل بازیگران کلیدی این صنعت معرفی می­شوند:

شبکه های نوکیا زیمنس (NSN)

این کمپانی یکی از بزرگترین ارائه دهندگان سخت­افزار، نرم­افزار و خدمات حرفه­ای مخابراتی در جهان می­باشد. دفتر مرکزی این کمپانی، که در ۱۵۰ کشور فعالیت می­کند، در اسپوی فنلاند واقع است.

Alcatel Lucent

کمپانی Alcatel Lucent با اجرای پروژه برای ۴۰ مشتری تاکنون یکی از پیشتازان فناوری LTE در جهان به شمار می­رود. این کمپانی به طور فعال در اکثر پروژه­های LTE در حال اجرا توسط اپراتورهای رده اول جهان مشارکت دارد.

اریکسون

تا امروز، کمپانی اریکسون قراردادهای تجاری LTE با شش اپراتور عمده بین المللی امضا کرده است که سه تا از آنها در ایالات متحده، که سریعترین رشد را در بازار LTE در جهان داراست، می­باشند.

موتورولا

موتورولا یک کمپانی مخابراتی چندملیتی اصالتا آمریکایی می­باشد که مقر آن در شامبرگ ایالت ایلینویز واقع است و تجهیزات زیربنایی شبکه مانند ایستگاههای انتقال داده­های موبایل و تقویت کننده­های سیگنال به فروش می­رساند.

هوواوی

کمپانی Huawei با تواناییهای جامعی که در خطوط سیمی، بیسیم و تکنولوژی­های IP دارد جایگاهی ممتاز در عصر همگرایی تمام-آی­پی به دست آورده است.

ZTE

کمپانی ZTE Corporation یکی از ارائه دهندگان برجسته تجهیزات مخابراتی و راهکارهای شبکه در بیش از ۱۴۰ کشور جهان است و به ۵۹ کمپانی از مجموع ۱۰۰ اپراتور عمده مخابراتی در جهان خدماترسانی انجام می­دهد. [۲]

در عرصه خدمات اپراتوری و در آغاز راه، هشت اپراتور برتر تلفن‌همراه دنیا آمادگی خود را جهت راه اندازی شبکه نسل چهارم LTE تا اواسط سال ۲۰۱۰ اعلام کردند که Verizon آمریکا از جمله آنهاست و ۱۶ شرکت مخابراتی دیگر نیز قرار شد تا بعد از سال ۲۰۱۰ به آنها بپیوندند.

کمپانی Verizon همراه با -وودافون شریک و سرمایه‌گذار خود- به منظور ترغیب هرچه بیشتر سازندگان و اپراتورهایی که روی LTE سرمایه‌گذاری کرده‌اند و قصد توسعه آن را دارند، برای نخستین بار اقدام به انتشار ویژگی‌های دقیق فنی این تکنولوژی تحت عنوان کنفرانسی با همین نام کرد که با این اقدام قصد شفاف‌سازی LTE را داشت.

Verizon یکی از کمپانی‌های معروف در زمینه تکنولوژی بی‌سیم در آمریکا، چندی پیش از گشایش مرکز تحقیقات بزرگی که صرفا روی شبکه نسل چهارم تلفن‌همراه فعالیت می‌کند، خبر داد. این در حالی است که کمپانی AT&T به عنوان بزرگ‌ترین اپراتور تلفن‌همراه در آمریکا که سریع‌ترین رشد را در پهنای باند وسیع سیار داشته، حمایت خود را از LTE در سال ۲۰۰۸ رسما اعلام کرد و پیش‌بینی نمود که تا سال ۲۰۱۰ این سرویس را در سراسر آمریکا به صورت تجاری عرضه کند. در این راستا اپراتور T-Mobile نیز با همکاری Nortel نسخه آزمایشی LTE را در شهر برن آلمان به نمایش گذاشتند. [۳]

همچنین ترمینال های کاربری سرویس LTE توسط سامسونگ طراحی شد و برخی کشورهای دیگر هم در سال ۲۰۱۰ شبکه های مشابهی راه اندازی کردند.

چند اپراتور بزرگ در ایالات متحده و اروپا هم گفته اند که قصد دارند در سال ۲۰۱۱ سرویس هایی بر مبنای فناوری LTE ارائه کنند. ارائه این سرویس به رونق خدماتی مانند تلویزیون همراه و دیگر سرویس های چند رسانه ای بر روی گوشی های تلفن همراه منجر شد. [۴]

اهداف LTE

اهداف اصلی تعریف شده برای فناوری LTE عبارتند از:

  • افزایش بیشینه نرخ بارگزاری و بارگیری
  • پهنای باند افزایش یافتنی
  • بهبود راندمان طیفی
  • شبکه تمام آی­پی
  • یک رابط بر مبنای استاندارد که می­تواند انواع مختلفی از کاربران را پشتیبانی نماید.

