14
20 ﺷﺒﻜﻪ ارزﻳﺎﺑﻲ واﻳﻤﻜﺲ ﺗﻜﻨﻮﻟﻮژي دو در داده اﻧﺘﻘﺎل... واﻳﻤﻜﺲ ﺗﻜﻨﻮﻟﻮژي دو در داده اﻧﺘﻘﺎل ﺷﺒﻜﻪ ارزﻳﺎﺑﻲ) Wimax ( ﭘﻨﺠﻢ ﻧﺴﻞ و) 5G ( ﻋﻠﻲ ﻣﻮﻟﻮد ﺎن1 و ﺣﺴﻴﻦ ﻣﺆﻣﻦ زاده ﺣﻘ2 1 ﮔﺮوه اﻃﻼﻋﺎت، ﻓﻨﺎوري واﺣﺪ ﺑﻮﺷﻬﺮ، داﻧﺸﮕﺎه اﺳﻼﻣﻲ، آزاد ﺑﻮﺷﻬﺮ، ا ﺮان[email protected] 2 اﻃﻼﻋﺎت، ﻓﻨﺎوري ﮔﺮوه واﺣﺪ ﺑﻮﺷﻬﺮ، داﻧﺸﮕﺎه اﺳﻼ آزاد ﻣﻲ، ﺑﻮﺷﻬﺮ، ا ﺮان[email protected] درﻳﺎﻓﺖ ﺗﺎرﻳﺦ: 18 / 12 / 95 ﭘﺬﻳﺮش ﺗﺎرﻳﺦ: 3 / 2 / 96 ﭼﻜﻴﺪه ﺷﺒﻜﻪ4G ﺑﻮدﻧﺪ ﻧﺸﺪه ﻃﺮاﺣﻲ ﻗﺎﻋﺪه ﺑﻲ ﻛﻮﭼﻚ ﺳﻠﻮﻟﻬﺎي ﺑﺮاي ﻓﻌﻠﻲ. ﻳﻚ ﻣﺨﺎﺑﺮه زﻣﺎن وﻗﻔﻪ ﻛﻪ ﻣﺪت ﺑﻠﻨﺪ ﺗﻜﺎﻣﻠﻲ ﺳﻴﺮ اﺳﺎس ﺑﺮ ﺣﺪود ﺗﻨﺎوﺑﻲ ﭘﻴﺸﻮﻧﺪ و ﺛﺎﻧﻴﻪ ﻣﻴﻠﻲ5 ﻣﻴﻠﻲ اﺳﺖ ﺷﺪه ﺑﺎﻋﺚ اﻣﺮ اﻳﻦ اﺳﺖ ﺎﻧﻴﻪ. آراﻳﺶ ﺗﻮﺳﻂ زﻳﺎدي ﻣﻘﺪار ﺑﻪ ﺳﻠﻮل درون راﺑﻂ ﻋﻼوه ﺑﻪ ﻃﺮح اﺳﺖ ﺷﺪه ﻛﻨﺘﺮل ﺷﺪه رﻳﺰي. ﺑﺎ اﻳﻦ ﺑﺎ ﻛﻪ ﺷﺪ؛ ﻣﻄﺮح ارﺗﺒﺎﻃﻲ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ﭘﻨﺠﻢ ﻧﺴﻞ ﻣﻔﻬﻮم ﺑﻴﺴﻴﻢ، ﻓﻨﺎورﻳﻬﺎي ﺳﺮﻳﻊ ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻣﺨﺎﺑﺮاﺗﻲ ﻣﺸﺘﺮﻛﺎن از ﻳﻚ ﻫﺮ ﭘﻴﺸﺮﻓﺖ ﺗﻮاﻧﻨﺪ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺎ11 ﻫﺰار ﮔﻴﮕﺎﺑﻴ ﺷﻮﻧﺪ ﻣﺘﺼﻞ اﻳﻨﺘﺮﻧﺖ ﺑﻪ ﺛﺎﻧﻴﻪ در. ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ ﺑﺴﺘﺮ، اﻳﻦ در اﺳﺖ، ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻗﺮار اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻮرد آن ﺳﺎزي ﭘﻴﺎده ﺑﺮاي ﻛﻪ ﮔﺮه ﻫﺎ ﻳﻲ ﻛﻪ ﺑﺴﺘﻪ ﻫﺎ ي ﺟﺎ ﺑﻪ ﺟﺎ را اﻃﻼﻋﺎﺗﻲ ﻛﻨﻨﺪ و ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻫﻮﺷﻤﻨﺪً ﻛﺎﻣﻼ ﻫﻮﺷﻤﻨﺪﺳﺎزي اﻟﮕﻮرﻳﺘﻢ ﮔﺮه ﻫﺎ ﻣﻘﺼﺪ و ﻣﺴﻴﺮ ﺑﺮاﺳﺎس ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺎﻋﺚ ﺳﻴﺴﺘﻢ اﻳﻦ ﺷﻮد ﺗﺎ داده ﻫﺎ و ﺷﺪه ﻣﺴﻴﺮﻳﺎﺑﻲ ﻫﻮﺷﻤﻨﺪاﻧﻪ ﺑﺴﻴﺎر ﺷﻮﻧﺪ ﻣﻨﺘﻘﻞ ﺑﺎﻻ اﻣﻨﻴﺖ و ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺎ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﮔﻴﺮي اﻧﺪازه ﺑﺎ ﺗﺎ اﺳﺖ ﺷﺪه ﺳﻌﻲ ﻣﻘﺎﻟﻪ اﻳﻦ درQoS در ﺷﺒﻜﻪ ﻫﺎ يWimax و5G ﺑﻪ ﻛﺎراﻳﻲ و ﭘﺮداﺧﺘﻪ دو آن ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺷﺒﻜﻪ ﻫﺎ ي5G دﻫﻴﻢ ﻗﺮار ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﻮرد را داده اﻧﺘﻘﺎل در. واژه ﻛﻠﻴﺪ: ارزﻳﺎﺑﻲ ﺷﺒﻜﻪ، اﻧﺘﻘﺎل داده، ﻧﺴﻞ ﭘﻨﺠﻢ ﺷﺒﻜﻪ ﻫﺎ ي ﻣﻮﺑﺎﻳﻞ واﻳﻤﻜﺲ، 1 - ﻣﻘﺪﻣﻪ ﺗﻮﺳﻌﻪ ي5 G ﺷﺒﻜﻪ ﭘﻨﺠﻢ ﻧﺴﻞ، ﺑـﺎ ﻣﻮﺑﺎﻳـﻞ ﻣﺨـﺎﺑﺮاﺗﻲ ﻫـﺎي اﺳﺖ اﻧﺠﺎم ﺣﺎل در ﺑﺎﻻﻳﻲ ﺷﺘﺎب. ﻋﻠﻲ ﺑﺴـﻴﺎري ﻫﻨﻮز اﻳﻨﻜﻪ رﻏﻢ ﺷﺒﻜﻪ ﻛﺸﻮرﻫﺎ از ﻃﻮر ﺑﻪ را ﺧﻮد ارﺗﺒﺎﻃﻲ ي ﺑﻪ ﻛﺎﻣﻞ4G ارﺗﻘـﺎ ﻧﺪاده ﺗﻮ ﺣﺎل در ﭘﻨﺠﻢ ﻧﺴﻞ اﻣﺎ اﻧﺪ، ﺑـﺎ داﻧﺸـﻤﻨﺪان و اﺳـﺖ ﺳﻌﻪ ﻣﻲ ﺻﺤﺒﺖ آن ﻣﻮرد در ﺑﺎﻻﻳﻲ ﻫﻴﺠﺎن ﭼﺮاﻛـﻪ ﻛﻨﻨﺪ،5G ً ﻛـﺎﻣﻼ ﺑﻮد ﺧﻮاﻫﺪ ﻣﺘﻔﺎوت. ﻫﻤﺮاه ارﺗﺒﺎﻃﺎت ﺷﺒﻜﻪ5G ﺗﻘﺎﺿـﺎي دادن ﭘﻮﺷـﺶ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﻪ ﭼﻨـﺪ ﻣﺤﺘـﻮاي ﺗﺤﻮﻳـﻞ ﺟﻬﺖ داده ﺑﺎﻻي ﻧﺮخ ﺑﺮاي اﻓﺰون روز رﺳﺎﻧﻪ ا ي اﺳـﺖ ﺷﺪه ﭘﺪﻳﺪار ﻫﻤﺮاه ارﺗﺒﺎﻃﺎت ﻛﺎرﺑﺮان ﺑﻪ. ﭘﻬﻨـﺎي ﺑﺎﻧﺪ ﺑﻄـﻮر ﻣﺘـﺮي ﻣﻴﻠـﻲ ﻣـﻮج ﺑﺎﻧﺪﻫﺎي ﺻﻮرﺗﻴﻜﻪ در ﻧﻈﺮ ﻣﻮرد ﭼﻨﻴﻦ ﺑﺮاي ﻛﺎﻣﻞ ﻴﺴﺘﻢ ﻫﺎي ﻣﻤﻜﻦ ﺷﻮﻧﺪ، ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻛﺎر ﺑﻪ ﺳﻠﻮﻟﻲ ﺑﺎﺷﺪ دﺳﺘﺮﺳﻲ ﻗﺎﺑﻞ اﺳﺖ. ﭘﻴﺎده ﺷﺒﻜﻪ ﺳﺎزي ﻣﺨﺎﺑﺮاﺗﻲ ﻫﺎي5G ﻛـﻪ اﺳـﺖ ﻣﻌﻨـﺎ ﺑـﺪﻳﻦ ﻋﻤﻞ اﻧﺠﺎم ﻫﻮﺷﻤﻨﺪ، ﺷﻬﺮﻫﺎي اﺗﺼﺎل ﺑﺮاي ﻧﻴﺎز ﻣﻮرد ﺑﺴﺘﺮ ﻫـﺎي ﺧﻮد از اﺳـﺘﻔﺎده رﻳﻤﻮت، ﺟﺮاﺣﻲ اﻳﻨﺘﺮﻧـﺖ و ﻫﻮﺷـﻤﻨﺪ روﻫـﺎي ﺑﻮد ﺧﻮاﻫﺪ دﺳﺘﺮس در اﺷﻴﺎ. اواﻳﻞ در2012 ﺑﻴﻦ اﺗﺤﺎدﻳﻪ، ﻣﺨﺎﺑﺮات اﻟﻤﻠﻠﻲ) ITU ( ﺗﺤـﺖ ﺑﺮﻧﺎﻣـﻪ ﻣﻠـﻞ ﺳـﺎزﻣﺎن ﻧﻈـﺮ ارﺗﺒﺎﻃـﺎت ﺗـﻴﻢ ﺗﻮﺳـﻌﻪ ﺑـﺮاي را اي ﺑﻴﻦ ﻣﻮﺑﺎﻳﻠﻲ اﻟﻤﻠﻠﻲ) IMT ( اﻓﻖ ﺑﺮاي2020 آن ﻓﺮاي و) IMT- 2020 ( ﻛﺮد آﻏﺎز. ﺑـﺮا ﺟﻬـﺎﻧﻲ ﻣﺴـﺎﺑﻘﻪ ﻳـﻚً رﺳـﻤﺎ ﻧﺘﻴﺠﻪ در ي ﭘﻨﺠﻢ ﻧﺴﻞ ﺗﻌﻴﻴﻦ) 5G ( ﺷﺪ ﺷﺮوع ﻣﻮﺑﺎﻳﻞ ﺷﺒﻜﻪ. ﺳـﺎل ﺳـﻪ در ﺷﻜﻞ ﺑﻪ ﺷﺮوع ﺑﻌﺪي ﻧﺴﻞ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﺼﻮﻳﺮ ﺑﻌﺪي ﻛﺮد ﮔﻴﺮي.

