اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G

اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G، یک گام اساسی برای درک عمیق‌تر از ارتباطات موبایل و فناوری‌های آن است. شبکه‌ موبایل یا شبکه تلفن همراه، امکان انتقال داده را به واسطه سیگنال‌های رادیویی فراهم می‌کنند.

این شبکه‌ها با اتکا به مجموعه‌ای از ایستگاه‌ها که سیگنال‌های رادیویی را پخش و دریافت می‌کنند، کار می‌کنند. کاربران می‌توانند از طریق سیمکارت‌هایی که اپراتورهای مختلف ازجمله همراه اول، ایرانسل، رایتل و سایر اپراتورها در اختیار آنها قرار می‌دهند به راحتی به شبکه متصل شده و از خدمات مختلف آنها بهره‌مند شوند. با پیشرفت علم و تکنولوژی، شبکه موبایل روز به روز در حال گسترش است. تا کنون 5 نسل اینترنت موبایل در ایران پشتیبانی می‌شوند. که در ادامه به معرفی آنها می‌پردازیم.

اینترنت موبایل چگونه کار می‌کند؟

اینترنت موبایل، داده‌های شما را از طریق سیگنال‌های رادیویی به دکل‌های مخابراتی منتقل می‌کند. هنگامی که شما درحال وبگردی هستید و یا پیام‌های خود را در شبکه‌های اجتماعی چک می‌کنید دستگاه شما شروع به ارسال داده می‌کند، این داده‌ به واسطه دکل‌های مخابراتی که در سطح شهر هستند دریافت می‌شود و از طریق کابل‌های زیر زمینی به مراکز داده (Data Center) انتقال داده می‌شود. سپس مراکز داده، داده‌ها را به سرویسی که می‌خواهید دسترسی داشته باشید منتقل می‌کند و پس از دریافت پاسخ، داده‌ها را دوباره از طریق کابل به دکل منتقل کرده و از طریق سیگنال‌های رادیویی داده‌ها برای شما ارسال می‌شود.

اگر در محیط کار و یا منزل خود خط تلفن ثابت ندارید و نمی‌توانید به اینترنت از طریق ADSL یا VDSL دسترسی داشته باشد می‌توانید به راحتی از طریق یک سیمکارت و یک مودم سیم کارتی دسترسی به اینترنت را فراهم کنید. مودم‌های سیم کارتی مختلفی در بازار وجود دارند که به عنوان یک مودم سیم کارتی با کیفیت و پرطرفدار می‌توانید مودم سیم کارتی TD-LTE هوآوی Huawei B622 را بررسی کنید.

اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G

تفاوت اینترنت موبایل و اینترنت Wi-Fi

اینترنت موبایل و فناوری وای فای هر دو امکان اتصال به اینترنت را از طریق شبکه بی‌سیم برای شما فراهم می‌کنند. اینترنت وای‌فای در شبکه محلی در دسترس است و برد محدودی دارد و به واسطه تجهیزات شبکه دارای وای فای می‌توانید به اینترنت متصل می‌شوید که منطقه خاصی را پوشش می‌دهد و خارج از محدوده در دسترس نیست.

اما اینترنت موبایل کاربران را قادر می‌سازد که به واسطه دکل‌های مخابراتی که در سطح شهر وجود دارد به پوشش اینترنت گسترده‌تری دسترسی داشته باشند که انعطاف‌پذیر و راحتی بیشتری را برای کاربران فراهم می‌کند. اینترنت موبایل از سرعت بالایی برخوردار است هر چند که این سرعت به اپراتور ارائه دهنده خدمات اینترنت بستگی دارد.

بررسی نسل های اینترنت موبایل 4G , 3G , 2G , 1G و 5G

در جدول زیر سیر تحول نسل‌های مختلف اینترنت موبایل را بررسی کرده‌ایم و تغییرات ویژگی‌ها و عملکرد در هر نسل را مشاهده می‌کنیم.

