اقرأ في هذا المقال
- تطور التكنولوجيا الخلوية
- تطور جيل الشبكة الخلوية حسب التقنيات اللاسلكية
- أساسيات تطور التكنولوجيا الخلوية
كل عقد هناك جيل جديد والأجيال السابقة تتداخل مع ذلك إلى حد ما، وفي كثير من الأحيان يكون التحول إلى الجيل الجديد مدفوعاً من قبل المشغلين لإعادة استخدام الطيف وإعادة توظيفه، وتتمتع الأجيال الجديدة بكفاءة أكبر في استخدام الطيف ممّا يعني أنّه يمكن نقل البيانات بشكل اكبر وأكثر كفاءة عبر الشبكة.
تطور التكنولوجيا الخلوية
مع وصول المزيد من الأجهزة عبر الإنترنت والسرعات الأسرع المطلوبة من قبل المستخدمين سواء على الهواتف الاستهلاكية أو على جانب إنترنت الأشياء، ليس أمام شركات الاتصالات خيار سوى البحث عن طيف إضافي أو يتعين عليهم إيقاف تشغيل تقنية واحدة بشكل أساسي لإعادة استخدام نطاق تلك التكنولوجيا.
قبل ظهور التكنولوجيا الخلوية كان هناك عدد قليل من أنظمة الهاتف المحمول في أواخر الأربعينيات مثل أنظمة الهاتف القائمة على السيارات، كما تم استخدام تقنية الضغط والتحدث هنا وفي وقت لاحق تم إدخال نظام الهاتف المحمول “MTS”، ونظام “MTS” المحسن أي “IMTS” لدعم عدد أكبر من المحطات المتنقلة.
في عام 1979م تم ظهور أول شبكة خلوية “1G” في اليابان، وفي عام 1981 تم تشغيل أول شبكة خلوية دولية وأنظمة الهاتف المحمول الاسكندنافية وفي بلدان الشمال الأوروبي، وفي عام 1983م تم تقديم نظامين آخرين “1G” هما نظام الهاتف المحمول المتقدم “AMPS” ونظام اتصالات الوصول الكامل “TACS”.
- “MTS” هي اختصار لـ “Mobile-Telephone-Service”.
- “AMPS” هي اختصار لـ “Advanced-Mobile-Phone-Service”.
- “TACS” هي اختصار لـ “Total-Access-Communication-System”.
- “IMTS” هي اختصار لـ “Improved-Mobile-Telephone-System”.
تطور جيل الشبكة الخلوية حسب التقنيات اللاسلكية
1- الجيل الاول
- تتمتع شبكات “1G” بسعة قناة تبلغ “30 كيلو هرتز” وسرعة “2.4 كيلو بت في الثانية” بناءً على تقنية تماثلية تُعرف باسم نظام الهاتف المحمول المتقدم “AMPS”، والتي تستخدم تعديل الوصول المتعدد بتقسيم التردد “FDMA“.
- تتيح شبكات “1G” فقط إجراء مكالمات صوتية وعانت من مشاكل الموثوقية وتداخل الإشارات ولم يكن لديها سوى القليل من الحماية ضد المتسللين.
ملاحظة:“FDMA” هي اختصار لـ “Frequency-Division-Multiple-Access”.
2- الجيل الثاني
- استناداً إلى تقنية الإشارات الرقمية للنظام العالمي للاتصالات المتنقلة “GSM” التي حسنت الحماية والطاقة، قدمت شبكات “2G” نطاقات ترددي من “30 كيلو هرتز” إلى “200 كيلو هرتز” وسمحت للمستخدمين بإرسال رسائل “SMS” و”MMS” حتى “64 كيلو بت في الثانية” وإنّ كان ذلك بسرعات منخفضة.
- تنفيذ ما يسمى “2.5G” والذي نفذ تحويل الحزم في شكل “GPRS“، وساهم في التحسين المستمر لتقنية “GSM”.
