آزمایشگاه شبکههای تلفن همراه
نسل شبکههای تلفن همراه از دهه 1970 شروع شده است. نسل صفر و یک در فیلمها دیده میشود، مثلا فیلمی وجود دارد که شخصی در ماشین است و یک تلفن در ماشین وجود دارد و آن شخص تلفن را برمیدارد و صحبت میکند و این جزء نسل صفر و یک به حساب میآید البته مهمترین تحول و رویدادی که در شبکههای تلفن همراه رخ داد حوالی 1980 بود که آقای مارتین کوپر، تلفن همراه را به شکل فعلی اختراع کرد و فراگیر شد. نسل دو و سه و چهار اکنون استفاده میشود و طبق آمار، نسل دو و سه کم کم در حال محدود شدن است و اکثر کاربران به نسل چهار مهاجرت میکنند، نسل پنج نیز آمده است و منتظر هستیم. اپراتورهای داخلی به صورت تستی کارهایی انجام دادهاند و برخی اپراتورها در جهان به سمت آن رفتهاند و ادعا کردهاند که درنسل پنجم خدماتی ارائه میشود و بسیاری از گوشیهای جدید اصطلاحأ 5G ساپورت هستند و منتظر نسل 6 هستیم.
تقریبا هر 10 سال یک نسل عوض میکنیم، قبل از شروع نسل بعدی تقریبا به فاصله 10 سال قبل از آن کار بر روی آن نسل را شروع میکنیم؛ مثلا در 2010 نسل چهار آمده است اما ما در همان حوالی کار بر روی نسل 5 را شروع کردهایم و مشکلات نسل چهار را بررسی کرده و برای حل آن مشکلات در نسل پنج تلاش میکنیم. اکنون نیز که دربازه آمدن نسل 5 هستیم و به علت کرونا کمی کندتر شده اما مجددا در حال سرعت گرفتن است، ما از همین حوالی کار بر روی نسل شش را شروع کردیم.
شبکه های تلفن همراه درحال تبدیل شدن به بزرگترین Access Network جهان است. بیزینس مالی که در این شبکهها وجود دارد آنها را به یکی از قدرتمندترین نهادها در یککشور تبدیل کرده است؛ مثلا اوپراتورهای داخلی همراه اول و ایرانسل واقعا قدرتمند میباشند و به حرف دولت گوش نمیدهند و خیلی قدرتمند شدهاند، این اتفاق فقط در ایران رخ نداده است بلکه در اکثر نقاط جهان این اتفاق افتاده است و چرخش مالی بسیار وحشتناکی در این حوزه وجود دارد.
داستان ترامپ و هوآوی صرفا به این دلیل نبود که هوآووی میخواست بازار اندرویدسیستم عامل اندرويد چیست؟ هر آنچه باید درمورد Android بدانیداندروید چیست و چه ویژگی هایی دارد؟ این مقاله عالی به معرفی سیستم عامل اندروید (Android)، تاریخچه و توسعه اندروید، ویژگی های ورژن های مختلف اندروید پرداخته است و اپل را کساد کند بلکه داستان این بود که هواووی به تکنولوژی نسل 5 دست پیدا کرده بود و آنها احساس میکردند هرکس به تکنولوژی نسل 5 دست پیدا کند انگار به یک قدرت مطلق در جهان تبدیل میشود. شبکههای تلفن همراه بسیار در حال توسعه است و پیشبینی نمیشود با وجود شبکههای تلفن همراه و استارلینک آیا استفاده از ADSL یا فیبرنوری دیگر معنایی دارد یا خیر! اگر همراه اول یک اینترنت با سرعت و قیمت خوب در اختیار ما قرار دهد آیا منطقی است به سمت استفاده از فیبر نوری و ADSL برویم؟ بنظر میرسد خیر و بخاطر همین است که شبکههای تلفن همراه به بزرگترین Access Network در جهان تبدیل میشود.
نسل شش و آیندهای نزدیک
کاربرد XR
آنچه که پیشبینی شده که در نسل ۶ داشته باشیم، کاربرد XR است. کاربرد XR مربوط به واقعیت افزوده و واقعیت مجازی میباشد، یک تصویر سه بعدی از جسمی یا شی یا آدمی ثبت میشود و عینکهای مخصوصی که بتوان تصاویر سه بعدی را دید، اینها همگی در نسل 5 نیز وجود دارد. آنچه ادعا شده در نسل 6 خواهیم داشت را با مثالی توضیح میدهیم: به عنوان مثال هنگامی که یک نفر به نفر دیگری زنگ میزند یک تجسم سه بعدی از آن نفر در جلوی ما شکل میگیرد، این برنامه جز برنامههای نسل 5 بود اما انچه در نسل 6 به آن اضافه شده است به آنها XR Appliction گفته میشود، اپلیکیشنهایی هستند که علاوه بر تجسم سه بعدی از آن نفر در جلوی ما، تمامی حواس پنجگانه نیز منتقل میشود. بینایی و شنوایی بنظر معقولتر میآید اما اینکه بویایی و چشایی و لامسه چگونه قرار است منتقل شود، جز اهداف نسل 6 میباشد.
