سفری در تاریخچه شبکه‌های موبایل تا امروز

امروزه فناوری ارتباطات موبایل از نمادهای زندگی مدرن و پیشرفته محسوب می‌شود. بسیاری از محصولات و خدمات بر اساس این زیرساخت و بهره‌گیری از توانمندی‌های آن پایه‌ریزی می‌شود. اما ریشه‌های این فناوری به مدت‌ها پیش برمی‌گردد. در این مقاله سفری خواهیم داشت به روزهای آغازین ارتباطات موبایل و نسل‌های مختلف شبکه‌های موبایل را از گذشته تا به امروز پیگیری می‌کنیم.

سفری در تاریخچه شبکه‌های موبایل تا امروز

اولین گام‌ها

سرچشمه‌های تماس‌های موبایل، به ارتباطات رادیویی بی‌سیم برمی‌گردد. همان نوع ارتباطاتی که سازمان‌هایی مانند پلیس، آتش‌نشانی یا آمبولانس‌ها از آن استفاده می‌کردند. افزایش تقاضا برای استفاده از این سرویس‌ها، خیلی زود محدودیت ظرفیت آن‌ها را آشکار کرد. به همین دلیل شبکه‌های سلولی، به ‌عنوان راهکاری برای ارائه گسترده سرویس‌های تلفنی بی‌سیم، کار خود را آغاز کردند.

 

نسل اول (1G)

اولین شبکه‌های سلولی آنالوگ خودکار، اواخر دهه ۱۹۷۰ میلادی در ژاپن راه‌اندازی شدند و تا سال ۱۹۸۱ در سراسر این کشور گسترش یافتند. در همان سال‌ها، کشورهای شمال اروپا مانند فنلاند، سوئد، نروژ و دانمارک هم شبکه‌های مشابهی را راه‌اندازی کردند. اولین شبکه سلولی آمریکا هم در سال ۱۹۸۳ راه‌اندازی شد.

دلیل استفاده از عنوان «سلولی» (Cellular که بعدها به‌صورت Cell کوتاه شد) برای این شبکه‌ها، نحوه چیدمان آنتن‌ها و انتقال سیگنال توسط آن‌ها بود. تا وقتی کاربر در محدوده (سلول) یک آنتن خاص قرار داشت، همه ارتباطات او از طریق همان آنتن برقرار می‌شد، اما وقتی وارد سلول آنتن دیگری می‌شد، ارتباطات به کانال سیگنال آنتن جدید منتقل می‌شدند. پیکربندی آنتن‌ها به‌گونه‌ای انجام شده بود که هیچ فرکانس مشابهی در دو سلول مجاور استفاده نشود تا احتمال تداخل از بین برود. با این‌حال، امکان استفاده از یک فرکانس در سلول‌های غیرمجاور پیش‌بینی شده بود.

با این که شبکه‌های موبایل نسل اول در زمان خود پیشرفتی جدی محسوب می‌شدند، اما ساختار ساده‌ای داشتند. این شبکه‌ها فقط برای تماس‌های صوتی مورد استفاده قرار می‌گرفتند و امنیت بالایی هم نداشتند. در واقع مکالمه‌هایی که روی این شبکه‌ها برقرار می‌شد به‌راحتی با استفاده از یک اسکنر ساده، قابل استراق سمع بودند.

با تمام این موارد، شبکه‌های موبایل توانستند به‌سرعت جای خود را بین کاربران تثبیت کنند. آمارها نشان می‌دهد این بازار تا سال ۱۹۹۰، رشدی بین ۳۰ تا ۵۰ درصد داشته و نزدیک به ۲۰ میلیون مشترک از آن استفاده می‌کردند.

 

نسل دوم (2G)

با گسترش شبکه‌های موبایل و افزایش تقاضای مصرف-کنندگان، زمان آن رسیده بود که عملکرد این سرویس از جنبه‌های مختلفی بهبود یابد. بنابراین، سال‌های ابتدایی دهه ۱۹۹۰ با راه‌اندازی نسل دوم شبکه‌های موبایل همراه شد. تفاوت اصلی نسل دوم، استفاده از مدولاسیون دیجیتال، به‌ جای روش آنالوگ نسل قبلی بود. به این ترتیب کیفیت مکالمه‌های صوتی به‌طور چشمگیری بهبود یافت.

