موضوع شبكه‌های تلفن همراه و تكامل نسل‌های آن را بدون در نظر داشتن اهداف بلندمدت نمی‌توان درست در ذهن تصور كرد. اهدافی كه در پی آن نسل‌های شبكه‌های موردی و خاص تغییر می‌كنند و ابزارهای قدیمی‌تر كنار گذاشته می‌شوند، امروزه اكثر اپراتورها به دنبال بهبود خدمات هستند و هر روز فناوری‌های نو از گوشه‌ای خودنمایی می‌كند. فناوری‌های كارآمدتر نیز به این دلیل سرآمد به شمار می‌روند كه تا سر حد امكان بتوان با آنها به هدف كیفیت برتر رسید، اما یك نكته بسیار اساسی را نباید فراموش كرد و آن واژه سرمایه‌داران است.
صاحبان سرمایه و صاحبان شركت‌های مخابراتی تا حدود زیادی خودشان مبتكر فناوری‌های نو هستند، اما لزوما همیشه بهترین فناوری را ارائه نمی‌كنند. یعنی دلیل عدم ارائه بهترین فناوری كم بودن اطلاعات یا توان علمی آنها نیست، بلكه هدف آنها ارائه خدمات و كیفیت بهتر (و نه بهترین) است، به شرط آن‌كه بتوان بر بستر موجود آن را پیاده‌سازی كرد. به بیان ساده‌تر مالكان شبكه‌های ارتباطی كه دارای زیرساخت‌های چند میلیارد دلاری برای خدمات فعلی هستند تمایلی برای تعویض فناوری ندارند مگر اینكه سود نهایی ارائه سرویس‌های جدید به تعویض زیرساخت غلبه كند. حتی با این شرط هم آنها تغییرات را به صورت انقلابی (Revolutionary) انجام نمی‌دهند و تمایل دارند این تغییرات تدریجی (evolutional) باشد.
برای این نوع تفكر و قدرت حاكم بر فناوری 2 نمونه ذكر می‌كنیم تا دلیل و مفهوم تغییر نسل را بهتر درك كنیم.
1. در دهه 70 میلادی بر اساس رشد فناوری ساخت پردازنده‌های قوی‌تر احساس نیاز شد تا سرعت انتقال داده در شبكه‌ها محلی افزایش یابد. ده‌ها طرح مورد بررسی قرار گرفت و دست آخر طرح یك محقق دارای كیفیت بهتر شناخته شد كه می‌توانست كارایی شبكه‌ها را ده‌ها برابر افزایش دهد؛ اما این طرح 50 دلار خریده و كنار گذاشته شد و یك طرح كه تنها دو دهم كارایی شبكه را افزایش می‌داد به مرحله اجرا رسید. دلیل ساده بود، چون اجرای طرح اول نیاز داشت تا خط تولید كارت‌های شبكه و ابزار شبكه تغییر كند، اما طرح دوم این نیاز را نداشت.
2. مثال دوم كه اصل موضوع ماست زمینه تولد شبكه‌های نسل آینده است. در سال‌های اخیر فناوری‌های زیادی پا به عرصه ارتباطات گذاشتند، اما طبق قانون تمایل اپراتورها به استفاده از زیرساخت فعلی، شبكه‌های PSTN یا همان تلفن ثابت با شبكه‌های انتقال داده PSDN نوعی از شبكه‌های جدید را ساخته‌اند كه دیگر نیازی به سرورهای میزبان پرهزینه ندارد و ضریب بار برعهده همه كاربران است. از طرفی میزان پهنای باند و سرعت انتقال داده در این شبكه‌ها به حدی می‌رسد كه از دیگر شبكه‌ها جدا محسوب نمی‌شوند و سرعت آنها به زمان تبادل داده در یك پایگاه داده تقلیل یافته است. این شبكه‌ها را در اصطلاح NGN می‌نامند.
بعد از این تعاریف معنی LTE به معنای «تكامل بلندمدت» را بهتر درك خواهیم كرد. شبكه‌های موبایل در بستر این فناوری گسترش خواهند یافت.
ویژگی‌های شبكه‌های نسل آینده NGN
این شبكه‌ها از نوع شبكه‌های ارزان‌قیمت هستند. به دلیل اینكه این شبكه به جای رایانه‌ها و پایانه‌ها بزرگ و قدرتمند پردازش اطلاعات بر شبكه‌بندی خود استوارند و رایانه‌های رومیزی را به ارائه دهنده خدمات نزدیك كرده‌اند. اما در عین حال در این شبكه‌ها سوئیچ‌های بزرگ و متمركز نقش مهمی در شبكه خواهند داشت و سوئیچ‌های قابل برنامه‌ریزی soft switch نیز پایه‌های تغییرپذیری شبكه‌ها هستند.
این شبكه‌ها مخصوص انتقال داده با حجم بالا و نیز خدمات‌‌دهی بر بستر صوت و تصویر است. این اهداف دقیقا همان اهداف نسل‌های 3 و 4 شبكه تلفن همراه است.
ویژگی فنی LTE
در ساختار شبكه‌های ارتباط (مخابراتی) سلولی 3 موجودیت را میتوان شناسایی كرد:
1 . UEـ ابزار كاربر (User Equipmen)
این بخش می‌تواند یك دستگاه سیار یا ثابت باشد. مانند تلفن همراه یا PDAیا تبلیت و هر وسیله دیگری كه بتواند سیمكارت، كلید دیجیتال حفاظتی و شناسه كاربری را مدیریت كند.