5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

...انتقال داده در دو تكنولوژي وايمكس ارزيابي شبكه 20

 

)5G(و نسل پنجم ) Wimax(ارزيابي شبكه انتقال داده در دو تكنولوژي وايمكس

2يقيحقزاده مؤمنحسين و 1انيمولودعلي

[email protected] رانيا ،بوشهر آزاد اسالمي، دانشگاه بوشهر، واحد فناوري اطالعات، گروه 1 [email protected] رانيا ،بوشهر مي،آزاد اسال دانشگاه بوشهر، واحد گروه فناوري اطالعات، 2

3/2/96: تاريخ پذيرش 18/12/95: تاريخ دريافت

چكيده

بر اساس سير تكاملي بلند مدت كه وقفه زمان مخابره يك . فعلي براي سلولهاي كوچك بي قاعده طراحي نشده بودند 4Gشبكه به عالوه رابط درون سلول به مقدار زيادي توسط آرايش . انيه است اين امر باعث شده استميلي ث 5ميلي ثانيه و پيشوند تناوبي حدود

توسعه سريع فناوريهاي بيسيم، مفهوم نسل پنجم سيستمهاي ارتباطي مطرح شد؛ كه با اين با .ريزي شده كنترل شده است طرحدر اين بستر، سيستمي . ت در ثانيه به اينترنت متصل شوندگيگابي هزار 11با سرعت توانند يمپيشرفت هر يك از مشتركان مخابراتي

كامالً هوشمند هستند و كنند يماطالعاتي را جا به جا يها بستهكه ييها گرهكه براي پياده سازي آن مورد استفاده قرار گرفته است، بسيار هوشمندانه مسيريابي شده و ها دادهتا شود يماين سيستم باعث . باشد يمبراساس مسير و مقصد ها گرهالگوريتم هوشمندسازي

به 5Gو Wimax يها شبكهدر QoSدر اين مقاله سعي شده است تا با اندازه گيري پارامترهاي با سرعت و امنيت باال منتقل شوند .در انتقال داده را مورد بررسي قرار دهيم 5G يها شبكهمقايسه آن دو پرداخته و كارايي

، وايمكسموبايل يها شبكهپنجم نسل داده، انتقال شبكه،ارزيابي :كليد واژه

مقدمه -1

هـاي مخـابراتي موبايـل بـا ، نسل پنجم شبكه5G ي توسعه رغم اينكه هنوز بسـياري علي. شتاب بااليي در حال انجام است

ارتقـا 4G كامل به ي ارتباطي خود را به طور از كشورها شبكهسعه اسـت و دانشـمندان بـا اند، اما نسل پنجم در حال تو نداده

كـامالً 5Gكنند، چراكـه هيجان بااليي در مورد آن صحبت مي .متفاوت خواهد بود

به منظور پوشـش دادن تقاضـاي 5Gشبكه ارتباطات همراه روز افزون براي نرخ باالي داده جهت تحويـل محتـواي چنـد

پهنـاي . به كاربران ارتباطات همراه پديدار شده اسـت يا رسانهمورد نظر در صورتيكه باندهاي مـوج ميلـي متـري بطـور باند

سلولي به كار گرفته شوند، ممكن هاي يستمسكامل براي چنين .است قابل دسترسي باشد

بـدين معنـا اسـت كـه 5Gهاي مخابراتي سازي شبكه پيادههـاي بستر مورد نياز براي اتصال شهرهاي هوشمند، انجام عمل

روهـاي هوشـمند و اينترنـت جراحي ريموت، اسـتفاده از خود .اشيا در دسترس خواهد بود

تحـت ) ITU(المللي مخابرات ، اتحاديه بين2012در اوايل اي را بــراي توســعه تــيم ارتباطــات نظــر ســازمان ملــل برنامــه

-IMT(و فراي آن 2020براي افق ) IMT(المللي موبايلي بين

ي در نتيجه رسـماً يـك مسـابقه جهـاني بـرا . آغاز كرد) 2020در سـه سـال . شبكه موبايل شروع شد) 5G( تعيين نسل پنجم