شبکه­های LTE در صددند تا خلاء تبادل داده­های کاربردی بین داده­های “شبکه­های محلی (LAN)” ثابت بیسیم با نرخ نتقال داده­های بسیار بالا و شبکه­های بسیار سیار را برطرف نمایند. [۵]

معماری LTE

شکل زیر نمای سطح بالایی از معماری LTE را به نمایش در می­آورد. این تصویری از بخشیست که نزدیکترین تعامل را با UE یا وسیله سیار دارد. معماری کامل آن به مراتب پیچیده­تر است؛ یک نمودار کامل خواهد توانست تا کل اینترنت و دیگر جنبه­های پشتیبانی ارتباط شبکه برای تماس­های پیوسته بین سیستمهای ۳G، ۲G، وایمکس و دیگر استانداردها را نشان دهد. این وسیله خاص eNodeB، که نام دیگری برای ایستگاه اصلی است، و رابطهای بین eNodeB و UEها را نشان می­دهد. سیستم E-UTRAN کل شبکه است که یک نام استاندارد “رسمی” برای LTE می­باشد. [۶]

  • eNB: “گره B ارتقایافته”، یا ایستگاه پایه
  • UE: “تجهیزات کاربر”
  • EPC: “هسته بسته تغییریافته”
  • MME: “نهاد مدیریت قابلیت سیاربودن(سطح کنترل)”
  • SAE: “معماری تغییریافته سیستم (سطح کاربر)”
  • E-UTRAN: شبکه دستیابی رادیویی زمینی جهانی تغییریافته”

چشم­اندازهای پیش رو

برآوردها نشان می‌دهد تا سال ۲۰۱۵ ترافیک داده در شبکه‌های مخابراتی کشورهای پیشرفته تا ۱۰برابر و در سایر کشورها به‌طور متوسط تا ۷برابر افزایش خواهد یافت. در این میان، گذشته از نیاز به پهنای باند ناشی از عرضه انواع سرویس‌ها و خدمات جدید، در پیش گرفتن استراتژی‌های نرخ‌گذاری ثابت خدمات نیز در حال افزایش است؛ سیاستی که به تجربه ثابت شده است مصرف پهنای باند را افزایش داده و به تبع آن ولع کاربران برای استفاده از سرویس‌ها و فناوری‌های پیشرفته‌تر را به دنبال خواهد داشت. حداقل بنا به این استدلال، حرکت به سمت LTE یک ضرورت اجتناب‌ناپذیر در فرایند تکامل فناوری‌های مخابراتی و در ادامه همان مسیری است که ما را بدین نقطه (عرضه فناوری‌هایی چون WiMAX سیار و +HSPA) رسانده است. در مورد زمان مناسب برای بروز این تحول هنوز اختلاف نظر‌هایی وجود دارد. درحالی‌که اپراتورهای Verizon و DoCoMo در آمریکا و ژاپن از عزم خود برای راه‌اندازی این فناوری در سال ۲۰۱۰ سخن می‌گفتند، برخی دیگر مانند ودافون، T-Mobile و France Telecom به نامناسب بودن این زمان و اجرای سیاست خود برای حرکت به سمت این فناوری در سال ۲۰۱۲ تأکید دارند. [۷]

همچنین جیم مک‌گرگور، تحلیلگر مرکز In- Stat در این باره گفت: تغییر مسیر اپراتورها از وایمکس به فناوری بی‌سیم نسل چهارم استانداردهای زیادی را تحت تاثیر قرار داده و محدودیت‌هایی را در مدل‌های تجاری کسب‌ وکارها ایجاد خواهد کرد.

وی افزود: با وجودی که هم‌اکنون وایمکس تسلط بیشتری در بازار نسل چهارم خدمات ارتباطی پرسرعت دارد، LTE تا سال ۲۰۱۴ حدود ۲/۶۱ درصد بازار را تحت پوشش قرار خواهد داد. [۸]

البته درباره توسعه و چشم انداز این فناوری این نکات نیز قابل توجه خواهند بود:

۱. از دیدگاه کاربران نهایی در اکثر قریب به اتفاق بازارهای دنیا هنوز ضرورتی برای پیاده‌سازی LTE دیده نمی‌شود. به عبارت دیگر، هنوز و شاید تا ۳سال آینده، حتی در بازارهای پیشرفته فشاری از سمت مشترکان به اپراتورها وارد نمی‌شود که آنها را به حرکت در مسیر سرمایه‌گذاری جدید چندین میلیارد دلاری وادار کند و چشم آنها را بر فناوری‌های توانمندی همچون HSPA بپوشاند. تأکید بر این نکته لازم است که هم‌اکنون فناوری‌های پیشرفته‌ای در بازار وجود دارند که باوجود قابلیت‌های فراوان هنوز در ابتدای راه هستند. HSDPA، HSPA و +HSPA سه فناوری از خانواده نسل سوم به ترتیب سرعت‌های بارگذاری Mbps3.6، Mbps14.4 و Mbps28 را پشتیبانی می‌کنند. به نظر شما، در شرایط موجود و حداقل تا چند سال آینده میزان تقاضا برای پهنای باند بالاتر توجیه مناسبی برای کنار گذاشتن این فناوری‌هاست؟

