تطور طويل الأمد (شبكات اتصالات)

في مجال الاتصالات، يُعد التطور طويل الأمد (LTE) ، معيارًا لاتصالات النطاق العريض اللاسلكية لأجهزة الهاتف المحمول وأجهزة البيانات الطرفية، استنادًا إلى معايير GSM / EDGE وUMTS / HSPA. يعد هذا مشروعاً من تقنيات مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP), عاملة تحت اسم تعود علامته التجارية إلى إحدى الجمعيات ضمن المجموعة، المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات.

يشار إلى الجيل الحالي من شبكات الهاتف النقال بالجيل الثالث، بالرغم من أن LTE تعتمد غالباً على أنها الجيل الرابع 4G، الإصدار الأول من LTE هو في الحقيقة تقنية 3.9G لأنه لا يتوافق كلياً مع متطلبات الجيل الرابع، آي ام تي متقدم. معيار ما قبل الجيل الرابع هو خطوة نحو جيل رابع متقدم، معيار من الجيل الرابع (جيل رابع)
تقنية LTE هي معيار جديد لشبكات الجيل الرابع 4G في الاتصالات اللاسلكية للنطاق عريض الحزمة توفر سرعات عالية جداً لنقل البيانات بالمقارنة مع تقنيات ومعايير الجيل الثالث 3G.

 مميزات تقنية LTE 
 زيادة الانتاجية ونقل البيانات بسرعة أكبر.
 ذات مكون منخفض.
 التوصيل والتشغيل.
 تحسين استخدامات المستخدمين.
 انخفاض تكاليف التشغيل.
 السلاسة والسرعة في البيانات السحابية.

 مبدأ عمل LTE 

يعمل LTE على التقنيات الرقمية التي يعتمد عليها في الشتغيل والعمل على نقل البيانات صوت وصورة في خلية دائرة نصف قطرها بدعم يصل إلى 100 km بحيث تحتوي على محطة قاعدة BS , ويستخدم تقنية وترميز OFDM لإصدار الإرسال في الوصلات الهابطة والصاعدة لنقل البيانات حيث تعزز مرونة الطيف وفعالية التكاليف.علاوة على ذلك فإن شبكات LTE تتوافق مع التقنيات السابقة مثل GSM و UMTS التي تفيد في انخفاض تكاليف التشغيل وتغطية اوسع وتعمل دون انقطاع حيث تؤمن عملية نقل من محطة إلى أخرى “هاند اوفر” بشكل سلس ومرن بدون أي انقطاع أو مشاكل.

 نظرة على تقنية الجيل الرابع 4G والجيل الثالث 3G والفروق بينهما 

أغلب مستخدمي الجوالات يعرفون ما هو الـ 3G وهو عبارة عن معايير شبكة اتصالات تسمح بسرعات أكبر لنقل البيانات من فيديو وصوت وصورة ونص. الجيل الجديد من معايير الاتصالات هو الـ 4G وهي عبارة عن معايير جديدة ومختلفة لنفس الهدف ولكن بتحسينات كثيرة، وهذا ما سنتعرف عليه في هذه المقالة.

 المعايير 
الـ 4G ما زال تقنية حديثة، لذلك المعايير العالمية ما زالت في محل خلاف، وستجد كل دولة وكل شركة لها معاييرها الخاصة في تطبيق الجيل الرابع من شبكات الجوالات، أشهر المعايير المستخدمة هي LTE و WiMax وهناك تنافس بينهم.

 السرعة 
أول تحسين تقدمه شبكات الـ 4G هو بالطبع السرعة، حيث تعد التقنية الجديدة بتقديم سرعة نقل بيانات أسرع بـ 4 إلى 10 مرات من الـ 3G. يصعب إعطاء أرقام هنا بحكم أن سرعة الـ 3G القصوى غير ثابتة وتختلف من دولة لدولة، ولكن بشكل عام، الـ 4G سيكون أسرع بعدة مرات بأي حال من الأحوال.