. گيري كرد بعدي تصوير سيستم اين نسل بعدي شروع به شكل

Page 2: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

21 1396تابستان / 24 شماره/ سال هفتم /مجله مهندسي مخابرات

 

، IMT-2020 درباره ITU-Rيك پيشنهاد پيشنويس از سوي بانـد افـزايش را به عنوان موبايل پهن 5Gسه كاربرد كليدي در

ق قابـل كنـد، ارتباطـات ماشـيني سـنگين، فـو يافته تعريف ميهمچنين گزارش مشابهي به . اطمينان و ارتباطات با نهفتگي كم

هـاي راهنمايي درباره ملزومات اين سناريوها در زمينه شاخصاجرايي مانند بازده طيـف، نهفتگـي، چگـالي ارتبـاط، ظرفيـت

.كند ترافيكي ناحيه اشاره ميفعلي براي سلولهاي كوچك بي قاعـده طراحـي 4Gشبكه

بر اساس سير تكاملي بلند مـدت كـه وقفـه زمـان . نشده بودندميلـي ثانيـه 5مخابره يك ميلي ثانيه و پيشـوند تنـاوبي حـدود

همچنـين، يـك ايسـتگاه پايـه . است اين امر باعث شده اسـت eNBبـه شـدت مشـابه يـك ) LTE) eNBسلول كوچـك

سلول بزرگ بالغ در حوزه كاربردي است بـا ايـن تفـاوت كـه به عالوه رابط درون سلول بـه مقـدار . ستتوان انتقالش كمتر ا

5Gدر . ريزي شده كنترل شده است زيادي توسط آرايش طرحها با خصوصيات كنيم كه آنها به دو نوع از گره ما پيش بيني مي

.مشخص و منحصر به فرد در عملكرد تكاملي تبديل شونددر اين مقاله سعي شده است تا با اندازه گيـري پارامترهـاي

QoS يها شبكه در Wimax 5وG به مقايسه آن دو پرداختهدر انتقال داده را مـورد بررسـي قـرار 5G يها شبكهو كارايي

.دهيم انجام شده در اين حوزه يها پژوهش - 1-1

نسل پنجم تلفـن همـراه تـا يها شبكهدر خصوص ارزيابي نشده است اما در اين مورد كنون تحقيق معتبري در ايران انجام

انجام شده است كه برخي از مـوارد كشورهاساير تحقيقاتي در .شود يمقابل توجه آنها در ادامه بيان

:باشد¬كارهاي انجام شده قبلي در جهان به شرح زير ميضمن بررسي اصول و [9]) 2009(و همكاران ژانفسكي

به عنوان يك شبكه كاربر ها شبكهبه اين 5G يها شبكهمفاهيم كه در كند يمور نگاه كرده و بيان محور به جاي اپراتور مح

به پاسخگويي به اپراتورهاقبلي نيازهاي يها شبكهحاليكه در از دليل توسعه فناوري جديد يا عمدهمخاطبان بيشتر بخش

كاربران اين يازهايننسل پنجم يها شبكهبوده است اما در .آورد يمنيرو محركه را فراهم

ررسي نقش به ب [11]) 2014( و همكاران روستبراي دسترسي به 5G يها شبكهمبتني بر ابر در هاي يفناور

انعطاف پذيري بيشتر پرداخته و با مبنا قرار دادن دو اصل ، اين دو اصل را دو ها يسسروو پيچيدگي ها دستگاهافزايش

بر 5G يها شبكهنكته كليدي در موفقيت و نيز ارزيابي به ها يسسروپيچيدگي در اينجا نيز نكته كليدي . شمارند يم

استريم در هاي يسسروخدمات جديد از جمله تقاضا براي .جديد اشاره دارد يها شبكه

در ها ينيببا بررسي پيش [13]) 2014(و همكاران بنگرترآتي و ارزيابي يها سالدر 4G يها شبكهمورد تعداد كاربران

بر اساس رشد 5Gنيازهاي آنان به ضرورت نياز به توسعه تقاضاي خدمات استريم و پيچيدگي خدمات مورد تقاضاي كاربران تاكيد داشته و به ساده سازي و مقرون به صرفه كردن تجهيزات براي پايدار ماندن خدمات شبكه و صنايع وابسته به

و در اين رابطه توسعه استانداردها و كند يمآن تاكيد جديد را كامالًجديد براي ارائه تجربه كاربري هاي يرساختز

.دانند يمضروري دريافت كه يكي از توان يمبا توجه به مطالب بيان شده

5G يها شبكهاعالم شده و مورد نياز هاي يتقابل ترين ياساسپاسخگويي به تقاضاي روز افزون كاربران به پهناي باند بيشتر

و از اين باشد يمجهت دسترسي به خدمات استريم و مانند آن ب يكي از مهمترين نكات مورد توجه و دقت نظر اين مطل

ارزيابي رسد يمبنابراين به نظر . باشد يمپژوهشگران اين حوزه اين نسل در ارائه خدمات مذكور از نظر كيفيت و بهبود نسبت

معياري براي ارزيابي موفقيت اين تواند يمپيشين يها نسلبه ز نظر پيشين ا يها نسلنسل و مقايسه سودمندي آن نسبت به

.تجربه كاربري باشد تلفن همراه چهارم و پنجمتاريخچه نسل -2 شبكه نسل چهارم -1- 2

هـاي يستمس ، نامي است كه به G 4 نسل چهارم يا يها شبكه

Page 3: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

...انتقال داده در دو تكنولوژي وايمكس ارزيابي شبكه 22

 

مجموعـه از كه دسترسي را از طريـق يـك IP موبايل مبتني بر .است ، داده شده كنند يمراديويي تأمين يها واسطه

تـرين سـرويس اتصـال، رومينـگ و برقراري به G 4 شبكه واسط و از طرف ديگر چندين كند يمفراگشت بي سيم را ارائه

HIPERLAN ،WLANدسترسي راديويي ماننـد بلوتـوث، كند يمآن استفاده را به يك شبكه واحد كه كاربر از GPRSو

بايد اجازه برقراري ارتباط بين G 4 همچنين .تبديل خواهد كردهر جاي زمين را فراهم نمايد كه شما در هر زمان هر فردي در

دلخـواه خـود يهـا شـبكه دلخـواه و هـاي يسسـرو بتوانيد از .پشتيباني بگيريد

LTE برگرفتـه از عبـارت ،Long Term Evolution وفناوري باند وسيع سيار يدترينجدبه معناي تكامل بلند مدت،

را OFDMAاست كه قادر خواهد بود تا بارگذاري اطالعات گيـري از فـراهم كـرده و بـا بهـره 300Mbpsبا نرخ بيش از

در الية دسترسـي MIMOمخابراتي چون هاي يكتكنآخرين ، تجربـة جديـدي از سـرعت و كيفيـت IPو ساختاري تمامـاً

.[3] دهد يمدسترسي به اطالعات را در اختيار كاربران قرار شبكه نسل پنجم -2- 2

پـنجم سـرعت آپلـود و نسـل يهـا شبكهدر رود يمانتظار ايــن رقــم در . دانلــود از مــرز يــك گيگابيــت در ثانيــه بگــذرد

مگابيت در ثانيه تعريف شده 100نسل چهارم معادل يها شبكهاين رقم كه بسيار سريعتر از سرعت تبادل داده از طريـق . استكشورهاي جهـان اسـت اينترنت فعلي در بسياري از يها شبكه

را كـه فعـال تنهـا از طريـق شـبكه دسترسي به تمامي خدماتي هـا آنكـه از جملـه كند يمدسترس است را ممكن اينترنت در

كنفـرانس، به خدمات پيشرفته ويـديويي ماننـد ويـديو توان يمو اينترنتي با كيفيت يا ماهوارهتماشاي هزاران شبكه تلويزيوني

ــره ــالي، به ــدي از ع ــهاي من ــانهسرويس ــوزش يا چندرس آم عات در عرض چنـد الگيگابايت اط ها دهرگذاري الكترونيك، با

