from 0 to 4g_evolution of mobile communication networks (a review)_farsi_ed1.2
TRANSCRIPT
ب
سیارارتباطی های مروری بر روند توسعه شبکه
(LTE-Advanced)تا نسل چهارم آغازاز
رپو علی رحمان
1.2نسخه
ت
بسم اهلل الرحمن الرحیم
و بوده (1931شهریور ) نگارندهکارشناسی پروژه گزارشابتدایی های این کتابچه، متشکل از بخش
بترای پدیدوورنتدگا این مستتند تمامی حقوق .اشتراک گذاشته شده استبرای استفاده عموم به
اجتازه کست منتو بته ،حاضتر PDFدر قالبی غیر از فایل و هرگونه استفاده از و محفوظ بوده
. باشد می
ث
فهرست
1 ....................................................................................................................... مقدمه -1
LTE .................................... 3 تا آغاز از ،یسلول اریس ارتباطات یها نسل تکامل روند بر یمرور -2
3 ........................................... (ابی‌کم‌و‌گران‌آنالوگ،...)یعموم‌اریس‌ارتباط‌نیاول:اریس‌ارتباط‌اول‌نسل-2-1
5 ...................... (ارتباطات‌در‌تازه‌یعصر‌سرآغاز...)تالیجید‌و‌تر‌گسترده‌تر،کپارچهی:اریس‌ارتباطات‌دوم‌نسل-2-2
5 ......................................................................................... دوم‌نسل‌یاصل‌یها‌یفناور‌و‌استانداردها-2-2-1
GSM ............................................................................................... 7یها‌شبکه‌ساختار‌به‌ینگاه-2-2-2
9 ...................................................................................دوم‌نسل‌در‌شده‌استفاده‌برجسته‌یها‌کیتکن-2-2-3
11 ............................................................................................ دوم‌نسل‌یعمل‌جنبه‌چند‌بر‌یمرور-2-2-4
11 ................................................................................ سوم‌نسل‌به‌دنیرس‌تا‌دوم‌نسل‌شرفتیپ‌روند-2-2-5
13............................. !(ارتباطات‌در(تر)تازه‌یعصر‌آغاز)باال‌نرخ‌با‌اطالعات‌انتقال:اریس‌ارتباطات‌سوم‌نسل-2-3
14 ...................................................................................... سوم‌نسل‌یاصل‌یها‌یفناور‌و‌استانداردها-2-3-1
UMTS ........................................................................................... 15یها‌شبکه‌ساختار‌به‌ینگاه-2-3-2
17 ................................................................................ سوم‌نسل‌در‌شده‌استفاده‌برجسته‌یها‌کیتکن-2-3-3
17 ............................................................................. چهارم‌نسل‌به‌دنیرس‌تا‌سوم‌نسل‌شرفتیپ‌روند-2-3-4
LTE ....................................................................................................11:چهارم‌نسل‌به‌گذر-2-4
LTE ................................................................................................ 11شیدایپ‌یچگونگ‌با‌ییآشنا-2-4-1
LTE .......................................................................................................... 19یاصل‌یها‌یژگیو-2-4-2
LTE .............................................................................................. 21یها‌شبکه‌یها‌چالش‌یبرخ-2-4-3
LTE ................................................................................ 23ییویراد‌نکیل‌و‌شبکه‌ساختار‌به‌ینگاه-2-4-4
3GPP :LTE-Advanced ........................... 22 یشنهادیپ نهیگز و اریس ارتباطات چهارم نسل -3
21............................................... اریس‌ارتباطات‌چهارم‌نسل‌یبراITUیسو‌از‌شده‌نییتع‌یها‌مشخصه-3-1
21 ...................................................................اریس‌ارتباطات‌چهارم‌نسل‌یها‌شبکه‌یضرور‌یها‌مشخصه-3-1-1
29 ........................................................................ چهارم‌نسل‌یبراITUیشنهادیپ‌یا‌هیپا‌یها‌کیتکن-3-1-2
ج
WiMAX ......................................................31وLTE-Advanced:چهارم‌نسل‌یاصل‌یها‌نهیگز-3-2
LTE-Advanced ...............................................................33استاندارد‌و‌ها‌یفناور‌تر‌قیدق‌یمعرف-3-3
34 ............................................................................................ (وستهیناپ‌و‌وستهیپ)هاCCانتخاب‌یها‌روش
44 ............................................................................................................................ ..مراجع
45............................................................ یسلول‌اریس‌یها‌شبکه‌رامونیپ‌شتریب‌ریتصاو‌و‌ها‌جدول:3وستیپ
ح
لیست عالئم و اختصارات
Third Generation Partnership Project
Authentication Database
Base Station Controller
Base Station Subsystem Mobile Application Part
Base Transceiver Station
BTS Management
Carrier Aggregation
Carrier Component
Code-Division Multiple Access
Connection Management
Coordinated Multi-Point transmission/reception
eNodeB
E-UTRAN NodeB
Enhanced Data rates for GSM Evolution
Equipment Identity Register
Evolved Packet Core
Evolved Packet System
Evolved UTRAN
Global System for Mobile communications
GPRS Support Node
Hybrid ARQ
Home Location Register
High-Speed Packet Access
International Mobile Telecommunications 2000 (ITU’s name for
the family of 3G standards) IMT-Advanced International Mobile
International Telecommunications Union
Link Access Protocol
Long Term Evolution
Medium Access Control
Mobile Equipment
Multi-Input Multi-Output
3GPP
AuC
BSC
BSSMAP
BTS
BTSM
CA
CC
CDMA
CM
CoMP
eNB
eNodeB
EDGE
EIR
EPC
EPS
E-UTRAN
GSM
GSN
HARQ
HLR
HSPA
IMT-2000
ITU
LAPD
LTE
MAC
ME
MIMO
خ
Mobility Managemen
Mobility Management Entity
Message Transfer Part
Non-Access Stratum
Orthogonal Frequency-Division Multiplexing
Peak-to-Average Power Ratio
Public Switched Telephone Networks
Physical Uplink Control Channel
Physical Uplink Shared Channel
Quadrature Amplitude Modulation
Quality-of-Service
Radio Resource Control
Radio Resource Management
The interface between eNodeB and the Evolved Packet Core
System Architecture Evolution
Signaling Connection and Control Part
Subscriber Identity Module
Universal Terrestrial Radio Access Network
Visitor Location Register
Worldwide Interoperability for Microwave Access
MM
MME
MTP
NAS
OFDM
PAPR
PSTN
PUCCH
PUSCH
QAM
QoS
RRC
RRM
S1
SAE
SCCP
SIM
UTRAN
VLR
WiMAX
1
1مقدمه -1
چرایی‌این.استسیم‌سلولی،حوزه‌ارتباطات‌بیهای‌جدید‌های‌نمود‌فناوری‌عرصهن‌تری‌امروزه‌یکی‌از‌اصلی
ساازی،لزوم‌بهینهباالترداده‌نرخ‌به‌ینده‌کاربران‌موجود‌افز‌تقاضای،رشد‌تعداد‌مشترکانروند‌‌مساله‌با‌نگاهی‌به
گویی‌به‌مجموعه‌این‌نیازهاا‌‌و‌نهایتا‌ضرورت‌پاسخ‌باندوسیعکنونی‌و‌کاهش‌هزینه‌دسترسی‌به‌ارتباط‌های‌‌شبکه
.شود‌می‌آشکار
میباشاد‌کاه‌توسا LTE-Advancedمطرح‌شده‌در‌ایان‌حاوزه،فناوری/استانداردجدیدترین‌و‌فراگیرترین
هاای‌مقادماتی‌گازارش‌آن‌گرفتاه‌شاده‌‌‌‌‌‌‌که‌کتابچه‌حاضر‌از‌بخش)پروژهدر‌این.است‌شدهارایه3GPPموسسه
تمرکاز‌شادهLTE-Advancedترین‌مفاهیم‌مطرح‌شده‌در‌اتصال‌رادیاویی‌‌تازهترین‌و‌‌یکی‌از‌اصلیبر‌روی(است
.نام‌دارد2ها‌حامل‌تجمیعِ‌روش‌است‌که
باه‌‌‌ورود،از‌باشاد‌‌مای‌هاای‌سایار‌‌‌‌سازی‌این‌کتابچه‌آشنایی‌با‌روند‌توسعه‌شابکه‌‌که‌هدف‌از‌آماده‌از‌آنجایی
ها‌که‌مفیاد‌باه‌‌‌‌و‌تنها‌مواردی‌از‌آن‌شده‌است‌حذف‌گزارش‌پروژه‌نیزبعد‌‌به4فصول‌مباحث‌جزئی‌صرف‌نظر‌و
توانید‌به‌نسخه‌موجاود‌در‌‌‌ها‌می‌در‌صورت‌تمایل‌برای‌مطالعه‌این‌بخش.رسید،به‌فصول‌قبل‌اضافه‌شده‌نظر‌می
.فرماییدمراجعه‌‌برق‌دانشگاه‌علم‌وصنعت‌ایران‌کتابخانه‌دانشکده
:اشاره‌شوداین‌گزارش‌سازی‌‌پیرامون‌نحوه‌آماده‌به‌نکاتی‌استاصلی،الزم‌‌در‌اینجا‌و‌پیش‌از‌شروع‌متن
تنهاا‌‌هاا‌‌‌در‌این‌بخش‌های‌مورد‌بررسی،به‌ویژه‌در‌مقدمات‌و‌فصول‌ابتدایی،با‌توجه‌به‌گستردگی‌حوزه -
داده‌مناسب‌ارجااع‌‌‌منابعبیشتر‌به‌‌مندان‌برای‌مطالعه‌عالقهو‌‌اند‌گرفتهمفاهیم‌اساسی‌مورد‌بررسی‌قرار
هاای‌سایار‌و‌همچناین‌‌‌‌‌شبکهروند‌توسعه‌با‌اولیه‌آشنایی‌‌منظوربه‌‌تنها‌در‌حقیقت‌این‌کتابچه،.اند‌شده
پیراماون‌جزئیاات‌‌‌‌تر‌عمیقبرای‌مراجعه‌و‌یادآوری‌مفاهیم‌مناسب‌است‌و‌برای‌مطالعهHandbookیک
.به‌مراجع‌اشاره‌شده‌مراجعه‌گردد‌هر‌مبحث،الزم‌است
-OFDM،MIMO،SCمانند‌های‌سیار،های‌کاربردی‌در‌شبکه‌وشبرخی‌رپیرامون‌‌اولیه‌داشتن‌اطالعات -
FDMAدر‌صورت‌نیااز.باشد‌برای‌مطالعه‌این‌گزارش‌ضروری‌می‌نیازی‌به‌عنوان‌پیش‌ها‌و‌یا‌مدوالسیون
.است‌شده‌ویرایش‌شده،گذاشته‌اشتراک‌به‌نسخه‌برای‌مقدمه Carrier Aggregationهای‌دیگری‌مانند‌روش‌که‌در‌محافل‌علمی‌با‌نامMulti-Bandگیرد‌نیز‌مورد‌اشاره‌قرار‌می.
2
ابرات‌مخا‌‌دیگار‌‌کتاب‌‌و‌یاا[2]و[1]تاوان‌باه‌مراجعای‌مانناد‌‌‌‌‌این‌موارد،میبیشتر‌پیرامون‌به‌مطالعه
.،مراجعه‌نموددیجیتال
نیاز‌پرداختاه‌شاده،اماا‌بررسای3GPPخارجهای‌‌یفناورهای‌ابتدایی‌این‌گزارش،به‌‌در‌قسمتاگرچه -
دلیال‌ایان.صاورت‌گرفتاه‌اسات3GPPی‌معرفی‌شاده‌از‌ساوی‌‌‌فناورجزئیات‌هر‌نسل،تنها‌بر‌اساس
ها‌در‌کشاورمان‌‌سطح‌جهان،کاربرد‌آنها‌در‌‌فناوریتر‌بودن‌استفاده‌از‌این‌‌انتخاب‌نیز‌عالوه‌بر‌گسترده
.باشد‌می
هار‌‌های‌مناسب‌فارسی‌استفاده‌شاود،،از‌معادلامکاندر‌نگارش‌این‌گزارش،سعی‌شده‌است‌تا‌در‌حد -
رفتاه،مستقیما‌لغاات‌التاین‌بکاار‌‌‌‌شد‌میتر‌شدن‌فهم‌مطلب‌‌در‌جایی‌این‌کار‌منجر‌به‌مشکل‌اگر‌چند
.است
ایان‌مساتند‌نیاز‌خاالی‌از‌اشاتباه‌‌‌‌‌‌‌طبیعتاا،دقت‌و‌صحت‌این‌گزارشه‌برای‌صورت‌گرفتتالش‌با‌وجود -
که‌به‌ناوعی‌دریچاه)از‌زمان‌انجام‌این‌پروژه‌‌سال‌چهارگذشت‌نزدیک‌به‌از‌طرفی‌اگر‌امروز‌و‌با.نیست
باه‌‌تصامیم‌‌‌های‌تحقیقاتی‌و‌عملیاتی‌متعادد،و‌پس‌از‌انجام‌پروژه(هبه‌دنیای‌ارتباطات‌بود‌نگارنده‌ورود
هم‌از‌جنبه‌محتوایی‌و‌هم‌از‌جنباه‌فرمای‌و‌نگارشای‌‌‌‌نتیجهاحتماال،گرفتم‌می‌مستندین‌چنی‌نگارش
باه‌‌‌مساتند،گاذاری‌ایان‌‌‌‌اشاتراک‌‌اراده‌بار‌‌ها‌و‌پس‌از‌مدتاکنون‌‌به‌هر‌روی،هم.بود‌می‌متفاوتبسیار
به‌‌صورت‌اولیهبه‌همان‌تقریبا‌را‌‌نوشتار،تصمیم‌گرفتم‌این‌تاخیر‌این‌دار‌شدن‌از‌ادامه‌جلوگیریمنظور
اما‌خوشحال‌خواهم‌شد‌تا‌نظرات‌خود‌را‌با‌من‌باه‌اشاتراک‌بگذاریاد‌تاا‌اگار‌در‌آیناده.بگذارماشتراک
در‌لیناااک.فرصاااتی‌بااارای‌اصاااالح‌و‌تکمیااال‌ایااان‌مساااتند‌فاااراهم‌شاااد،لحاااا شاااوند
www.slideshare.net/rahmanpourشده‌نگارنده‌‌گذاری‌های‌دیگر‌اشتراک‌نید‌برخی‌فایلتوا‌می
توانیااد‌بااه‌آدرس‌‌‌همچنااین‌باارای‌مطالعااه‌بیشااتر‌در‌حااوزه‌ارتباطااات‌ساایار،ماای.را‌نیااز‌بیابیااد
http://MobileBroadband.ir (گروه‌مخابرات‌سیار‌باند‌وسیع‌دانشگاه‌علام‌و‌صانعت‌ایاران،دکتار