۲. اما عجله اپراتورهای آمریکایی و ژاپنی هم بی‌دلیل نیست و ریشه در جایی دیگر دارد: نسل سوم تلفن همراه در این دو کشور بیشتر بر مبنای فناوری‌های گروه۳GPP2  یعنی CDMA2000 و EV-DO توسعه یافته است. این در حالی است که حرکت تدریجی بازیگران اکوسیستم بازار به سمت فناوری‌های خانواده ۳GPP یعنی WCDMA، HSDPA و HSPA در کنار قابلیت‌های فنی آنها، رشد و ارتقای فناوری EV-DO را متوقف ساخته است. در این میان تلاش‌های شرکت کوالکام برای توسعه UMB به‌عنوان نسل بعد در گروه ۳GPP2 نیز به ثمر نرسید و در عمل راه را بر توسعه فناوری‌های نسل سوم در این گروه بسته و اپراتورهای آمریکایی و ژاپنی را تحت فشار قرار داده است. اکنون تلاش Verizon برای تولد زودتر از موعد LTE تنها چاره این اپراتور آمریکایی برای از دست ندادن آینده و تبدیل کردن این انتخاب به برگ برنده خود است. آینده‌ای که با توجه به عرضه WiMAX سیار در دو شهر آمریکا و اجماع نانوشته اما به عرصه عمل رسیده اپراتورها و تولیدکنندگان تجهیزات جهانی بر فناوری‌های HSDPA/HSPA به خطر افتاده است.

۳. دسترسی به شبکه بک‌هال مناسب برای LTE از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. فناوری‌های موجود که امروزه برای بک‌هال به‌کار می‌روند اعم از خطوط T1/E1، مایکروویو، فیبر و سایر راهکارهای ترکیبی هر یک مشکلات خاص خود را برای پاسخ‌گویی به نیاز LTE دارند. هر خط E1 با هزینه اجاره بالا تنها پهنای باند Mbps2 را در اختیار می‌گذارد. استفاده از رادیوهای مایکروویو علاوه بر قیمت بالا، مشکل دسترسی به پهنای باند مناسب و در دسترس را به اپراتور تحمیل می‌کند. توسعه فیبر نوری نیز با وجود داشتن پهنای باند بالا تاکنون ناچیز بوده و ایجاد شبکه‌های جدید نیز هزینه سنگینی را دربردارد. به هر حال واقعیت آن است که توسعه فناوری‌های بک‌هال و دسترسی باید متناسب باشد. به قول معروف: یا مکن با پیل‌بانان دوستی/ یا بنا کن خانه‌ای در خورد پیل!

۴. اپراتورهای بزرگ تلفن همراه همواره از پیشرفت استقبال کرده‌اند، در این میان LTE نیز از پشتیبانی لفظی اغلب این اپراتورها بی‌نصیب نبوده است؛ امری که در ظاهر از آن به “اجماع جهانی برای پیاده‌سازی LTE” تعبیر می‌شود. اما به نظر می‌رسد با توجه به واقعیت اقتصادی موجود، اپراتورها و سازندگان تجهیزات درصدد هستند با مطرح کردن اخبار خوشایند از پیشرفت‌ها و برنامه‌های آینده، سرزندگی و شادابی بازار را حفظ کرده و مانع کسادی آن و نیز از دست رفتن امید مشترکان شوند. موردی که می‌توان آن را دلیلی مهم برای عجله برخی اپراتورها در اعلام تولد زودهنگام LTE و یا راه‌اندازی پرسروصدای شبکه‌های آزمایشی محسوب کرد. جالب این‌که، در این میان سازندگان و فروشندگان تجهیزات نیز برای آن‌که نشان دهند در لبه تکنولوژی در حال حرکت هستند، در این هیاهو با اپراتورها همداستان شده‌اند. اما در سوی دیگر ماجرا، منطق اقتصادی حکم می‌کند تا زمانی‌ که سرمایه‌گذاری موجود توانایی پاسخ‌گویی به نیاز مشترکان را به‌‌صورت بهینه داراست، سرمایه‌گذاری جدید انجام نشود. اهمیت این منطق در شرایط کمبود اعتبار مالی دوچندان است. از این رو، با توجه به این‌‌که فناوری‌های HSPA و +HSPA در منحنی عمر فناوری هنوز در ابتدای راه‌ هستند، بعید به نظر می‌رسد جوّ بازار به سمت سرمایه‌گذاری جدید متمایل شود. [۹]

منابع:

[۱] ۳GPP Long Term Evolution

[۲] LTE Equipment Manufacturers

[۳] LTE چیست ؟

[۴] نگاهی به آینده شبکه‌های سیار با سرعتی معادل یک گیگابیت بر ثانیه

[۵] LTE Systems Overview

[۶] LTE Architecture

[۷] و [۹] نگاهی به چالش‌های ورود فناوری LTE به بازار

[۸] جنگ وایمکس و LTE در ۲۰۱۴ اوج می‌گیرد

 

  1. رمضان بیرامی

    کیفیت سرویس در LTE

    در مورد این واسم مطلب ایمیل کنید جای را هم معرفی کردید ممنون میشم
    من پایان نامه ام اینه

پاسخ دهید

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

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>