.اشاره كرد... دقيقه و مخـابراتي بـا رشـد بسـيار يها شبكهسرعت تبادل داده در نسل اول تنهـا يها شبكه اين رقم در. سريعي مواجه بوده است

9,6 نسـل دوم بـه يهـا شـبكه كيلوبيت در ثانيه بود كه در 2,1كيلوبيت در 384سل سوم به ن يها شبكهثانيه و در در كيلوبيت

ايـن . ثانيه و سپس بيش از دو مگابيت در ثانيـه افـزايش يافـت مگابيت در ثانيـه بـود و در 100نسل چهارم يها شبكهرقم در پنجم هـم بـه يـك گيگابيـت در ثانيـه خواهـد نسل يها شبكه .رسيد

يـا IPv6بايد توجه داشت كه سازگاري اين اسـتاندارد بـا يكي از مهمترين مزاياي آن محسوب 6ي نسخه پروتكل اينترنت

.شود يم و جهت توسعه ها چالش -3

در اين بخش پيرامون برخي چالشـهاي موجـود در توسـعه شبكه تلفن همراه و همچنين مشخص كردن رونـد آينـده و راه

كه ممكن است به بهبود عملكرد شبكه كمك نمايـد، ييها حل .بحث خواهيم كرد

ينارتباط ماشين با ماش -3-1

كه بيشتر و بيشتر ها دستگاهعالوه بر تكامل شبكه، تحوالت انـدازهاي بيسـيم در چشم ،شود يممشاهده شوند يمقدرتمند

آينده نه تنها به كاربران تلفن همراه از طريق تلفنهاي هوشـمند، تبلت وكنسولهاي بازي سرويس خواهند داد بلكه تعداد بسـيار

شـبكه هوشـمند، هـاي يانهپا، زيادي از هر دستگاه مانند ماشيندستگاه نظارت بر سالمت و لوازم خـانوار اسـت بـه زودي بـه

.اينترنت نيازخواهند داشتبرابـر در بـين 24ترافيك را M2Mكه شود يمتخمين زده

ــالهاي ــد داد 2017و 2012س ــزايش خواه ــاط [4] .اف ارتبM2M در حال حاضر اغلـب در نظـارت ناوگـان يـا رديـابيچنين حسگرهايي قابليت نظـارت . شود يمقليه استفاده وسايل ن

تـا دهـد يمـ مستمر پزشكان به رفتار و حـاالت بيمارانشـان را ــاهش ــازد و موجــب ك ــود و تســريع س ــان را بهب بحــث درم

درمان شود، كه از راه دور بدون احتياج به رفـتن بـه هاي ينههزي بـدن كـه در آن از تعـداد ي شـبكه بيمارستان بـا اسـتفاده از

سنسور بيسيم، كـه از طريـق پوسـت و هـم از طريـق كاشـت،

Page 4: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

23 1396تابستان / 24 شماره/ سال هفتم /مجله مهندسي مخابرات

 

را بـراي هـا گـزارش و كند يمپارامترهاي سالمت بيمار را ثبت كه بخش شود يم، به زودي به واقعيت تبديل فرستد يمپزشك

بنـابراين بـه منظـور ارائـه . مهمي از نمونـه نسـل پـنجم اسـت بـاال نيـاز خدمات الكترونيكي سالمت نسل پنجم به پهناي باند

مـورد نيـاز QoS يسسـرو دارد، ديدار با كيفيت بسيار بـاال از مثال پوشش فوق العـاده كـم، فشـرده سـازي ويـديويي بـراي مقاصد پزشكي و پياده سـازي مكـانيزم هـاي امنيتـي پيشـرفته، عالوه بر اين توسعه كار بـه مـديريت منـابع راديـويي احتيـاج

ر انـواع ترافيـك، اعـم از خواهد داشت، با توجه به تنوع بـاال د كه توسط اندازه گيري اتصال ويديوئي پزشكي يا دورهگزارش

.شود يمكه با كيفيت بااليي فرستاده چالش ظرفيت -3-2

يها دادهبا سرويسهاي پهناي باند جديد و تقاضاي باال براي بيسيم در آينده به ظرفيت بسيار بـاالتر هاي يستمستلفن همراه،

سه راه عمده افزايش . نياز دارد شود يمارائه از چيزي كه امروز اضـافي و هـاي يـف طظرفيت يعني استقرار متـراكم، بانـدهاي

يكي از طرحهاي پيشنهادي شامل . راندمان اختصاصي باال است هــا يداي آلاســتفاده از بانــد نــوري مرئــي اســت كــه در آن

ايـن فنـاوري هنـوز . هر دو منبع نور و كـانون باشـند توانند يم يهـا سـلول امل نشده اسـت ولـي متـراكم سـازي و توسـعه ك

ــه توجــه بيشــتري ــاط وســايل نقلي ــناريوي ارتب كوچــك و سهمانند بيمارستان و هواپيما و به طور كلـي پوشـش . خواهد يم

بـه عنـوان مثـال . كنـد يمداخلي به طور قابل توجهي پيشرفت استراق سمع شوند مگر اينكه مهاجم تماس توانند يمارتباطات

پتانسـيل زيـادي در بانـدهاي . تصويري با فرستنده داشته باشدگيگـا هرتـز موجـود 60يـا 28طيف بسيار باال به عنوان مثـال

و نرخهـاي دادهـاي دهـد يمـ است كه پهناي باند باال را ارائـه [5] .كند يمباالتر را پشتيباني

يهـا خواسـته باند طيف جديد بـه تنهـايي بـراي بـرآوردن از اين رو بهره وري طيفي بايد . كافي نخواهد بودترافيك آينده

دسترسـي يهـا طـرح افزايش قابـل تـوجهي داشـته باشـد كـه چندگانه مانند تكنيكهاي چند آنـتن پيشـرفته تشـكيل شـعاع و

وروديوخروجي چندگانه عظيم همراه بـا طيـف قابـل اشـتراك گذاري هستند كه توانمندسازهاي كليدي براي دستيابي به بهـره

.طيف باالتر استوري ي نقطـه مانند حامـل ادغـام و مختصـات چنـد هايي يكتكن

ولي نياز بـه هماهنـگ سـازي دهد يمظرفيت شبكه را افزايش .بسيار محكم و قطع طيف متعامد است

پيشرفته يا منطقهدسترسي محلي -3-3

به عنـوان يـك تر متراكمسلول كوچك و شبكه يها حلراه . ترافيك در سالهاي آينـده اسـت مفهوم براي مقابله نمايي رشد

ناهمگن كه در آن سلولهاي بزرگ جايگزين تعدادي يها شبكه picocellsو metrocellsمانند شود يماز سلولهاي كوچك

كه قبل از اين براي باال بردن افزايش ظرفيـت femtocellsو عنوان دسترسي محلي به ها گرهرديف كم توان . اثبات شده بود

افزايش دهد و ظرفيـت طور خيلي مهمي شش را بهپو تواند يم .تلفن همراه را باال ببرد يها شبكه

طـور بيشـماري بـه يهـا چـالش تر بزرگمتراكم يها شبكهحياتي يكي از مفهوم سلول. كند يمعمده از نظر تحرك مطرح

توانمندسازهاي كليدي بر كامل كردن هم رديف شبكه و مقابله ربوط به تحرك است، آن بـه ايـن م با چالشهاي پژوهش حاضر

و كنتـرل هواپيماهـا در هـا دادهموضوع كه توسط جدا سـازي مفهوم پيشنهادي با استفاده از بانـد . پردازد يمكوچك سلولهاي

GHz 5.3( فركانسهاي مختلف براي رديف سلولهاي مختلفت كه تداخل مشكال ، به طوري)تر براي سلولهاي كوچكالو باوه العـ . متراكم كاهش پيدا كنـد عادهال رار فوقدر استق تواند يم

آل و همچنين راه حل غير ايده بر اين جهات شامل مطالعه ايده [7] .كوچك است يها سلول آل براي

و فناوريهـاي 3GPPتعامل با هـر دو LTEاز آن جائيكه 3GPP اسـتاندارد بر اسـاس تكنولـوژي و كند يمرا پشتيباني