.مراجعه‌کنید(زاده‌سید‌محمد‌رضوی
:(کنید‌راضی‌و‌خوشحال‌باشید‌‌مرور‌این‌مستند‌صرف‌میمطالعه‌و‌نهایتا‌امیدوارم‌از‌زمانی‌که‌برای
[email protected], [email protected]:
1395بهار‌التماس‌دعا؛
3
LTEارتباطات سیار سلولی، از آغاز تا های تکامل نسلروند مروری بر -2
(یاب کمگران و آنالوگ، ) ...اولین ارتباط سیار عمومی : ط سیارسل اول ارتبان -2-1
مانناد،در‌برخای‌منااطق،1911های‌متحرکی‌دانسات‌کاه‌پایش‌از‌‌‌‌‌تلفن‌را‌باید‌سیار‌ارتباطی‌شبکه‌اولین
و‌تنهاا‌باا‌لیناک‌رادیاویی‌باه‌جاای‌‌‌‌‌‌‌‌ها‌که‌بخشی‌از‌شبکه‌تلفن‌ثابات‌‌فناین‌تل.امریکای‌شمالی‌ارایه‌شده‌بودند
هاای‌‌ویژگای‌‌ها‌این‌شبکه.شدند‌آمدند،نسبتا‌حجیم‌بوده‌و‌بیشتر‌بر‌روی‌خودروها‌نصب‌می‌به‌حساب‌می‌یسیم
فاقاد،هاا‌‌فناوریاین‌‌که‌از‌آنجایی.،کامال‌از‌خطوط‌ثابت‌به‌ارث‌برده‌بودند(مانند‌شماره‌تماس)ا‌نیزر‌خود‌یگرد
1را‌نسال‌صافرم‌‌‌هاا،برخای‌آن‌باشاند‌‌میلولی‌بودن‌شبکه‌است‌که‌س‌سیار‌های‌سلولی‌از‌اصول‌شبکهاولین‌اصل
.نامند‌ارتباطات‌سیار‌می
و‌از‌کشاور‌ژاپان1911در‌حادود‌ساالهای‌‌‌‌بایاد‌‌را‌اول‌ارتباطاات‌سایار‌‌‌نسلشروع‌رسمی‌فعالیت‌بنابراین
اساتانداردهای‌‌‌بارای‌‌رود،در‌ابتادای‌امار‌‌‌مای‌برخالف‌آنچه‌امروزه‌از‌استانداردهای‌ارتباطات‌سیار‌انتظار.دانست
هار‌‌‌در‌در‌آن‌دوره،از‌ایان‌رو.وجاود‌نداشات‌‌در‌نواحی‌مختلف‌جهان‌چنین‌پیوستگی‌و‌یکپارچگی‌‌تلفن‌همراه
روناد‌همگرایای‌‌‌در‌حقیقات).شادند‌‌مای‌های‌خاص‌همان‌ناحیه‌بوجود‌آمده‌و‌کاربردی‌منطقه‌از‌دنیا،استاندارد
های‌ارتباطی،با‌شروع‌فعالیت‌و‌گسترش‌نسل‌دوم‌ارتباطاات‌سایار،میان‌مناطق‌مختلف‌جهان‌در‌حوزه‌پروتکل
جایگزین‌موسساات‌ملای‌‌‌توسعه‌استانداردهاو‌گذاری‌‌سیاستالمللی،در‌امر‌‌ای‌و‌بین‌و‌موسسات‌منطقهشده‌آغاز
(.شدند
ه‌و‌در‌نقاط‌مختلف‌جهان‌شکل‌گرفتند‌می‌تاوان‌باه‌ماوارد‌‌‌‌هایی‌که‌در‌آن‌دوراز‌جمله‌مهمترین‌استاندارد
:ذیل‌اشاره‌نمود
در‌جهان‌بود‌که‌به‌و‌کامل‌خودکار‌شبکه‌ارتباط‌سلولیکه‌نخستین‌در‌ژاپنNTTفناوری،1979در‌سال -
هاا‌و‌برقارار‌‌‌‌یا‌جابجایی‌بین‌سالولhandoverهایی‌از‌قبیل‌‌با‌قابلیتیافت،راه‌می‌حوزه‌تجاری‌و‌عمومی
لیات‌ایان‌شابکه‌از‌توکیاو‌نیاز‌‌‌‌‌‌پس‌از‌مدتی‌حوزه‌فعا.آغاز‌به‌کار‌کرد‌ماندن‌ارتباط‌در‌حین‌این‌جابجایی
.فراتر‌رفته‌و‌همه‌ژاپن‌را‌در‌بر‌گرفت
1جدیدتر‌کمی‌سر‌و‌سامان‌‌های‌هر‌چند‌این‌روند‌در‌شبکه.ای‌ندارد‌ها،استاندارد‌ویژه‌شود‌که‌شماره‌گذاری‌این‌نسل‌توجهالزم‌است‌به‌این‌نکته
.های‌سیار،نقش‌پر‌رنگی‌در‌این‌موضوع‌دارند‌دهندگان‌خدمات‌شبکه‌تا‌آن‌را‌به‌دست‌بگیرد،اما‌هنوز‌هم‌ارایه‌است‌تالش‌نمودهITUویافته
4
نام‌داشت‌که‌در‌آمریکای‌شامالی‌و‌اساترالیا‌ماورد‌اساتفاده‌قارارAMPSاین‌حوزه،مهم‌دیگر‌در‌‌فناوری -
با‌بهبودهایی‌کاه‌در‌‌‌فناوریاین.گرفت‌و‌شاید‌بتوان‌آن‌را‌نماد‌اصلی‌این‌نسل‌از‌ارتباطات‌به‌حساب‌آورد
.(IS-136وIS-54)،توانست‌خود‌را‌در‌حوزه‌ارتباطات‌نسل‌دوم‌نیز‌وارد‌کند‌یافتآینده
در‌بریتانیا‌که)TACS،(در‌کشورهای‌شمالی‌اروپا‌و‌روسیه)NMTتوان‌به‌های‌مهم‌دیگر‌میفناوریز‌جمله‌ا -
.اشاره‌کرد(در‌فرانسه)Radiocom 2000و(آمد‌به‌حساب‌میAMPSفناوریبه‌نوعی‌از
هاای‌ایان‌‌‌‌اشتراک‌سیساتم‌‌های‌نسل‌اول‌ارتباط‌سیار،شاید‌بتوان‌مهمترین‌وجهفناوریگذشته‌از‌پراکندگی
هاا‌‌‌ایان‌شابکه‌‌‌در‌آنالوگ‌بودن‌ارتبااط‌رادیاویی‌‌‌های‌پس‌از‌خود‌دیگر‌و‌بارزترین‌تفاوت‌آنها‌را‌با‌نسلنسل‌با‌یک
که‌برای‌کنترل‌ارتباط‌و‌اتصال‌به‌شبکه)های‌سیگنالینگ‌‌البته‌الزم‌است‌به‌این‌نکته‌اشاره‌شود‌که‌پیام.دانست
کاه‌در‌‌‌فارد‌اسات‌‌تفاوت‌در‌نوع‌انتقال‌صدای؛در‌حقیقتا‌به‌صورت‌دیجیتال‌بودنداز‌همان‌ابتد(روند‌به‌کار‌می
مشد،در‌حالیکاه‌در‌نسال‌دو‌‌‌نسل‌اول‌مستقیما‌و‌به‌صورت‌آنالوگ‌مدوله‌شده‌و‌در‌فرکانس‌مورد‌نظر‌ارسال‌می
(GSMدرGMSKمانناد)هاای‌دیجیتاال‌‌‌‌ابتدا‌صورت‌دیجیتال‌در‌آمده‌و‌سپس‌با‌استفاده‌از‌مدوالسیون‌به‌بعد،
بخشی‌در‌فصال‌بعاد،باه-در‌زیرگردد‌که‌‌گیر‌در‌ارتباطات‌می‌این‌امر‌موجب‌ایجاد‌بهبودی‌چشم.دوش‌ارسال‌می
.ه‌خواهد‌شدپرداخت‌آن
به‌دلیل‌تنوع‌‌اگرچه‌که‌نمود،می‌توان‌به‌فرکانس‌کار‌آنها‌اشاره‌نسل‌اول‌ارتباطات‌سیارهای‌‌ویژگی‌از‌سایر
.باود‌‌مگااهرتز111معماوال‌فرکاانس‌مرکازی‌آنهاا‌در‌حادود‌‌‌‌‌‌‌اماا،وجود‌نداشات‌ها،فرکانس‌واحدی‌‌فناوریدر
کاه‌‌‌دریافات‌تاوان‌‌‌می‌ها،از‌جمله‌مدوالسیون‌آنالوگ‌در‌آن‌ها،های‌این‌شبکه‌مشخصهسایر‌با‌نگاهی‌به‌همچنین
کیفیت‌نسبتا‌پاایین‌‌ند‌قطعا‌همین‌هر‌چ.عملکرد‌این‌نسل‌ارتباطات‌انتظار‌داشت‌ای‌را‌از‌العاده‌نباید‌کیفیت‌فوق
هاای‌اصالی‌ایان‌نسال‌‌‌‌‌‌فنااوری‌در‌جدول‌ذیل،برخی‌مشخصات.نمود‌میگشا‌‌و‌راهنیز‌در‌آن‌عصر‌بسیار‌مناسب
.شود‌میمشاهده
[14]ای‌مهم‌نسل‌اول‌ارتباط‌سلولی‌سیار‌ه‌فناوریمشخصات-1جدول
5
در تازهسرآغاز عصری )... تر و دیجیتال تر، گسترده یکپارچه: سیار اتنسل دوم ارتباط -2-2
(ارتباطات
سایار«دیجیتال»شبکه‌ارتباطی‌‌نخستیننسل‌دوم‌ارتباطات‌سیار،همان‌طور‌که‌پیش‌از‌این‌نیز‌اشاره‌شد
هاای‌‌‌هاای‌اولیاه‌باه‌سامت‌شابکه‌‌‌‌‌‌باشد‌که‌سرآغاز‌تحولی‌بزرگ‌در‌زمینه‌ارتباطات‌سیار‌و‌سوق‌دادن‌شبکه‌می
نسال‌‌‌همچناان‌نسال‌چهاارم،استانداردهای‌سال‌از‌معرفی‌‌ینچند‌گذشترغم‌‌بهامروزه‌و.گردید‌کنونیمتداول
باه‌‌‌باشاد؛جهان‌میسراسر‌بکه‌ارتباطی‌در‌ترین‌ش‌متداولدار‌این‌نسل،پرچم‌به‌عنوانGSMبه‌طور‌خاصدوم‌و
از(2112ساال)اکناون،همدر‌جهان‌مشترکین‌تلفن‌همراهدرصد11از‌رخی‌آمارها،بیش‌اساس‌ب‌که‌بر‌ای‌گونه
.کنند‌این‌شبکه‌استفاده‌می
نسل دومهای اصلی فناوریاستانداردها و -2-2-1
GSM:فنااوری‌در‌ایان‌نسال،طور‌که‌در‌باال‌نیز‌اشاره‌شد،اصلی‌ترین‌استاندارد‌معرفی‌شاده‌‌‌همانGSM
این‌استاندارد،اگرچه‌در‌ابتدا‌برای‌اروپا‌در‌نظر‌گرفته‌شده‌بود،اما‌به‌سرعت،باه‌سیساتم‌ماورد‌عالقاه.باشد‌می
باه.سایر‌کشورهای‌دنیا‌نیز‌تبدیل‌شده‌و‌در‌بسیاری‌از‌کشورها‌به‌عنوان‌استاندارد‌اولیه‌مورد‌استفاده‌قرار‌گرفت
د‌اولیه‌متفاوتی‌نیز‌برای‌خود‌در‌نظار‌گرفتاه‌بودناد،برخای‌‌‌‌‌دلیل‌گستردگی‌آن،حتی‌در‌کشورهایی‌که‌استاندار
را‌شااید‌بتاوان‌اولاینGSMبه‌این‌ترتیب.دهند‌میپوشش‌‌به‌عنوان‌استاندارد‌دوم‌را‌نیزGSMفناوریاپراتورها
ی‌ای‌بارا‌‌به‌عنوان‌پایه3GPPبعدها‌توس موسسه‌‌فناوریاین.المللی‌دانست‌شبکه‌موبایل‌با‌قابلیت‌رومینگ‌بین
طور‌که‌در‌آینده‌بررسی‌خواهد‌شد،ایان‌مسااله‌کاه‌‌‌‌همان.ارتباط‌سیار‌در‌نظر‌گرفته‌شد‌جدید‌های‌توسعه‌نسل
توانساتند‌باه(LTE-AdvancedوUMTS،HSPA،LTEاز‌جملاه)3GPPمعرفای‌شاده‌توسا ترهای‌جدید‌نسل
آماده‌و‌آنهاا‌را‌باه‌‌‌‌‌بار(IEEEو3GPP2فی‌شده‌توس موسساتهای‌معر‌فناوری‌مانند)خوبی‌از‌عهده‌رقبای‌خود
از‌‌فنااوری‌بر‌ایان3GPPاز‌یکسو‌و‌پایه‌ریزی‌موسسهGSMتمایل‌اپراتورها‌به‌به‌دلیل‌شاید‌بتوان‌‌راکنار‌بزنند
.های‌پس‌از‌خود‌است‌بر‌فناوریGSMای‌شبکه‌‌این‌موضوع‌خود‌نمایانگر‌تاثیر‌پایه.سوی‌دیگر‌دانست
6
[14]در‌مقایسه‌با‌سایر‌رقباGSMهیاول‌یها‌شبکه‌مشخصات‌یرخب-2جدول
که‌در‌سایر‌‌های‌عمومی‌نسل‌دوم‌مانند‌ارتباط‌دیجیتال‌به‌جز‌ویژگی)GSMهای‌‌های‌شبکه‌ویژگیاز‌جمله
با‌رقیابGSMترین‌تفاوت‌‌به‌عنوان‌اساسی)TDMAدسترسی‌چندگانهتوان‌به‌‌می(شود‌یافت‌مینیز‌‌استانداردها
را‌در‌مقایساه‌بااGSMهاای‌‌‌برخی‌از‌مشخصات‌شبکه‌توان‌می2-در‌جدول.اشاره‌نمود(خود‌در‌امریکای‌شمالی
هاا‌‌این‌شابکه‌‌بندی‌اطالعات‌و‌فریم‌همچنین‌ساختار‌جریان‌بیت.کردمشاهده‌های‌اصلی‌نسل‌دوم،فناوریسایر
.مشاهده‌نمود1-توان‌در‌شکل‌را‌نیز‌می
GSMیها‌شبکه‌در‌ها‌بیت‌بندی‌فریم-1شکل
7
cdmaOne:برخالف‌فناوریاین،GSMبار‌اسااس،CDMAایان‌‌اساتفاده‌از‌‌حاوزه‌اصالی.شاکل‌گرفات
و‌وظیفاه‌توساعه‌ایان‌‌‌‌تشاکیل‌شاده3GPP2،موسساه3GPPبعدها‌و‌به‌پیروی‌از.،امریکای‌شمالی‌بودفناوری
UMTSبه‌ماوازات‌‌‌رفت‌و‌در‌امریکای‌شمالی،نیز‌پیش‌تا‌نسل‌سومهر‌چند‌این‌روند.استاندارد‌را‌بر‌عهده‌گرفت
روناد‌رو‌باه‌‌‌‌آناساتانداردهای‌‌و3GPP2معرفی‌شد،اماا‌در‌نهایاتCDMA2000استاندارد،در‌سایر‌نقاط‌جهان
.ندنزولی‌را‌در‌پیش‌گرفت
ناام‌‌‌تاوان‌‌می‌هستندهای‌اصلی‌نسل‌دوم‌‌که‌پایهcdmaOneوGSMهای‌دیگری‌که‌پس‌از‌‌فناوریاز‌جمله
باه‌جاز‌امریکاای‌‌‌‌‌گفته‌شد،در‌بیشتر‌نقاط‌کره‌زماین‌طور‌که‌‌همان‌هر‌چند.باشند‌می...وPDS،D-AMPSبرد،
در‌ادامه‌نگاهی‌باه.مورد‌استفاده‌قرار‌گرفتبود‌کهGSMاین،دود‌دیگرحشمالی،آسیای‌شرقی‌و‌چند‌منطقه‌م
.خواهیم‌داشتGSMهای‌‌ساختار‌شبکه
GSM های شبکهساختار نگاهی به -2-2-2
هاای‌‌‌نماایش‌سااختار‌شابکه‌‌‌‌انواع‌تقسیم‌بندی‌و(مفیدترین‌نگارندهو‌به‌نظر)از‌آنجاییکه‌یکی‌از‌مهمترین
شامل‌ساختار‌کلای‌شابکه‌و‌همچناین‌سااختار‌بخاش)ارتباطی‌سیار،تقسیم‌آنها‌به‌دو‌حوزه‌تجهیزات‌فیزیکی
.را‌مرور‌خواهیم‌نمودGSMهای‌‌نیز‌از‌این‌منظر،شبکه‌باشد،در‌اینجا‌ها‌می‌و‌پروتکل(رادیویی
را‌در‌دو‌زیرمجموعاه‌اصالی‌رادیاویی‌و‌شابکه‌مشااهدهGSMهای‌‌توانید‌ساختار‌کلی‌شبکه‌می2-در‌شکل
.نمایید
1
GSMشبکه‌یاصل‌یها‌ستمیرسیز-2شکل
.مشاهده‌نمود3-توان‌در‌شکل‌همچنین‌جزئیات‌ساختار‌شبکه‌را‌نیز‌می
GSMیها‌شبکه‌ساختار-3شکل
.کردمشاهده4-در‌شکل‌را‌نیز‌میتوانGSMهای‌‌شبکه1ساختار‌پروتکلی
1 Protocol Stack
9
شابکه‌یاا‌‌‌ساختار‌های‌مختلف‌‌مانند‌توضیح‌بخش)ی‌فوقها‌جزئیات‌هر‌یک‌از‌قسمت‌اشاره‌به‌که‌از‌آنجایی
اسات،LTEهاای‌‌‌در‌این‌پروژه‌تمرکاز‌ماا‌بار‌روی‌شابکه‌‌‌‌از‌طرفی‌و‌‌بوده‌اختصاص‌فصلی‌مجزا‌نیازمند(پروتکل
همچناین‌بارای‌اطالعاات.شود‌ارجاع‌داده‌می[2]به،GSMهای‌‌شبکههای‌‌زیرسیستم‌پیرامونتوضیحات‌بیشتر
.مراجعه‌نمایید3-توانید‌به‌پیوست،میGSMبیشتر‌از‌ساختار
نسل دومهای برجسته استفاده شده در تکنیک -2-2-3
نسابت‌باه‌نسال‌اول‌وجاود‌داشات،هاا‌‌و‌مهمترین‌تفاوتی‌که‌در‌این‌شابکه‌طور‌که‌گفته‌شد،اولین‌‌همان
باشاد‌کاه‌‌‌‌مای‌هایی‌برای‌این‌نسل‌‌همین‌تغییر‌موجب‌مزیت.استصحبت‌و‌مدوالسیون‌دیجیتال‌‌برداری‌از‌نمونه
.ها‌اشاره‌شده‌است‌در‌ذیل‌به‌بعضی‌از‌آن
:های ارتباط دیجیتال بر آنالوگ مزیتبرخی
هاای‌گونااگون‌و‌یاا‌‌‌‌‌اساتفاده‌از‌مدوالسایون‌‌شاود‌بتاوان‌باا‌‌‌‌‌کوانتیزه‌و‌کد‌کاردن‌صاحبت،موجاب‌مای -
شابکه‌‌سازها،پهنای‌باند‌سیگنال‌ارسالی‌را‌کااهش‌داده‌و‌در‌نتیجاه‌باه‌افازایش‌کلای‌ظرفیات‌‌‌‌‌‌‌‌فشرده
.انجامد‌می
GSMهای‌‌ساختار‌پروتکلی‌شبکه-4شکل
11
با‌اختصااص‌تعاداد‌‌‌‌کند‌تا‌این‌امکان‌را‌فراهم‌می‌نیزTDMAصورت‌های‌دیجیتال‌به‌‌پلکس‌سیگنال‌مالتی -
همان‌روشی‌که‌در)فراهم‌نمود‌را،بتوان‌امکان‌انتقال‌داده‌بیشتر‌کاربران‌بهمورد‌نظر1های‌زمانی‌برش
GPRSیا‌به‌عکس،در‌ساعات‌شلوغی‌شبکه،کمای‌از.(ورد‌اشاره‌قرار‌خواهد‌گرفتاستفاده‌شده‌و‌منیز
در‌صاورتی‌‌‌برای‌نمونه.دادهای‌کمتری‌به‌هر‌کاربر‌در‌واحد‌زمان‌اختصاص‌‌کیفیت‌کاسته‌و‌تعداد‌بسته
های‌ذاتی‌صدا‌‌بازه‌فرکانسی‌صحبت‌و‌همچنین‌سطوح‌کوانتیزه‌را‌کمتر‌نماییم،اگرچه‌ویژگی‌اندکیکه
قابال‌‌ایم‌مفااهیم‌را‌باه‌صاورتی‌‌‌‌‌مقابل،توانسته‌ایم‌اما‌در‌دست‌داده‌ازتا‌حدی‌را(مثل‌لحن‌و‌آوای‌آن)
.با‌نرخ‌داده‌و‌پهنای‌باند‌کمتری‌منتقل‌نماییم‌لیو‌فهم
هاایی‌همچاون‌رماز‌‌‌‌‌گاری،از‌قابلیات‌‌دیجیتال‌نیز‌می‌تواند‌مانند‌هر‌سیگنال‌دیجیتال‌دی‌یارتباط‌رادیوی -