اتفاق مهم بعدی در این نسل، تقسیم شدن بازار جهانی بین دو استاندارد متفاوت بود. کشورهای اروپایی استاندارد GSM‏ (Global System for Mobile communications) را توسعه دادند و از سوی دیگر، آمریکا ‌سراغ استاندارد CDMA‏ (Code-Division Multiple Access) رفت که بعدها در کره جنوبی هم استفاده شد. این دو استاندارد تفاوت‌های فنی مختلفی دارند، اما استاندارد GSM به دلیل استفاده گسترده‌تر و همچنین تکیه بر سیم‌کارت، بیشتر در تمرکز بحث ما قرار دارد.

طبیعت دیجیتال نسل دوم، قابلیت‌های دیگری غیر از کیفیت بهتر مکالمه‌ا را هم برای کاربران به‌همراه داشت. یکی از این قابلیت‌ها، امکان تبادل پیامک یا SMS‏ (Short Message Service) بود که بعدها با MMS‏ (Multimedia Messaging Service) تکامل یافت.

نسل دوم شبکه‌های موبایل در ابتدا امکانات بسیار محدودی برای تبادل دیتا و دسترسی به اینترنت ارائه می‌کردند. این وضعیت تا زمان معرفی GPRS‏ (General Packet Radio Service) در اواخر دهه ۱۹۹۰، ادامه داشت. فناوری GPRS یک روش ارتباط دائمی دیتا را برای انتقال اطلاعات فراهم می‌کرد. شبکه‌های نسل دومی که به این فناوری مجهز بودند با نام شبکه‌های 2.5G شناخته می‌شوند. حداکثر سرعت انتقال دیتای GPRS به ۵۶ تا ۱۱۴ کیلوبیت بر ثانیه می‌رسید، که طبیعتا سرعت چشمگیری نبود. به‌ همین دلیل و با توجه به رشد تدریجی وابستگی کاربران به سرویس‌های اینترنت، نسخه ارتقا یافته‌ای از GPRS با نام EDGE‏ (Enhanced Data rates for GSM Evolution) معرفی شد. این فناوری در طول تکامل خود توانست نرخ انتقال دیتا را تا ۴۰۰ کیلوبیت بر ثانیه برساند. شبکه‌هایی که از این فناوری بهره می‌گرفتند گاهی اوقات تحت عنوان 2.75G شناخته می‌شوند.

 

شبکه‌های نسل سوم (3G)

سومین نسل شبکه‌های موبایل علاوه بر اینکه کیفیت و قابلیت‌های تماس را به حد اعلای خود رساندند، با امکان برقراری تماس‌های تصویری همراه بودند. اما به‌جرات می‌توان گفت دستاوردهای نسل سوم در زمینه انتقال دیتا برای کاربران بیشترین اهمیت را داشت.

نسل سوم شبکه‌های موبایل طراحی شده بود تا حداقل نرخ انتقال دیتایی معادل ۱۴۵ کیلوبیت بر ثانیه را فراهم کند. با این ‌حال، روند تکامل فناوری‌ها و استانداردهای مختلف در این نسل پیوسته ادامه داشت. این فناوری‌ها حداکثر نرخ اسمی انتقال دیتا را به سطح ۱۰ مگابیت بر ثانیه رساندند. هنوز بحث‌های زیادی بر سر در نظر گرفتن بعضی از فناوری‌ها به‌ عنوان نسل سوم یا چهارم وجود دارد. به هر حال، نسل سوم شبکه‌های موبایل که در مسیر تکامل خود باز هم شامل نسل‌های فرعی مانند 3.5G بود، توانست تجربه کاربری مناسبی از اینترنت پرسرعت برای کاربران ایجاد کند و وابستگی آن‌ها به سرویس‌های اینترنت همراه را به‌طور گسترده‌ای افزایش دهد. سرعت بالا و دسترسی آسان، کاربران را به سمت استفاده از اپلیکیشن‌های آنلاینی هدایت کرد که امکانات گوناگونی را در اختیارشان قرار می‌داد. به این ترتیب، نسل سوم عملا راه را برای شبکه‌های نسل چهارم هموار کرد. نسل چهارم صرفا روی ارائه سرویس‌ها و راه‌کارهایی برای دسترسی سریع‌تر و راحت‌تر به اینترنت تمرکز دارد.

كلمات كليدی: مخابرات و شبکه، GSM، CDMA، GPRS، EDGE