ماجرای نسل های موبایل، +HSPA و اپل

زمزمه‌ها از وقتی شروع شد که یکی از سرویس دهندگان چینی اسلاید بالا را در کنفرانس مک ورلد آسیا نمایش داد. اسلاید می‌گوید که آیفون ۵ از +HSPA پشتیبانی خواهد کرد. این موجی از شادی داشت و موجی از ناراحتی. عده‌ای خوشحال بودند که این تولید کننده بزرگ هم پس از رقبایی همچون سامسونگ به سراغ شبکه‌های +HSPA با سرعت بالایشان رفته اما در مقابل بعضی‌ها هم می‌گویند از اپل انتظار بیشتر از اینها می‌رفت و آن‌ها می‌خواستند پشتیبانی از نسل چهارم و LTE را در گوشی محبوب‌شان ببینند.

اما هدف این مقاله، بررسی واقعی بودن یا نبودن شایعه بالا یا حتی بررسی میزان لزوم حرکت آیفون به سمت نسل چهار نیست. در این مقاله طولانی با شما هستیم چون یک خواننده پر و پاقرص نارنجی، از این به بعد باید تک به تک عبارت‌ها و بحث‌های خبر بالا را متوجه شود. شناختن پشت صحنه تکنولوژی، یک قدم بزرگ رو به جلو است برای خارج شدن از مصرف کننده صرف بودن. بیایید نگاه کنیم که ماجرای نسل‌های موبایل چیست؟

سه نسل اول

ما همه با اصطلاح تری.جی. یا همان نسل سوم آشنا هستیم. مهمترین چیزی هم که از آن می‌دانیم این است: ارتباط سریعتر با اینترنت. اما این اصطلاح از کجا آمده؟

شبکه‌های موبایل در ابتدا تنها برای مکالمه درست شده بودند. همه هیجان زده بودند که می‌توانند مانند فیلم‌های جیمزباند حین حرکت در خودرو و بدون هیچ سیمی، به هر کجا که می‌خواهند زنگ بزنند. بعد سر و کله «اس ام اس» پیدا شد که کاربردهایی عالی داشت اما هنوز جیمزباند نشده بودیم. جیمز باند در خودرویش ارتباط اطلاعاتی هم داشت؛ چیزی فراتر از صحبت کردن.

شبکه موبایل بسیار پیش رفته بود ولی آدم‌ها هنوز هم نیازهایی بسیار بالاتر داشتند. چیزهایی که از تخیل اولیه طراحان هم به دور بود. ما ارتباطات داده (Data) احتیاج داشتیم. چیزی شبیه به اینترنت. ارتباطات مبتنی بر آی پی.

نسل دوم تا حدی اینکار را انجام داد. موبایل نسل دوم (تو.جی) می‌توانست کمی اطلاعات به شما نشان بدهد. حتی یک گوشی ساده ۱۱۰۱ نوکیا هم می‌توانست در صفحه سیاه و سفید کوچکش اطلاعات وب‌سایت‌ها را با این تکنیک نشان بدهد ولی این تکنولوژی آنقدر کند بود که به جز چند گیک، فرد دیگری سراغش نرفت.

اما راه رسیدن به نسل سوم طولانی بود. بسیاری آنتن‌ها و دکل‌ها باید تعویض می‌شدند و در برخی کشورها، نیاز به دریافت مجوزهای جدید هم بود. این شد که به جای یک قدم به جلو، طراحان یک و نیم قدم پیش آمدند: نسل دو و نیم. نسل دو نیم که به آن لبه یا Edge هم می‌گفتند (چون آدم‌ها همیشه فکر می‌کنند این لحظه درست لبه تاریخ است) چیزی بود بین تکنولوژی قدیمی WAP کم سرعت در نسل دو و اینترنت بسیار پر سرعت 3G (البته در آن زمان ها پر سرعت به حساب می آمد). این همان علامت E کوچک است که گاهی موقع اتصال به اینترنت در گوشی‌هایمان می‌بینیم.