هاای‌‌‌کاه‌در‌سایگنال)کااهش‌خطاا‌و‌حاذف‌ناویز،(انجاماد‌‌که‌به‌افزایش‌امنیت‌مای)دن‌سیگنال‌کر
.دتری‌را‌فراهم‌آور‌و‌بهینه‌تر‌بهره‌برده‌و‌ارتباط‌امن...و(دیجیتال،به‌خوبی‌قابل‌کنترل‌است
تاا‌بساتری‌‌‌‌کند‌میهای‌صفر‌و‌یک،این‌امکان‌را‌فراهم‌‌اطالعات‌به‌صورت‌بیتهمچنین‌انتقال‌دیجیتال -
باروز‌کارده‌وSMSابتدا‌به‌صاورت‌‌‌این‌انتقال‌داده‌که.راهم‌شودفGSMهای‌‌در‌شبکه‌دادهبرای‌انتقال
ند‌بارای‌اماوری‌چاون‌‌‌توانسات‌ها‌‌شبکه،اینسپس‌در‌روند‌توسعه‌نسل‌دوم‌و‌با‌افزایش‌نرخ‌انتقال‌داده
ی‌باه‌شابکه‌جهاانی‌اینترنات‌‌‌‌‌‌و‌دسترسWAP،بارگذاری‌صفحات(MMS)ای‌‌چندرسانههای‌‌انتقال‌پیام
.یرندمورد‌استفاده‌قرار‌بگ
،پهناای‌بانادTDMA،دسترسی‌چندگاناهGMSKچون‌مدوالسیون‌‌یهای،دارای‌ویژگیGSMهای‌‌شبکه
مراجعاه[2]مرجاع‌‌تاوان‌باه‌‌‌‌ها‌می‌باشند‌که‌برای‌اطالع‌بیشتر‌درباره‌هر‌یک‌از‌آن‌می...کیلوهرتزی‌و211
.نمود
مروری بر چند جنبه عملی نسل دوم -2-2-4
تاوان‌باا‌‌‌‌شد،نظر‌به‌پردازش‌و‌انتقال‌دیجیتال‌صدا‌در‌نسل‌دوم،می‌اشارههمان‌طور‌که‌پیش‌از‌این‌نیز -
مادیریت‌بستری‌بارای‌‌های‌زمانی‌متفاوت،به‌‌های‌مختلف‌یا‌اختصاص‌تعداد‌بسته‌استفاده‌از‌مدوالسیون
1 Time slot
11
اماری‌‌‌قابلیات،افت‌که‌ایندست‌ی...پهنای‌باند‌اختصاصی،تعداد‌کاربران‌فعال‌در‌هر‌حوزه‌و‌‌تر‌منعطف
.باشد‌بسیار‌مهم‌در‌مدیریت‌شبکه‌می
کاهش‌یاباد،ه‌کاربر‌‌بیشینه‌توان‌انتشاری‌توس دستگااند‌تا‌‌ای‌طراحی‌شده‌های‌نسل‌دوم،به‌گونه‌شبکه -
تار‌باوده‌و‌تجهیازات‌رادیاویی‌هار‌‌‌‌‌‌‌های‌نسل‌قبل،کوچک‌های‌این‌شبکه‌نسبت‌به‌شبکه‌در‌نتیجه‌سلول
جمعیات‌باا‌تضاعیف‌کام‌‌‌‌‌‌هر‌چند‌این‌موضوع‌در‌مناطق‌کام.باشد‌تر‌از‌قبل‌می‌ر‌و‌ارزانت‌سلول‌نیز‌ساده
.آید‌سیگنال،خود‌نوعی‌چالش‌به‌حساب‌می
(نسابت‌باه‌آناالوگ)همچنین‌اگرچه‌در‌شرای مناسب،شاهد‌کیفیت‌صدای‌بهتری‌در‌ارتباط‌دیجیتاال -
،کیفیات‌اتصاال‌آناالوگ،رفتاه(مثال‌باالتر‌رفتن‌سطح‌نویز)،اما‌از‌آنجاییکه‌با‌بدتر‌شدن‌شرای هستیم
،ارتباط‌آناالوگ‌در‌‌گردد،دارای‌خالء‌و‌قطع‌و‌وصل‌میارتباط‌دیجیتال،در‌مقابل‌لیوشود‌‌بدتر‌میرفته
قادر‌زیااد‌‌‌‌یجیتاال،آن‌هاای‌روش‌د‌‌البته‌باید‌توجه‌شود‌که‌مزیات.باشد‌این‌شرای ،دارای‌ارجحیت‌می
،ی‌دیگاری‌بارای‌جباران‌ایان‌ماوارد‌باود‌‌‌‌‌‌ها‌حل‌به‌فکر‌راهباید‌ها‌را‌بپوشاند‌و‌‌که‌بتواند‌این‌ضعف‌است
.رود‌اندیشیده‌شده‌و‌به‌کار‌می‌ها‌برخی‌از‌آنبرای‌‌راهکارهاییاکنون‌نیز‌‌چنانچه‌هم
شرفت نسل دوم تا رسیدن به نسل سومروند پی -2-2-5
و‌دسترسای‌‌‌دادهامکان‌انتقاال‌‌‌اصلی‌نسل‌سوم،اهداف‌‌ترین‌مهم‌از‌جملهاشاره‌خواهد‌شد،در‌ادامهچنانچه
این‌موضوع‌در‌روند‌توسعه‌نسل‌دوم‌نیز‌تاا‌حادودی‌در‌نظار.باشد‌مناسب‌می‌یبا‌سرعت‌به‌شبکه‌جهانی‌اینترنت
:توان‌یاد‌کرد‌تر‌را‌میداده‌باال‌برای‌نرخGSMی‌بهبود‌یافته‌اصلی‌از‌شبکه‌‌که‌دو‌گونه‌طوریگرفته‌شد،به
- GPRS:برای1ای‌بسته‌اتصالاز‌پیاده‌سازی‌یک‌‌ود،ش‌نیز‌یاد‌می2.5عنوان‌نسل‌که‌از‌آن‌به‌‌فناوریاین
مداری‌که‌برای‌انتقال‌صوت‌و‌ارتبااط‌تلفنای‌برقارار‌باود،شاکل‌گرفتاه‌‌‌‌‌‌‌‌انتقال‌اطالعات،در‌کنار‌اتصال
سااختار‌بهباود.فراهم‌شاد(WWWیاWAPمانند)های‌داده‌‌استفاده‌از‌شبکهامکان‌بدین‌ترتیب.است
.کنیدمشاهده5-در‌شکل‌توانید‌را‌میGPRSبه‌صورت‌یک‌شبکهGSMیافته‌یک‌شبکه
- EDGE:توانست‌نرخ‌دیتاای‌بیشاتری‌را‌‌‌شود،یاد‌می2.75به‌عنوان‌نسل‌‌از‌آن‌گاهیکه‌نیز‌‌فناوریاین
تر‌فاراهم‌‌‌تی‌مناسبهای‌تلفن‌همراه،با‌سرع‌نموده‌و‌استفاده‌از‌اینترنت‌را‌در‌گوشیبرای‌کاربران‌فراهم
1 Packet-Switched Data Transmission
12
بیشاینه‌نارخ‌انتقاال‌‌‌‌چنانچاه‌خاواهیم‌دیاد،.نسل‌سوم‌ارتباطات‌سیار‌باشاد‌‌سوی‌گامی‌موثر‌به‌کند‌و
بارای‌نسال‌ساومITUتا‌حادی‌رساید‌کاه‌توانسات‌برخای‌شارای GSMهای‌بهبود‌یافته‌‌دیتای‌نسل
هرچند‌باه.نیز‌پشت‌سر‌بگذارد(جلوتر‌مورد‌بررسی‌قرار‌خواهد‌گرفت‌کهIMT-2000)را‌یار‌ارتباطات‌س
آن‌را‌بخش‌توساعه‌یافتاه‌نسال‌دوم‌بادانیم‌تاا‌‌‌‌‌‌‌شود‌داده‌میدلیل‌وابستگی‌آن‌به‌نسل‌دو،هنوز‌ترجیح
.نسل‌سوم
GPRSشبکهساختار-5شکل
های‌اصالی‌نسال‌‌‌‌فناوریرا‌در‌میان‌‌و‌توسعه‌ای‌از‌این‌روند‌بهبود‌مقایسه‌توان‌نیز‌می3-در‌جدولدر‌پایان،
.کرده‌ارتباطات‌سیار‌مشاهددوم
[14]نسل‌دوم‌مبتنی‌بر‌های‌روند‌توسعه‌مطرح‌ترین‌شبکه-3جدول
13
در (تر)تازهآغاز عصری ) اال انتقال اطالعات با نرخ ب: سیار اتنسل سوم ارتباط -2-3
(!ارتباطات
آن‌‌باه‌بایاد‌‌‌وپس‌از‌گستردگی‌استفاده‌از‌نسل‌دوم‌ارتباطات‌در‌سراسر‌جهان،حاال‌دیگر‌نیازی‌تازه‌حاس
،اینترنت‌توانسته‌بود‌گساترش‌یافتاه‌و‌جاای‌خاود‌را2111تا1991های‌‌طی‌سال.شد‌داده‌میپاسخی‌مناسب
-گسترش‌اینترنت،نوع‌جدیادی‌از‌ارتباطاات،شاامل‌ویادئو‌‌‌‌همراه‌با.میان‌کاربران‌کامپیوترهای‌خانگی‌باز‌کند
بناابراین‌بایاد.ها‌نیز‌مواجه‌شد‌ه‌با‌استقبال‌آنها‌و‌مکالمه‌تصویری‌نیز‌به‌کاربران‌معرفی‌شده‌بودند‌ک‌کنفرانس
را‌ای‌افزایش‌داد‌تا‌بتاوان‌دسترسای‌باه‌اینترنات‌‌‌‌‌‌در‌نسل‌جدید‌ارتباطات‌سیار‌سلولی،نرخ‌انتقال‌دیتا‌را‌به‌گونه
فاراهم–با‌سرعتی‌مناسب‌و‌فراتر‌از‌آنچه‌در‌بهبودهای‌نسل‌دوم‌فراهم‌شاده‌باود–برای‌این‌کاربردهای‌جدید
.نمود
نیاز‌توانساته‌باود‌جایگااه‌خاود‌را‌در(ITU)اتحادیه‌جهانی‌مخابرات،1911از‌طرفی،در‌طول‌سالهای‌دهه
باود‌کاهITUایان–هاای‌قبلای‌‌‌فناوریو‌بر‌خاالف–ر‌های‌مخابراتی‌باز‌کند،بنابراین‌این‌بافناوریسیاستگذاری
مانناد–توانساتند‌آن‌مشخصاات‌را‌محقاق‌کنناد‌‌‌‌‌‌مای‌‌هایی‌را‌کاه‌فناوریهایی‌را‌برای‌نسل‌سوم‌تعیین‌و‌‌ویژگی
UMTS-ها‌مجموعه‌این‌ویژگی.نمود‌به‌عنوان‌شبکه‌نسل‌سوم‌معرفیIMT-2000یده‌شدنام.
باا‌‌‌برای‌نسل‌سوم،عبارت‌بودند‌از‌امکان‌تماس‌صوتیITUهای‌تعیین‌شده‌توس ویژگیاز‌جمله‌مهمترین
،امکان‌دسترسی‌به‌اینترنت‌باه‌صاورت‌ثابات‌و‌متحارک،امکاان‌تمااس‌ویادیویی‌و‌همچناین‌‌‌‌‌‌‌‌‌کیفیتی‌مناسب
ا‌و‌در‌برخای‌‌ذکر‌نشده‌بود،اما‌بعدهITUاگرچه‌برای‌نرخ‌انتقال‌داده،عدد‌دقیقی‌در‌مشخصات.تلویزیون‌موبایل
برای‌حالت‌متحارک‌در‌نظار‌گرفتاهKbit/s 384برای‌حالت‌ساکن‌وMbit/s 2،حداقل‌دیتاریتITUمستندات
.شد‌های‌بسیار‌باالتری‌از‌سوی‌بیشتر‌اپراتورها‌ارایه‌هر‌چند‌در‌عمل‌دیتاریت.شد
شاده‌و‌حتای‌‌‌‌کاامال‌مشاخ،،اساتانداردهای‌آن‌تکمیال2111اگرچه‌نسل‌سوم‌ارتباطات‌در‌حدود‌سال
آن‌میاان‌‌ها‌طول‌کشید‌تا‌جای‌خود‌را‌میان‌اپراتورها‌و‌پس‌از‌مدت‌ه‌بود،اما‌در‌عملهایی‌از‌آن‌ارایه‌گشت‌نمونه
در–هاای‌هوشامند‌‌‌‌یکی‌از‌مهمترین‌عواملی‌که‌به‌رشد‌سریع‌آن‌کمک‌نماود،معرفای‌گوشای.کاربران‌باز‌کند
،کااربران‌را‌باه‌‌‌موبایل‌تر‌برای‌اینترنت‌نمودن‌کاربردهای‌عملیفراهم‌با‌بود‌که-2111و2117های‌‌حدود‌سال
.سمت‌استفاده‌از‌نسل‌سوم‌سوق‌داد
14
سوم های اصلی نسل فناوریاستانداردها و -2-3-1
،WCDMAیاا)UMTSرا‌برآورده‌سازند،IMT-2000های‌مورد‌نظر‌‌توانستند‌مشخصه‌دو‌استاندارد‌اصلی‌که
.باشند‌می(3GPP2ارایه‌شده‌توس )CDMA2000و(3GPPارایه‌شده‌توس
UMTS:شد،طور‌که‌اشاره‌‌همانUMTS3توس موسسهGPPاساتاندارد‌‌با‌ارایه‌ارایه‌گشت‌که‌پیش‌از‌این
GSMاما‌این‌اساتاندارد‌جدیاد.در‌اکوسیستم‌ارتباطات‌ایجاد‌کند‌را‌جایگاه‌بسیار‌مناسبی‌برای‌خود‌ه‌بودتوانست
فاوت‌بود‌و‌از‌این‌رو‌اپراتورهاا‌‌مت(GSM)خود‌قبل‌نسلها‌با‌‌تقریبا‌در‌همه‌بخش‌یی‌خود،ف‌رقیب‌امریکابر‌خال
به‌نظار.کردند‌ایجاد‌می‌شان‌یافزار‌منر‌افزار‌و‌سختهای‌‌زیرساختدر‌‌برای‌ارایه‌آن‌بایستی‌تغییرات‌نسبتا‌زیادی
نسال‌ساوم‌‌‌گساترده‌‌ساازی‌‌تاخیر‌چند‌سااله‌تاا‌کااربردی‌شادن‌و‌پیااده‌‌‌‌‌‌منجر‌بهکه‌بود‌‌مساله‌همین‌رسد‌می
.اشاره‌خواهیم‌کرد‌ها‌شبکههای‌برجسته‌این‌‌در‌بخش‌بعدی،به‌برخی‌ویژگی1.شد‌های‌موبایل‌شبکه
CDMA2000:توان‌ادامه‌راه‌‌را‌می‌فناوریاینcdmaOneبا‌وجود‌اینکاه‌ایان.در‌امریکای‌شمالی‌دانست
با‌نسل‌قبلی‌خود‌هماهنگی‌و‌تطبیق‌بیشاتری‌داشات،اماا‌ایان‌نیاز‌باعاث‌نشاد‌تااUMTSه‌استاندارد‌نسبت‌ب
تنها‌توانست‌درCDMA2000از‌این‌رو.بیاورند‌یرا‌برگزیده‌بودند،به‌این‌استاندارد‌روGSMاپراتورهایی‌که‌قبال
ایاانی‌بار‌‌‌پشااید‌بتاوان‌‌‌ایان‌اساتاندارد‌را‌‌‌‌همچنین.امریکای‌شمالی‌و‌برخی‌کشورهای‌شرق‌آسیا‌گسترش‌یابد
LTE-AdvancedوLTEتوانست‌باا‌معرفای3GPPدانست،چه‌اینکه‌در‌نسل‌بعدی،نیز3GPP2روزهای‌پرافتخار
.تاز‌میدان‌باشد‌یکه
را‌بارآوردهITUهاای‌ماورد‌نظار‌‌‌‌‌کاه‌ویزگای‌‌شادند‌‌استانداردهای‌دیگر‌نیز‌ارایاه‌‌برخی‌‌در‌این‌دوره‌اگرچه
یاادEDGEتاوان‌از‌‌‌برای‌نمونه،می.شود‌کردند،اما‌معموال‌تنها‌از‌دو‌استاندارد‌فوق‌به‌عنوان‌نسل‌سوم‌یاد‌می‌می
هاای‌آن‌را‌نیاز‌‌‌‌د‌تا‌حتای‌آخارین‌نساخه‌‌‌وش‌بیشتر‌ترجیح‌داده‌میبه‌دلیل‌استفاده‌از‌ساختار‌نسل‌دوم،که‌کرد
کاه‌در‌آن‌زماان،کااربردی‌درWiMAXهاای‌اولیاه‌‌‌نسال‌‌ظیار‌هایی‌نو‌یا‌اساتاندارد؛3بنامند‌تا‌نسل2.9نسل
.کاربرد‌داشت‌غیرمتحرک‌سیم‌های‌موبایل‌نیافته‌بود‌و‌بیشتر‌به‌عنوان‌اینترنتی‌بی‌گوشی
.مشاهده‌نمود4-جدولهای‌اصلی‌نسل‌سوم‌را‌در‌‌ای‌از‌شبکه‌توان‌مقایسه‌در‌پایان‌می
هایی‌چون‌‌ای‌که‌با‌معرفی‌گوشی‌اینترنت‌موبایل‌را‌نیز‌نباید‌نادیده‌گرفت،مسالهالبته‌نبود‌ابزار‌مناسب‌و‌در‌نتیجه‌ایجاد‌حس‌نیاز‌برای‌کاربران
.آیفون‌تا‌حد‌زیادی‌بر‌طرف‌شد
15
cdma2000[14]وUMTS(W-CDMA)هایهایشبکهمقایسهویژگی-4جدول
.تر‌بررسی‌نماییم‌دقیق‌را‌با‌نگاهیUMTSمبتنی‌بر‌های‌‌تا‌شبکه‌شده‌استر‌ادامه،سعی‌د
UMTSهای نگاهی به ساختار شبکه -2-3-2
معمااری‌و‌‌را‌در‌دو‌حاوزه‌‌‌ساوم‌هاای‌نسال‌‌‌‌قبال،سااختار‌شابکه‌‌‌نظیر‌از‌نسل‌بخش‌زیرنیز‌مانند‌اینجا‌در
هاای‌آن‌مارور‌‌‌‌و‌پروتکال(شامل‌ساختار‌کلی‌شبکه‌و‌همچنین‌ساختار‌بخش‌رادیاویی)تجهیزات‌فیزیکی‌شبکه
.کردخواهیم
های‌نسال‌ساوم،در‌هار‌ویارایش‌یاک‌گاام‌از‌سااختار‌‌‌‌‌‌‌‌‌در‌اینجا‌الزم‌است‌به‌این‌نکته‌اشاره‌شود‌که‌شبکه
از‌ایان‌رو‌توجاه‌باه‌شاماره‌ویارایش.اناد‌‌شاده‌تار‌‌‌های‌نسل‌چهاارم‌نزدیاک‌‌‌دور‌شده‌و‌به‌شبکهGSMای‌‌شبکه
.یابد‌اهمیتی‌دوچندان‌مینسبت‌به‌سایر‌استانداردها،ساختارهای‌ارایه‌شده
.کنید‌را‌مشاهده‌میUMTS Release 4،ساختار‌یک‌شبکه6-در‌شکل
16
[2]4نسخهUMTSساختار‌شبکه-6شکل
:کردمشاهده7-در‌شکل‌توان‌را‌نیز‌میUMTSهای‌‌شبکههمچنین‌ساختار‌پروتکلی
در‌صفحه‌کاربرUMTSهای‌‌ساختار‌پروتکلی‌شبکه-7شکل
.ودمراجعه‌نم[2]و[1]توان‌به‌‌ها،می‌بیشتر‌از‌این‌شبکههای‌‌برای‌مشاهده‌ویژگی
17
های برجسته استفاده شده در نسل سوم تکنیک -2-3-3
هاای‌اساسای‌‌‌‌تفاوتGSMهای‌ماقبل‌خود،یعنی‌‌نسبت‌به‌شبکهUMTSهای،شبکهشد‌اشارهطور‌که‌‌همان
:کرددر‌موارد‌زیر‌خالصه،ها‌را‌از‌لحا فنی‌داشتند،اما‌شاید‌بتوان‌مهمترین‌این‌تفاوت
؛و‌همچنین‌پهنای‌باند‌بیشتر‌ی‌متفاوتها‌تخصی،فرکانس -
1؛ای‌بستهریزی‌آن‌بر‌مبنای‌اتصال‌‌تغییر‌ساختار‌شبکه‌و‌پایه -
؛TDMAبه‌جایCDMAگانهدسترسی‌چند‌استفاده‌از -
.شبکهدر‌بهبودهای‌امنیتی -
روند پیشرفت نسل سوم تا رسیدن به نسل چهارم -2-3-4
معرفای3GPPو‌در‌اساتانداردهای‌جدیادی‌کاه‌از‌طارف‌‌‌‌‌‌هاای‌سااالنه‌‌‌تقریبا‌در‌بازه،UMTSمعرفی‌پس‌از
از‌ایان‌رو‌پاس‌از.گشت‌تا‌با‌افزایش‌نرخ‌انتقال‌دیتا،عملکرد‌نسل‌ساوم‌بهباود‌بخشایده‌شاود‌‌‌‌‌شد،سعی‌می‌می
Release 99ا‌و‌تRelease 7 & 8اساتانداردهای‌بهباود‌یافتاه‌تحات‌عنااوین،HSDPA،HSUPAوHSPA+(یاا
Evolved HSPA)شدندمعرفی.