 تحسينات أخرى 
السرعة هي أكثر ما يهمك كمستخدم عادي، ولكن المعايير الجديدة ستقدم عدد من التحسينات الأخرى مثل أمن وحماية أكثر، تبديل أفضل بين الأبراج والشبكات، تجوال دولي أفضل، معدل بيانات أعلى، وغيرها من التحسينات.

 التوفر 
التقنية متوفرة الآن ولكن بشكل محدود جداً وفي مناطق محدودة في بعض الدول، وهي ما زالت جديدة حيث أن الـ 3G ما زال هو المسيطر والمنتشر. ويتوقع أن يبدأ انتشار الـ 4G في 2011 أو 2012. وبالطبع انتشارها بشكل كامل سيستغرق وقتاً طويلاً، لأن تحديث الشبكات مهمة ليست بالسهلة على شركات الاتصالات.

 المتطلبات 
كما أنك بحاجة لجوال 3G لاستخدام شبكة 3G. أنت بحاجة لجوال 4G لاستخدام شبكة 4G، وغني عن القول أن هذا أمر نادر جداً حالياً. في تاريخ كتابة هذه المقالة، لا يوجد إلا موديل أو موديلين بخاصية الـ 4G. طبعاً الأمر لا يقتصر على الجوالات فقط، ولكن على كروت الشبكات وأجهزة اللاب توب وأي جهاز آخر يستخدم شبكات الاتصالات.

في الفترة الأولى من صدور التقنية الجديدة لن تلاحظ الكثير من التحسن مقارنة مع الـ 3G، ولكن مع الوقت، ومع توسعة شبكات الشركات وضبط المعايير، ستبدأ الفوارق والخصائص تبرز لصالح الـ 4G. حيث يتوقع أن تنتشر الشبكات الجديدة في المنازل وتكون حلاً مناسباً للاستخدام المنزلي كبديل للـ دي اس ال والكيابل خصوصاً لمن يجد صعوبة في توصيلها لمنزله.

 تقنية LTE والشركات 

شهد عالم الاتصالات تطوراً متسارعاً في التقنيات والإمكانات والشركات المحترفة الناجحة هي تلك الشركات التي يحرص القائمون عليها على اللحاق بالركب وأن تكون شركاتهم في مقدمة من يوفرون آخر ما تتوصل إليه تكنولوجيا الاتصالات وشركة موبايلي فرضت نفسها خلال الفترة الماضية أنموذجاً يحتذى به عند الحديث عن ملاحقة التقنية وتقديم أحدثها للمشتركين.

 الظهور 
تقنية LTE ظهرت مؤخرا في سوق الاتصالات العالمي LTE هي تقنية جديدة وتعتبر امتدادا للأجيال السابقة للهاتف المتحرك والتي بدأت بالجيل الأول أو ما كان يعرف هنا في المنطقة بالهاتف السيار والجيل الثاني GSM وهو الغالب انتشارا على المستوى العالمي والذي ابتدأ انتشاره في اوائل التسعينيات الميلادية، وهذا الجيل تميز عند ظهوره عن الجيل الأول بكونه تقنية رقمية ذات جودة أفضل وذات سعات أكبر وأمان أكثر مما كان عليه الجيل الأول، وبعد فترة من النجاح وجد أن الجيل الثاني لا يفي ببعض المتطلبات التي فرضها التطور السريع في عالم الاتصالات تقنية المعلومات وخصوصا ما يخص البيانات لذلك طُوِّر الجيل الثالث.