802.11 IEEE در توانـد يمـ حات خـود را الاصبا برخي ازبـه تعـادل ترافيـك از تلفن همراه را افزايش دهـد و يها شبكه

Cisco. طريق فن آوري كارآمد بارگذاري خاموش كمك كنـد جديد در هر سال WiFiميليون دستگاه 800تخمين ميزند كه

Page 5: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

...انتقال داده در دو تكنولوژي وايمكس ارزيابي شبكه 24

 

.داردوجود معماري دسترسي شبكه راديويي جديد - 3-4

يها نقشهبه ظرفيت باالتر و با افزايش ترافيك داده نياز ، اپراتورها نياز به شود يمبه كاربران نهايي ارائه ) فلت(صاف

و براي OPEXو CAPEXجستجوي منفعت براي كاهش در داخل شبكه تلفن همراه، . كاهش هزينه در هر بيت دارند

با كمترين هزينه با توجه به عواملي BSاين است كه به توليد . پردازد يماجاره سايت و پردازش سيگنال مانند خنك كننده،

.تمركز اصلي آن بر روي كاهش هزينه است شناختي يها شبكهخود سازمان دهي و -3-5

با توجه به افزايش پيچيدگي شبكه با استانداردهاي جديد، يها چالش معماري شبكه را پيچيده كرده است و آن يكي از

كي از گرايش و ي. همراه است تلفن يها شبكهعمده در طور خودكار يكي از است به LTEتمركزهاي اصلي در نسخه

مديريت كه باعث سريعتر شدن و كاهش يها روش ينتر مهمسه ويژگي متمايز دارد، SON. شود يم برداري بهره هاي ينههز

. متيالمثال خود سازماندهي، خود بهينه سازي و خود سود براي تكميل ش تواند يمالگوريتمهاي مختلف تعدادي از

حفظ عنوان مثال كساني كه مسئول به ،SONپشتيباني رفتار برداري از اگر بهره. سازي پوشش هستند تعادل بار و يا بهينه

باعث تحويل برخي تر از حد برود، اينالمنابع در يك سلول باتا كه آنها را به سلول همسايه به حركت وا شود يمت الاز اتصا

ممكن BSباشد، البيش از حد با ، مثال اگر تداخلدارد يمدر تمام تواند يماين روش . است قدرت انتقال آن را تنظيم كند

و بهبود پوشش تر يكنواختمنجر به توزيع ترافيك سلولمربوط متيالهنگامي كه به بحث خود س. شبكه انجام شود

عيب شبكه همانند پوشش سوراخ در نظر گرفته . شود يمبه عنوان مثال در هاي سخت افزاري، به هر حال خطاشود يم

BBUs است كه در زير ساختهاي مخابراتي غير معمول .نيست

الًنياز به تعمير دستي داشته كه معمو تا كنون اين نوع عيب

ف وقت اپراتور به دليل از كار علل اتال. است گران و وقت گيرويژه خود الكترونيكي DNAدر پيشنهاد . است افتادگي

متشكل از يك eDNAمعماري .م گرفته استدرماني الها. نامند يمح سلول الكترونيكي التعداد واحد پردازش در اصط

به عنوان . سلول داراي يك كپي از يك برنامه است بنابر اين هر يا قطعه در صورت شكست،. است SONدار مسئول وظيفه

از كد يك سلول معيوب به يكي از آنهايي كه بيكار است نقشه اندازي تعميري سلول را راه اين رفتارخود. كند يمي پرداز

ادامه داد، كه باعث افزايش توان يمبه طوريكه اجرا را كند يم تواند يماين فناوري . طول عمر آن است استحكام سيستم و

بيشمار به كار برده شود، وبه طور وضوح نسل بعدي سناريوي .ارتباط از راه دور يكي از آنهاست

بوسيله شود يمدر خود سازماندهي معرفي گام بعدي قادر به رويكردهاي شناختي، كه در آن مديريت اندازه گيري

. يادگيري بر اساس مشاهدات گذشته و حال معرفي شده استتوسط الگوريتم از پيش اين راه خود سازماندهي است كه

تعريف شده محدود نيست و يك سيستم قادر به تنظيم به هر به تازگي يك رويكرد جديد معرفي . است ظرهشرايط غيرمنت

يك شبكه نيز توانايي تدريس را يها گرهشده است، كه در آن قادر ها آنبا اجراي الگوريتمهاي يادگيري ماشين، . داشته باشدكه فرايند شوند يم عات و آموزش از يكديگرالبه تبادل اط

تر يعسرو منجر به همگرايي كند يمخود يادگيري را تسريع .شود يم

مجازي سازي هسته شبكه -3-6

حركت به سمت تغييرات نسل پنجم نه تنها در شبكه كه در آن CNاصلي يها شبكهدسترسي راديوئي بلكه در

رويكردهاي جديد به طراحي شبكه مورد نياز براي ارائه اتصال روند اين . كند يمتحميل ها دستگاهبه رشد تعدادي كاربران و

كردن سخت افزار از نرم افزار و حركت طور است كه جدا نرم افزار تعريف شبكه . توابع شبكه به نسبت يك دوم است

SDN كه توسط شبكه بنياد گسترش استاندارد فرضيه جداييدر نتيجه به لطف . شود يمسازي كنترل و داده صاف ارائه

Page 6: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

25 1396تابستان / 24 شماره/ سال هفتم /مجله مهندسي مخابرات

 

.باشد يمتمركز و برنامه ريزي، تعميرات تا حد زيادي خودكار اين تالشهاي استاندارد با هدف تعريف توابع عالوه بر

شبكه مجازي سازي بر اساس شركاي صنعتي مختلف از جمله انجام ETSIاپراتورهاي شبكه و فروشندگان تجهيزات در

معرفي يك راه حل جديد مبتني بر نرم افزار بسيار . شده استسريعتر از نصب يك دستگاه تخصصي اضافي با قابليت خاص

راه حل سازگاري شبكه را به راحتي بهبود هر دو. استاستقرار توان يم، تر سادهبه عنوان يك نتيجه از عمل . بخشد يم

.جديد انتظار داشت يها شبكه هاي يژگيوپوياتر و سريعتر از شبيه سازيساختار -4

يها شبكهما در اين مقاله با توجه به سازگاري بهتر اين شبيه ساز از OPNETبا شبيه ساز ) Wimax(وايمكس

) OPNET(استفاده نموديم و بدليل اينكه اين شبيه ساز و قادر به نمود ينمرا پشتيباني ) 5G(نسل پنجم يها ماژول

شبيه سازي اين نسل از شبكه در اين شبيه ساز نبوديم از شبيه .براي شبيه سازي نسل پنجم استفاده نموديم Ns2ساز در Wimaxمدل كردن شبيه سازي -4-1

OPNET براي توسعه يك OPNETدر اين پژوهش ما از نرم افزار

در اين پژوهش توپولوژي . يما كردهمدل شبيه سازي استفاده نشان داده شده است شامل 1-4در شكل مشابه آنچه يا شبكهويديويي به صورت يا شبكهزير و خدمات ها ينتكال

جغرافيايي مجزا شده، براي شبيه سازي يك سناريوي جهان .اقعي واقع گرايانه تر استفاده شده استو

-4ويديويي، نشان داده شده در شكل يا شبكهخدمات زير با توانايي VoD، در شهر تورنتو واقع شده و يك سرور 2

ويديويي را هاي ينتكالاستريم سازي محتواي ويديويي براي يك معماري پايه را اين زيرشبكه بازتابي از. آورد يمفراهم كه در آن سرور ويديويي در كنار يك شبكه اترنت كند يمارائه

100Mbps واسط خارجي . و در پشت يك فايروال قرار داردفايروال به يك مسيرياب دسترسي متصل به اينترنت از طريق

Mbps Digital Signal 3 (DS3) Wide 45يك لينك

Area Network (WAN (متصل است.