نسل سه که در ایران هم مجوز فعالیتش فعلا به اپراتور سوم نه چندان فعال داده شده، قرار است سرعت بیشتری داشته باشد. به عبارت دیگر انتظار می‌رود در یک شبکه نسل سوم بشود حداقل سرعت ۲۰۰ کیلوبیت در ثانیه را دید (تقریبا دوبرابر اینترنت ۱۲۸ خانگی). اما نسل سومی ها هم حوصله انتظار ندارند تا نسل چهارم بیاید و با قرض گرفتن مشخصات نسل چهار، مشغول سریعتر کردن خود هستند و با معرفی نسل ۳.۵ و بعد ۳.۷۵ به سرعت‌های غیرقابل باوری مانند ۲۸ مگابیت بر ثانیه در استفاده روزمره هم رسیده‌اند.

این یعنی گوشی جدید اپل مانند هر گوشی دیگری که از استاندارد نسل نزدیک به چهار +HSPA استفاده کند، می‌تواند در کمتر از چهار دقیقه یک سی دی را از اینترنت به روی گوشی شما دانلود کند. اما اگر می‌خواستید یک دی وی دی دانلود کنید چی؟

نسل چهارم

نسل چهارم موبایل یا ۴جی یا 4G، هم اکنون در چند کشور اجرا شده و در کشورهای بیشتری در حال نصب است. این نسل می‌گوید سرعت حداکثری دانلود در حالت حرکت سریع (مثلا در قطار ی خودرو) باید حدود ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه باشد. مواظب باشید. ذوق نکنید چرا که اگر آرام راه بروید یا بایستید، انتظار داریم به سرعت سرگیجه آور ۱ گیگابیت در ثانیه برسید. اگر اشتباه حساب نکرده باشیم در این سرعت یک سی دی در کمتر از هفت ثانیه دانلود خواهد شد.

در حال حاضر اصلی‌ترین پیاده سازی نسل چهار، LTE است که در شبکه‌های تجاری سرعت دانلودی برابر ۳۰۰ مگابیت بر ثانیه دارد. متاسفم ولی در عمل برای دانلود یک سی دی باید سه برابر زمان تئوری وقت بگذارید: تقریبا بیست و پنج ثانیه.

اما چطور؟

شاید برای کاربر نهایی مهمترین چیز سرعت باشد و ما نسل‌ها را فقط از روی سرعت‌های متفاوتشان تشخیص بدهیم اما در زیر کاپوت، اتفاقات دیگری هم در جریان است. نسل چهارم با چهار مشخصه اصلی توانسته به چنین سرعتی برسد:

شبکه دسترسی مدرن مدولاسیون روشی است که در آن مهندسان مخابرات اطلاعات را روی یک فرکانس معمولا بالاتر سوار می‌کنند تا به راحتی قابل حمل و نقل باشد. مثلا در دستگاه رادیو شما فقط یک دسته اطلاعات را روی یک موج خاص سوار می‌کنید و با تنظیم رادیو روی آن موج، بعد از جدا کردن آن اطلاعات از موج حامل، آن را به بلندگو می‌فرستید.

اما اگر بخواهید چند صدا را همزمان منتقل کنید چه؟ یک راه این است که اطلاعات مختلف را روی طیف‌های مختلف فرکانسی منتقل کنید (نمونه سمت چپ) یا در تکنیک تقسیم زمانی، چند لحظه اطلاعات اول را منتقل کنید، چند لحظه اطلاعات مکالمه نفر دوم را و چند لحظه اطلاعات مکالمه نفر سوم را و بعد برگردید سراغ اطلاعات نفر اول. شاید عجیب باشد ولی اگر اینکار را سریع انجام بدهید روی همان یک کانال، می‌توانید صدای چندین نفر را به گوش هم برسانید بدون اینکه کسی متوجه قطع و وصل سریع صدایش بشود. در این روش هر دستگاه باید بداند که کدام لحظات مربوط به صدای او هستند. (دومی از چپ)

اما ما نیاز به پهنای باند بالاتر داریم. در نسل سوم (از جمله +HSPA که حالا آیفون جدید احتمالا از آن پشتیبانی می‌کند) تکنیک CDMA را داشتیم. به نمودار بالا نگاه کنید. در این تکنیک با تغییر دادن کدگذاری سیگنال، به شکل همزمان روی یک فرکانس و زمان افراد مختلف مشغول دریافت همه سیگنال ها هستند اما هر گوشی فقط می‌تواند کد مربوط به خودش را باز کند.