شبکه موبایل نسل اول (1G)

دهه 1980 شاهد ظهور اولین نسل از شبکه‌ موبایل بود. نسل اول معروف به 1G، از سیگنال‌های آنالوگ برای انتقال فرکانس‌های رادیویی استفاده می‌کرد. شبکه 1G اجازه می‌داد که صدا به فرم سیگنال‌های آنالوگ در فضا منتقل شود، که به معنای انتقال مستقیم صدا بدون تبدیل آن به داده‌های دیجیتال است. یکی از محدودیت‌های عمده شبکه موبایل 1G، عدم پشتیبانی از داده‌های دیجیتال بود و استفاده از اینترنت برای کاربران امکان‌پذیر نبود. به عبارت دیگر، تلفن‌های همراه اولیه بیشتر برای ارتباطات صوتی طراحی شده بودند و برای تبادل داده‌ها کاربرد نداشتند.

کیفیت و امنیت در شبکه موبایل 1G

با توجه به این که سیگنال‌ها به صورت آنالوگ و بدون رمزنگاری منتقل می‌شدند، شبکه موبایل 1G با چالش‌هایی از جمله تداخل سیگنال و نیز امنیت پایین روبه‌رو بود. مکالمات به‌راحتی قابل شنود بودند و از کیفیت تماس صوتی پایینی برخوردار بودند. نسل اول 1G در ابتدا بدون استاندارد جهانی مشخصی پیاده‌سازی شد. این بدان معنی بود که سیستم‌های مختلف در کشورهای متفاوت با فرکانس‌ها و تکنولوژی‌های متفاوتی کار می‌کردند و در نتیجه، سازگاری اندکی بین شبکه‌ها وجود داشت.

بررسی فرکانس در شبکه موبایل نسل اول (1G)

در شبکه موبایل 1G به دلیل اینکه از فرکانس‌های رادیویی برای ارتباطات استفاده می‌شد، حیطه پوشش‌دهی آن به دلیل نبود ایستگاه‌های کافی بسیار محدود بود و وابستگی زیادی به تعداد و موقعیت دکل‌های مخابراتی داشت.

با وجود تمام این محدودیت‌ها، اینترنت 1G نقش مهمی در توسعه شبکه موبایل داشت. درس‌های آموخته شده از چالش‌های 1G به بهبود عملکرد نسل‌های بعدی کمک شایانی کرد.

اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G

معرفی اینترنت موبایل(2G): ورود به شبکه دیجیتال

اینترنت موبایل نسل دوم یا 2G، نوآوری مهمی در دهه 1991 محسوب می‌شد. این نسل از ارتباطات موبایلی گامی بزرگ از سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال بود و اولین بار، ارسال و دریافت داده‌های دیجیتال از طریق تلفن همراه را ممکن ساخت. اینترنت موبایل 2G که بر پایه تکنولوژی دیجیتال بود، تحولات بزرگی را در شبکه موبایل به وجود آورد. 

استانداردهای کلیدی

اینترنت 2G با معرفی استانداردهای GPRS (General Packet Radio Service) ,GSM (Global System for Mobile Communications) و EDGE (Enhanced Data GSM Evolution) همراه بود. GSM امکان ارسال پیام کوتاه (SMS) و اطلاعات کم حجم دیگر را فراهم می‌کرد، در حالی که GPRS و EDGE در واقع استانداردهای شبکه 2.5G به حساب می‌آیند.

برررسی باندهای فرکانسی

اکثر شبکه‌های 2G مبتنی بر GSM از فرکانس 850 الی 1800 مگاهرتز یا 900 الی 1900 مگاهرتز پشتیبانی می‌کنند. این فرکانس‌ها به اندازه کافی گسترده بودند که انتقال داده‌های دیجیتال و صدا را به شیوه‌ای کارآمدتر نسبت به 1G ممکن می‌ساختند.

حداکثر سرعت داده‌ها در اینترنت موبایل نسل دوم

اینترنت موبایل 2G ابتدا با حداکثر سرعت داده‌ در حدود 40kbps با استفاده از استاندارد GPRS عرضه شد و سپس با پیاده‌سازی EDGE این سرعت به حدود 384kbps افزایش یافت. این سرعت‌ها در مقایسه با استانداردهای امروزی پایین هستند ولی در زمان خود یک پیشرفت قابل توجه بودند.