2. RAN ـ شبكه رادیویی (Radio Access Network)
این موجودیت بر اساس یكی از فناوری‌های رادیویی پیاده‌سازی می‌شود و در حقیقت كارش ایجاد ارتباط بین شبكه مركزی و ابزار كاربری است. شبكه دسترسی GSM به وسیله GRAN و شبكه LTE به وسیله Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network پیاده‌سازی می‌شود.
3.CN ـ شبكه مركزی (Core Network)
شبكه هسته نیز كار ارائه خدمات را بر عهده دارد و وظایفش عبارتند از احراز هویت و تعیین دسترسی و حسابداری كاربران كه این سه فعل به AAAمعروفند یعنی authentication , authorization .accounting وظایف دیگر شبكه مركزی كنترل و مسیریابی مكالمه و دیتاست. به مجموعه اجزای این شبكه منهای كاربر LTE Evolved Packet System و به شبكه هسته این فناوری را LTE Evolved Packet Core گویند.
همان‌طور كه در قسمت‌های قبل اشاره كردیم شبكه نسل سوم بر پایه UMTS طراحی می‌شود پس برای درك بهتر از زیرساخت شبكه‌های نسل آینده موبایل نگاهی به ساختار شبكه نسل سوم خواهیم داشت.
شبكه‌های نسل 3
UMTS سرنامی است برای Universal Mobile Telecommunications System، این شبكه از 2گره و یك واسط كنترل رادیویی تشكیل می‌شود. در این مدل مناطق شهری را به بخش‌هایی با شعاع حدود یك كیلومتری تقسیم می‌كنند و بنا به حجم ترافیك پیش‌بینی شده برای آن محدوده فواصل قابل تغییر است كه این بخشها را نیز برای پایدار شدن ارتباط و تداوم روند جریان داده به بخش‌هایی 2 یا 3 قسمتی كوچك می‌كنند و در هر بخش آنتن و تجهیزات تقویت‌كننده خود را قرار می‌دهند. در این مدل شبكه موجودیت مادر یعنی همان ابزار كنترل دسترسی (Radio Network Controller) به كیفیت شبكه نظارت دارد كه چند وظیفه رادیویی برای آن تعریف شده است از جمله:
1. مدیریت منابع resource management 2. مدیریت سیار بودن Mobility 3. كنترل تبادل پیام Handover میان پایانه‌های موجود در اطراف.
قسمت هسته این شبكه نیز از 2 قسمت سوئیچینگ مداری و بسته‌ای تشكیل شده است. كه دارای 2 عنصر Mobile services Switching Centre و Gateway می‌باشد. MSC نیز واحد مدیریت مركزی است و كار سوئیچینگ كل شبكه را بر عهده دارد. شبكه‌ها بنا به حجمشان معماری‌های متفاوتی از نوع مراكز مدیریت داخلی خواهند داشت.
در حقیقت وقتی تماس صوتی برقرار می‌كنید ابتدا درخواست از واسط دسترسی به واسط كنترل و از آنجا به واحد مدیریت داده می‌شود اگر مشترك اجازه برقراری تماس را داشت درخواست در مركز مدیریت تحلیل می‌شود و بر اساس الگوریتم‌های مسیریابی و جستجو مخاطب جستجو می‌شود. این الگوریتم‌ها بسیار پیچیده هستند، اما همیشه سعی در یافتن بهترین مسیر خواهند بود.
با توجه به شكل این نوع شبكه‌ها خواهید دید كه این شبكه دارای اجزای مختلف دسترسی برای ارتباط مداری و بسته‌ای هستند كه این قابلیت امكان ارتباط همزمان دیتا و مكالمه را می‌دهد. به عبارت دیگر یك گوشی نسل سومی هم می‌تواند ارتباط دیتا داشته باشد و هم مكالمه.
در ساختار این شبكه‌ها عناصر خاصی وجود دارد كه این شبكه را از نسل دوم جدا می‌كند. در شكل نیز این اجزا و سایر توضیحات قابل تفكیك هستند، برخی موجودیت‌های این شبكه مانند HLR شامل Centre Authentication مركز احراز هویت، Equipment Identity Register ابزار ثبت شناسه و Visitor Location Register ثبت موقعیت كاربر، به صورت مشترك در هر دو نوع سوئیچینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. ثبت موقعیت كاربر(VLR) در حقیقت ابزاری برای جمع‌آوری اطلاعات موقعیت كاربر است كه در یك بانك اطلاعاتی بصورت موقت اطلاعات كاربران حاضر در آن محدوده را نگهداری می‌كند. این بانك به یك پایگاه داده دیگر كه كلیدها و شماره‌ها را نگهداری می‌كند، متصل است. در شبكه GSM فقط یك HLR وجود دارد. ابزار ثبت شناسه EIR محل نگهداری اطلاعات حفاظتی است. به عنوان مثال گوشی سرقتی یا غیرمجاز در این قسمت ثبت می‌شود تا در شبكه فعالیت نكند.
صحبت از نوع شبكه‌های نسل سوم تا همین حد كافی است و در نهایت ارتقا یافتگی آن نسبت به نسل دوم مورد توجه بوده است. باید توجه داشته باشیم كه ایجاد بسترهای تبادل اطلاعات سریع‌تر نیاز تمركز بر كیفیت لحظه ای را بالا می‌برد. یعنی نوسان كیفیت در سرعت‌های بالا بسیار مشهودتر از سایر شرایط است. یكی از دلایل ظهور نسل چهارم نیز افزایش این ضریب كیفیت بوده است.
