טכנולוגיות רשתות תקשורת סלולרית
|
תקשורת סלולרית היא טכנולוגיית תקשורת המאפשרת שימוש בטלפונים סלולריים. טלפון סלולרי הוא מכשיר רדיו דו-כיווני המסוגל לשדר ולקלוט בו-זמנית. התקשורת הסלולרית מבוססת על חלוקה גאוגרפית של שטח הכיסוי התקשורתי לתאים סלולריים וכן בתוך התאים. המילה סלולרי נובעת מהמילה האנגלית cell שפירושה תא. בכל תא משתמשים במספר נתון של תדרים (או אפיקים), המאפשרים למספר מנויים רב לנהל שיחות בו-זמנית.
המכנה המשותף לכל דורות טכנולוגיית התקשורת הסלולרית הוא השימוש בגלי רדיו (בקרינה בתדרי הרדיו) בתדרים מוגדרים, עם מִחְזוּר תדרים. מִחזור התדרים מאפשר מתן שירות למספר רב של מנויים תוך חיסכון במספר האפיקים (רוחב הסרט). כמו כן הוא מאפשר יצירת רשתות תקשורת נרחבות, תוך שילוב מלא של היכולות המתקדמות של הטלפון הסלולרי. הגידול בביקוש ובצריכה, כמו גם התפתחות סוגי השירותים השונים, האיצו את ההתפתחות הטכנולוגית המהירה של רשתות תקשורת סלולריות מתקדמות, בד בבד עם שכלול בלתי פוסק של מכשירי הסלולר עצמם. |
המחשה של כיסוי תקשורת |
סוגי טכנולוגיות תקשורת מהמתקדמות והנפוצות ביותר:
- טכנולוגיית Global System for Mobile Communications) GSM)
- טכנולוגיית Code Division Multiple Access) CDMA)
- טכנולוגיית Universal Mobile Telecommunication System) UMTS)
- טכנולוגיית Long Term Evolution) LTE) הפועלת בשיטת OFDM
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - תקשורת מסתגלת (אדפטיבית)
טכנולוגיית Global System for Mobile Communications) GSM)
|
כרטיס סים (SIM) דור 2G |
טכנולוגיית רשתות תקשורת GSM מתבססת על תקן GSM – התקן הראשון שעשה שימוש בפרוטוקול התקשורת הסלולרי שהחליף את תקן התקשורת 1G הישן. התקן פוּתַח הָחֵל משנת 1982 בידי ESTI - European Telecommunications Standards Institute, מכון התקנים האירופי לתקשורת סלולרית דיגיטלית של דור 2G. תקן זה, המוגדר כתקן דיגיטלי, מבוסס על מיתוג אופטימלי של רשת תקשורת לטלפוניית דיבור דופלקס מלאה, שהורחבה בהמשך, כך שתכיל גם תקשורת של תעבורת חבילות נתונים (data packets). החל מ-1989 הפך שכלול של תקן GSM לסטנדרט בינלאומי, והתרחב עד להיקף של 90% מנתח הפעילות בתחום דור 2G ב-219 ארצות וטריטוריות. טכנולוגיית GSM החליפה למעשה את התקשורת האנלוגית המוגבלת והייתה לנקודת מפנה טכנולוגית שבעקבותיה התפתחו טכנולוגיות תקשורת סלולריות חדישות. כך היווה דור 2G של GSM בסיס לדורות הבאים של התקשורת הסלולרית. בישראל הוקמה מערכת סלולרית בשיטת GSM ב-1999, בידי חברת פרטנר המפעילה את רשת אורנג' המסחרית. בשנת 2001 הצטרפה חברת סלקום למפעילי ה־GSM בישראל, זאת לאחר שהקימה רשת GSM במקביל לרשת ה־TDMA שהפעילה קודם לכן. ב-2009 החלה גם חברת פלאפון להשתמש בטכנולוגיית GSM. |
טכנולוגיית Code Division Multiple Access) CDMA)
גישה מרובה באמצעות קידוד
טכנולוגיית CDMA פותחה במקור בעבור הצבא האמריקאי בתקופת מלחמת וייטנאם, כשיטה להסתרת שיחות שנועדו לצרכים צבאיים. בשיטה זו מופרדות השיחות השונות באמצעות קידוד ולא על-ידי חלוקת זמן (הנהוגה בטכנולוגיית TDMA/GSM) או על-ידי חלוקת תדרים (FDMA) הנהוגה בטכנולוגיית NAMPS. שיטת ההפרדה על-ידי קידוד מאפשרת לקיים בו זמנית מספר גדול של שיחות באותו תחום תדרים, מבלי שתפרענה זו לזו.