بطور کلی می‌توان گفت اینترنت موبایل 2G امکان دسترسی به خدمات جدیدی مانند ارسال پیامک، مکالمات با کیفیت بهتر و انتقال داده‌های موبایل را فراهم آورد که اولین قدم‌ها را برای ورود به عصر اینترنت بود. تکنولوژی 2G با ایجاد بستری برای انتقال داده‌های دیجیتال، انقلابی در استفاده از خدمات تلفن همراه ایجاد کرد و زمینه را برای توسعه نسل‌های بعدی فراهم آورد. این شبکه موبایل به واسطه امنیت بالاتر و کیفیت بهتر نسبت به نسل قبلی، محبوبیت بسیاری پیدا کرد و به عنوان پایه‌ای برای تمام تحولات بعدی در شبکه‌های تلفن همراه عمل کرد.

اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G

معرفی اینترنت موبایل نسل سوم (3G): تحولی به سمت انتقال داده های سریع

اینترنت موبایل نسل سوم (3G) تحول بزرگی در دسترسی به اینترنت از طریق دستگاه‌های مختلف ازجمله تلفن‌های همراه، مودم‌های سیم کارتی و … به ارمغان آورد. این شبکه که در اوایل سال 1998 معرفی شد، اولین فناوری تلفن‌ همراه بود که استانداردهای بین‌المللی برای انتقال داده‌های سریع‌تر را ارائه داد.

استانداردهای مهم اینترنت موبایل 3G

• UMTS :(Universal Mobile Telecommunications System)UMTS یک استاندارد اصلی برای اینترنت موبایل 3G بود که پشتوانه‌ای برای انتقال داده‌ها با سرعت بالا فراهم می‌کرد.
• HSPA :(High-Speed Packet Access)HSPA نسخه ارتقاء یافته‌ UMTS است که شامل دو بخش HSDPA (برای دانلود) و HSUPA (برای آپلود) بود و سرعت‌های قابل قبولی را برای دانلود و آپلود در اینترنت بی‌سیم ارائه می‌داد.

باندهای فرکانسی

اینترنت شبکه موبایل 3G از یک طیف گسترده‌تری از باندهای فرکانسی بهره می‌برد که این امر باعث افزایش سرعت و کیفیت ارتباطات شد. از باندهای فرکانسی 850، 900، 1900 و 2100 مگاهرتز در این نسل از اینترنت موبایل استفاده می‌شود.

حداکثر سرعت انتقال داده‌ها در اینترنت موبایل 3G

اولین نسخه‌های 3G (UMTS) حداکثر سرعتی در حدود 384Kbps را ارائه می‌داد. در نهایت، نسخه‌های تکامل یافته آن HSPA و HSPA+ می‌توانستند سرعتی معادل 7.2Mbps و 21.1Mbps را پشتیبانی کنند.

مزایای اینترنت موبایل 3G

ورود به اینترنت موبایل نسل سوم 3G باعث شد که کاربرد اینترنت شبکه موبایل برای کارهایی مانند تماشای ویدئو، وب‌گردی و خدمات مکان‌یابی مثل GPS عملی‌تر شود. همچنین، با ارائه خدمات تماس تصویری، تجربه کاربری به شکل قابل توجهی بهبود یافت.

این نسل از اینترنت موبایل زمینه‌ساز بسیاری از تحولاتی بود که سپس در شبکه اینترنت 4G و LTE اتفاق افتاد. بدون شک، اینترنت شبکه موبایل 3G سکوی پرشی برای ورود به عصر اینترنت پر سرعت بی‌سیم بود. هرچند که امروزه اینترنت نسل سوم (3G) به مرور جای خود را به اینترنت موبایل نسل چهارم داده است. اما اگر به دنبال یک مودم سیمکارتی هستید که از این نسل پشتیبانی کند، می‌توانید مودم سیمکارتی رومیزی 4G هواوی Huawei B311 را بررسی نمایید. این مودم از شبکه‌های تلفن همراه 2G/3G/4G پشتیبانی می‌کند.

اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G

شبکه موبایل WiMax چیست؟

فناوری وای مکس یک شبکه موبایل پایدار است که به ما امکان استفاده از اینترنت در هر مکانی را می‌دهد. این فناوری اولین بار در سال 2001 معرفی شد. WiMAX که مخفف “Worldwide Interoperability for Microwave Access” می‌باشد، یک شبکه موبایل بی‌سیم است که امکان انتقال داده‌ها را از طریق امواج رادیویی فراهم می‌کند. این فناوری از استاندارد IEEE 802.16 استفاده می‌کند. شبکه موبایل WiMAX از رنج فرکانس 2GHZ تا 66GHZ و پهنای باند 1.5GHZ تا 20MGHZ پشتیبانی می‌کند و نرخ انتقال اطلاعات آن 70Mbps است. محدوده تحت پوشش WiMAX به طور متوسط تا 50 کیلومتر می‌رسد.

شبکه موبایل وایمکس به عنوان یک فناوری پیشرفته در اواخر نسل سوم 3G معرفی شد و بعدها با معرفی شبکه LTE فناوری وای مکس بتدریج از رده فناوری‌ها جدید خارج شد.

تفاوت وایفای و وایمکس

در مقایسه با فناوری Wi-Fi که یک فناوری محلی بی‌سیم است، WiMAX برای ارتباطات بی‌سیم در مقیاس بزرگتری از شبکه موبایل استفاده می‌شود و محدوده پوشش آن بیشتر است. علاوه بر این، فناوری WiMAX اینترنت شبکه موبایل در مناطقی مورد استفاده قرار می‌گیرد که دسترسی به اینترنت سیمی ممکن نیست، در حالی که Wi-Fi بیشتر در محیط‌های کوچک و محلی مانند منازل، کافه‌ها و دفاتر کار استفاده می‌شود.

اینترنت موبایل نسل چهارم (4G): گامی به سوی سرعت بالا در اینترنت موبایل

اینترنت موبایل نسل چهارم (4G) نسل بعدی شبکه‌های تلفن همراه پس از 3G است و برای سرعت‌های بالاتر در دانلود و آپلود ارائه شده که برای پشتیبانی بهتر از انتقال داده‌های ویدئویی و بازی‌های آنلاین طراحی شده است.

استانداردهای کلیدی اینترنت موبایل 4G

شبکه‌های موبایل LTE-A (LTE-Advanced) ،LTE (Long-Term Evolution) و LTE-A Pro (LTE-Advanced Pro) همه‌ی آن‌ها نسل‌های مختلف از اینترنت شبکه موبایل هستند که برای ارتباطات بی‌سیم کاربرد دارند. این سه فناوری ارتباطی به ترتیب از LTE به LTE-A و سپس LTE-A Pro تکامل یافته‌اند.

• شبکه موبایل LTE: استانداردی است که برای بهبود شبکه‌های موبایل و افزایش سرعت و کارایی طراحی شده است. LTE نوید دستیابی به سرعت‌های بالای داده و پاسخگویی بهتر شبکه را می‌دهد.
• FDD-LTE (Frequency Division Duplex LTE): این استاندارد از دو باند فرکانس مجزا برای دانلود و آپلود استفاده می‌کند. تقسیم فرکانسی Dual امکان ارتباط همزمان دو طرفه را فراهم می‌آورد، که به طور گسترده‌ای در سیستم‌های مخابراتی موبایل به کار می‌رود.
• TDD-LTE (Time Division Duplex LTE): در این حالت، انتقال داده‌های دانلود و آپلود از طریق یک باند فرکانس واحد انجام می‌شود که با فاصله‌های زمانی مشخصی از هم جدا می‌شوند. استاندارد TDD بصورت بهینه عمل می‌کند برای مناطقی است که باندهای فرکانسی با قیمت بالا و یا کمیاب هستند.
• شبکه موبایل LTE-A: یک استاندارد پیشرفته‌تر از LTE است که در سال‌های بعد از معرفی LTE توسعه یافت. این استاندارد شامل ویژگی‌هایی از جمله تجمیع فرکانس (Carrier Aggregation) و استفاده از آنتن چندگانه (MIMO) است.
• شبکه موبایل LTE-A Pro: به عنوان یک فاز دیگری از توسعه LTE-A محسوب می‌شود و امکانات پیشرفته‌تری را ارائه می‌دهد. این فناوری از طیف وسیعی از امکانات مانند افزایش پهنای باند، بهبود کارایی مدیریت ترافیک، افزایش کارایی انتقال داده، و پشتیبانی از آنتن‌های چندگانه (MIMO) برخوردار است. LTE-A Pro همچنین بر روی کاهش تاخیر و افزایش ظرفیت شبکه تمرکز دارد.