که‌شروع‌حرکت‌به‌سمت‌نسال‌چهاارم‌‌‌‌نیز‌ارایه‌نمود‌راLTEاستاندارد3GPPموسسهRelease 8در‌اگرچه
،هساتند‌نیز‌در‌حال‌بهباود‌و‌تکامالHSPAبود،اما‌همچنان‌و‌بدلیل‌گستردگی‌استفاده‌از‌نسل‌سوم،استاندارد
Mbit/s 700باه‌حادود‌‌‌آن،بیشاینه‌نارخ‌داده‌‌‌حااملی-هایی‌چون‌چند‌زودن‌قابلیتبا‌افRelease 11چنانکه‌در
در‌بخش‌بعد‌خواهیم‌دید‌که‌همین‌مساله‌نیز‌موجب‌شاده.که‌بسیار‌نزدیک‌به‌مشخصه‌نسل‌چهارم‌است‌رسید
هاای‌نسال‌‌‌‌باه‌عناوان‌یکای‌از‌گزیناهWiMAXوLTE-Advancedرا‌نیز‌در‌کنار+HSPAاست،برخی‌هم‌اکنون
بار‌‌از‌جنس‌نسل‌سوم‌بوده‌و+HSPAبا‌توجه‌به‌اینکه‌همچون‌گذشته،هر‌چند‌در‌اینجا‌نیز.چهارم‌مطرح‌کنند
.یمیک‌نمونه‌ارتقا‌یافته‌نسل‌سوم‌بدانشود‌تا‌آن‌را،بیشتر‌ترجیح‌داده‌میاساس‌آن‌توسعه‌یافته‌است
برای‌نسال‌چهاارم‌راITUهای‌تعیین‌شده‌توس مشخصهRelease 8،اگرچه‌استانداردLTEطرفی‌درباره‌از
و‌‌که‌دارای‌تغییرات‌قابل‌توجاه‌‌نشد،اما‌از‌آنجایی‌‌رو‌رسما‌به‌عنوان‌نسل‌چهارم‌شناخته‌برآورده‌نکرده‌و‌از‌همین
1 Packet-Switched Data Transmission
11
و‌تحاتRelease 10افازاری‌در‌‌‌های‌غالبا‌نرم‌ی‌نسبت‌به‌نسل‌قبلی‌خود‌بوده‌و‌با‌اضافه‌شدن‌برخی‌ویژگیا‌پایه
،در‌باین‌بسایاری‌از‌‌‌ه‌نمایاد‌آوردبرای‌نسل‌چهارم‌برراITUهای‌مد‌نظر‌‌صهتوانست‌مشخLTE-Advancedعنوان
آن‌را‌نسال‌چهاارم‌‌‌مساتند،همچناان‌‌‌‌در‌این‌البته.شدها‌و‌همچنین‌کاربران،به‌نسل‌چهارم‌معروف‌‌دهنده‌ارایه
م،توضایحات‌‌دلیل‌نقش‌محوری‌آن‌در‌ساختار‌نسل‌چهار‌کنیم،ولی‌به‌از‌آن‌یاد‌می3.9ندانسته‌و‌به‌عنوان‌نسل
.خواهیم‌کردبررسی(4-2)در‌یک‌بخش‌جداگانهپیرامون‌آن‌را‌نیز
.کنیدمشاهده1-شکلتوانید‌در‌‌را‌میWCDMAاستانداردهای‌‌ای‌از‌روند‌تکامل‌مقایسه‌نهایتا
3GPP[1]توس موسسهWCDMAروند‌توسعه-8شکل
LTE :گذر به نسل چهارم -2-4
LTE پیدایش چگونگیآشنایی با -2-4-1
ایان‌فاصاله‌را.شاکل‌گرفات‌‌‌اساتانداردها‌‌نسل‌بعادی‌‌تمرکز‌برپس‌از‌ارایه‌نسل‌سوم،فاصله‌قابل‌تاملی‌تا
عامل‌اول‌تاخیری‌بود‌که‌میان‌استانداردسازی‌نسل‌سوم،تا‌ارایاه:طور‌عمده،ناشی‌از‌دو‌عامل‌دانست‌توان‌به‌می
رقبت‌کنند‌جوامع‌مخابراتی‌شد‌تا‌این‌تاخیر‌مانع‌از‌آن‌می.ه‌بودگسترده‌تجاری‌و‌استقبال‌کاربران‌از‌آن‌رخ‌داد
تاوان‌نیازهاای‌‌‌‌استاندارد‌قبلی،نمی‌و‌کاربردی‌بروند،چه‌اینکه‌تا‌قبل‌از‌ارایه‌عمومیبه‌سمت‌استاندارد‌جدیدی
عامل‌دیگر‌نیز‌از‌عدم‌احساس‌نیاز‌فاوری‌نسابت.کردکاربران‌و‌مسیر‌مناسب‌برای‌ادامه‌راه‌را‌به‌دقت‌مشخ،
19
آثاار‌‌ای‌از‌‌بتاوان‌باه‌گوناه‌‌‌این‌مورد‌را‌نیز‌شااید.شد‌بیش‌از‌آنچه‌در‌نسل‌سوم‌آمده‌بود‌ناشی‌می‌ای‌مشخصهبه
.دانست‌عامل‌نخست
نخسات‌‌هاای‌الزم،فناوریهای‌ارتباط‌سیار‌و‌توسعه‌‌روند‌استانداردسازی‌برای‌نسل‌بعدی‌شبکهبه‌هر‌روی،
پاس‌از.های‌آن‌ارایه‌شد‌اولین‌خروجی2114پیش‌گرفته‌شد‌و‌در‌سال‌در‌ژاپنNTT CoMoDoتوس موسسه
باا)های‌مورد‌نیاز‌برای‌نسل‌چهاارم‌را‌ارایاه‌نماود‌‌‌‌‌مشخصه(ITU)جهانی‌مخابرات،اتحادیه2111ن‌و‌در‌سال‌آ
هاا،از‌جمله‌مهمتارین‌ایان‌مشخصاه؛(شدخواهد‌که‌جزئیات‌آن‌در‌فصل‌بعدی‌بررسیIMT-Advancedعنوان
بر‌پایاه‌‌طور‌کامل‌انتقال‌هسته‌شبکه‌به‌برای‌دریافت‌اطالعات،کاهش‌تاخیر‌شبکه،Gbit/s 1حداکثر‌نرخ‌دیتای
IP،در‌هماین‌دوره.باود...و‌‌پیشاین‌هاای،امکان‌تطابق‌و‌هماهنگی‌با‌شبکهک‌رادیویینلی1طیفیافزایش‌بهره
.ارایاه‌نماودLTEنسال‌جدیاد‌خاود‌را‌باا‌عناوان3GPP،موسسه(Release 9سپسو)Release 8زمانی‌و‌طی
حداکثر‌نارخ‌دریافات‌دیتاای‌آن)م‌برآورده‌نماید‌را‌برای‌نسل‌چهارITUنتوانست‌نرخ‌دیتای‌مد‌نظرLTEاگرچه
هاا‌باه‌‌‌‌های‌اساسی‌کاه‌در‌ساایر‌جنباه‌‌‌‌به‌دلیل‌گامچنانچه‌اشاره‌شد،اما(بودMbit/s 300حدود‌در‌زمان‌ارایه
دسترسای‌و‌هساته‌‌‌در‌هر‌دو‌جنبه‌لینک‌‌و‌تغییرات‌کلی‌که‌نسبت‌به‌نسل‌قبلی‌خود‌سوی‌نسل‌چهارم‌برداشته
قابال‌‌را‌گزیناهLTE-AdvancedاساتانداردITUبعدها‌نیاز‌اگرچاه.گرفت‌نامنسل‌چهارم‌‌ر‌گسترده،به‌طوشبکه
هاای‌‌شابکه‌‌نسل‌چهارم‌نامیده‌شادن‌ترویج‌مانع‌از‌‌دانست،اما"حقیقی‌نسل‌چهارم"برای3GPPموسسه‌‌قبول
LTEنشد.
LTEهای اصلی ویژگی -2-4-2
LTEخاواهیم‌دیاد‌‌‌‌نیاز‌‌چنانکه‌در‌فصل‌آتای‌می‌برای‌رسیدن‌به‌نسل‌چهارم‌بود‌و‌گام‌مه‌از‌بسیاری‌جهات
آن‌اساتاندارد‌‌‌اسااس‌گاردد‌و‌‌‌عملی‌مایLTEتنها‌با‌اعمال‌برخی‌بهبودها‌بر‌روی(LTE-Advanced)نسل‌چهارم
LTEهای‌اصلی‌‌ای‌به‌برخی‌ویژگی‌از‌این‌رو‌در‌اینجا‌و‌به‌طور‌خالصه،اشاره.باشد‌میLTEدر‌اینجا.خواهیم‌نمود
در‌اثار‌بهبودهاایی‌بار‌روی‌نسال‌ساوم‌و‌‌‌‌‌‌نیز‌خود‌در‌بسیاری‌مواردLTEالزم‌است‌که‌به‌این‌نکته‌توجه‌شود‌که
.شده‌استقبلی‌ایجاد‌‌ساختارسازی‌‌ساده‌همچنین
:عبارتند از LTEهای شبکه اصلی های ویژگی
1 Spectrum Efficiency
21
هاای‌صاوتی،تمااس‌‌به‌منظور‌برقراریخالف‌نسل‌قبلی‌خود‌که‌ای‌که‌بر،به‌گونهIPی‌ارایه‌شبکه‌بر‌مبنا -
در‌اینجا‌تنهاا‌از‌‌نمود،استفاده‌میای‌خود‌که‌برای‌انتقال‌دیتا‌‌بسته‌اتصالدر‌کنار‌مداری‌‌اتصالهنوز‌از
شاوند،ناشای‌مای‌‌‌مسااله‌هایی‌که‌از‌ایان‌‌‌به‌برخی‌چالش‌آیندهدر‌‌البته)دوش‌ای‌استفاده‌می‌اتصال‌بسته
.(شد‌اشاره‌خواهد
باشاد‌‌‌مایMbit/s 75و‌ارساال‌آن‌حادودMbit/s 300حدودLTEهای‌‌شبکهبیشینه‌نرخ‌دریافت‌داده‌در -
و‌حاداکثر‌‌در‌لیناک‌دریافات‌‌‌آنتنی4x4سکون‌و‌بهترین‌وضعیت‌کانال‌و‌همچنین‌با‌سیستم‌در‌حالت)
.(استMHz 20که‌برابر‌باLTEپهنای‌باند
های‌شابکه،همزماان‌باا‌‌‌‌‌جابجایی‌کاربر‌بین‌سلولبرقرای‌اتصال‌حین‌یر‌انتقال‌دیتا‌و‌همچنین‌کاهش‌تاخ -
.(Km/h 500تا‌حدود)های‌متحرک‌با‌سرعت‌باال‌‌بهبود‌عملکرد‌سیستم‌برای‌پایانه
ها‌را‌پشاتیبانی‌‌‌سلها‌تا‌ماکرو‌که‌از‌فمتوسل)ها‌‌نظر‌اندازه‌سلول‌رادیویی‌شبکه،هم‌ازانعطاف‌بیشتر‌بخش -
،MHz 1.4های‌مختلفی‌چون‌‌تواند‌از‌میان‌گزینه‌که‌می)و‌هم‌از‌نظر‌پهنای‌باند‌مورد‌استفاده(نماید‌می
5 MHz20نهایتا‌‌تا...وMHzکه‌موجب‌سادگی‌تطابق‌شبکه‌با‌شرای مختلاف‌فرکانسای(انتخاب‌شود
و‌برای‌نسل‌چهاارمITUکه‌توس هایی‌‌همچنین‌پشتیبانی‌از‌فرکانس.شود‌در‌مناطق‌مختلف‌جهان‌می
.تعیین‌شده‌بود
از‌‌های‌معتبار‌و‌متاداول‌‌‌های‌ماقبل‌خود‌و‌حتی‌برخی‌شبکه‌ای‌با‌نسل‌‌شبکه‌بین‌امکان‌انطباق‌و‌همکاری -
.WiMAXو3GPP2های‌‌مانند‌شبکه‌موسسات‌دیگر
MBSFNاز‌قابلیت‌پشتیبانی -ه‌عنوان‌یک‌رقیاب‌بارای‌‌‌که‌ب)برای‌پخش‌تلویزیونی‌از‌طریق‌شبکه‌موبایل1
DVB-Hای‌‌مطرح‌بوده‌و‌از‌ساختار‌شبکه‌های‌موبایل‌روی‌گوشیبر‌استاندارد‌پخش‌تلویزیون،دیگرLTE
HDرت‌پشتیبانی‌شبکه،امکان‌انتقال‌صوت‌باه‌صاورت‌‌‌وهمچنین‌در‌ص.برد‌برای‌پخش‌محتوا‌سود‌می
Voiceفراهم‌شده‌است،تر‌و‌کیفیت‌بهتری‌نرخ‌نمونه‌برداری‌باال‌دارایکه.
