شبکه‌های مبتنی بر 4G مانند سایر شبکه‌ها از طریق آنتنی کار می‌کنند که داده‌ها را در بستر فرکانس رادیویی ارسال می‌کند و تلفن‌های همراه را قادر می‌سازد به این شبکه متصل شوند، اما برای دستیابی به سرعت و پهنای باند بالا، فناوری‌های پیشرفته‌ای برای انتقال و کشف داده‌ها مورد نیاز است. شبکه هایی که نیازهای نسل چهارم را برآورده می کنند با شبکه های دیگر متفاوت هستند. در حالی که شبکه های مبتنی بر 3G از فناوری های TDMA (دسترسی چندگانه تقسیم زمانی) و CDMA (دسترسی چندگانه تقسیم کد) استفاده می کنند، قابلیت های ارتباطی شبکه های 4G از فناوری های MIMO (ورودی چندگانه – خروجی چندگانه) و OFDM (مدولاسیون تقسیم فرکانس متعامد) تشکیل شده است.
ارسال و دریافت با استفاده از فناوری های MIMO و OFDM ظرفیت و پهنای باند بیشتری را در مقایسه با 3G فراهم می کند. OFDM همچنین دسترسی به سرعت های بالاتر را امکان پذیر می کند و تراکم شبکه را در مقایسه با شبکه های 3G کاهش می دهد. 4G همچنین استاندارد جدیدی برای انتقال صدا و داده از طریق IP در نظر گرفته می شود. نسل قبلی فقط از IP برای انتقال داده استفاده می کند و صدا (تماس) از طریق سوئیچینگ مدار منتقل می شود.
تفاوت بین 4G و LTE چیست؟
برای اینکه شما را با تفاوت 4G و 4.5G آشنا کنیم، لازم است اطلاعاتی در مورد شبکه LTE کسب کنید. زیرا در جاهایی از این عبارت در کنار نماد نسل چهارم به عنوان 4G LTE استفاده می شود یا به عنوان یکی از استانداردهای نسل چهارم شناخته می شود در حالی که اینطور نیست و در آینده استانداردهای جدیدتری تحت عنوان LTE Advanced معرفی شدند. که در نهایت به عنوان استاندارد نسل چهارم شناخته شدند و نسخه های بعدی LTE-A بهبود یافته (Cat6 و بالاتر) که معادل فعلی 4.5G هستند، امکان دسترسی به بالاترین سرعت نسل چهارم تلفن های همراه را فراهم کردند.
LTE یا Long-Term Evolution یک فناوری مدرن و بهبود یافته سازگار با استانداردهای GSM/UMTS برای شبکه های نسل سوم است که توسط سازمان 3GPP تعریف شده است. این استاندارد که با نام 3.95G نیز شناخته می شود، به عنوان گام بعدی در توسعه ارتباطات سیار توصیف شد. در زمانی که اتحادیه بین المللی مخابرات استانداردهای نسل چهارم را تعریف کرده بود که نرخ انتقال 1 گیگابیت به کاربر ثابت و 100 مگابیت به کاربر موبایل را می داد، این شبکه قادر به پاسخگویی به الزامات نبود. این اتحادیه، اما در واقع توسعه زیرساخت شبکه های مبتنی بر نسل چهارم LTE Advanced در نظر گرفته می شود که از آن به عنوان 4G یا True 4G یاد می شود.
LTE را می توان بین 3G و 4G مقایسه کرد. همانطور که گفتیم 4G برای اولین بار در سال 2008 توسط ITU تعریف شد اما سرعت و مشخصات فنی آن برای شبکه های تلفن همراه و گوشی ها در دسترس نبود. نسخه های اولیه LTE پهنای باند بیشتری نسبت به 3G به عنوان یک راه حل موقت تا زمانی که شبکه های LTE توسعه یافتند، بدون دستیابی به حداقل 100 مگابیت بر ثانیه سرعت باند پهن که توسط 4G وعده داده شده بود، ارائه کردند. با این حال، پشتیبانی از قابلیت های فنی جدید به آن اضافه شد که چارچوبی را برای رشد LTE در طول زمان فراهم کرد. اولین دسته های شبکه LTE مبتنی بر نسخه 3GPP 8 بودند و در نهایت در نسخه 3GPP 10، شکاف بین استانداردهای جدید ITU-R در دسترس و فناوری های ارتباطی موجود با معرفی دسته های بالاتر LTE Advanced و LTE Advanced Pro برطرف شد. .