كما أن الجيل الثالث بحد ذاته أصبح له عدة أطوار من ناحية الامكانيات والسعات بدأت بالجيل الثالث 3G ثم تطورت إلى الجيل الثالث والنصف 3.5 G) HSDPA) ثم استحدث الجيل الثالث والنصف المطور 3.75 G وهي تقنية HSPA والتي تم تطويرها لاحقا إلى HSPA+ والمعمول بها حاليا من قبل موبايلي والتي تتيح سرعات تصل إلى 21.6 ميغابت في الثانية. وما يميز الجيل الثالث عن الجيل الثاني هو انه تقنية مختلفة CDMA مقابل TDMA، أيضا الجيل الثالث يوفر سرعات وسعات أكبر بكثير من تلك التي يوفرها الجيل الثاني. الا انه مع تزايد الطلب لخدمات النطاق العريض عبر شبكات الهاتف المتحرك وازدياد استخدامات الهواتف الذكية (مثل iPhone) بشكل كبير جدا نظرا للإمكانات الكبيرة التي وفرتها شبكات الجيل الثالث وما بعده، أصبح من الضروري تطوير تقنيات جديدة لتوفير السعات والسرعات الكافية مستقبلا لأن الجيل الثالث قد لا يفي بالمتطلبات المتزايدة والكبيرة على المدى الطويل، ومن ذلك تبنت مؤسسات التقييس المتخصصة تقنية الجيل الرابع Long Term Evolution أو ما تعرف اختصارا ب LTE وهي تقدم سرعات عالية جدا بتقنية مختلفة OFDMA باستخدام ترددات يصل عرضها إلى 20 ميجاهرتز في مراحلها الأولى بنطاقات مختلفة، وتصل سرعات الجيل الرابع في مراحله الأولى إلى 173 ميجابت بالثانية، وفي مرحلة مستقبلية سيتم زيادة هذه السرعات لتصل إلى 326 ميجابت بالثانية وفي مرحلة متقدمة جدا إلى ستصل إلى 1 جيجابت بالثانية، وستوفر تلك التقنية السعات الكافية المستقبلية على الأمد البعيد لخدمات النطاق العريض عبر شبكات الهاتف المتحرك والتي ابتدأت بشبكات الجيل الثالث وما بعده. الجدير ذكرة ان شبكات الجيل الثالث وما بعده، أحدثت ثورة في عالم الاتصالات وتقنية المعلومات فيما يخص النطاق العريض مشابهة لتلك التي احدثتها شبكات الجيل الثاني GSM في التسعينيات الميلادية للمكالمات الهاتفية.

 الوضع الحالي 
يتضمن المعيار:
 ذروة معدلات تنزيل 326.4 Mbit/s بالنسبة لهوائيات 4x4، و172.8 Mbit/s لهوائيات 2x2 (بتخصيص 20 MHz من الطيف الترددي).
 ذروة معدلات رفع 86.4 Mbit/s لكل 20 MHz من الطيف الترددي باستعمال هوائي واحد.
 تم تعريف خمسة أصناف طرفية من يدءً من صنف مركزية الصوت وحتى النهاية الطرفية العليا التي تدعم معدلات بيانات الذروة. جميع الطرفيات ستكون قادرة على معالجة نطاق ترددي، 20 MHz.
 على الأقل 200 مستخدمون نشطون في كل خلية 5 MHz. (على وجه الخصوص، 200 عميل بيانات نشط)
 أقل من 5 ميلي ثانية كمون (تأخير زمني)في حزم بروتوكول إنترنت الصغيرة
 مرونة في زيادة الطيف الترددي، مع دعم شرائح طيفية نزولا حتى 1.4 MHz وصعودا حتى 20 MHz (النظام العالمي للاتصالات المتنقلة يتطلب شرائح 5 MHz
 دعم جيد للحركية يتعامل مع سرعات تصل إلى 350 km/h, أو حتى 500 km/h, اعتمادا على النطاق الترددي المستخدم.Sesia, Toufik, Baker: LTE - The UMTS Long Term Evolution; From Theory to Practice, page 11. Wiley, 2009.