هاای‌دیگار‌‌‌‌را‌شامل‌شاده‌برخای‌بخاشeNode Bای‌که‌تنها‌‌بخش‌رادیویی‌شبکه،به‌گونهتر‌شدن‌‌ساده -
RNCو‌‌در‌نسل‌دومBSCمثل)کنترلی‌تار‌‌‌وه‌بار‌سااده‌‌بدین‌ترتیاب،عاال.اند‌ه‌حذف‌شد(در‌نسل‌سوم2
1 Multicast-Broadcast Single Frequency Network 2 Radio Network Controller
21
شابکه‌نیاز‌باه‌طاور‌‌‌‌‌بخش‌رادیاویی‌‌‌شده،IPبر‌مبنای‌‌و‌که‌به‌صورت‌یکپارچه‌شدن‌بخش‌هسته‌شبکه
.شده‌استتر‌‌تر‌و‌ساده‌کلی،یکپارچه
تر‌شدن‌شبکه،به‌معنای‌کاهش‌حجم‌استانداردها‌و‌‌البته‌الزم‌است‌در‌اینجا‌به‌این‌نکته‌اشاره‌شود‌که‌ساده
ل‌هاای‌مناساب،باه‌دلیا‌‌‌‌‌ادغاام‌‌شبکه‌و‌زدودن‌برخی‌زواید‌با‌اعماله‌شدن‌باشد،چه‌اینکه‌با‌وجود‌پیراست‌نمی...
ه‌از‌کاه‌منجار‌باه‌اساتفاد‌‌‌‌‌نرخ‌دیتاای‌و‌افزایش‌‌های‌بین‌شبکه‌مانند‌همکاری‌افزوده‌شدن‌برخی‌امکانات‌اساسی
افازاری‌و‌چاه‌از‌لحاا چه‌از‌لحاا نارم،سازی‌شبکه‌به‌طور‌کلی‌پیاده‌های‌ارتباطی‌جدیدی‌شده‌است،تکنیک
.باشد‌و‌دارای‌جزئیات‌بیشتر‌می‌تر‌پیچیده‌افزاری،سخت
هاای‌‌‌که‌منجر‌به‌برخای‌ویژگای‌‌اده‌شده‌در‌حوزه‌ارتباط‌رادیویی‌های‌جدید‌استف‌تکنیک‌همترینماز‌جمله
1در‌لینک‌دریافتOFDMAتوان‌به‌استفاده‌از‌‌می،شوند‌و‌یا‌کاهش‌تاخیرها‌می‌داده،همچون‌افزایش‌نرخ‌مذکور
برخوردار‌بوده‌از‌این‌رو‌برای‌لینک‌ارساالOFDMAبهتری‌نسبت‌بهPAPRکه‌از)در‌لینک‌ارسالSC-FDMAو
.کارد‌اشااره(مراجعه‌نمود[2]و[1]،برای‌مشاهده‌توضیحات‌بیشتر‌پیرامون‌این‌مساله‌میتوان‌به‌تر‌است‌مناسب
در‌لینک‌‌برای‌برقراری‌ارتباط‌دوطرفه‌نیزhalf-duplex FDDوFDD،TDDهای‌‌همچنین‌امکان‌استفاده‌از‌گزینه
.2شده‌است‌رادیویی‌فراهم
LTEهای های شبکه برخی چالش -2-4-3
هاای‌سایار‌و‌گزیناه‌‌‌‌‌رفته‌به‌عنوان‌نسال‌بعادی‌شابکه‌‌‌‌های‌برجسته‌خود،رفته‌با‌توجه‌به‌ویژگیLTEشبکه
حتی‌آن‌دسته‌از‌اپراتورهایی‌که‌تا‌پیش.مناسب‌برای‌مهاجرت‌توس اغلب‌اپراتورهای‌جهان‌برگزیده‌شده‌است
را‌برای‌نسل‌بعادی‌شابکه‌خاودLTEاکنون‌‌دادند،هم‌نشان‌نمی3GPPاز‌این‌تمایلی‌به‌استفاده‌از‌استانداردهای
.(کای‌شمالی‌و‌شرق‌آسیا‌اشاره‌نمودامری‌مطرح‌توان‌به‌اپراتورهای‌از‌آن‌جمله‌می)اند‌برگزیده
ها‌به‌عنوان‌فروسو‌‌ها،از‌آن‌در‌برخی‌ترجمه.اند‌در‌نظر‌گرفته‌شدهUp linkوDown linkلینک‌دریافت‌و‌ارسال،نسبت‌به‌دستگاه‌کاربر‌و‌معادل‌با
.شود‌و‌فراسو‌نیز‌یاد‌می توانید‌به‌‌مراجعه‌به‌منابع‌ذکر‌شده‌می‌در‌صورتی‌که‌با‌این‌مفاهیم‌آشنایی‌ندارید،با‌یک‌جستجوی‌ساده‌اینترنتی‌و‌یا:توضیح‌در‌نسخه‌عمومی
.صورت‌خودآموز‌اطالعات‌خوبی‌بدست‌بیاورید
22
باشاند‌کاه‌بایاد‌‌‌‌‌هایی‌نیاز‌مای‌‌‌برای‌نسل‌بعدی‌ارتباطات،دارای‌چالشLTEهای‌‌شبکه‌با‌وجود‌این‌محاسن،
ا،ناگزیر‌در‌مهاجرت‌به‌نسل‌بعدی‌پایش‌خواهاد‌آماد‌و‌باه‌‌‌‌‌ه‌ها‌را‌مد‌نظر‌داشت،هر‌چند‌برخی‌از‌این‌چالش‌آن
.ه‌استموارد‌اشاره‌شد‌از‌این‌در‌زیر‌به‌برخی.نوع‌استاندارد‌بستگی‌نخواهد‌داشت
باا‌آن‌مواجاهLTEهاای‌‌‌های‌تلفن‌همراه‌در‌مهااجرت‌باه‌شابکه‌‌‌‌که‌اپراتورهایی‌‌ترین‌چالش‌یکی‌از‌اصلی -
در‌گذشاته،هماواره‌در‌کناار.هاسات‌‌روی‌ایان‌شابکه‌‌‌های‌صاوتی‌بار‌‌‌چگونگی‌برقراری‌تماسهستند،
های‌سیار،یک‌اتصال‌مداری‌نیز‌برای‌برقاراری‌تمااس‌‌‌‌ای‌برای‌انتقال‌دیتا‌در‌شبکه‌گسترش‌اتصال‌بسته
ایان‌یکای)ای‌استوار‌است‌‌برمبنای‌سوئیچینگ‌بسته‌همه‌شبکهLTEاما‌در.شد‌صوتی‌در‌نظر‌گرفته‌می
برقاراری‌‌‌باه‌منظاور‌‌هاای‌جاایگزینی‌‌‌کاربنابراین‌باید‌راه(باشد‌رم‌میبرای‌نسل‌چهاITUهای‌‌ضرورتاز
عباارت‌‌اپراتورها‌در‌مواجهه‌با‌ایان‌موضاوع‌‌‌‌پیش‌روی‌یها‌حل‌از‌جمله‌مهمترین‌راه.یافتتماس‌صوتی
:از‌است
VoLTE(Voice over LTE:)ای‌و‌‌این‌راهبرد،با‌پیام‌صوتی،همانند‌یاک‌جریاان‌دیتاای‌رساانه
IPای‌مبتای‌بار‌‌‌‌نماید‌و‌اپراتورها‌برای‌پیاده‌سازی‌آن‌از‌زیرسیستم‌چندرسانه‌دیجیتال‌عمل‌می
(IMS)ی‌هاا‌‌روش‌ترین‌اصلییکی‌از‌‌سازی‌کامل،با‌وجود‌عدم‌پیاده‌این‌روش.کنند‌استفاده‌می
.نمایید‌مشاهده‌می‌راIMSباLTEهای‌‌ساختار‌شبکهای‌از‌‌نمونه،9-در‌شکل.ستپیش‌رو‌ا
LTE[2]های‌‌در‌شبکهIMSای‌از‌کاربرد‌‌نمونه-9شکل
23
CSFBتنها‌برای‌انتقال‌دیتا‌استفاده‌شده‌و‌برای‌برقارای‌تمااس،LTEاز‌شبکه‌در‌این‌راهبرد،:1
نیاازی‌باه‌بکاارگیری‌‌‌‌‌بناابراین.شود‌شبکه‌به‌طور‌خودکار‌بر‌روی‌یک‌اتصال‌مداری‌منتقل‌می
هاای‌قادیمی‌بارای‌ایان‌کااربرد‌‌‌‌‌‌‌شابکهMSCنباوده‌و‌تنهاا‌کافیسات‌واحادIMSواحد‌جدید
ت‌موقت‌قابل‌بکارگیری‌است‌و‌نهایتاا‌اپراتورهاا‌‌‌البته‌این‌راهکار‌تنها‌به‌صور.سازی‌شوند‌بهینه
.آماده‌کنندIPتماما‌مبتنی‌بر‌‌و‌باید‌خود‌را‌برای‌مهاجرت‌به‌راهکارهای‌اصلی
وLTEهاای‌‌‌که‌به‌کارگیری‌همزمان‌شبکهSVLTEنیز‌وجود‌دارد،مانند‌روش‌های‌دیگری‌‌روش
تار‌شادن‌گوشای‌موبایال‌‌‌‌‌‌پیچیاده‌‌ای‌باه‌‌کند،اما‌به‌طاور‌قابال‌مالحظاه‌‌‌‌اتصال‌مداری‌را‌فراهم‌می
رساد‌باا‌توجاه‌باه‌‌‌‌‌‌که‌به‌نظر‌نمی(Skypeمانند)VoIPافزاری‌‌های‌نرم‌یا‌استفاده‌از‌روش.انجامد‌می
.های‌تلفنی‌برای‌اپراتورها،آنها‌تمایل‌چندانی‌به‌این‌موضوع‌نشان‌دهند‌درآمدزایی‌تماس
نخساتین‌شابکه‌‌‌رود‌تاا‌‌‌مایLTEاگرچاه‌شابکه.شود‌مربوط‌میLTEالمللی‌‌بینبعدی‌به‌رومینگ‌‌چالش -
اما‌باید‌توجه‌نمود‌که‌بادلیل‌تفااوت‌در‌فرکاانس‌کاار‌آن‌در‌منااطق‌مختلاف‌‌‌‌‌‌‌سراسری‌در‌جهان‌باشد،
یفرکانسا‌‌باناد‌‌هاایی‌فاراهم‌اسات‌کاه‌از‌چندیادن‌‌‌‌‌‌المللی‌آن‌تنها‌با‌گوشای،امکان‌رومینگ‌بینجهان
هار‌چناد.دشو‌ها‌منجر‌می‌تن‌هزینه‌ساخت‌گوشیپشتیبانی‌کنند،این‌موضوع‌به‌پیچیده‌شدن‌و‌باال‌رف
المللی‌داشته‌باشند،قطعا‌ایان‌موضاوع‌قابال‌‌‌‌‌برای‌افرادی‌که‌به‌دلیل‌جابجایی‌زیاد‌نیاز‌به‌رومینگ‌بین
د‌فرکانسی،الزاماا‌بایاد‌در‌‌‌رسد‌قابلیت‌پشتیبانی‌از‌چندین‌بان‌عالوه‌بر‌این،به‌نظر‌می.چشم‌پوشی‌است
.پشتیبانی‌شود‌ها‌تجمیع‌حاملهای‌نسل‌بعدی‌و‌به‌دلیل‌ویژگی‌‌شبکه
اناد،نیااز‌باه‌تغییراتای‌‌‌‌‌‌های‌سیار‌باا‌آن‌مواجاه‌‌‌برخورد‌با‌نسل‌جدید‌شبکهچالش‌دیگری‌که‌اپراتورها‌در -
ای‌اساتفاده‌از‌‌هار‌چناد‌ایان‌تغییار‌بار.باشد‌نسبتا‌اساسی‌در‌هر‌دو‌بخش‌رادیویی‌و‌شبکه‌مرکزی‌می
نیز‌بیانگر‌این‌موضوع‌است‌که‌اپراتورهاا‌وLTEهای‌‌مزایای‌نسل‌چهارم،ناگزیر‌بوده‌و‌روند‌توسعه‌شبکه
.اند‌پذیرفتهLTEهای‌جدید‌‌در‌مقابل‌ویژگیکاربران‌این‌هزینه‌را
LTEنگاهی به ساختار شبکه و لینک رادیویی -2-4-4
.باشد‌می(11-شکل)صورت‌ذیل،بهLTEای‌ه‌ساختار‌کلی‌شبکه
1 Circuit Switched Fallback
24
LTEهای‌‌ساختار‌کلی‌شبکه-10شکل
Control)و‌کنتارل(User Plane)داده‌و‌کااربر،بارای‌دو‌حاوزهLTEهای‌‌شبکههمچنین‌ساختار‌پروتکلی
Plane)قابل‌مشاهده‌است12و11های،به‌ترتیب‌در‌شکل.
در‌صفحه‌کاربرLTEساختار‌پروتکلی-11شکل
25
در‌صفحه‌کنترلLTEساختار‌پروتکلی-12شکل
ها‌به‌دو‌حوزه‌الیه‌دسترسای،تقسیم‌آنLTEهای‌‌های‌کنترلی‌در‌شبکه‌بندی‌سیگنال‌تقسیمیک‌روش‌برای
(Access Stratumیا‌به‌طور‌خالصهAS)و‌الیه‌غیردسترسی(Non-Access StratumیاNAS)در‌حاوزه.اسات
ASحاوزه‌‌های‌کنترلی‌مربوط‌به‌چگونگی‌برقراری‌لینک‌فیزیکی‌جای‌گرفتاه‌و‌در،سیگنالNASنیاز‌چگاونگی
برای‌اینکه‌ایان.گیرند‌جای‌می...(مانند‌امنیت‌ارتباط‌کاربر،مدیریت‌تحرک‌و)کنترل‌و‌مدیریت‌کاربر‌در‌شبکه
.را‌مشاهده‌نمود13-تری‌درک‌شود،میتوان‌شکل‌موضوع‌به‌طور‌ملموس
NAS[2]وASچگونگی‌تفکیک‌وظایف‌بین‌دوالایه‌کنترلی-13شکل
26
که‌باه‌مادیریت‌کااربرLTEهای‌‌ترین‌وظایف‌کنترلی‌در‌شبکه‌از‌مهم‌برخیشود،که‌مشاهده‌می‌ن‌طورهما
.گیرد‌صورت‌میNASتعلق‌دارد،در‌الیه
.آمده‌استNASهای‌الیه‌‌سازی‌مربوط‌به‌سیگنالینگ‌ای‌از‌شبیه،نمونه1-در‌پیوست
سااختار.بارد‌‌های‌توربو‌نیز‌بهاره‌مای،از‌کدکنندهLTEفناوریدر‌اینجا‌الزم‌است‌به‌این‌نکته‌اشاره‌شود‌که
توانیاد‌‌‌را‌میLTEهای‌‌ها‌به‌همراه‌اطالعات‌بیشتر‌پیرامون‌فرآیندهای‌الیه‌فیزیکی‌در‌شبکه‌تر‌این‌کدکننده‌دقیق
.مشاهده‌نمایید[1]از‌مرجع11-در‌فصل
روی‌داده‌صاورت‌‌ک‌فروساو‌بار‌‌‌و‌در‌لینLTEهای‌‌در‌شبکه‌ی‌کههایتوانید‌فرآیند‌همچنین،در‌شکل‌زیر‌می
.گیرد‌را‌مشاهده‌نمایید‌می
[1](DL-SCH)فرآیند‌الیه‌فیزیکی‌برای‌لینک‌فروسوی‌اشتراکی-14شکل
:است‌مطابق‌شکل‌زیرراسو‌نیز‌ففرآیند‌مشابه‌برای‌لینک
27
[1](UL-SCH)یاشتراک‌یسوافر‌نکیل‌یبرا‌یکیزیف‌هیال‌ندیفرآ-15شکل
21
3GPP : LTE-Advancedنسل چهارم ارتباطات سیار و گزینه پیشنهادی -3
های‌نسل‌چهارم‌آغاز‌عصر‌جدیدی‌در‌ارتباطاات‌سایار‌‌‌‌رود‌شبکه‌اشاره‌شد،انتظار‌میتر‌‌پیشهمان‌طور‌که
:توان‌در‌چند‌عامل‌جستجو‌کرد‌باشد،دلیل‌این‌امر‌را‌نیز‌می
ارتباطاات‌سایار‌‌‌بارای‌نسال‌چهاارمITUهای‌ضروری‌و‌پیشنهادی‌تعیاین‌شاده‌توسا عامل‌اول‌مشخصه
سایار‌و‌‌‌ات،موجب‌بهبود‌عملکرد‌ارتباطا‌ارایه‌شده‌استها‌که‌در‌بخشی‌مجزا‌در‌این‌فصل‌‌این‌مشخصه.باشد‌می
.شود‌می(رهای‌دیگ‌چه‌در‌ساختار‌داخلی‌خود‌و‌چه‌در‌ارتباط‌با‌شبکه)یکپارچگی‌بیشتر‌شبکه
بارای‌نسال‌چهاارم3GPPاساتاندارد‌پیشانهادیLTE-Advancedعامل‌دوم‌نیاز‌پذیرفتاه‌شادن‌گساترده
های‌ارتباطی‌مناطق‌مختلف‌دنیا‌خواهاد‌شاد‌و‌انتظاار‌‌‌‌‌وع‌نیز‌منجر‌به‌یکپارچگی‌بیشتر‌شبکهاین‌موض.باشد‌می
.ای‌یکپارچه‌در‌سطح‌دنیاا‌مطارح‌شاود‌‌‌‌بکهسیار‌با‌ش‌اتنسل‌ارتباط‌نخستینرود‌نسل‌چهارم‌بتواند‌به‌عنوان‌‌می
باه‌‌‌نیاز‌‌هر‌چند‌گریزی.بر‌روی‌این‌استاندارد‌خواهد‌بود‌یز‌مانند‌فصل‌قبل،تمرکز‌اصلیاز‌این‌رو‌در‌این‌فصل‌ن
