الجيل الرابع من الاتصالات - Fourth Generation

الجيل الرابع من الاتصالات – 4G عام 2010م:

هذا هو أحدث تصميم للابتكار في مجال المراسلات متعدد الاستخدامات فهو أسرع بعشر مرات من الجيل الثالث، يعتمد الجيل الرابع (4G) على ابتكار التطور طويل الأمد (LTE) وهو ابتكار كامل قائم على بروتوكول الإنترنت لنقل البيانات، وتُعد شركة (Teliasonera) هي أول شركة اتصالات في العالم تطلق خدمة (4G) والتي حدثت في 14 ديسمبر 2009م في عاصمة السويد والنرويج، (LTE) الذي تم إنشاؤه لاحقاً لترقية شبكة (3G) استخدمت تقنية التشكيل (OFDM) التي توفر الكفاءة الطيفية لتحقيق معدلات بيانات عالية، ولكن مع إضافة قنوات مشتركة متعددة تقوم (OFDM) على تقسيم القناة إلى العديد من الحاملات الفرعية الضيقة والتباعد المتعامد الذي يساعد على تقليل التداخل مع بعضها البعض على الرغم من عدم وجود نطاقات حماية بينها، يستخدم (OFDM) التردد والوقت لنشر البيانات عبر توفير سرعة عالية وموثوقية إشارة جيدة.

المشكلة مع شرائح الجيل الثالت والرابع المصممة لكتلة أرضية واحدة ليست مثالية بشكل عام، هناك مشكلة أخرى بارزة في إطار (4G) وهي إتاحة الوصول إلى معدلات قطع أعلى في جزء أكبر من الخلية، خاصةً للعملاء في وضع غير مكشوف في وسط عدد قليل من المحطات الأساسية، وفي استكشاف التدفق يتم التعامل مع هذه المشكلة من خلال استراتيجيات التنوع الكلي بحيث تسمّى النقل الجماعي المتفق عليه علاوة على ذلك بواسطة (Beam-Division).

خصائص الجيل الرابع من الاتصالات – 4G:

1. الرمز على الهاتف 4G.
   
2. اسم النظام المستوفي لشروط معايير الدولية لهذا الجيل (LTE).
   
3. السبب الأساسي لزيادة سرعة البيانات تحسين نوع الوصول، ونظام التعديل.
   
4. سرعة نقل البيانات تصل بين (100Mbps إلى 1Gbps).
   
5. التعديل المستخدم إلى (64QAM).
   
6. تستخدم نظام الوصول (OFDMA).
   

من المتوقع أن تفي أنظمة (4G) بمتطلبات الجيل التالي من الإنترنت الذي يتميز بـ (Ipv6 وQoS وMobile IP)، من الصعب جداً على أنظمة الاتصالات المتنقلة الحفاظ على جودة الإرسال أو ضمانها باستمرار، ومع ذلك فإنّ بعض أنواع التطبيقات لا تحمل جودة أقل وهي مناسبة للاتصالات المتنقلة، إذا تم تحديد عدة فئات في الجودة، فيمكن عندئذٍ توفير أنواع مختلفة من الخدمة بكفاءة تحت سيطرة (QoS)، مطلوب مزيد من الدراسة لمفهوم “جودة خدمة الجوال”. سيكون التحكم في جودة الخدمة بين الأنظمة المختلفة مسألة معقدة للغاية، كما يجب تطوير بروتوكول تحكم فعّال لجودة الخدمة المتنقلة.

متطلبات الجيل الرابع من الاتصالات – 4G:

في البداية بعد تطوير الجيل الرابع كان يُستخدم فقط للتطبيقات العسكرية وللتواصل العلمي، ولكن لاحقاً زادت الحاجة إلى الاتصال اللاسلكي لشخص عادي من حيث السرعة ومعدلات البيانات، ممّا أدّى إلى تطبيق الجيل الرابع على جميع أجهزة الاتصال اللاسلكي الأخرى، عندما أحدث الإنترنت ثورة في العالم، أصبحت شبكة الإنترنت على الهاتف المحمول تحدياً رئيسياً في الاتصالات اللاسلكية، أدّى تطوير التكنولوجيا من (1G إلى 2G) إلى تحسين جودة الاتصالات الصوتية وتم ترقية (2G إلى 3G) بسبب الحاجة إلى السماح بالاتصال الصوتي والبيانات من خلال الجهاز اللاسلكي، حيث أدّى تطبيق (4G) إلى جودة عالية للاتصالات الصوتية ونقل بيانات عالي في الاحتياجات الأخرى.

تقنية – 4G:

التكنولوجيا المستخدمة في شبكة (4G) هي معيار التطور طويل المدى (LTE) الذي يعتمد بشكل أساسي على (GSM / EDGE و UMTS / HSPA)، ومدخلات متعددة متعددة المدخلات (MIMO) وتعدد الإرسال الرقمي المتعامد التردد (OFDM)، يعمل هذا بشكل أساسي على تقنية تقسيم الوقت أي المدخلات المتعددة والمخرجات (MIMO) المقدمة في عام 1988م، كانت مختبرات (Bell) هي الأولى في العالم التي تعرض نظام (MIMO) في ظل ظروف المختبر، في العام التالي تماماً تعاونت شركة (Gigabit wireless Inc) وجامعة ستانفورد في تطوير تقنية جديدة لاستخدام (MIMO) وعرضت تقنية الإرسال الخاصة بـ (MIMO) التي طرحوها بشكل أساسي عند طرفي الإرسال والاستقبال بحيث يتم استخدام هوائيات متعددة وهو تطبيق لتقنية الهوائي، يتم دمج الهوائيات الموجودة في نهاية كل دائرة اتصالات معاً لتقليل الأخطاء وتحسين سرعة البيانات.

أنواع نظام – MIMO:

1. تعدد الإرسال المكاني: يساعد هذا الشكل من (MIMO) على إنتاج سعة بيانات إضافية باستخدام مسارات مختلفة لنقل حركة مرور إضافية تؤدي إلى زيادة البيانات عبر القدرة.
   
2. التنوع المكاني: غالباً ما يشير إلى تنوع الإرسال والاستقبال.
   

في الوقت الحاضر، العالم مشغول بنشر تقنية (4G LTE) في 2-3 سنوات سيتم الانتهاء من (4G)، نظراً لأن الزيادة السكانية أدت إلى زيادة عدد الأجهزة المحمولة على هذا الكوكب، فإنّ تقنية (4G) الحالية غير قادرة على إعطاء السرعة والميزات التي يتوقعها الجميع، لذلك هناك حاجة إلى تقنية جديدة توفر سرعة جيدة حقاً في الاتصال، في الوقت الحالي تعمل تقنية (5G) فقط في مجال تطوير الأبحاث، ولكنها في المستقبل ستسيطر على العالم بفضل سرعتها وقدراتها في نقل البيانات. سيبدأ نشر تقنيات 5G في غضون (2 – 3) سنوات تقريبًا في عام 2020م، ستمنحنا هذه التقنية العديد من الميزات الجديدة غير المرئية للأجيال السابقة من تكنولوجيا الهاتف المحمول، تتمثل إحدى الميزات الرئيسية التي توفرها تقنية (5G) في الوصول إلى تقنيات لاسلكية متعددة والتبديل بينها، قد يحل الجيل الخامس قضايا ترخيص التردد وإدارة الطيف، (5G) لديها مخططات تعديل مختلفة وخطط للتحكم في الأخطاء.