مقاله تلفن های همراه نسل چهارم

بخشی از مقاله

چکیده

یکی ازمهمترین انگیزه هاي ارتقاءوتوسعه شبکه هاي مخابرات سیار نسل دوم افزایش تقاضاي کاربران براي خدمات چندرسانه اي ودستیابی به اینترت ازطریق دستگا ههاي تلفن هاي همراه است .به نظرمی رسد سیستم هاي نسل هاي 2/5 و3هیچکدام جوابگوي نیازهاي کاربران سیستم هاي سلولی درآینده نخواهدبود.درحقیقت افزایش تعدادکاربران وحجم نیازهاي آنان مهمترین انگیزه براي تعریف نسل چهارم مخابرات سیاراست .دراین مقاله قصدداریم به معماري تلفن هاي همراه نسل چهارم و ویژگیهاي اساسی این نسل وOFDMونتایج شبیه سازي بپردازیم .

واژه هاي کلیدي: نسل چهارم ارتباطات سیار، معماري AAAC، OFDM

-1 مقدمه

یکی از مهمترین انگیزه هاي ارتقا و توسعه شبکه هاي مخابرات سیار نسل دوم، افزایش تقاضاي کاربران براي خدمات چند رسانه اي و دستیابی به اینترنت از طریق تلفن هاي همراه است. به نظر می رسد که تلفن هاي همراه نسل 2/5 و نسل 3 هیچکدام جوابگوي نیازهاي کاربران سیتم هاي سلولی در آینده نخواهد بود. در حقیقت افزایش تعداد کاربران و حجم نیازهاي آنان مهمترین انگیزه براي تعریف نسل هاي بعدي سیار، یا به اصطلاح نسل چهارم مخابرات سیار است.در نسل چهارم تلفن هاي همراه ویژگی هاي اساسی سیستم هاي مخابرات نوین را به اختصار مرور می کنیم و پیش بینی می شود علاوه بر اینکه نرخ داده ها به چند مگابایت در ثانیه برسد، یک استاندارد جهانی واقعی بعنوان سیستم هاي باند پهن سیار بوجود آید.

-2 معماري شبکه هاي نسل چهارم

تکنولوژي IP ویژگی ها و قابلیت هاي بسیاري را به منظور پشتیبانی انواع مختلف سرویس ها از صوت و تصویر تا انتقال اطلاعات بوجود آورده است. از این رو نسل آینده شبکه ها با استفاده از قابلیت هاي ویژه 1 IP هر نوع سرویسی را روي یک شبکه یکپارچه پشتیبانی خواهد نمود. این شبکه ها مبتنی بر ترکیبی از سه عنصر اصلی می باشند:

• یک شبکه مرکزي از نوع IPv6 با قابلیت حمایت از 2 AAA

• ترکیبی از تکنولوژي هاي دسترسی متفاوت

•قابلیت پشتیبانی از 3 QoS

معماري شبکه هاي نسل چهارم بر مبناي عناصر مذکور بنا نهاده شده و از یک شبکه مرکزي مبتنی بر IPv6 وترکیبی از شبکه هاي دسترسی متنوع مبتنی بر تکنولوزي هاي Ethernet، 1 WLAN، 2 WCDMA تشکیل شده است. این معماري سه ویژگی خاص را در شبکه بوجود آورده است که عبارتند از:
•حرکات کاربر بر مبناي روش هاي Mobile IP
•استفاده از قابلیت هاي ویژه QoS

با استفاده از این معماري جدید که معماي شبکه هاي نسل آینده - پس از شبکه هاي نسل سوم - می باشد، هر نوع سرویسی با بهره گرفتن از یک زیر ساخت مشترك فراهم خواهد شد. معماري اولیه این شبکه در شکل 1نشان داده شده است. همانگونه که در شکل 1 نشان داده شده است و به منظور فراهم آوردن قابلیت هاي ویژه مذکور در شبکه هاي نسل چهارم، این شبکه ها از اجزاي زیر تشکیل شده اند:
• ترمینال سیار - 3 MT - با چند روش دسترسیEthernet - ، WLAN، WCDMA، غیره - .

•روترهاي دسترسی - 4 AR - که ارتباط بین شبکه مرکزي و شبکه هاي دسترسی - بی سیم و با سیم - را فراهم می کند.

•سرور AAAC که یک حوزه اجرائی5 را کنترل می کند - در قسمت بعد حوزه ها تعریف خواهد شد - .

•واسطه 6 QoS که منابع شبکه را از شبکه ها دستري کنترل می کند.

•7HA و 8 PA که مسئول کنترل حرکت می باشند.