.دخواهیم‌زWiMAX،یعنیIEEEمقایسه‌آن‌با‌رقیب‌خود‌از‌موسسه
ارتباطات سیاربرای نسل چهارم ITUهای تعیین شده از سوی مشخصه -3-1
توانست‌نقش‌موثر‌خاود‌را‌درITUرفته‌‌المللی‌بود،اما‌رفته‌سازماندهی‌بیناگرچه‌شروع‌ارتباطات‌سیار‌بدون
اولین‌مورد‌جدی‌از‌این‌دست‌را‌شااید‌بتاوان‌معرفای.های‌سیار‌ایفا‌کند‌عرصه‌سیاست‌و‌استانداردگذاری‌شبکه
باا‌‌‌ی‌کاه‌روناد.گرفات‌‌صورتITUدانست‌که‌از‌سویIMT-2000شرای مورد‌نیاز‌برای‌نسل‌سوم،تحت‌عنوان
کامال‌‌‌اختصاص‌داشات‌های‌الزم‌برای‌نسل‌چهارم‌‌مشخصه‌تعیینکه‌به2111در‌سالIMT-Advancedمعرفی
.داشت‌خواهیم‌ارتباطات‌سیار‌برای‌نسل‌چهارمITUها‌و‌پیشنهادهای‌‌ای‌به‌ضرورت‌در‌ذیل‌اشاره.شد
های نسل چهارم ارتباطات سیار شبکههای ضروری مشخصه -3-1-1
.ای‌شکل‌بگیرد‌و‌سوئیچینگ‌بستهIPیه‌کل‌شبکه‌باید‌بر‌پا -
.سیم‌کاربردی‌موجود،قابلیت‌تطبیق‌و‌سازگاری‌داشته‌باشد‌شبکه‌باید‌با‌استانداردهای‌بی -
راMbit/s 100همچناین‌‌آل‌و‌را‌در‌حالت‌ساکون‌و‌شارای ایادهGbit/s 1دیتای‌شبکه‌باید‌بتواند‌نرخ -
.فراهم‌آورد‌فروسو،در‌لینک‌برای‌کاربران‌متحرک‌با‌سرعت‌باال
29
(مگااهرتز41یاا‌حاداکثر)مگااهرتز21تا5پهنای‌باند‌کانال‌مورد‌استفاده‌باید‌دارای‌انعطاف‌و‌در‌رنج -
.باشد
ارساال‌‌لیناک‌‌درbit/s/Hz 6.75در‌لیناک‌دریافات‌وbit/s/Hz 15طیفی‌بهره‌‌بیشینهشبکه‌باید‌دارای -
درbit/s/Hz 2.25در‌لیناک‌دریافات‌وbit/s/Hz 3این‌بهره‌در‌محیطهاای‌بساته‌بایاد‌بیشاتر‌از.باشد
.لینک‌ارسال‌باشد
هاا‌‌‌میاان‌سالول‌‌‌نارمhandoverالمللی‌و‌قابلیت‌‌یکپارچه،همراه‌با‌رومینگ‌بینشبکه‌باید‌دارای‌اتصالی -
.باشد
ای‌مثال‌تمااس‌‌‌‌باالیی‌را‌برای‌کاربردهاای‌چندرساانه‌‌سطح(QoS)های‌‌سرویسشبکه‌باید‌بتواند‌کیفیت -
.فراهم‌کند...تصویری،تلویزیون‌موبایل‌و
برای نسل چهارم ITUای پیشنهادی های پایه تکنیک -3-1-2
بایاد.ارایاه‌داده‌اسات‌‌‌سایار‌‌را‌نیز‌برای‌استفاده‌در‌نسل‌چهارم‌ارتباطاات‌فنی‌ی‌پیشنهادهایITUهمچنین
باه‌‌‌فرآیند‌استانداردسازی‌جزئیات‌درها‌نقش‌دارد‌و‌‌گذاری‌یاستدر‌س‌حوزه‌موبایل،غالبادرITUکه‌‌داشتتوجه
هاای‌باه‌کاار‌گرفتاه‌‌‌‌‌‌فناوریو‌‌استانداردها...و3GPP،IEEE،بلکه‌موسسات‌دیگری‌چون‌پردازد‌نمی‌نقش‌ایفای
هر‌چند.دهند‌ارایه‌میITUبرای‌برآورده‌نمودن‌نیازهای‌تعیین‌شده‌توس را‌های‌پیشنهادی‌خود‌شده‌در‌شبکه
از‌اغلابITUهاای‌مادنظر‌‌‌‌بارای‌بارآورده‌نماودن‌مشخصاه،مشاهده‌خواهیم‌کرد‌که‌این‌موسسات‌نیاز‌نااگزیر
شاده‌‌در‌ذیل‌به‌برخای‌از‌ایان‌ماوارد‌اشااره.اند‌نموده‌استفادهبرای‌نسل‌چهارم‌نیزITUهای‌پیشنهادی‌‌تکنیک
:است
؛باال‌بردن‌نرخ‌دیتا‌برای(MIMO)یافتهد‌بهبو‌آنتنی-های‌چند‌استفاده‌از‌سیستم -
برای‌ارساال‌مناساب(ارسال‌در‌لینکSC-FDEدر‌لینک‌دریافت‌وOFDM)حاملی-استفاده‌از‌روش‌چند -
؛1فرکانس‌های‌گزینشگر‌در‌کانال
؛(نیاز‌در‌سمت‌گیرنده‌موردSNRبرای‌کاهش)کننده‌خطای‌توربو‌‌استفاده‌از‌کدهای‌تصحیح -
؛با‌توجه‌به‌شرای کانالبه‌صورت‌دینامیک‌و‌بندی‌و‌اختصاص‌کانال‌بین‌کاربران،زمان -
1 Frequency Selective Channels
31
؛پذیر‌برای‌تغییر‌نوع‌مدوالسیون‌و‌کدهای‌تصحیح‌خطا‌با‌توجه‌به‌شرای ایجاد‌یک‌اتصال‌تطبیق -
.ها‌های‌بازپخش‌در‌شبکه‌با‌قابلیت‌هماهنگی‌و‌همکاری‌بین‌آن‌استفاده‌از‌سیستم -
و)برای‌نسال‌چهاارمITUهای‌مشخ،شده‌توس مهمترین‌ویژگیدان‌اشاره‌شد،از‌جمله‌نچه‌در‌اینجا‌بآ
منتشار‌شاده‌‌‌‌مساتندات‌مارتب شود‌‌تر‌این‌موارد،پیشنهاد‌می‌برای‌مطالعه‌کامل.باشد‌می(ها‌نه‌الزاما‌تمامی‌آن
.مطالعه‌شوداز‌وبسایت‌آنITUتوس
WiMAX و LTE-Advanced: های اصلی نسل چهارم گزینه -3-2
سیم‌که‌پیش‌از‌این‌‌های‌بی،موسسات‌استانداردسازی‌سیستمITUهای‌نسل‌چهارم‌توس مشخصهبا‌تعیین
هاا‌‌‌ترین‌تاالش‌‌از‌این‌بین‌موفق.نسل‌نمودنداین‌استانداردهای‌مورد‌نیاز‌‌طراحیبودند،شروع‌به‌فعالیت‌مشغول
فنااوری‌مرباوط‌باه(ندپیشنهادی‌نسل‌چهارم‌انتخاب‌شد‌اصلی‌به‌عنوان‌دو‌گزینهITUکه‌در‌نهایت‌نیز‌توس )
LTE-Advanced( 3که‌توسGPPارایه‌شد)وWiMAX-Advanced(802.15یاm کاه‌توساIEEEارایاه‌شاد)
.باشد‌می
بینی‌اینکه‌کدام‌استاندارد‌خواهد‌توانسات‌خاود‌را‌باه‌عناوان‌نسال‌چهاارم‌میاان‌اپراتورهاا‌و‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌در‌ابتدا‌پیش
برساد‌‌المللی‌‌بینکامل‌به‌موفقیت‌‌توانست‌دخواهیک‌‌هیچ‌آیا‌تر‌عمل‌نماید‌و‌اینکه‌نموده‌و‌موفقکاربران‌معرفی
رفتاه‌‌‌اماا‌رفتاه.به‌کار‌خواهد‌رفت،مشاکل‌باود‌‌‌غالب‌ش‌از‌جهان‌یک‌استانداردباز‌هم‌مانند‌گذشته‌در‌هر‌بخ‌یا
باه‌نماوده‌و‌باه‌عناوان‌نسال‌‌‌‌‌‌توانست‌به‌صورت‌نسبتا‌کاملی‌بر‌رقیاب‌خاود‌غلLTE-Advancedمشاهده‌شد‌که
رود‌تا‌به‌عنوان‌اولین‌استاندارد‌سراسری‌در‌سطح‌کره‌زماین‌باه‌کاار‌گرفتاه‌‌‌‌‌‌امروزه‌نیز‌می.چهارم‌شناخته‌شود
.شود
اساتاندارد‌‌پیش‌از‌اینکه‌به‌دالیل‌چرایی‌این‌پیروزی‌اشاره‌شود،ابتدا‌به‌مقایسه‌مشخصات‌شبکه‌در‌این‌دو
باه‌شاماره‌ویارایش).های‌این‌دو‌شبکه‌با‌یکدیگر‌مقایسه‌شده‌است‌ای‌از‌ویژگی‌خالصه5-در‌جدول.پردازیم‌می
.(باشند‌می2111سال‌‌نسخه‌شود‌که‌هر‌دو‌مربوط‌به‌همچنین‌مشاهده‌می.هر‌کدام‌توجه‌شود
31
WiMAX[Reference]1وLTE-Aهایهایشبکهمقایسهویژگی-5جدول
هاا،هاای‌اتصاال‌دهناده‌پایاناه‌‌‌‌‌ساختار‌این‌دو‌شبکه‌را‌از‌لحا پروتکلتوانید‌‌ز‌مینی16-همچنین‌در‌شکل
.مقایسه‌نمایید
WiMAXوLTE-Aهای‌‌مقایسه‌ساختار‌پروتکلی‌شبکه-16شکل
موجاود‌اسات‌کاه‌مطالعاه‌آن‌باه[12]در‌بخاش‌ساوم‌مرجاع‌‌‌هاا،از‌ایان‌شابکه‌‌‌تری‌البته،مقایسه‌مفصل
.شود‌مندان‌توصیه‌می‌عالقه
ناد‌را‌ماورد‌‌‌ا‌هسزایی‌داشت‌نقش‌بهLTE-Advancedرسد‌در‌موفقیت‌‌برخی‌از‌دالیلی‌را‌که‌به‌نظر‌میدر‌ادامه
کاهWiMAX Forumاز‌جملاه‌متخصصاین‌‌‌این‌موفقیت‌در‌حالی‌است‌که‌برخای‌‌‌البته.خواهیم‌دادبررسی‌قرار
1 Reference: LTE Vs. WiMAX: 4th Generation Telecommunication Networks, by Deiter Eberle
32
در‌ایان‌‌از‌جمله‌دالیلی‌که‌‌و‌داشتندراWiMAXانتظار‌موفقیت‌‌باشد،میWiMAXمربوط‌به‌برای‌امورIEEEنهاد
:کردند‌عبارت‌بود‌از‌ارایه‌می‌راستا
ای‌باین‌نسال‌‌‌‌تغییرات‌گسترده‌و‌پایاه،و‌در‌مقابلWiMAXهای‌نسل‌قدیم‌و‌جدید‌‌تطبیق‌پذیری‌شبکه -
روم‌ارایاه‌شاده‌اسات‌مشااهده‌‌‌‌‌توس وایمکس‌فا‌‌کها‌ر17-شکل)3GPPپیشنهادی‌سوم‌و‌چهارم‌شبکه
.(نمایید
1تا‌نسل‌چهارمIEEEو3GPPهای‌‌بررسی‌روند‌توسعه‌شبکه-17شکل
؛ندوجاود‌داشاتLTE-Aدر‌مقابال(اوایال‌ارایاه‌اساتانداردها)که‌در‌آن‌زماانWiMAXهای‌‌برتریبرخی -
غالبا‌از‌بین‌رفته‌و‌بعضا‌به‌ضعف‌تبدیلLTE-Aهای‌جدیدتر‌استاندارد‌‌ها‌با‌ارایه‌نسخه‌هرچند‌این‌برتری
.شدند
:به‌صورت‌زیر‌بیان‌نمود‌توان‌می‌راLTE-Advancedدر‌این‌بین‌بتوان‌مهمترین‌عوامل‌موفقیت‌اما
و‌همچناین‌اپراتورهاای(ونادورها)های‌شبکه‌کنندگان‌سیستم‌در‌میان‌تولید3GPPموسسه‌سابقه‌خوب -
های‌بسیار‌ماوفقی‌‌‌توانسته‌بود‌در‌هر‌دو‌نسل‌دوم‌و‌سوم،شبکه3GPPپیش‌از‌این‌موسسه:تلفن‌همراه
چناد‌ساالی‌باودIEEEکه‌موسسه‌‌در‌حالی.را‌معرفی‌نماید‌و‌از‌سابقه‌طوالنی‌در‌این‌زمینه‌برخوردار‌بود
.اند‌فروم‌گرفته‌شده-از‌یکی‌از‌اسالیدهای‌وایمکس17و16تصاویر
33
باه‌هایچ‌وجاه‌‌‌‌از‌این‌لحا بود‌و‌‌به‌میدان‌آمدهای‌موبایل‌ه‌برای‌شبکهWiMAXمعرفی‌استاندارد‌‌باکه
.قابل‌مقایسه‌نبود3GPPبا
توس شبکه‌وسایع‌و3GPPاستانداردهای:3GPPدخیل‌در‌امر‌استانداردگذاری‌شبکه‌وسیع‌متخصصین -
به‌خصوص‌در‌مورد‌نسال‌جدیاد،برخای‌موسساات.شد‌می‌گذاری‌و‌نهایی‌پایهای‌از‌متخصصین‌‌پراکنده
نیاز‌در‌ایان‌امار‌‌‌‌‌کردند‌استفاده‌می‌را‌تحقیقاتی‌شرق‌آسیا‌که‌پیش‌از‌این‌استانداردهای‌مخت،به‌خود
این‌متخصصین‌خود‌در‌مراکز‌سازنده‌تجهیزات‌مخاابراتی‌و‌یاا‌‌‌که‌بسیاری‌از‌‌از‌آنجایی.مشارکت‌نمودند
.رسد‌به‌نظر‌می‌تر‌منطقیLTE-Advancedاند،بدیهی‌است‌موفقیت‌‌اپراتورها‌مشغول‌به‌فعالیت
ساال‌‌‌توانست‌به‌سرعت‌و‌در‌عرض‌حادود‌یاک3GPP:ها‌نآسازی‌عملی‌‌پیادهتوسعه‌سریع‌استانداردها‌و -
استاندارد‌خود‌را‌بهبود‌بخشیده‌و‌همچنین‌نخستین‌نمونه‌عملای‌آن‌را‌نیاز(2119تا2111از‌اواس )
دهندگان‌خدمات‌تلفان‌‌‌میان‌ارایه3GPPضوع‌نیز‌توانست‌به‌اعتمادسازی‌شبکه‌جدید‌این‌مو.پیاده‌کند
.سیار‌کمک‌کند
هاا‌‌‌مناساب‌آن‌‌انتشاراستانداردنویسی‌بسیار‌دقیق‌و‌توان‌مورد‌اشاره‌قرار‌داد،مواردی‌که‌مییکی‌دیگر‌از -
فته‌شدن‌اساتانداردهای‌آن‌سزایی‌در‌گسترش‌و‌پذیر‌باشد‌که‌تاثیر‌به‌می3GPPاز‌طریق‌پایگاه‌اینترنتی
.دارد‌عناصر‌شبکه‌در‌سراسر‌جهان‌توس مراکز‌تحقیقاتی،اپراتورها‌و‌تولیدکنندگان
در‌‌ماا‌ا،نماود‌‌ارایهشد‌‌اشاره‌توس نگارندهآنچه‌توان‌مواردی‌بیش‌از‌‌تر‌احتماال‌می‌با‌بررسی‌بیشتر‌و‌عمیق
.پردازیم‌میهای‌دیگر‌‌به‌همین‌حد‌بسنده‌کرده‌و‌به‌بررسی‌بخشاینجا
LTE-Advancedاستاندارد ها و فناوریتر معرفی دقیق -3-3
هاای‌سایار‌‌‌‌ترین‌استاندارد‌نسل‌چهارم‌شبکه‌به‌عنوان‌اصلیLTE-Advancedه‌استحال‌که‌مشخ،گردید
.نماییم‌میبررسی‌تر‌‌ن‌را‌به‌طور‌دقیقآهای‌‌رخی‌ویژگیب،باشد‌میمطرح
.شکل‌گرفته‌اساتLTEبر‌پایه‌استانداردLTE-Advancedطور‌که‌پیش‌از‌این‌نیز‌اشاره‌شد،استاندارد‌‌همان
ITUهاای‌ماورد‌نظار‌‌‌‌‌در‌آنچه‌پیش‌از‌این‌ارایه‌شده‌بود،مشخصه‌ییبهبودها‌اعمالاز‌این‌رو‌سعی‌شده‌تا‌تنها‌با
و‌بهبودهاایی‌کاه‌نسابت‌باهLTE-Advancedهای‌در‌اینجا‌به‌مهمترین‌مشخصه.برای‌نسل‌چهارم‌برآورده‌شود
LTEکنیم‌اشاره‌می‌یافته‌است.
