آشنایی در ارتباط با تکنولوژی LTE


LTE مخفف Long Term Evolution به معنی تکامل دراز مدت است؛ در واقع از ۴G به بعد شاهد یک تغییر نسل اساسی و ایجاد استاندارد بین‌المللی در فناوری‌های موبایل هستیم. مهم‌ترین تفاوت این نسل با نسل‌های قبل را باید در فرکانس و پهنای باند کاری آن جست‌وجو کرد . مراجع تنظیم‌کننده ارتباطات رادیویی، باند‌های فرکانسی زیادی را در قالب استاندارد ۴G LTE تعریف کرده‌اند که بسته به کشور یا اپراتور فرق می‌کند.

پیاده‌ سازی نسل چهارم به دو روش عمده انجام می‌گیرد : FDD و TDD

در روش دوسویه‌ سازی با تقسیم بسامد (FDD) یا Frequency Division Duplexing ، دو فرکانس مجزا برای هر باند لحاظ می‌شود تا از یکی برای ارسال داده‌ ها و از دیگری برای دریافت آن‌ ها استفاده شود . اما در شیوه‌ی دو سویه‌ سازی با تقسیم زمان (TDD) یا Time Division Duplexing به هر باند تنها یک فرکانس برای هر دو عملیات ارسال و دریافت داده‌ ها اختصاص می‌دهند. در TDD همان‌ طور که از نام روش بر می‌ آید برای جلوگیری از تداخل داده‌ ها با تقسیم و اختصاص زمان مشخص ، در هر لحظه فقط یکی از عملیات‌ های ارسال یا دریافت انجام می‌گیرد. در حقیقت با اختلاف زمانی در ارسال داده‌ها از/به دستگاه، ارتباط با دکل مخابراتی برقرار می‌شود .

باند ۳۱ FDD در فرکانس‌های ۴۵۲ مگاهرتز تا ۳۶۰۰ مگاهرتز قرار دارد . به‌علاوه، باند ۱۲ TDD هم در بازه‌ی ۷۰۳ مگاهرتز تا ۳۸۰۰ مگاهرتز در نظر گرفته شده. طبیعتا فرکانس‌های بالاتر دست‌یابی به سرعت بالاتر را ممکن می‌کنند ؛ درحالی‌ که فرکانس‌های پایین با قربانی کردن پهنای باند، حوزه‌ی پوشش و نفوذ گسترده‌تری دارند. برای این کانال‌ها معمولا ۱۰ تا ۲۰ مگاهرتز پهنای باند لحاظ می‌کنند ؛ اگرچه تقسیم آن‌ها به بخش‌های کوچک‌تر ۱٫۴، ۳ و ۵ مگاهرتز هم مرسوم است.



برای ارائه ی LTE در آمریکای شمالی ، اروپا و بخش هایی از آسیا ، روش FDD استفاده می‌شود . TDD در چین ، هند و بعضی مناطق دیگر به کار می‌رود تا بتوانند به کاربران بیشتری در هر باند خدمات دهند . به همین خاطر اگر قصد دارید از کشور دیگری تلفن هوشمند تهیه کنید حتما باید به باندهای پشتیبانی شده‌ ی آن دقت کنید.

LTE از دو مسیر رادیوئی مجزا برای ارسال و دریافت از دکل مخابراتی به دستگاه و بالعکس استفاده می‌کند. به هنگام دریافت از شیوه‌ای موسوم به OFDMA (تقسیم متعامد بسامد با دسترسی چندگانه) استفاده ‌می‌شود که به‌‌صورت چند ورودی، چند خروجی طراحی شده. در این حالت برای افزایش سرعت شبکه، حداقل به دو آنتن نیاز خواهد بود. استاندارد LTE را اصطلاحا ۴ در ۴ پیاده‌سازی می‌کنند که عدد اول تعداد آنتن‌های ارسال و دومی آنتن‌های دریافت را نشان می‌دهد.

برای ارسال (از دستگاه به دکل) از سیگنال‌های SC-FDMA یا تقسیم بسامد تک حامل با دسترسی چندگانه استفاده می‌شود. این سیگنال به دلیل نرخ قله به میانگین بهتر، برای ارسال مناسب‌تر است.

سرعت اینترنت 4G

فارغ از توضیحات فنی در بالا، آن‌چه نظر مصرف‌ کننده را جلب می‌کند سرعت زیاد اتصال در نسل چهارم است. اگرچه کیفیت و سرعت اتصال به فاکتورهای مختلفی چون تعداد کاربران و قدرت سیگنال بستگی دارد، اما در بیشتر شبکه‌های LTE بین ۱۰ تا ۲۰ مگابیت بر ثانیه می‌توان دانلود کرد (البته میانگین سرعت در ایران محدودتر است). سرعت LTE در بعضی کشورهای پیشرو، به ۵۰ مگابیت بر ثانیه هم می‌رسد.