توپولوژي شبكه مدل شبيه سازي 1-0 شكل

، در 3- 4زير شبكه ويديويي نشان داده شده در شكل

ونكوور واقع شده و از چهار ايستگاه ويديويي تشكيل شده تورنتو دسترسي VoDاست كه به خدمات مشابه از سرويس

ر د Wimaxدر اين زير شبكه سه ايستگاه ثابت . كنند يمپيدا كيلومتري از ايستگاه وايمكس اصلي واقع 6و 4، 2فاطله به DS3 WANايستگاه اصلي از طريق لينك . اند شده

چهارمين كالينت ويديويي يك . اينترنت متصل شده استكيلومتري دفتر مركزي اپراتور 5است كه در ADSLايستگاه

واقع شده و به عنوان يك مرجع پايه براي مقايسه با .شود يماستفاده Wimax هاي يستگاها

زير شبكه خدمات ويديويي 2-0 شكل

Page 7: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

...انتقال داده در دو تكنولوژي وايمكس ارزيابي شبكه 26

 

مدل شبيه سازي از زير شبكه كالينت ويديويي 3-0 شكل

شامل از geocentricدر اين مدل ما سيستم مختصات

با استفاده از سيستم موقعيت . يما بردهبه كار و عرض راطول اطالعات موقعيت بر اساس GPSيابي جهاني عمومي يا

طراحي انتخاب شده براي سه ايستگاه وايمكس نسبت به سپس اطالعات مربوط به . ايستگاه مركزي انتخاب شده است

طول و عرض در هر يك از اشياء گره در مدل تنظيم شده به DS3 Wanدو زير شبكه از طريق مدارهاي هر . است

3,342فاصله تقريبي بين دو زير شبكه : اند شدهاينترنت متصل ميلي 13,3در انتشار يرتأخكيلومتر است كه تقريباً معادل

.باشد يم اي يهثانوري تنظيم .شبكه محلي و شبكه گسترده ط هاي ينكل 10ورت متناوب دقيقه به ص 30زماني يها دورهتا در اند شده

ابر اينترنت با . درصد بهبود بخشي بارگذاري داشته باشند 20و درصد پيكربندي شده 0,001معادل يا بستهنرخ ناديده گرفتن

بسته در اينترنت 100,000تا يك بسته در هر شود يمكه منجر همچنين اينترنت تاخيري يك ميلي . شود) Drop(حذف

ايجاد WAN هاي ينكلانتشار در يرتأخرا عالوه بر اي يهثانبه منظور نظارت بر كارايي عالوه بر اين همچنين. كند يم

تنظيم يا گونهترافيك ويديويي، سناريو در پشت صحنه به .درصد افزايش داشته باشد 10دقيقه 30شده است كه در هر

تنظيمات وايمكس -4-2

را ضبط Qosسرويس وايمكس نيازمنديهاي يها كالسه در آن جريان سرويس يك جريان ترافيك بين ك كند يم

. دهد يمرا نمايش ) كاربر(ايستگاه پايه و ايستگاه مشترك خدمات از ايستگاه پايه به ايستگاه مشترك هاي يانجربراي يك كالس سرويس . شوند يمناميده uplink هاي يانجر

حداقل (مفروض، پارامترها حداقل نرخ داده قابل تحمل و نوع زمانبند كنترل دسترسي ) OTAي نرخ ضمانت شده رو

كه به وايمكس امكان بهره مندي باشند يم) MAC(به رسانه يرتأخ، و به اين شكل از دهد يمرا QoS هاي يتقابلاز صدا و ويديو حمايت هاي يسسروحساس مثل هاي يكتراف، UGS ،rtPS: چهار نوع زمانبندي وجود دارند. كنند يم

nrtPS وBE .جريان ع پهناي باند در دسترس ابتدا بهمنابUGS سپس به شوند يمتخصيص داده ،rtPS وnrtPS . در

منتسب خواهد BE هاي يانجرنهايت هر منبع باقي مانده به .شد

downlinkبراي اين پژوهش ما يك كالس سرويس براي 3و حداقل نرخ داده قابل تحمل BEبا استفاده از زمانبندي

كالس سرويس ديگر با استفاده . يما كردهيه ايجاد مگابيت بر ثانكيلوبيت 640و حداقل نرخ داده قابل تحمل BEاز زمانبندي

.ايجاد شده است NS2در 5Gمدل كردن شبيه سازي - 4-3

NSما در اين پژوهش براي شبيه سازي از نرم افزار يكي از NS2شبيه ساز . يما كردهاستفاده 2,33ويرايش به منظور . باز شبكه است سازهاي متن هشبي ينتر محبوب

ساز شود و يك شبيه استفاده مي NSتحقيقات شبكه از discrete event 21[باشد مي].

و 5Gعدم وجود يك شبيه ساز استاندارد براي به دليلو انعطاف پذيري آن در LTEاز NS2 پشتيباني شبيه ساز

بيه سازي تغيير پارامترهاي مختلف شبكه، ما از آن براي شتوپولوژي شبكه ما را نشان 4-4شكل . يما بردهپروژه خود بهره

.دهد يمشبيه سازي با استفاده از كالس يها دادههمه

LossMonitor دروني يها كالسكه ازNS2 است جمعبه يك تواند يم LossMonitorكالس . آوري شده است

Page 8: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

27 1396تابستان / 24 شماره/ سال هفتم /مجله مهندسي مخابرات

 

، اه بستهضميمه شود تا زمان رسيدن آخرين ) SINK(سينك هاي يتباگم شده و تعداد يها بسته، تعداد ها بستهتعداد

با استفاده از اين . نمايدرسيده براي آن سينك خاص را بازيابي ، ها بستهها ما قادر بوديم تا ميزان خروجي، نرخ گم شدن متغيير .را محاسبه نماييم مان يسازو بي ثباتي در شبيه يرتأخ

حذف برخي از مشخصات با يما كردهدر اين سناريو سعي و اند نشدههنوز استاندارد سازي 5Gكه در LTEويژه

همراه و آنتن يها دستگاهبين يرتأخهمچنين به حداقل رساندن شبكه را براي ) 5Gبه مشخصات تر يكنزدجهت شبيه سازي (

3840با رزولوشن افقي UHD-4Kارسال و دريافت ويدئوي 1,87:1ناسب تصويري و نسبت ت 2160و رزولوشن عمودي

.يما دادهمورد بررسي قرار يرتأخ، ها صفهمچنين براي شبيه سازي پردازش موازي

وجود دارد را LTEكه در ماژول شبيه سازي ها صفناشي از .يما دادهبه حداقل ميزان ممكن كاهش

5Gتوپولوژي شبكه 4-0 شكل

تماس يك به يك

يها دادهدور با تبادل راه يها تماسما در ابتدا كار را با صوتي بين دو نود كاربري متعلق به دو سرور متفاوت آغاز

همچنين . يما كردهمتصل UE(5)را به UE(3)ما . يما كردهو UE(0)صوتي بين يها دادهيك تماس محلي را با تبادل

UE(2) رور هستند پياده سازي هر دو متعلق به يك س كه

1,0يك به يك در ثانيه يها تماسشبيه سازي براي . يما نموده .يابد يمخاتمه 14,0شروع شده و در ثانيه

تماس يك به يك 5-0 شكل

مكالمه گروهي

30,0تا 15,0 هاي يهثانما شبيه سازي مكالمه گروهي را بين ، UE(1)صوتي را بين يها دادهدر اين حالت ما . يما دادهانجام

UE(6) ،UE(4) و UE(7) يما نمودهمبادله.