34
ها تجمیع حاملگیری از روش بهره
تجمیاع‌‌‌بیشاتر‌در‌نسال‌چهاارم،اساتفاده‌از‌روش‌‌‌‌‌نارخ‌داده‌برای‌دساتیابی‌باه‌‌‌‌راهکارهاترین‌یکی‌از‌اصلی
گیگابیات‌بار1تاا)هاای‌بااال‌‌‌امکان‌دستیابی‌به‌دیتاریاتMIMOمیباشد‌که‌در‌کنارCAها‌یا‌به‌اختصار،حامل
در‌یک‌پهنای‌باند‌یکپارچه‌و‌وسایع‌ارسال‌اطالعات‌‌در‌این‌روش‌به‌جای.کندفراهم‌می‌فروسور‌لینک‌را‌د(ثانیه
تار،دساتیابی‌باه‌چناین‌‌‌‌‌باندهای‌وسایع‌پهنای‌که‌بدلیل‌پر‌بودن‌گستره‌فرکانسی‌و‌با‌توجه‌به‌نیاز‌روز‌افزون‌به
قارار(CarrierComponent)جازء‌حامال‌‌‌اطالعات‌بر‌روی‌چنادین،نیز‌می‌گرددرایطی‌روز‌به‌روز‌مشکل‌تر‌ش
.شود‌میموجود‌در‌گسترده‌فرکانسی‌ارسال‌‌و‌در‌باندهای‌خالی‌گرفته
(پیوسته و ناپیوسته)ها CCهای انتخاب روش
طور‌که‌از‌ناام‌آنهاا‌‌‌پذیر‌است‌که‌همان‌پیوسته‌و‌ناپیوسته‌امکان‌کلی‌به‌دو‌روشها‌‌سازی‌تجمیع‌حامل‌پیاده
هاا‌باوده‌و‌دومای‌در‌حاالتی‌اسات‌کاه‌آنهاا‌در‌گساتره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ن‌جزء‌حامال‌آید،اولی‌مربوط‌به‌حالت‌مجاور‌بودبر‌می
طبیعی‌است‌که‌روش‌ناپیوسته‌همان‌روشی‌است‌که‌امروزه‌و‌باا‌توجاه.فرکانسی،از‌یکدیگر‌فاصله‌داشته‌باشند
هاایی‌کاه‌در‌‌‌‌یاا‌فرکاانس)ها‌و‌‌به‌منظور‌استفاده‌از‌جزءهای‌بال‌استفاده‌‌اشغال‌بودن‌طیف‌وسیعی‌از‌فرکانس‌به
اند‌ولی‌امروزه‌بال‌اساتفاده‌بااقی‌‌‌گرفته‌های‌دیگر‌مورد‌استفاده‌قرار‌می‌های‌پیشین‌و‌یا‌سیستمگذشته‌برای‌نسل
های‌بیشتری‌نیاز‌روبارو‌اسات،باه‌خصاوص‌‌‌‌‌‌‌چالش‌مورد‌توجه‌است‌و‌از‌طرفی‌همین‌روش‌است‌که‌با(اند‌مانده
.های‌متفاوت‌باشند‌حالتی‌که‌دو‌جزء‌از‌دو‌باند‌فرکانسی‌مختلف‌و‌با‌ویزگی
هاا‌درCCتاری‌بارای‌حااالت‌مختلاف‌‌‌‌‌‌رسد‌نیاز‌است‌تا‌تقسیم‌بندی‌دقیاق‌‌میبا‌توجه‌به‌این‌مساله،به‌نظر
اناواع‌‌‌خاورد،نیاز‌باه‌چشام‌مای‌‌‌‌‌برخای‌مقااالت‌‌‌که‌در‌در‌این‌تقسیم‌بندی.ا‌صورت‌پذیرده‌روش‌تجمیع‌حامل
باناد،هام-ناپیوساته‌و‌غیار-3باناد‌و‌نهایتاا‌‌‌‌ناپیوسته‌و‌هام-2پیوسته،-1ها‌به‌سه‌حالتِ‌‌های‌تجمیع‌حامل‌روش
(11-شکل.)شوند‌تقسیم‌می
35
[11]ها‌‌تجمیع‌حامل‌‌گانه‌روش‌تقسیم‌سه-11شکل
تعلاق‌دارد،تارین‌حالات‌اسات‌‌‌‌‌ها‌به‌حالت‌سوم‌که‌همان‌کااربردی‌‌بیشترین‌چالشطور‌که‌گفته‌شد،همان
ن‌باند،در‌این‌حالات‌باه‌چنادی‌‌‌‌لت‌همبرخالف‌حابرای‌نمونه.باند‌باشند‌هم-ها‌ناپیوسته‌و‌غیرCCیعنی‌حالتی‌که
باه‌پیچیادگی‌‌که‌خود‌‌است‌نیازRFجای‌یک‌مدار‌‌به Multiple RFطور‌به‌مدارهای‌و‌همینFFTعملیات‌موازی
تار‌از‌‌‌که‌امروزه‌دسترسی‌به‌نارخ‌دیتاای‌بااالتر‌و‌اساتفاده‌مناساب‌‌‌‌‌‌اما‌از‌آنجایی.ها‌منجر‌می‌شود‌سیستم‌بیشتر
.ها‌را‌پذیرا‌خواهیم‌بود‌فضاهای‌خالی‌طیف‌فرکانسی‌بسیار‌ارزشمند‌است،از‌نسل‌چهارم‌به‌بعد،این‌پیچیدگی
بهبود یافته 1آنتنی-سیستم انتقال چند
از‌مهمتارین‌عوامال‌‌‌‌دیگار‌‌یکای،کنار‌افزایش‌پهنای‌باند‌اختصااص‌یافتاه‌‌آنتنی،در-از‌روش‌چنداستفاده
آنتنای‌باودیم،اماا‌در-چناد‌‌‌شاهد‌اساتفاده‌از‌سیساتمLTEاگرچه‌پیش‌از‌این‌نیز‌در.باشد‌افزایش‌نرخ‌دیتا‌می
در‌هار‌‌‌هاا‌‌افزایش‌تعداد‌بیشینه‌آناتن‌‌تغییر‌روش‌استفاده‌از‌این‌تکنیک‌و‌همچنین‌باLTE-Advancedاستاندارد
بهره‌طیفی‌ماد‌‌‌ای‌که‌وجود‌آمده‌است،به‌گونه‌‌به‌انتقال‌داده،ارتقای‌محسوسی‌در‌نرخ‌فراسوو‌‌فروسودو‌جهت
.(19-شکل)شودبرآورده‌برای‌نسل‌چهارمITUنظر
.تواند‌به‌طور‌کامل‌بار‌معنایی‌مورد‌نظر‌را‌برساند‌در‌نظر‌گرفته‌شده‌است،هر‌چند‌نمیMIMOاین‌واژه‌به‌عنوان‌جایگزین‌فارسی‌اصطالح
36
LTE-A[11]یها‌شبکه‌درMIMOیریکارگ‌به‌یها‌روش‌از‌یینما-18شکل
چهاار‌‌بیشاینه‌‌که‌به‌انتقال)فروسودر‌لینک4x4های‌‌امکان‌استفاده‌از‌آنتنLTE (Realese 8)استاندارد‌در
پلکساینگ‌فضاایی‌از‌هام‌جادا‌‌‌‌‌‌باا‌ماالتی‌‌‌کاه‌پرداختاه‌‌‌مشاترک‌‌در‌یک‌طیف‌فرکانسی‌رشته‌اطالعات‌همزمان
قارارeNBکه‌یک‌آنتن‌در‌دستگاه‌کاربر‌و‌حداکثر‌دو‌آنتن‌گیرنده‌در)فراسودر‌لینک1x2های‌‌و‌آنتن(شوند‌می
،اما‌فق یک‌رشته‌اطالعات‌در‌واحاد‌‌داراستکیفیت‌بهتری‌راeNB،سیگنال‌دریافتی‌در1چندگانگیگرفته‌و‌با
داده،نارخ2پلکسینگ‌فضایی‌برای‌چند‌کاربر‌مالتیاگرچه‌در‌آنجا‌با.وجود‌داشت(شود‌میزمان‌و‌فرکانس‌جاری
اصارار‌بار‌‌‌‌عامل‌اصلی‌این‌محادودیت.شد‌یجاد‌نمیهر‌کاربر‌ا‌‌ادهد‌‌یافت،اما‌تغییری‌در‌نرخ‌کلی‌شبکه‌بهبود‌می
شااهد،ITUهای‌مد‌نظر‌‌با‌هدف‌برآورده‌کردن‌مشخصه‌وRelease 10در.ساختار‌دستگاه‌کاربر‌بودساده‌ماندن
:باشیم‌میآنتنی-های‌چند‌حوزه‌استفاده‌از‌سیستمو‌درLTE-Advancedتغییرات‌زیر‌در‌استاندارد
.انجامد‌می‌دادهدر‌لینک‌ارسال‌که‌به‌بهبود‌نرخ4x4در‌لینک‌دریافت‌و8x8های‌‌آنتنامکان‌استفاده‌از -
بردن‌نارخ‌دیتاا‌و‌یاا‌بااال‌‌‌‌‌‌‌های‌چندگانه‌جهت‌باال‌بسته‌به‌محل‌کاربر‌و‌کیفیت‌سیگنال‌انتقالی،از‌آنتن
-شاکل).شاود‌‌استفاده‌می(انجامد‌می‌دادهباال‌رفتن‌نرخ‌ی‌به‌که‌خود‌به‌نوع)دایورسیتیبردن‌کیفیت‌با
19)
1 Diversity 2 Multiple User Spatial Multiplexing (MU-MIMO)
37
1برای‌افزایش‌نرخ‌دیتا‌یا‌بهبود‌کیفیت‌با‌دایورسیتیMIMOاستفاده‌از‌روش-19شکل
ال‌در‌بهتارین‌سایگن‌‌کدینگ‌باا‌هادف‌امکاان‌دساتیابی‌باه‌‌‌‌‌‌‌پیش)مورد‌استفاده‌کدینگ‌تغییر‌روش‌پیش -
(.پذیرد‌کننده‌صورت‌می‌دریافت
CRS،از‌سیگنال‌مرجع‌سالول1در‌ویرایش)های‌مرجع‌‌تغییر‌روش‌استفاده‌از‌سیگنال -اساتفاده‌شاده‌و2
DM-RS،از‌سیگنال‌مرجع‌کاربر11در‌ویرایش.شد‌کدینگ‌اعمال‌می‌نال‌پس‌از‌پیشاین‌سیگاساتفاده3
.(کنیدمراجعه21-شکل‌به.گردد‌اعمال‌میکدینگ‌‌شود‌که‌قبل‌از‌پیش‌می
114و1های‌مرجع‌در‌دو‌ویرایش‌‌چگونگی‌استفاده‌از‌سیگنال-21شکل
2های ناهمگن شبکهپشتیبانی از و 1ها ، فمتوسل5ها استفاده از رله:
1 Reference: 3GPP Website
2 Cell-Spicific Refrence Signal
3 Demodulation Refrence Signal
4 Reference: 3GPP Website 5 Relay
31
-LTEکارگیری‌آن‌در‌استاندارد‌‌های‌به،اما‌تکنیک‌از‌این‌نیز‌مطرح‌بودهها‌پیش‌‌اگرچه‌استفاده‌از‌رله:ها رله
Advancedها‌در‌فراهم‌نمودن‌امکاان‌دسترسای‌باه‌‌‌‌‌به‌طور‌عمومی،کاربرد‌اصلی‌رله.بهبود‌و‌توسعه‌یافته‌است
هاا،در‌‌‌سالول‌‌‌یار‌ضعیف‌اسات،بارای‌مثاال‌در‌لباه‌‌‌‌شبکه‌در‌مناطقی‌است‌که‌سیگنال‌اصلی‌وجود‌نداشته‌یا‌بس
و‌در‌ایان‌نقااط‌‌‌ها‌نیاز‌فاراهم‌نماودن‌دسترسای‌باه‌شابکه‌‌‌‌‌‌‌‌نقش‌اصلی‌رله....ها‌و‌‌اختمانهای‌داخلی‌س‌محی
.گسترش‌حوزه‌تحت‌پوشش‌است
(21-شکل):نمودتقسیم‌کلی‌به‌دو‌دسته‌توان‌‌می‌راها‌‌به‌طور‌کلی‌رله
ها‌در‌حقیقات‌‌‌این‌رله.کنند‌باشند‌که‌در‌همان‌فرکانس‌کار‌شبکه‌اصلی‌عمل‌می‌میهایی‌‌دسته‌اول،رله -
هاا،در‌صاورت‌باروز‌‌‌‌‌استفاده‌از‌ایان‌رلاه.نمایند‌ایفای‌نقش‌می‌کننده‌تقویتRFتنها‌به‌عنوان‌یک‌مدار
ار‌ناهماهنگی‌ممکن‌است‌به‌بروز‌اختالل‌در‌شبکه‌منتهی‌شود‌و‌از‌این‌رو‌بایاد‌باه‌دقات‌باه‌کا‌‌‌‌‌تاخیر‌و
.(21-از‌شکلb-قسمت)گرفته‌شوند
باشند‌که‌سیگنال‌دریافتی‌و‌سیگنال‌انتشاری‌آنها،در‌دو‌فرکانس‌مجازا‌‌‌ها‌نیز،آنهایی‌می‌دسته‌دوم‌رله -
.(22-از‌شکلc-قسمت)ندباش‌می
[11]ها‌کارگیری‌رله‌های‌به‌انواع‌روش-21شکل
های‌متفااوتی‌‌‌توانند‌نقش‌ها‌بسته‌به‌این‌که‌در‌کدام‌الیه‌از‌پروتکل‌شبکه‌عمل‌نمایند،می‌همچنین‌رله
انادازی‌آن‌نیاز‌‌‌‌تر‌باشاد،سااخت‌و‌راه‌‌‌نماید‌پایین‌ای‌که‌رله‌در‌آن‌عمل‌می‌باالترین‌الیههرچه.داشته‌باشند
1 Femtocell [ د‌شون‌نامیده‌می‌نیز (HeNB) home eNode B]
2 heterogeneous
39
هاای‌‌‌نمایند،از‌این‌رو‌درگیر‌مسایل‌الیاه‌‌می‌ها‌تنها‌در‌الیه‌فیزیکی‌عمل‌برای‌نمونه،برخی‌رله.تر‌است‌ساده
های‌باالتر‌نیز‌عمل‌نماید‌که‌در‌‌اما‌ممکن‌است‌رله‌در‌الیه.شوند‌نمی(NetworkوMACمثل)باالتر‌از‌خود
.را‌نیز‌تحت‌نظر‌داشته‌باشاند...و(MACدر‌الیه)این‌صورت‌باید‌برخی‌مسایل‌مانند‌چگونگی‌تقسیم‌کانال
.استتر‌‌های‌ساده‌ایل‌بر‌استفاده‌از‌رلهامروزه‌بیشتر‌تم
هااHome eNodeBها‌یا،فمتوسلLTE-Advancedبینی‌شده‌در‌‌اجزای‌پیشای‌دیگر‌از‌‌دسته: ها فمتوسل
خصوصای‌یاا‌‌‌‌‌هاای‌بساته‌‌‌در‌محی )صورت‌داخلی‌‌های‌کاملی‌هستند‌که‌بهeNBها‌در‌حقیقت‌‌فمتوسل.هستند
جاا‌از‌هماین.روند‌به‌کار‌می(ای‌که‌به‌تداخلی‌منجر‌نشود،به‌گونهباز‌های‌در‌شرایطی‌نیز‌در‌محی عمومی‌و‌یا
،نه‌به‌عنوان‌یک‌واساطه‌باین‌دساتگاه‌کااربر‌و‌‌‌‌‌ها‌فمتوسلها‌متوجه‌شد،چه‌اینکه‌‌با‌رلهها‌را‌‌توان‌تفاوت‌آن‌می
eNBامروزه‌تکمیال.دننمای‌می‌عمل‌هسته‌شبکهن‌دستگاه‌کاربر‌و‌و‌به‌عنوان‌یک‌واس بی‌ل،بلکه‌به‌طور‌مستق
هاای‌نسال‌جدیاد‌‌‌‌‌مهم‌کاری‌در‌شابکه‌های‌‌ها‌یکی‌از‌زمینهHeNBاستانداردها‌و‌فراهم‌نمودن‌امکان‌استفاده‌از
.است
اشااره‌‌‌هاا‌‌آنبرخی‌از‌هایی‌دارد‌که‌در‌ذیل‌به‌طور‌گذرا‌به‌‌و‌چالش‌ها‌ها،مزیت‌ها‌ویژگیHeNBاستفاده‌از
:کنیم‌می
شاوند،یا‌فیبر‌نوری‌به‌شبکه‌متصل‌میDSLمستقل‌و‌توس یک‌ارتباط‌‌ها‌به‌طور‌که‌فمتوسل‌از‌آنجایی -
ها‌یکای‌از‌‌‌فراهم‌نمودن‌امنیت‌فمتوسل.رعایت‌شودeNBها‌تمامی‌موارد‌امنیتی‌یک‌‌بنابراین‌باید‌در‌آن
.است‌ها‌در‌عمل‌آنهای‌‌مهمترین‌چالش
عملکاردی‌کاه‌‌‌کنند،به‌سمت‌شبکه‌اصلی‌فراهم‌می‌را‌از‌یک‌کانال‌داخلی‌دادهها‌امکان‌انتقال‌‌سل‌فمتو -
از‌ایان‌رو‌امکاان‌پاایین‌آوردن‌هریناه.مقایسه‌نمودWiFiمانند،WLANهای‌‌شاید‌بتوان‌آن‌را‌با‌شبکه
.وجود‌داردها‌‌برای‌آن‌دادهو‌در‌عین‌حال،باال‌بردن‌نرخ‌‌دادهانتقال
روناد،بیشاینه‌سارعت‌تحارک‌کااربر‌در‌‌‌‌‌‌‌ر‌مای‌های‌داخلی‌به‌کاا‌‌مکان‌درها‌بیشتر‌‌که‌فمتوسل‌از‌آنجایی -
.ها‌محدودتر‌است‌استفاده‌از‌آن
گنجانده‌شاده‌اسات،یکای‌ازLTE-Advancedکه‌در‌استاندارد‌هایی‌‌با‌توجه‌به‌ویژگی:های ناهمگن شبکه
هاای‌‌‌هایی‌با‌سلول‌شبکه)های‌ناهمگن‌‌شبکهعملیاتی‌ها،گسترش‌‌های‌این‌شبکه‌ترین‌ویزگی‌ترین‌و‌چالشی‌اصلی
41
و‌یا‌با‌استانداردی‌متفاوتای‌یا‌ارتباط‌با‌فمتوسل‌‌ها‌نواحی‌کوچکتری‌به‌صورت‌ارتباط‌رله‌وسیع‌که‌در‌درون‌آن
های‌مدیریت‌منابع‌رادیاویی‌در‌‌‌و‌توسعه‌روش‌نیاز‌به‌بهبودگیری‌‌شکلاین‌موضوع‌منجر‌به.باشد‌می(وجود‌دارند
-ها‌گسترش‌ویژگای‌خاود‌‌‌یکی‌از‌مهمترین‌راهکارهای‌ارایه‌شده‌برای‌این‌چالش.ی‌جدید‌شده‌استاستانداردها
.است1(SON)ای‌‌بهینه‌سازی‌شبکه
ای هماهنگ نقطه-روش ارسال و دریافت چند(CoMP):
هاا‌و‌باا‌اساتفاده‌از‌ایجااد‌‌‌‌‌‌های‌سالول‌‌در‌لبه‌دیتا‌و‌باال‌بردن‌بازده‌شبکه‌نرخ،بهبودCoMPایده‌اصلی‌روش