חברת קוואלקום, שפיתחה טכנולוגיה זו, יישמה אותה בתקשורת הסלולרית העושה שימוש בקידוד דיבור בקצב משתנה – טכנולוגיה שבה המכשיר הסלולרי קולט מידע מכמה תחנות בסיס בו-זמנית. הטכנולוגיה מבטיחה את המשך השיחות ללא ניתוקים במהלך המעבר מתא לתא.
טכנולוגיית Universal Mobil Telecommunication System) UMTS)
מערכת הטלפוניה הניידת העולמית
|
טכנולוגיית UMTS, המתבססת על טכנולוגיית W-CDMA, |
תקשורת סלולרית דור 3G |
להרחבה על טכנולוגיות UMTS ו- W-CDMA
טכנולוגיית LTE – טכנולוגיית תקשורת עתידית, Long Term Evolution, הפועלת בשיטת OFDM – ריבוב חלוקת תדרים אורתוגונליים
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
טכנולוגית LTE היא לא רק דור נוסף בהתפתחות טכנולוגיות הסלולר, אלא טכנולוגיה שבבסיס הפיתוח שלה עומדים הצרכים העתידיים הצפויים בתחום נתוני התקשורת האלחוטית תוך התחשבות בהתפתחויות המדעיות והטכנולוגיות. זאת, בשֶל יכולת העברת נתונים של מאות מגה-ביט לשנייה, עד כדי גיגה-ביט לשנייה, ובעלות נמוכה. עליית ה-LTE כיום ובשנים הקרובות צפוי שתִדמה למהפכה שגרמה הופעת הסלולר בשנות השמונים של המאה הקודמת, וכן להופעת ה-Wi-Fi עצמו. כשם שהמעבר מתקשורת אנלוגית לדיגיטלית עם הופעת דור 2G היווה מהפכה עצומה, כך מתחוללת בתקשורת מהפכה במעבר מדור +3G ל-LTE. טכנולוגיית LTE פועלת בשיטת OFDM – שהיא המאפיין העיקרי של טכנולוגיית הדור הרביעי (4G).
שלא כמו שיטות האפנון של הדור השני 2G דוגמת - TDM (ריבוב חלוקת זמן - Time Division Multiplexing), ושלא כמו ה-GSM עם שיטת CDM (ריבוב חלוקת קידוד - Code Division Multiplexing) שבשימוש הדור השלישי 3G, שיטת ה-OFDM נותנת מענה מרבי לבעיות נפוצות בתקשורת האלחוטית, הנובעות מהחזרות ומפיזורים של גלי הרדיו המתפשטים בערוץ, ומתנועת המשדר ו/או המקלט. טכנולוגיה זו נכנסת לשימוש בישראל באופן הדרגתי, מאחר שהיא מחייבת פריסה מחודשת של רשתות.
להרחבה על טכנולוגיות LTE ו- LTE מתקדם
תקשורת מסתגלת (אדפטיבית)
מאפיין חדשני של טכנולוגיית ה-CDMA ושל טכנולוגיות תקשורת חדשניות אחרות הוא בקרת הספק הדוקה ודינמית של המכשיר הסלולרי, דבר המאפשר תקשורת מסתגלת (אדפטיבית). פירוש הדבר שרשת תקשורת סלולרית בטכנולוגיה זו ובאחרות, יכולה לקיים תקשורת דינמית מותאמת לפי מצב הקליטה ואיכות התקשורת. כלומר, ההספק של המכשיר משתנה בהתאם לגורמים כגון המרחק, הכיוון הזוויתי, קיום חסימות או היעדרן – דבר המאפשר תקשורת יעילה תוך צמצום מרבי של ההספק והקטנת רמת החשיפה לקרינה.
|
|
|
| איור של תקשורת תאית | תמונת המחשה: תקשורת טלפוניה חכמה בעיר |
רשימת מקורות
- Muthu Chidambara Nathan P. Wireless Communications [Kindle Edition], PHI Learning Private Limited. 2013.
- Cox C. An Introduction to LTE: LTE, LTE-Advanced, SAE, VoLTE and 4G Mobile Communications. 2nd Edition. 2014; Wiley.
- Communication Technology Update and Fundamentals, 14th edition (Grant AE, Meadows JH, editors, in association with Technology Futures, Inc.). Focal Press, New York and London. 2014.
- Jones S, Kovac RJ, Groom FM. Introduction to communications technologies: a guide for non-engineers. 2nd Edition. 2008; CRC Press.