تجمیع فرکانس (Carrier Aggregation)

 امروزه با افزایش کاربران موبایل‌ نیاز به اینترنت با سرعت بیشتر و پهنای باند بالا بیش از پیش احساس می‌شود. فناوری‌هایی مانند 4G (LTE) توانستند تا حدودی این نیازها را برآورده کنند، اما با پیشرفت تکنولوژی فناوری‌های جدیدتری مانند LTE-A و LTE-A pro معرفی شده‌اند. یکی از راهکارهایی که برای افزایش سرعت و پهنای باند اینترنت موبایل به کار گرفته می‌شود، تجمیع فرکانس یا Carrier Aggregation است. این تکنیک به سادگی به کاربران این امکان را می‌دهد که از چندین فرکانس همزمان استفاده کنند تا سرعت و پهنای باند بیشتری را تجربه کنند.

اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G

انواع تجمیع فرکانس

آیا تا به حال متوجه شده‌اید که بعضی از دستگاه‌های LTE در مقایسه با سایر دستگاه‌های LTE در شرایط مشابه سرعت بالاتری را ارائه می‌دهند. این سرعت بالا به عوامل مختلفی بستگی دارد. مودم‌های LTE بر اساس قابلیت تجمیع فرکانس، آنتن‌های چندگانه MIMO به انواع مختلفی دسته بندی می‌شوند که برای مشخص کردن سرعت حداکثری دانلود و آپلود در شبکه‌های مخابراتی استفاده می‌شوند. هر دسته‌بندی معمولاً با یک زیرساخت خاص و تکنولوژی مشخصی مرتبط است و سرعت دانلود و آپلود متناسب با آن تعیین می‌شود.

به طور کلی، هرچه شماره دسته‌بندی بیشتر باشد، سرعت اینترنت بیشتری فراهم می‌کند.

مقایسه بین LTE Cat 1 و LTE Cat 4

سرعت انتقال داده در LTE Cat 1، حداکثر آپلود 5Mbps و حداکثر دانلود 10Mbps را ارائه می‌دهد، در حالی که در LTE Cat 4 نرخ انتقال داده تا 50Mbps برای آپلود و 150Mbps برای دانلود را دارد، که این نشان دهنده افزایش قابل توجه در سرعت انتقال داده است. LTE Cat 4 از MIMO 2×2 پشتیبانی می‌کند که دو آنتن ارسال و دو آنتن دریافت را شامل می‌شود، در حالی که LTE Cat 1 فاقد فناوری MIMO است. با توجه به سرعت بالاتر انتقال داده و استفاده از فناوری MIMO در LTE Cat 4 پوشش بهتری را نسبت به LTE Cat 1 ارائه می‌دهد.

اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G

بررسی حداکثر سرعت در نسل 4G

سرعتی که اینترنت موبایل 4G LTE پشتیبانی می‌کند حدود 50Mbps برای آپلود 150Mbps برای دانلود است. این سرعت در شبکه موبایل LTE-A به 300Mbps می‌رسد.همچنین سرعت آپلود شبکه LTE-A pro معادل حداکثر 1Gbps است که 10 برابر سریع تر از LTE-A می‌باشد و سرعت آپلود در این شبکه 150Mbps است که سریع بالایی دارد.

اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G

نسل جدید اینترنت موبایل 5G

اینترنت موبایل نسل پنجم (5G) آخرین فناوری در شبکه‌های تلفن همراه است که به منظور ارائه سرعت‌ اینترنت بسیار بالا با ظرفیت بیشتر طراحی شده است. 5G قادر به پشتیبانی از داده‌ها با حجم بالا، واقعیت افزوده (AR)، واقعیت مجازی (VR)، اینترنت اشیاء (IoT) و کاربردهای متعدد دیگر در حوزه‌های تجاری و صنعتی است.

اینترنت موبایل از ابتدا تا 5G

اینترنت موبایل 5G به صورت جهانی در حال توسعه و آزمایش می‌باشد و انتظار می‌رود که انقلابی در شبکه های موبایلی به همراه داشته باشد. با استفاده از باندهای فرکانسی جدید نه تنها سرعت‌ها انتقال داده‌ها به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، بلکه پایداری و تعداد دستگاه‌های قابل اتصال به شبکه نیز به طور چشمگیری بیشتر خواهد شد.

فناوری NR در اینترنت موبایل نسل 5G

(New Radio) NR استاندارد اصلی برای یک واسط رادیویی تازه و بهینه برای نسل بعدی است که توسط 3GPP تعریف شده است. NR بر اساس دو نمایه عملیاتی، FR1 (نمایه فرکانسی 1) و FR2 (نمایه فرکانسی 2) پایه‌ریزی شده است.

• FR1 (نمایه فرکانسی 1): شامل فرکانس‌های زیر 6 گیگاهرتز که برای پوشش مناطق وسیع‌تر و نفوذپذیری بهتر در محیط‌های بسته مناسب هستند.
• FR2 (نمایه فرکانسی 2): این نمایه شامل فرکانس‌های میلیمتری (بالای 24 گیگاهرتز) است که با پهنای باندهای وسیع (تا 400 مگاهرتز و بیشتر) برای ارائه سرعت‌ بسیار بالا و زمان پاسخ‌گویی کم در نظر گرفته شده است.

حداکثر سرعت پشتیبانی شده در اینترنت موبایل نسل پنجم (5G)

میزان دقیق سرعت در اینترنت موبایل 5G به نوع سخت‌افزار، محیط انتقال سیگنال، اپراتور ارائه دهنده خدمات اینترنت و عوامل مختلف دیگری بستگی دارد. اما بصورت تئوری نشان می‌دهد که اینترنت 5G می‌تواند تا سرعت 10Gbps را پشتیبانی کند، که بسیار سریع‌تر از بهترین شبکه‌های 4G LTE می‌باشد.

البته همانطور که می‌دانید اینترنت موبایل نسل پنجم 5G هنوز به صورت جهانی ارائه نشده است اما تکنولوژی این نسل بر روی مودم‌های سیمکارتی که جدیدا به بازار عرضه شده است به کار رفته است و شما می‌توانید با تهیه این مودم‌ها جزوه اولین افرادی باشید که پس از رونمایی از این نسل در ایران می‌توانید از امکانات فوق العاده و سرعت بالای آن بهره مند شوید. اگر شما از آن دسته افرادی هستید که دوست دارید همیشه به روز باشید می‌توانید مودم سیمکارتی نوکیا Nokia Fastmile 5G را به عنوان یک مودم 5G بررسی کنید.

سخن آخر

شبکه‌های موبایل از 1G تا 5G، تکامل و پیشرفت مستمر تکنولوژی ارتباطات را نمایان می‌سازند. هر نسل با تغییرات و بهبودهای خود، بستری برای نسل‌های بعدی مهیا کرده است. در حال حاضر، اینترنت 5G به عنوان نویدبخش دهه جدیدی از ارتباطات است که می‌تواند تأثیرات گسترده‌ای بر تجهیزات مختلف ازجمله مودم های سیم کارتی و سایر تجهیزات هوشمند داشته باشد. ایران نیز در انتظار قرار گرفتن در مسیر این پیشرفت همگام با جهان است تا شاهد تحولات بزرگ‌تر و سریع‌تری در زمینه ارتباطات و فناوری اطلاعات باشد.