ملاحظة:“GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobiles” و”GPRS” هي اختصار لـ “General-Packet-Radio-Service”.
ملاحظة:“SMS” هي اختصار لـ “Short-Message-Service” و”MMS” هي اختصار لـ “Multimedia-Messaging-Service”.
3- الجيل الثالث
- كان الهدف الرئيسي لشبكة الجيل الثالث هو الترويج للبيانات عالية السرعة، استناداً أيضاً إلى “GSM” وأذنت تقنية الجيل الثالث بسرعات بيانات تصل إلى “14 ميجابت في الثانية”.
- أتاحت “3G” للمستخدمين إجراء مكالمات فيديو وتصفح الويب ومشاركة الملفات ولعب الألعاب عبر الإنترنت، وحتى مشاهدة التلفاز عبر الإنترنت مع قدرتها على نقل كميات أكبر من البيانات بسرعات أعلى.
- بينما تسمح شبكات “2G” بتنزيل أغنية “MP3” مدتها “3 دقائق” في حوالي “6 دقائق” – “9 دقائق”.
4- الجيل الرابع
- يُعد إطلاق “4G” حقاً بداية عصر الهواتف الذكية والأجهزة المحمولة المحمولة.
- يُعتبر “4G” هو الجيل الأول الذي يستخدم تقنية “LTE” للحصول على معدلات تنزيل محتملة تتراوح بين “10 ميجابت في الثانية” و”1 جيجابت في الثانية”، ممّا يوفر زمن انتقال محسّن أي تخزين مؤقت أقل للمستخدمين النهائيين وجودة صوت محسّنة ومراسلة فورية وشبكة اجتماعية الخدمات وجودة البث وسرعات التنزيل الأعلى.
- كما أنّ “4G” هي أيضاً أول شبكة محمولة تعتمد على بروتوكول الإنترنت “IP” تتعامل مع الصوت باعتباره مجرد خدمة أخرى، وتعمل على تطوير البنية التحتية لتلبية متطلبات جودة الخدمة “QoS” ومتطلبات السعر، وكما أنّ شبكات “4G / LTE” ستتجاوز السعة حتماً وتم تحديد مواصفات متطلبات “5G” من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات في عام 2015م.
ملاحظة:“LTE” هي اختصار لـ “Long-Term Evolution”.
ملاحظة:“IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol” و”QoS” هي اختصار لـ “Quality-of-Service”.
5- الجيل الخامس
- تُعد مواصفات الاتحاد الدولي للاتصالات الخاصة بشبكات الجيل الخامس بمثابة تغيير تدريجي في الأداء عبر شبكة الجيل الرابع وتهدف إلى تلبية متطلبات التطبيقات الناشئة.
- عيّن الاتحاد الدولي للاتصالات مفهوم المتطلبات التقنية لشبكات الجيل الخامس لمشروع التعاون من الجيل الثالث وهيئة المعايير العالمية “3GPP“.
ملاحظة:“3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.
أساسيات تطور التكنولوجيا الخلوية
بحلول عام 2002م كان من المتوقع أن يولد مليار شخص أكثر من “50%” من عائدات أنظمة الاتصالات المتنقلة من تبادل حزم البيانات، أي أنشطة الإنترنت والفاكس والبريد الصوتي وتطبيقات المكاتب المتنقلة، ومع ذلك سيتم إنتاج أكبر نمو لحجم نقل البيانات من الوصول إلى الإنترنت والذي لن يكون الوصول إلى “GSM” قادراً على دعمه.
وبالإضافة إلى ذلك سيتعين على شبكات الهاتف المحمول دعم تطبيقات الوقت الفعلي مثل الصوت والوسائط المتعددة القائمة على “IP” كما هو متاح حالياً على الشبكات الثابتة، كما يجب أن يكون هذا الطلب المتزايد على النطاق الترددي العالي وخدمات حزم البيانات في الوقت الفعلي من المتطلبات الأساسية الرئيسية لشبكات المحمول “الجيل (3G)”.