اما نسل چهارم، تقریبا تمام تکنیک‌های قبلی را ترکیب کرده. اولا اینجا از بسته‌های اطلاعاتی استفاده می‌کنیم در نتیجه هیچ کانالی بدون استفاده باقی نمی‌ماند و از آن مهمتر، هم در سطح فرکانس، هم در سطح زمان و هم در سطح کدینگ، سیگنال‌ها را موازی هم ارسال می‌کنیم. تکنیک OFDMA که در LTE نسل چهارم استفاده شده، در نمودار بالا در سمت راست نشان داده می‌شود.

آی پی نسخه ۶ شبکه‌های نسل سوم هنوز به سیرکت سوییچ (مدارگزینی) وابسته هستند. یعنی برای یک ارتباط یک کانال بین دو نقطه ایجاد می‌کنند که در اختیار خودشان است. اینکار درست مانند بستن یک خیابان برای عبور یک ماشین تشریفاتی، منابع را به هدر می‌دهد. در نسل چهارم، همه چیز بر اساس بسته‌های اطلاعاتی کار خواهند کرد: درست مثل تکنولوژی اینترنت یا آی پی. همچنین به دلیل رسیدن مان به آخر خط آی پی نسخه چهار و تمام شدن آن‌ها، نسل چهارم موبایل باید از نسخه ۶ آی پی استفاده کند. همین حالا هم شبکه وریزون طبق یک اطلاعیه از تمام سازندگان درخواست کرده که هر موبایلی که لازم است در این شبکه کار کند را، به آی پی ورژن شش مجهز کنند.

سیستم آنتن‌های پیشرفته موبایل یک دستگاه بی‌سیم است و کیفیت هر دستگاه بی‌سیم شدیدا وابسته به آنتنش (اگر باور ندارید نگاهی بیاندازید به آیفون‌های قبلی و مشکلات آنتنشان). آنتن‌های نسل چهارم - مثل اکثر چیزهای این روزها - آنتن‌های هوشمند نامیده می‌شوند. رشته‌ای چند تایی از آنتن‌ که می‌توانند با الگوریتم‌های تجزیه و تحلیل سیگنال، بهترین نتایج را تولید کنند.

رادیوی نرم‌افزاری تا امروز گوشی‌های ما سخت‌افزارهایی بودند که به عنوان یک موبایل ساخته شده بودند. اما حالا با گسترش انواع و اقسام استانداردها و پیشرفت کامپیوترها،‌ این دستگاه‌ها در حال رفتن به سمت Software-defined Radio یا SDR هستند. در این حالت سازنده مجبور نیست دائما چیپ‌های پیچیده مخصوص موبایل تولید کند و بعد به دنبال کارگذاشتن آن‌ها در کنار یکدیگر باشد. حالا استانداردها به شکل نرم‌افزارهایی هستند که روی کامپیوترها پیاده می‌شوند و به استانداردگذاران و تولید کنندگان اجازه می‌دهند که به سرعت و راحتی الگوریتم‌های خود را پیاده کنند

جمع بندی

شبکه موبایل برای مکالمه شروع شد ولی قدم به قدم سرویس‌های مستقل از مکالمه طرفدارهای بیشتری پیدا کرد. حالا موبایل یک وسیله ارتباطی چند منظوره است و برای خیلی‌ها تامین کننده اینترنت. شبکه موبایل به زودی یکی از ساده‌ترین روش‌های دسترسی به اینترنت خواهد بود و تلاش طراحان و استانداردسازان آن‌ها هم کاملا به این سمت معطوف شده. در نسل‌های آتی نه فقط سرعت بیشتر خواهد شد که شبکه موبایل بیشتر و بیشتر به سمت پیوند با اینترنت (به عنوان یک شبکه مبتنی بر آی پی) خواهد رفت. شناخت این استانداردها باعث می‌شود یک قدم تکنولوژی را بهتر بفهمیم و فاصله‌مان تحلیلی‌مان با کسانی که فقط طرفدار کمپانی‌ها و مصرف کننده محصولاتشان هستند را بیشتر کنیم.