در مقایسه با نسل سوم (۳G) ، به‌طور مثال در شبکه‌های HSPA، حداکثر سرعت تا ۱۴ مگابیت بر ثانیه دانلود و تا ۶ مگابیت بر ثانیه برای آپلود است (سرعت نسل سوم نیز در کشور ما با استانداردها اختلاف دارد). در شبکه‌ی LTE که به‌خوبی اجرا شده باشد قاعدتا باید حداقل ۳ تا ۵ برابر پرسرعت‌تر از ۳G باشد.



LTE شرکت کوالکوم روی کاغذ ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه دانلود و حدود نصف این، سرعت آپلود دارد. برای رسیدن به سرعت‌های بالاتر، طبیعی است که پهنای باند بیشتری لازم باشد. برای این منظور LTE-Advanced معرفی شده. در این نوع LTE برای دریافت، MIMO (چند ورودی، چند خروجی) به‌صورت ۸ در ۸ و برای ارسال ۴ در ۴ در نظر گرفته شده تا چندین باند حاملِ داده در کنار هم سیگنال قوی‌تر و با پهنای باند بیشتر تشکیل دهند. پهنای باند در هر یک از باندهای LTE یکی از این موارد است: ۱، ۳، ۴، ۵، ۱۰، ۱۵ یا ۲۰ مگاهرتز. در صورت اشتراک ظرفیت پنج‌تایی آن‌ها به باندی با حداکثر ۱۰۰ مگاهرتز دست می‌یابیم (۵ تا ۲۰ مگاهرتز). البته این مقدار در حالات مختلف (باندهای با پهنای کمتر) تغییر می‌کند.

به‌طور نظری با این شیوه باید بتوانیم حدود ۳٫۳ گیگابیت بر ثانیه دانلود و ۱٫۵ گیگابیت بر ثانیه آپلود داشته باشیم؛ هرچند بعید است سخت‌افزار موجود در دستگاه‌ها این سرعت را پشتیبانی کند؛ سیگنال شبکه هم اغلب آن‌قدر خوب نیست که بتواند تا این حد کشش داشته باشد.

از نقطه‌نظر یک اپراتور مخابراتی، معماری LTE از نسل‌های پیشین بسیار ساده‌تر است چراکه سوییچینگ کل شبکه تنها بر مبنای IP یا همان پروتکل اینترنت عمل می‌کند. البته در مقابل این سادگی، LTE ذاتا امکان ارایه‌ی تماس‌های صوتی و متنی را ندارد، اما با اجرایی شدن LTE-A و VoIP (صدا روی پروتکل اینترنت) ارایه‌ی این قابلیت‌ها هم ممکن شده است.

سخت‌ افزار 


احتمالا تا این‌جا متوجه شده‌اید که نسل چهارم همان‌طور که از نامش بر می‌آید در حال تکامل است (LTE به معنای تکامل درازمدت) و پیش از این‌که شاهد اجرایی شدن نسل پنجم باشیم به تغییر و بهتر شدن ادامه خواهد داد. به همین دلیل سخت‌ افزار موجود در مودمها  و تلفن های همراه هم برای همگام بودن با تغییرات، طی این سال‌ها و در ادامه به روند تحول خود ادامه می‌دهد.

دستگاه‌هایی که در اختیار مصرف‌کنندگان قرار می‌گیرند را به دسته‌های متعدد تقسیم می‌کنند. قابلیت‌ها و سرعت ارایه‌شده در هر یک از این دسته‌ها مشخص شده است. در ادامه مشخصات هر دسته را می‌بینید. از Release 10 به بعد، تحت قالب LTE-Advanced قرار می‌گیرد.



اغلب سازندگان، مودم ۴G LTE را کنار پردازنده و دیگر قطعات تراشه‌ی اصلی قرار می‌دهند. به این شکل هزینه و زمان توسعه را کاهش می‌دهند. مثلا مودم LTE موجود در تراشه‌ی اسنپ‌ دراگون ۸۱۰ شرکت کوالکام تا Release 10 دسته‌ی ۹ پشتیبانی می‌کند. اما مودم اسنپ‌ دراگون ۸۲۰ سریع‌تر است و با Release 10 دسته‌ی ۱۲ مطابقت دارد.

 Helio X20، تراشه‌ی جدید شرکت مدیاتک، مانند تراشه‌ی Exynos 7420 که روی گلکسی S6 نصب شده، یک مودم دسته‌ی ۶ در خود دارند. هرچند پشتیبانی از سرعت‌های بالاتر قاعدتا بهتر است اما فراموش نکنید که بیشتر ارایه‌دهندگان خدمات ۴G LTE به سرعت دسته‌های پایین‌تر حتی نزدیک هم نمی‌شوند؛ پس این مورد برای اکثر کاربران نمی‌تواند تعیین‌کننده باشد.

نویسنده مطلب : علیرضا برادران