من المهم اعتماد نهج تطوري في تعديل شبكات “GSM” في خطوات لتمكين توفير الخدمات الجديدة المطلوبة، وتتمثل الخطوة الأولى في التطور في إضافة شبكة أساسية لـ “GPRS” مع مزايا شبكة حزم قائمة على “IP” وإمكانات بروتوكولات “WAP” لتطوير تصفح محتوى الإنترنت، أي المتصفحات الدقيقة للهواتف المحمولة.
وسيتم تحقيق المتابعة من “GPRS” من “GPRS” ولكن مع سرعات وصول أعلى وتقنيات معالجة جديدة كما يمكن أن يتطور “GSM” أيضاً إلى “3G” باستخدام طريق آخر، وهو “CDMA” واسع النطاق وكان أحد التطورات الهامة في أنظمة الجيل الثاني هو الاستخدام المتزايد للخدمات الشبيهة بالبيانات، وعلى سبيل المثال خدمة الرسائل القصيرة “SMS” والتي تسمح بإرسال الرسائل النصية بين الهواتف المحمولة.
تم إرسال حوالي “360 مليار رسالة نصية قصيرة” عبر شبكات “GSM” في عام 2022، كما يتم استخدام الهواتف المحمولة بشكل متزايد للوصول إلى الإنترنت، وقد أصبح ذلك ناجحاً في بلدان مثل اليابان حيث يشترك “80 في المائة” من مستخدمي الهواتف المحمولة في مزود خدمة الإنترنت عبر الهاتف المحمول “GSM”.
يتم تحقيق ذلك من خلال ترقية شبكات “GSM” الحالية بنشر تقنية خدمة حزم الراديو العامة “GPRS” في حالة شبكات “cdmaOne” ويتم تحسينها بتقنية “CDMA2000 1X“، وتوفر هذه التقنيات سرعات تعادل أو حتى أسرع من الطلب الهاتفي التقليدي.
أدت الحاجة إلى سرعة أكبر وتوافق عالمي وخدمات الوسائط المتعددة إلى تطوير أنظمة الجيل الثالث وفي محاولة لدمج البيئات المتنقلة غير المتوافقة الحالية في شبكة عالمية سلسة، اعتمد الاتحاد الدولي للاتصالات مجموعة من طرق الوصول اللاسلكي في جمعية الاتصالات الراديوية التابعة له في اسطنبول في أوائل 2000م، والمعروف باسم الاتصالات المتنقلة الدولية “(IMT-2000)” وهذا المعيار العالمي تم تحقيقه بعد سنوات من العمل التعاوني بين الاتحاد الدولي للاتصالات والمجتمع الخلوي العالمي.
وفي نهاية 2000 حدد المؤتمر العالمي للاتصالات الراديوية نطاقات تردد إضافية لاستخدام الجيل الثالث “(IMT-2000)”، كما يتكون “IMT-2000” من خمس طرق مختلفة للنفاذ الراديوي هي:
- قسم كود النطاق العريض متعدد الوصول “W-CDMA“.
- تظام “CDMA20001X”.
- نظام “TD-SCDMA”.
- معدلات البيانات المحسنة لتطور “GSM” أي “EDGE”.
- الاتصالات اللاسلكية المحسنة رقمياً “DECT“.
ملاحظة:“WAP” هي اختصار لـ “Wireless-Application-protocol” و”DECT” هي اختصار لـ “Digital-Enhanced-Cordless-Telecommunications”.
ملاحظة:“EDGE” هي اختصار لـ “Enhanced-Data-for-Global-Evolution” و”TD-SCDMA” هي اختصار لـ “Time-Division-Synchronous-Code-Division-Multiple-Access”.
ملاحظة:“CDMA” هي اختصار لـ “Code-Division-Multiple-Access” و”IMT” هي اختصار لـ “International-Mobile-Telecommunications”.