 الحزم الترددية وعرض نطاقات القناة 
 E-UTRA  حزمة التشغيل الرفع (UL)  حزمة التشغيل بالميغاهرتز BS استقبال UE إرسال التنزيل (DL)  حزمة التشغيل بالميغاهرتز  BS إرسال UE استقبال الاتجاه المزدوجعرض نطاقات القناة (ميغا هرتز) الاسم المناطق 001 I (1) 017 1920  إلى 1980  017 2110  إلى 2170  FDD 5, 10, 15, 20 UMTS IMT, "2100" اليابان، أوروبا، آسيا 002 II (2) 012 1850  إلى 1910  012 1930  إلى 1990  FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 خدمة الاتصالات الشخصية، "1900" كندا، الولايات المتحدة، أمريكا اللاتينية 003 III (3) 010 1710  إلى 1785  010 1805  إلى 1880  FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 شبكة خلوية، "1800" فنلندا،Reuters UK  هونغ كونغWireless FederationOFTA 1800   Auction   004 IV (4) 009 1710  إلى 1755  013 2110  إلى 2155  FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 AWS, "1.7/2.1 GHz" كندا، الولايات المتحدة، أمريكا اللاتينية 005 V (5) 005 824  إلى 849  005 869  إلى 894  FDD 1.4, 3, 5, 10 Cellular 850, UMTS850 كندا، الولايات المتحدة، أستراليا 006 VI (6) 006 830  إلى 840  006 875  إلى 885  FDD 5, 10 UMTS800 اليابان 007 VII (7) 021 2500  إلى 2570  021 2620  إلى 2690  FDD 5, 10, 15, 20 IMT-E, "2.6 GHz" أوروبا 008 VIII (8) 007880  إلى 915  007925  إلى 960  FDD 1.4, 3, 5, 10 النظام العالمي للإتصالات المتنقلة، UMTS900, EGSM900 أوروبا، أمريكا اللاتينية 009 IX (9) 012 1749.9  إلى 1784.9  011 1844.9  إلى 1879.9  FDD 5, 10, 15, 20 UMTS1700 كندا، الولايات المتحدة، اليابان 010 X (10) 011 1710  إلى 1770  013 2110  إلى 2170  FDD 5, 10, 15, 20 النظام العالمي للاتصالات المتنقلة، جيل ثالث (اتصالات لاسلكية) البرازيل، الاورغواي، الإكوادور، بيرو 011 XI (11) 008 1427.9  إلى 1452.9  008 1475.9  إلى 1500.9  FDD 5, 10, 15, 20 PDC اليابان (سوفتبانك، KDDI, دوكومو)IntoMobile "Japan Opening up New Spectrum for LTE..."  012 XII (12) 001 698  إلى 716  001 728  إلى 746  FDD 1.4, 3, 5, 10 013 XIII (13) 003 777  إلى 787  003 746  إلى 756  FDD 1.4, 3, 5, 10 Verizon's  014 XIV (14) 004 788  إلى 798  004 758  إلى 768  FDD 1.4, 3, 5, 10  017 XVII (17) 002 704  إلى 716  002 734  إلى 746  FDD 1.4, 3, 5, 10 AT&T's  033 XXXIII (33) 016 1900  إلى 1920  TDD 5, 10, 15, 20 034 XXXIV (34) 020 2010  إلى 2025  TDD 5, 10, 15 035 XXXV (35) 014 1850  إلى 1910  TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 036 XXXVI (36) 019 1930  إلى 1990  TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 037 XXXVII (37) 017 1910  إلى 1930  TDD 5, 10, 15, 20 038 XXXVIII (38) 023 2570  إلى 2620  TDD 5, 10 أوروبا 039 XXXIX (39) 015 1880  إلى 1920  TDD 5, 10, 15, 20 040 XL (40) 021 2300  إلى 2400  TDD 10, 15, 20 IMT-2000 الصين

 اقرأ أيضًا 
 سرعة النفاذ للحزم

 المراجع 

تصنيف:اتصالات الأجهزة المحمولة
تصنيف:اتصالات عن بعد
تصنيف:اختراعات يابانية
تصنيف:تطور طويل الأمد (شبكات إتصالات)
تصنيف:تقانة المحمول
تصنيف:معايير اتصالات الأجهزة المحمولة