گاهی LTE 4G LTE نیز نامیده می شود که باعث می شود کاربران فکر کنند از شبکه های 4G استفاده می کنند، اما در واقع LTE است. نسخه های اولیه شبکه LTE پیشرفت قابل توجهی نسبت به 3G داشتند و تغییر تجربه کاربری باعث شد بسیاری از اپراتورها این شبکه را به عنوان 4G تبلیغ کنند. بنابراین، اصطلاح 4G LTE اغلب جنبه بازاریابی دارد و به معنای سرعت زیاد نیست. در نسخه های اولیه فناوری LTE، سرعت بسته به اپراتور از 20 تا 100 مگابیت متغیر است. با این حال، LTE-A یا LTE-Advanced به ویژه برای شبکه های پهن باند بالای 100 مگابیت استفاده می شود که همان استانداردهای 4G است.
LTE چگونه کار می کند؟
از آنجایی که فناوری LTE اساس شبکه های مبتنی بر 4G است، لازم است کمی در مورد نحوه عملکرد این شبکه توضیح داده شود و سپس متوجه می شویم که 4.5G در کدام دسته از شبکه های LTE اعمال می شود.
یک شبکه LTE، مانند 4G، از دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس متعامد (OFDMA) برای سیگنال downlink خود استفاده می کند. OFDMA شبکه LTE را قادر می سازد تا داده ها را از یک ایستگاه انتهایی به چندین کاربر با سرعت داده بالاتر از 3G با بهره وری طیفی بهبود یافته انتقال دهد. حامل تکی FDMA برای آپلینک سیگنال استفاده می شود که زمان انتقال نیرو از موبایل به موبایل را کاهش می دهد.
شبکه LTE پشتیبانی پهنای باند انعطاف‌پذیری را ارائه می‌کند که به اپراتورهای تلفن همراه اجازه می‌دهد از کانال‌های با فرکانس پایین یا بالا که به عنوان حامل نیز شناخته می‌شوند، در باندهای 1.4، 3، 5، 10، 15 و 20 مگاهرتز استفاده کنند. اپراتورهای بزرگتر ظرفیت بیشتری دارند که می تواند در دسترس بودن و نرخ ارز بالاتر را امکان پذیر کند.
علاوه بر فناوری های ذکر شده، شبکه های LTE از فناوری آنتن چند ورودی، چند خروجی (MIMO) مشابه آنچه در استاندارد شبکه محلی بی سیم IEEE 802.11n استفاده می شود، استفاده می کنند. MIMO و OFDM نسبت سیگنال به نویز بالاتری را در گیرنده فعال می کنند و پوشش و عملکرد شبکه بی سیم را به ویژه در مناطق شهری متراکم ارائه می دهند.
LTE-A و تفاوت آن با LTE چیست؟
پیش از این با LTE آشنا شدیم و متوجه شدیم که شبکه های 4G بر اساس آن ساخته شده اند. LTE-A یا LTE Advanced به زبان ساده، نسخه آن بهبود یافته شبکه LTE است. آخرین دسته شبکه LTE، یعنی Cat5، طبق نسخه 3GPP 8، حداکثر سرعت داده تا 300 گیگابیت در ثانیه را ارائه می دهد، در حالی که LTE Advanced، مطابق با نسخه 3GPP 10، حداکثر سرعت داده تا یک گیگابیت را امکان پذیر می کند.
اولین تفاوت کلیدی بین LTE و LTE Advanced در فناوری، Carrier Aggregation است، تکنیکی که به شبکه های LTE-A اجازه می دهد تا کل پهنای باند را با ترکیب چندین حامل (کانال) افزایش دهند. LTE Advanced از تجمیع حداکثر پنج اپراتور پشتیبانی می کند. حداکثر پهنای باند 100 مگاهرتز (20×5=100) به ترتیب با ترکیب پنج حامل 20 مگاهرتز قابل دستیابی است. چندین تشبیه برای توضیح این مفهوم وجود دارد، اما ساده ترین آنها این است که شبکه را به عنوان یک بزرگراه در نظر بگیریم. هرچه خطوط متقاطع در این بزرگراه بیشتر باشد، حرکت خودروها روانتر و سریعتر خواهد بود. این فناوری همچنین به اپراتورها کمک می کند تا طیف های فرکانسی مختلف خود را ترکیب کنند.