روترهاي دسترسی عبارتند از نهادهایی که بر اساس موافقت نامه هاي مخصوص بین کاربر و اپراتور شبکه و همچنین سیاست هاي اپراتور، دسترسی شبکه اصلی به شبکه هاي دسترسی را کنترل می کند. تعریف مذکوربدین دلیل است که هر روتر دسترسی و ترمینال هاي متصل به آن یک IP Subnet را تشکیل می دهند.شکل 2 مدل دیگري از این معماري را نشان می دهد. همانگونه که در این شکل نشان داده شده و قبلاً نیز گفته شد، هر شبکه نسل چهارم از چند حوزه - اجرائی - تشکیل شده است. هر حوزه یه یک اپراتور شبکه اختصاصداشته و بین اپراتورهاي مختلف موافقت نامه هاي Roaming برقرار شده است . [2] . [1]در شکل 2 بعنوان مثال دو حوزه بیرونی9 با تکنولوژي هاي دسترسی متفاوت آورده شده است:

•حوزه A فقط دو زیر شبکه دسترسیW-CDMA دارد.

•حوزه C ترکیبی از تکنولوزي هاي دسترسی Ethernet، W- CDMA و WLAN دارد.

در این شکل، 10 CN که از طریق یک تکنولوژي دسترسی با پشتیبانی QoS به شبکه زیر ساخت متصل شده است، در حوزه اجرائی D قرار دارد.HA، واسط QoS درونی - QoSB.h - و سرور AAAC
درونی معمولاً در همان حوزه درونی - حوزه - B قرار داده می شوند. لازم به ذکر است که قرار داشتن سرورAAAC درونی در حوزه درونی یک الزام نبوده و ممکن است در حوزه دیگري قرار داده شده باشد. در این حالت نیاز به برخی از ارتباطات اضافی مربوط به AAAC می باشد.PA، می تواند هر جائی بوده و از طریق یک شبکه - با پشتیبانی - QoS به شبکه زیر ساخت متصل شود.

-3 معماري AAAC

فعالیت هایی که تاکنون در خصوص معماري بخشAAAC در شبکه هاي نسل چهارم صورت گرفته است عبارت است از اضافه نمودن توابع شارژینگ به معماري پیشنهادي IETF در خصوص AAA، با توجه به اینکه معماري ارائه شده توسط IETF یک ساختار استاندارد بوده که تمامی جزئیات مورد نیاز براي توابع AAA را در نظر گرفته است، می توان گفت: که استفاده از این معماري و اضافه نمودن بخش ها و توابع مربوط به شارژینگ به این معماري بهترین راه حل براي طراحی یک سیستم AAAC بهینه می باشد.معماري AAAC که در این بخش تشریح خواهد شد، با بهره گیري از اصول فوق الذکر طراحی شده و علاوه بر اینکه تمامی نیازمندي هاي مطرح شده در معماريAAA قدیمی را مرتفع می سازد، قابلیت ارتباط مستقیم با بخش هاي پشتیبانی از QoS و Mobility را نیزفراهم می سازد. شکل 3 معماري AAA بهبود یافته را نشان می دهد. لازم به ذکر است که این معماري قادر به پشتیبانی از قابلت هاي QoS نبوده و شکل 4 معماري سیستمی با این قابلیت را نشان می دهد . [3 ]

-4 مؤلفه هاي1 معماري AAAC
براساس اول و قواعد طراحی سیستم ها، جدا سازي، اجزاء یک سیستم در بخش ها و ماژول هاي فیزیکی از بسیاري از جنبه ها می تواند مزیت داشته باشد. به عنوان مثال یکی از بهترین مزایاي جداسازي اجزاء سیستم در عیب یابی آن می باشد. از دیگر مزایاي سیستمی که ماژولار طراحی و ساخته شده باشد، بازیابی ساده تر و سریع تر آن است.مزایاي فوق نه تنها در مورد انواع سیستم ها مطرح بوده بلکه در مورد شبکه ها نیر بسیار سودمند می باشد. در شبکه اي که بصورت ماژولار طراحی و پیاده سازي شده باشد، اپراتور شبکه بسیار بهتر می تواند شبکه را کنترل نموده و در موارد بروز اشکال در شبکه، بسیار ساده تر می تواند عیوب بوجود آمده را شناخته و آنها را مرتفع سازد.

شبکه هاي نسل چهارم که در نوع خود از پیشرفته ترین شبکه هاي می باشد نیز نه تنها از این قاعده مستثنی نبوده بلکه به بهترین نحو از این خاصیت استفاده نموده است. در این شبکه ها نه تنها از این قاعده براي کل شبکه استفاده شده، بلکه براي هر کدام از بخش ها نیز از مزایايآن بهره گرفته شده است. براي مثال همانگونه که در شکل هاي 3 و 4 نشان داده شده است، بخش AAACنیز به بهترین نحو بصورت ماژولار طراحی شده است.[5].[4] همانگونه که در شکل هاي مزبور نیز مشخص است، براي معماري AAAC می توان ماژول هاي زیر را تعریف نمود:
•Mobile Node

•Corresponding Node

•Home Agent

•MIPV6 Attendant

•Paging agent

•Qos Broker

•Qos Manager

•Meterning

•AAAC System

در این بخش ماژول هایی که در ارتباط با AAAC بوده بررسی شده و ارتباط آنها با بخش مذکور مورد بررسی قرار خواهد گرفت.