مكالمه گروهي 6-0 شكل

نتايج شبيه سازي -5

در بي ثباتي يرتأخ، گم شدن بسته و يرتأخ - 5-1Wimax

آمار . انجامد يماعت به طول س 2تمامي شبيه سازي ها ارزيابي كارايي شبكه ضبط شده از اليه فيزيكي راهنمايي براي

Page 9: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

...انتقال داده در دو تكنولوژي وايمكس ارزيابي شبكه 28

 

) Drop(نرخ حذف بسته . دسترسي به صورت وايمكس است 4-4شكل توسط اليه فيزيكي براي سه ايستگاه وايمكس در

كيلومتري 6ايستگاه وايمكس در فاصله . نشان داده شده استگم شدن بسته باالتري نسبت به نرخ ) ناحيه سبز رنگ(ساعته 2كيلومتري در بازه زماني 4و 2در فاصله هاي يستگاها

براي سه ايستگاه وايمكس در شكل SNRميزان . دهد يمنشان نكته قابل توجه آنست كه ايستگاه . نشان داده شده است 4-9

downlinkمربوط به SNRكيلومتري ميزان 6در فاصله با QAM-16به حداقل سطح الزم براي نسبت تري يينپا

براي SNRاين نرخ پايين . دهد يمرا نشان ½كدينگ در نرخ باالي گم مؤثركيلومتري يك عامل 6ايستگاه در فاصله

.باشد يم ها بستهشدن

نرخ گم شدن بسته 1-5 شكل

SNR 2-5 شكل

ويديويي حاصل روي هر چهار يها بستهنرخ گم شدن

OPNET Modeler. مشترك مورد بررسي قرار گرفته استدر اليه كاربرد ويديويي فراهم ها بستهآماري براي گم شدن

نشان داده شده يها بستهو از اين رو نرخ گم شدن آورد ينمبسته بر 25ان منحني انحراف از موقعيت به عنو 6- 4در شكل

همه . ثانيه روي يك محور عمودي نمايش داده شده استساعت پخش 2چهار نمودار به صورت ميانگين از بين

به نرخ ) باال( ADSLنمودار مشترك .اند شدهويديويي حاصل 25از VoDكه با نرخ ارسال شود يمنزديك يا بستهدريافت

وايمكس انحرافي از هاي يستگاها. بقت داردبسته بر ثانيه مطاكه با افزايش فاصله از ايستگاه دهند يمانرخ كدگذاري نشان

.يابد يمپايه افزايش

Page 10: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

29 1396تابستان / 24 شماره/ سال هفتم /مجله مهندسي مخابرات

 

نرخ ميانگين دريافت بسته بر ثانيه 3-5 شكل

نرخ آني دريافت بسته بر ثانيه 4-5 شكل

هاي يستگاهادر ها بستهما به منظور فهم نرخ باالي گم شدن

وايمكس به كاوش بيشترو بررسي خصوصيات گم شدن در ايستگاه وايمكس ها بستهنرخ گم شدن . ادامه داديم ها بسته

از ها بستهكيلومتري در كنار آمار نرخ حذف كردن 2واقع در نشان داده شده 8-4از ايستگاه پايه در شكل MACاليه در ايستگاه پايه تعداد قابل توجهي از MACاليه . است 9-4زيرا همانگونه كه در در شكل دهند يمرا از دست ها بسته

كيلو بايتي ايستگاه پايه پر شده 128نشان داده شده است، بافر ويديويي هاي ميفربه دليل اندازه متغيير اين رفتار. بوده است

4وايمكس هاي يستگاهارفتار مشابه با . باشد يم MPEG-4در .كيلومتري مشاهده شده است 6و

نرخ دريافت و گم شدن - downlinkكارايي 5-5 شكل

كيلومتري 2بسته در ايستگاه وايمكس در فاصله

downlinkصف - downlinkكارايي 6-5 شكل

ايستگاه پايه

نشان 10-4انتها به انتهاي شبيه سازي شده در شكل يرتأخ

Page 11: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

...انتقال داده در دو تكنولوژي وايمكس ارزيابي شبكه 30

 

در طول ها يمنحنبراي چهار مشترك ويديويي . داده شده استكه دهد يماين نتايج نشان . اند شدهساعت پخش ويديو رسم 2

ميلي ثانيه نزديك 10ايده آل يرتأخ به ADSLمشترك سه ايستگاه مشترك وايمكس به طور نزديكي هر .شود يم

.كنند يميكديگر را دنبال

بسته انتها به انتها ريتأخ 7-5 شكل

بسته و خروجي محاسبه شده در اجراي شبيه يرتأخنرخ

نشان داده شده 12- 4و 11-4 يها شكلر سازي به ترتيب دنشان داده شده است 13-4كه در شكل اين نتايج. است

كارايي باالتري نسبت به ADSLكه مشترك كند يممشخص نمودارهاي مربوط به . ميلي ثانيه داشته است 20ميزان ايده آل

ميلي 25بسته يرتأخوايمكس براي پخش فيلم با هاي يستگاهاكه اين نتايج كنند يمه طور نزديكي يكديگر را دنبال ب اي يهثان

همه چهار . شود يمميلي ثانيه نزديك 25نيز به مقدار ايده آل مطابق انتظار يكديگر را 14-4نمودار نشان داده شده در شكل

كيلومتري 4توجه شود كه خروجي ايستگاه در . كنند يمدنبال ثانيه محاسبات هنگامي كه در بايت بر ADSLاز ايستگاه

0,40خروجي مشاهده شده از دامنه . انجام شود، برتري داردمگابيتي با توجه به واحد سنجش متريك 0,72مگابيتي تا دامنه

مشخص MPEG-4و منتناظر با نرخ ميانگين ترافيك محتواي .استشده

ويديويي يها بستهدر ريتأخ 8-5 شكل

حداقل خروجي 9-5 شكل

Page 12: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

31 1396تابستان / 24 شماره/ سال هفتم /مجله مهندسي مخابرات

 

ها بستهنرخ ميانگين دريافت 10-5 شكل

ها بستهنرخ آني دريافت 11-5 شكل

ها بستهگم شدن ميزان ، يرتأخجي، توان خرو -5-2 5G بي ثباتي در و نرخ

، دو ســطح شــود يمــديــده 12-5شــكل همانگونــه كــه در ايـن نتيجـه بـا شـبيه سـازي مـا . متفاوت در گراف وجود دارد

محلي يا بين (سازگار است چرا كه در ابتدا تنها تماسهاي منفرد كـامالً ح ثانيه گراف بـه سـط 15اما پس از . وجود دارد) المللي

ايـن سـطح بطـور آشـكارا مربـوط بـه . شـود يمباالتري منتقل

است كه در مكالمـات گروهـي يا داده يها بستهافزايش تعداد كه خود از نودهـاي بسـياري تشـكيل شـده كـه شود يممبادله

.نمايند يمارسال و يا از هم دريافت اطالعات را به يكديگر 600حدود توان خروجي در اين سناريو به عددي در

از پهناي باند % 60كه اين عدد تقريباً رسد يممگابيت بر ثانيه .شود يم را شامل 5G اسمي

0 5 10 15 20 25 300

100

200

300

400

500

600

7005G Throughput

Time (s)

Bit

Rat

e (M

b/s)

Connection1Connection2

Connection3

Connection4

Connection5Connection6

Connection7

Connection8Connection9

5Gتوان خروجي در 12-5 شكل

-5 در شكلناگهاني و نوسان شديد در گراف يها جهش

. است ه ارتباطبه زمان صرف شده براي تنظيم پنجر مربوط 13به يرتأخنكته قابل توجه آنست كه در مكالمات گروهي ميزان

كمتر از مكالمات فرد به فرد ها بستهدليل ماهيت همه پخشي .باشد يم

0 5 10 15 20 25 300

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.75G End to End Delay

Time (s)

Del

ay (

s)

Connection1Connection2

Connection3

Connection4

Connection5Connection6

Connection7

Connection8Connection9

5Gدر يرتأخ 13-5 شكل

Page 13: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

...انتقال داده در دو تكنولوژي وايمكس ارزيابي شبكه 32

 

در شبكه ها بستهكه نرخ گم شدن بينيم يم 14-5در شكل 5G نسبت به شبكه Wimax باشد يم تر يينپافوق العاده.