تواند‌به‌دو‌صورت‌متمرکز‌و‌توزیاع‌‌‌به‌طور‌کلی‌چگونگی‌این‌همکاری،می.باشد‌های‌مجاور‌می‌همکاری‌بین‌آنتن
.دشو‌مشاهده‌می22-شده‌باشد‌که‌در‌شکل
[11]صورت‌متمرکز‌و‌توزیع‌شدهبه‌دوLTE-Aهای‌‌ها‌در‌شبکه‌همکاری‌بین‌آنتن-22شکل
کنناد،در‌منااطق‌‌‌مای‌‌های‌مجاور‌استفاده‌هایی‌که‌از‌طیف‌فرکانسی‌مشابه‌برای‌سلول‌در‌شبکهبه‌طور‌کلی
انرژی‌سیگنال‌باه‌ناویز‌از‌ساوی‌دیگار،نارخ‌‌‌‌‌‌‌سطح‌سو‌و‌کاهش‌به‌دلیل‌تداخل‌پیش‌آمده‌از‌یک،ها‌مرزی‌سلول
خواهیم‌با‌ایجاد‌همکااری‌‌‌میCoMPحالی‌است‌که‌در‌روش‌‌‌این‌در.یابد‌و‌کیفیت‌خدمات‌کاهش‌می‌دادهانتقال
ای‌کاه‌‌‌م،به‌گوناه‌از‌این‌تداخل‌را‌فراهم‌نمایی،امکان‌استفاده‌مفید‌به‌جای‌مضر،نواحی‌‌این‌مجاور‌های‌بین‌آنتن
شاید‌در‌نگاه‌اول‌این‌امر‌کمی‌عجیب‌باه‌نظار‌بیایاد،اماا‌بارای.در‌نهایت‌به‌باال‌رفتن‌نرخ‌انتقال‌داده‌بیانجامد
1 Self optimizing Network
41
در‌یکای‌از)در‌حقیقات‌در‌اینجاا‌نیاز.استاین‌روش‌آشنا‌اصول‌آشنایی‌دارند،قطعاMIMOکه‌با‌روش‌‌کسانی
آنتنای‌ماواجهیم،باا‌ایان-با‌نوعی‌روش‌چناد(د‌گرفتاره‌قرار‌خواهکه‌در‌ذیل‌مورد‌اشCoMPترین‌انواع‌‌اصلی
با‌یک‌لینک‌مجزا‌در‌شبکه،با‌هام‌هماهناگ‌شاده‌و‌همکااری‌‌‌‌‌‌های‌فرستنده‌در‌کنار‌هم‌نبوده‌و‌تفاوت‌که‌انتن
.نمایند‌می
CoMPهاا‌داریام،اناواع‌متفااوتی‌از‌روش‌‌‌‌‌اشاره‌شد،بسته‌به‌انتظاری‌که‌از‌همکاری‌بین‌آنتن‌طور‌که‌همان
هنگام‌اشااره‌باه‌‌‌که‌عموما‌‌انجامد‌و‌برخی‌دیگر‌ترلی‌شبکه‌میهای‌کن‌برخی‌تنها‌به‌بهبود‌تصمیم‌مطرح‌است‌که
منجار،ها‌توانند‌با‌انتقال‌همزمان‌دیتا‌از‌آنتن‌می‌باشند،جدید،این‌موارد‌مد‌نظر‌می‌های‌در‌شبکهCoMPوان‌عن
.دنشو‌بازده‌و‌گذردهی‌شبکه‌کلی،بهبودیو‌به‌عبارت‌ل‌دیتای‌کاربربه‌باال‌رفتن‌نرخ‌انتقا
:عبارتند‌از(اند‌آمده6-که‌به‌طور‌خالصه‌در‌جدول)رد‌این‌موا
هاا‌یاا‌ارساال‌‌‌‌‌به‌دیتا‌و‌ارسال‌همزمان‌توسا آن‌‌ها‌زمان،با‌دسترسی‌آنتن‌مپردازش‌ه‌همکاری‌به‌صورت -
؛(دادهباال‌رفتن‌قابل‌توجه‌نرخ)ها‌در‌هر‌لحظه‌‌فق یکی‌از‌آن
دهی‌بهتر‌موج‌ارسالی‌به‌سمت‌کاربر،با‌محدودیت‌دسترسی‌آنتن‌‌بندی‌و‌یا‌شکل‌به‌منظور‌زمان‌همکاری -
.(ها‌در‌شبکه‌ها‌به‌همراه‌کنترل‌بهتر‌جابجایی‌گیری‌بهبود‌تصمیم)اولیه‌به‌دیتا
LTE-AدرCoMPهای‌مختلف‌تکنیک‌‌مقایسه‌روش-6جدول
(در لینک دریافت یا فروسو) CoMPبررسی روش
پردازش توأمان بندی هماهنگ زمان
زمان دیتا انتقال هم انتخاب پویای سلول
دیتااا‌در‌هاار‌یااک‌از‌نقاااط .دیتا‌فق در‌سلول‌اولیه‌در‌دسترس‌است
.ارسال،در‌دسترس‌است
دیتااا‌در‌هاار‌یااک‌از‌نقاااط
.ارسال،در‌دسترس‌است
دیتا‌در‌هر‌لحظه‌فق از‌یک‌نقطاه‌ارساال
شود،ولی‌تصمیمات‌شبکه‌پیرامون‌چگاونگی‌‌‌می
دهاای‌بااه‌پرتااو‌تابشاای،بااا‌‌بناادی‌و‌شااکل‌زمااان
.گیرد‌همکاری‌بین‌سلول‌ها‌صورت‌می
دیتا‌در‌هر‌لحظاه‌فقا از
.شود‌یک‌نقطه‌ارسال‌می
زمااان‌از‌‌دیتاا‌بااه‌طااور‌هاام
.شود‌چند‌نقطه‌ارسال‌می
هاا‌‌‌هایی‌نیز‌هماراه‌اسات‌کاه‌از‌جملاه‌آن،به‌ویژه‌در‌لینک‌ارسال‌با‌چالشCoMPگیری‌از‌روش‌‌البته‌بهره
در‌هار.اشااره‌نماود(دستگاه‌کااربر)بین‌چندین‌فرستنده‌‌توان‌به‌چگونگی‌ایجاد‌هماهنگی‌و‌یا‌اشتراک‌دیتا‌می
42
باه‌کاار‌گرفتاهLTE-Aهاای‌‌‌در‌شابکه‌باشاد‌کاه‌‌‌‌صورت،این‌روش‌نیز‌یکی‌از‌مباحث‌مهم‌و‌در‌حال‌توسعه‌مای
.اند‌شده
: LTE-Advancedهای های شبکه سایر ویژگی
هاای‌‌‌اما‌ویژگای.اشاره‌نمودیمLTE-Advancedهای‌شبکه‌های‌ویژگیترین،به‌برخی‌از‌مهمصفحات‌قبلدر
ماواردی‌همچاون‌‌‌تاوان‌باه‌‌‌‌هاا‌مای‌‌‌آن،از‌جملهاستهای‌نسل‌جدید،شامل‌موارد‌بیشتری‌‌افزوده‌شده‌در‌شبکه
فاراهم‌‌هاایی‌ناوین‌بارای‌‌‌‌‌روش،(اشاره‌شاد‌‌نیز‌به‌صورت‌گذرا‌بدانمتن‌که‌درSON)ای‌‌سازی‌شبکه‌بهینه-خود
لیناک‌ارساال‌‌‌‌ویاژه‌در‌‌باه‌چندگانه‌دسترسی‌‌‌برای‌کاربران‌ثابت،بهبود‌و‌توسعه‌روشبه‌شبکه‌نمودن‌دسترسی
در‌لیناک‌ارساالSC-FDMAدر‌لینک‌دریافت‌وOFDMA،یعنیLTEهای‌‌تکنیکجا‌نیز‌از‌همان‌نهر‌چند‌در‌ای)
PUCCHزمان‌دیتا‌روی‌کانال‌کنترلی‌‌انتقال‌هم،امکانLTEهای‌‌بر‌خالف‌شبکه،اما‌استفاده‌شده‌استو‌کاناال1
PUSCHدیتای-LTEتارین‌ماوارد‌تغییارات‌‌‌‌‌هار‌چناد‌اصالی.اشااره‌نماود...و(باشاد‌‌در‌لینک‌ارسال‌فراهم‌می2
Advancedنسبت‌بهLTEکه‌منجر‌به‌پذیرفته‌شدن‌آن‌از‌سویITUهماان‌‌نسل‌چهارم‌شد،فناوریو‌به‌عنوان
.ه‌در‌باال‌مورد‌بررسی‌قرار‌گرفتمواردی‌است‌ک
1 Physical Uplink Control Channel 2 Physical Uplink Shared Channel
43
44
مراجع
صافحات‌‌مناابع‌متناوع‌و‌باه‌ویاژه‌‌‌‌از(دهاد‌‌که‌غالب‌متن‌کتابچه‌منتشر‌شده‌را‌تشکیل‌مای)های‌مقدماتی‌گزارش‌پروژه‌‌در‌تهیه‌بخش
لیسات‌برخای‌دیگار‌از.بسیار‌استفاده‌شده‌است...و‌‌مخابراتی‌تجهیزات‌کننده‌تولید‌های‌شرکت‌استانداردگذاری،موسسات‌به‌مربوط‌اینترنتیِ
.باشد‌می[1]مرجع‌از‌جلد،روی‌بر‌شده‌استفاده‌عکسهمچنین.منابع‌بکار‌رفته‌در‌ادامه‌آمده‌است
[1] E. Dahlman, S. parkvall and J. Skold, “4G LTE/LTE-Advanced for mobile broadband,” Academic
Press (of Elsevier), 1st Edition, 2011.
[2] M. Sauter, “From GSM to LTE,” John Wiley & sons, 1st Edition, 2011.
[3] H. Holma and A. Toskala, “LTE for UMTS,” John Wiley & sons, 1st Edition, 2011.
[4] M. Rumney, “LTE and the Evolution to 4G wireless, Design and Measurement challenges,” Agilent
Technologies, 1st Edition, 2009.
[5] G. Yuan, X. Zhang, W. Wang and Y. Yang, “Carrier Aggregation for LTE-Advanced Mobile
Communication Systems,” IEEE Commun. Mag., vol. 48, no. 2, Feb. 2010, pp. 88-93.
[6] K. I. Pedersen et al., “Carrier Aggregation for LTE-Advanced: Functionality and Performance
Aspects,” IEEE Commun. Mag., vol. 49, no. 6, June 2011, pp. 89-95.
[7] M. Iwamura et al., “Carrier Aggregation Framework in 3GPP LTE-Advanced,” IEEE Commun. Mag.,
vol. 48, no. 8, Aug. 2010, pp. 60–67.
[8] Z. Shen et al., “Overview of 3GPP LTE-Advanced Carrier Aggregation for 4G Wireless
Communications,” IEEE Commun. Mag., vol. 50, no. 2, Feb. 2012, pp. 122-130.
[9] Y. Wang et al., “Carrier Load Balancing and Packet Scheduling for Multi-Carrier Systems,” IEEE
Transactions on Wireless Communications, vol. 9, no. 4, April 2010, pp. 1-10.
[10] L. Zhang et al., “Performance analysis on carrier scheduling schemes in long-term evolution-
advanced system with carrier aggregation,” IET Communications, vol. 5, no. 5, March 2011, pp. 612-619.
[11] Ian F. Akyildiz et al., “The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced,” Elsevier physical
Communication Journal, 3 (2010), pp. 217-244.
[12] Abd-Elhamid M. Taha et al, “LTE, LTE-Advanced and WiMAX,” John Wiley & sons, 1st Edition,
2012.
[13] Hua Wang et al, “Uplink Component Carrier Selection for LTE-Advanced Systems with Carrier
Aggregation,” Proc. IEEE ICC 2011, June 2011, pp. 1-5.
[14] A. Goldsmith, “Wireless Communications,” Cambridge University Press, 2005.
[15] 3GPP TS 24.301 v. 9.9.0, “Non-Access-Stratum (NAS) Protocol for Evolved Packet System (EPS),”
Tech. Spec. Group Core Network and Terminals, Rel. 9, March 2012.
45
های سیار سلولی ها و تصاویر بیشتر پیرامون شبکه جدول :3پیوست
توانساتند‌در‌‌‌کاه‌مای‌‌‌خوردناد‌‌به‌چشام‌مای‌‌ها‌و‌تصاویری‌‌مطالعات‌صورت‌گرفته‌در‌طول‌پروژه،جدول‌طی
هاا‌در‌‌‌تماامی‌آن‌‌آمد‌ارایه‌که‌به‌نظر‌می‌از‌آنجایی.های‌سیار‌سلولی،موثر‌باشند‌درک‌بهتر‌مباحث‌پیرامون‌شبکه
.اند‌شدهجداگانه‌ارایه‌‌این‌پیوست‌و‌به‌صورتزند،در‌‌میمتن‌اصلی‌گزارش‌به‌یکپارچگی‌آن‌صدمه
های سیار ای شبکه پیرامون برخی مفاهیم پایه
هاا‌و‌کااربران،اختصااص‌‌‌‌‌هاای‌تفکیاک‌سالول‌‌‌‌تارین‌روش‌‌اولیه،یکی‌از‌بادیهی‌‌سیار‌های‌در‌شبکه
به‌مجموعه‌ایان.های‌مجاور‌بود‌ن‌بازه‌فرکانسی‌در‌سلولعدم‌استفاده‌از‌آاص‌به‌هر‌سلول‌و‌فرکانسی‌خ
:کنید‌ها‌را‌مشاهده‌می‌در‌زیر‌تصویری‌از‌این‌خوشه.گویند‌می1ها‌یک‌خوشه‌سلول
بارای‌نموناه،در‌منااطق‌پار.باه‌وجاود‌بیایناد‌‌‌های‌مختلفی‌‌توانند‌در‌ابعاد‌و‌با‌تعداد‌سلول‌ها‌می‌این‌خوشه
های‌با‌فرکانس‌متفاوت‌برای‌هر‌خوشه‌نیز‌بیشاتر‌‌‌شود،معموال‌تعداد‌سلول‌ها‌کوچکتر‌می‌ع‌سلولازدحام‌که‌شعا
(Rappaportتوضیحات‌بیشتر‌در‌کتاب‌مخابرات‌سیار،نوشته):شکل‌زیر‌را‌مشاهده‌نمایید.گردد‌می
1 Cluster
46
های سیار ساختار کلی شبکه
های‌سایار‌سالولی‌را‌مشااهده‌‌‌‌‌توانید‌یک‌ساختار‌کلی‌ارایه‌شده‌برای‌شبکه‌در‌شکل‌صفحه‌بعد‌می
های‌مختلف‌متفاوت‌باشاد‌و‌یاا‌برخای‌‌‌‌‌هر‌چند‌ممکن‌است‌نام‌برخی‌اعضای‌این‌طرح‌در‌شبکه.نمایید
سایار‌‌‌هاای‌‌از‌کلیه‌شابکه‌‌عمومیتوان‌یک‌طرح‌‌اجزای‌آن‌با‌هم‌ترکیب‌شده‌باشند،اما‌این‌شکل‌را‌می
توانیاد‌‌‌مای‌را...(ها‌و‌‌نام‌اجزاء،اتصال)پیش‌از‌مشاهده‌طرح،برخی‌اختصارات‌به‌کار‌رفته‌در‌آن.دانست
.بخوانیددر‌ذیل
47
در یک نگاه های ارتباط سیار روند توسعه نسل
41
های مختلف، تا شبکههای مقایسه ویژگیبررسی وLTE
برخای‌‌هاای‌مختلاف‌پارداختیم،در‌اینجاا‌‌‌‌‌‌هایی‌پیراماون‌شابکه‌‌‌اگرچه‌در‌متن‌گزارش،به‌مقایسه
.محتوای‌تکمیلی‌ارایه‌شده‌است
:سیم‌است‌توجه‌کنید‌سیم‌و‌با‌نرخ‌دیتای‌اتصاالت‌بی‌مقایسه‌دهنده‌به‌نموداری‌که‌نشان‌ابتدا
:بینید‌اصلی‌نسل‌دوم‌را‌در‌ذیل‌می‌فناوریمقایسه‌دو1در‌ادامه‌جدول
1 From: Electronics for You, June 2003
49
های مختلف، از شبکههای مقایسه ویژگیبررسی وLTE تا اکنون
:دارد‌اختصاصLTE-AوITUمد‌نظر‌جدول‌زیر،به‌مقایسه‌برخی‌مشخصات
:اختصاص‌داردLTE-Aهای‌‌بکهحامل‌در‌ش‌تخصی،بررسی‌سناریوهای‌جدول‌زیر،به‌همچنین
:ا‌مشاهده‌نماییدرLTEفناوریتوانید‌روند‌پیشرفت‌‌مینیز‌در‌ذیل
51
:باشد‌در‌دامنه‌زمان‌نیز‌به‌صورت‌زیر‌میLTEهای‌‌ساختار‌شبکه
51
LTEهای‌‌شبکهاختصاص‌یافته‌به1های‌فرکانسی‌اندازیم‌به‌باند‌در‌پایان‌نیز‌نگاهی‌می
:FDDدر حالت
1 From: radio-electronics.com
52
:TDDدر حالت
53
Evolution of Mobile Communication
Networks (A Review) [Persian]
From 0 to 4G
Ali Rahmanpour Based on my B.Sc. project report @ Iran University of Science and Technology
Summer 2012