0 5 10 15 20 25 300

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.75G Packet Lost

Time (s)

Pac

kets

Connection1Connection2

Connection3

Connection4

Connection5Connection6

Connection7

Connection8Connection9

5Gدر ها بستهگم شدن ميزان 14-5 شكل

در ابتداي شروع يرتأخشديد در يها نوسان 15- 5در شكل

مكالمه مربوط به زمان صرف شده براي تنظيم پنجره ارتباط انتها به يرتأخبه اينكه اين پارامتر مستقيماً از با توجه. باشد يم

، بنابراين طبيعي است كه با تغيير نمودار شود يمانتها ناشي مواجه يرتأخانتها به انتها در اين بخش نيز با يرتأخمربوط به

اين باشد يمآنچه در اين قسمت بيانش الزم و ضروري .شويمو (كه از حجم 4Kي مطلب است كه به دليل استفاده از ويدئو

باالتري برخوردار است، ميزان نرخ بي ثباتي در ) البته كيفيتكه اين نتيجه با توجه به نسبت شود يمسطح معيني تثبيت

منطقي به اي يجهنتحجم و كيفيت محتوا در برابر پهناي باند .رسد يمنظر

0 5 10 15 20 25 300

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.75G Jitter

Time (s)

Jitt

er (

s)

Connection1Connection2

Connection3

Connection4

Connection5Connection6

Connection7

Connection8Connection9

5Gبي ثباتي در نرخ 15-5 شكل

Wimaxنسبت به 5G مزايا و معايب -5-3قابليت حجم باالي آپلود و دانلود، سرعت تبادل داده : مزايا

هوشمندانه براي دستيابي به يريابيمس مخابراتي، يها شبكهدر ،6سرعت و امنيت، سازگاري با پروتكل اينترنتي نسخه

خودكار يراتتعم مير وقت گيرهزينه باالي راه اندازي، تع: معايب

گيرينتيجه -6

به منظور تدوين اين گزارش ما دو شبيه سازي از انتقال دادهبراي ( NS2 و) Wimaxبراي ( OPNETافزار توسط نرم

5G (يها دادهو به طور موفقيت آميزي . را شبيه سازي كرديم را جمع آوري 5Gو Wimax هاي يتوپولوژمربوط به

كه شود يمآمده مشخص بدست يها دادهبر اساس . نموديم ها بستهنرخ گم شدن ،يرتأخدر توان خروجي، 5Gرفتار شبكه

.باشد يم Wimaxو بي ثباتي به مراتب خيلي بهتر از شبكه استنباط كرد اينست كه هر پياده توان يمآنچه كه در نهايت

در بدترين حالت بايد چندين برابر نسبت 5Gسازي واقعي از تقال داده، بهتر و موثرتر باشد و با توجه از نظر ان Wimaxبه

وجود يك شبيه عدم به اينكه ما در اين شبيه سازي به دليل NS2در LTE از ماژول تغيير يافته 5G ساز استاندارد براي

نتيجه گرفت كه بدترين پياده سازي توان يماستفاده نموديم 5G به مراتب كارايي باالتري نسبت بهWimax خواهد

.داشت

سپاسگزاري

شكر شايان نثار ايزد منان كه توفيق را رفيق راهم ساخت تا از استاد فاضل و انديشمند جناب . اين مقاله را به پايان برسانم

زاده حقيقي به عنوان استاد راهنما كه مؤمنآقاي دكتر حسين كمال ،اند دادههمواره نگارنده را مورد لطف و محبت خود قرار

.تشكر را دارم

مراجع

[1] TOWARDS CONVERGED 5G MOBILE NETWORKS CHALLENGES AND CURRENT

Page 14: 5G Wimax يژﻮﻟﻮﻨﻜﺗ ود رد هداد لﺎﻘﺘﻧا ﻪﻜﺒﺷ ...jce.iaubushehr.ac.ir/article_532494_14bc5a97eb4fb150691e... · 2020-05-20 · ﺲﻜﻤﻳاو

33 1396تابستان / 24 شماره/ سال هفتم /مجله مهندسي مخابرات

 

TRENDS Anna Zakrzewska, Sarah Ruepp, Michael S. Berger DTU Fotonik, Technical University of Denmark, rsteds Plads 343, 2800 Kgs. Lyngby, Denmark.

[2] G. P. Fettweis, “A 5G Wireless Communications Vision,” Microwave J., Dec. 2012.

[3] Amdocs Smart NetSolution, http://www.amdocs.com/Products/OSS/Pages/small-cell-solution.aspx, visited on 17 Apr. 2014.\.

[4] A Survey on Green 5G Cellular Networks Li-Chun Wang Dept. of Electrical Engineering. National Chiao Tung Usniversity.

[5] Chunglae Cho, I. H. (2004). Improvement of channel zapping time in IPTV services using the adjacent groups join-leave method. The 6th International Conference on Advanced Communication Technology, (pp. 971-975).

[6] Y. Kim, J. K. (2008). Reducing IPTV Channel Zapping Time Based on Viewer’s Surfing Behavior and Preference. IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting 2008. IEEE.

[7] Akhtar, S. (2009). Evolution of Technologies, Standards, and Deployment of 2G-5G Networks. Encyclopedia of Multimedia Technology and Networking, Second Edition, 522-532.

[8] Santhi, K., Srivastava, V., SenthilKumaran, G., & Butare, A. (2003). Goals of true broad band's wireless next wave (4G-5G). Vehicular Technology Conference, 2003. VTC 2003-Fall. 2003 IEEE 58th, 2317 - 2321.

[9] Janevski, T. (2009). 5G Mobile Phone Concept. Consumer Communications and Networking Conference, 2009. CCNC 2009. 6th IEEE, 1-2.

[10] Cheng-Xiang WangHaider, F., Gao, X., You, X.-H., Yang, Y., Yuan, D., Aggoune, H.,... Hepsaydir, E. (2014). Cellular Architecture and Key Technologies for 5G Wireless Communication Networks. IEEE Communications Magazine, 122-130.

[11] Rost, P., Bernardos, C., Domenico, A., Girolamo, M., Lalam, M., Maeder, A.,...

Wübben, D. (2014). Cloud technologies for flexible 5G radio access networks. IEEE Communications Magazine, 68-76.

[12] Bhushan, N., Li, J., Malladi, D., Gilmore, R., Brenner, D., Damnjanovic, A.,... Geirhofer, S. (2014). Network densification: the dominant theme for wireless evolution into 5G. IEEE Communications Magazine, 82-89.

[13] Bangerter, B., Talwar, S., Arefi, R., & Stewart, K. (2014). Networks and devices for the 5G era. IEEE Communications Magazine, 90-96.

[14] J. Kempf, "Moving the Mobile Evolved Packet Core to the Cloud", 2012 IEEE 8th Int'l. Conf. Wireless and Mobile Computing Networking and Commun., pp. 784-91, 2012.

[15] A. Shokrollahi, “Raptor codes,” IEEE Transaction Information Theory, vol. 52, no. 6, Jun. 2006, pp. 2551-2567

[16] M. Afgani, H. Haas, H. Elgala, and D. Knipp, “Visible Light Communication using OFDM” in Proc. of the 2nd International Conference on Testbeds and Research Infrastructures for the Development of Networks and Communities (TRIDENTCOM), Barcelona, Spain, March 1-3 2006, pp. 129-134.

[17] X. Wang, "Cache in the Air: Exploiting Content Caching and Delivery Techniques for 5G Systems", IEEE Commun. Mag., vol. 52, no. 2, pp. 131-39.

[18] V. Chandrasekhar, J. G. Andrews, and A. Gatherer,Femtocell networks: A survey, IEEE Communications Magazine, vol. 46, no. 9, pp. 59-67,September 2008.

[19] "Cisco visual network index: Global mobile traffic forecast update", 2012, [online] Available: http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/white_paper_c11-520862.html.

[20] G. A. Abed, M. Ismail, and K. Jumari, “A Realistic Model and Simulation Parameters of LTE-Advanced Networks,” Faculty of Engineering and Built Environment, National University of Malaysia, Selangor, Rep. ISSN:2278-1021, Aug. 2012