BCI(Wireless Brain-Computer Interactions)
ایلان ماسک سرمایهگزاری زیادی در بحث BCI انجام داد، بحث ارتباط وایرلس مغز ما با کامپیوترکامپیوتر چیست؟ ⚡️ کامپیوتر چیست به زبان سادهاین مقاله عالی توضیح داده که کامپیوتر چیست و چه کاربردی دارد و همه چیز درباره کامپیوتر از جمله فواید کامپیوتر و تعریف کامپیوتر و اجزای آن را بیان کرده است است و امروزه روی آن خیلی کار میشود. به صورت ساده فرض کنید میخواهیم اس ام اسی به دوستمان بزنیم و تنها با فکرکردن به این قضیه، در مغز ما المانهایی کار گذاشته شود و ترجمه شود و به دستگاه یا موبایل داده شود و اس ام اس ارسال شود یا برای تایپ یک متن تنها با فکر کردن به آن متن بتوان آن متن را نوشت.
پایان عصر گوشیهای هوشمند
ادعا شده که در نسل 6 عصرگوشیهای هوشمند به پایان میرسد. با نبود گوشیهوشمند لباس انسان جای آن را میگیرد. ادعا شده بحث سیستمهای ارتباطی پوشیدنی در نسل 6 گسترش پیدا میکند. بحث Metavers که فیسبوک آن را مطرح کرده است جز مسائلی است که در نسل 6 به انتظار آن میرویم و تفاوت آن این است که باید بتواند بدون چشم مسلح و بدون عینک یک Metavers داشته باشیم. آنچه فیس بوک دارد در ابتدای فاز اول با چشم مسلح است و بعد از آن بدون چشم مسلح میباشد.
هوش مصنوعی
بحث رباتها و حوزه هوش مصنوعیهوش مصنوعی (AI) چیست؟ انواع، کاربردها، مزایا و معایبهوش مصنوعی یا Artificial Intelligence یا به اختصار AI، امروزه کاربردهای بسیاری پیدا کرده و به یکی از داغترین حوزههای بشر تبدیل شده است، اما با این وجود بسیاری از افراد با کاربردهای آن آشنایی کامل ندارند، به همین علت در این صفحه کاربردها، مزایا و معایب AI بطور کامل بررسی شده است نقش بیبدیلی را در نسل 6 ایفا میکند.
تغییر نگرش از انبوه داده به دادههای کوچک غیر متمرکز
در تکنولوژی نسل 6 اگر دقت کنید، بحثهای مربوط به هوش مصنوعی و Metavers بسیار مطرح شد و اینکه ما از Big Dataبیگ دیتا (big data) یا کلان داده چیست؟ کاربردهای بیگ دیتااین صفحه فوق العاده به معرفی 0 تا 100 بیگ دیتا (big data) یا همان کلانداده پرداخته. بطور خلاصه بیگ دیتا به تحلیل و پردازش حجم زیادی از داده ها میپردازد به دادههای کوچک مهاجرت میکنیم یعنی دادههای کوچک و غیرمتمرکز داشته باشیم. همه اینها برای رسیدن به انقلابی است که در نسل 6 اتفاق میافتد.
حوزه کیفیت سنجی شبکه
اهمیت شبکههای تلفن همراه به عنوان بزرگترین Access Network طبیعی است که وقتی چیزی آن قدر مهم است هم حوزه صنعت و هم حوزه Resarch آن بسیار گسترده میباشد، از قضا چه در حوزه صنعت و تا حدودی در حوزه Resarch ما در ایران ضعیف بودهایم، در این یکی دو سال اخیر به اهمیت آنها پی بردهایم و در حال رشد میباشیم. پروژه کیفیت سنجی شبکه با همراه اول و مبین نت به این صورت است که ما تعدادی نود داریم و این نودها میتوانند موبایلهای ما باشند یا نودهای ثابتی باشند، هدف این نودها این است که یک سری اطلاعات را از شبکه جمعآوری کنند و علاوه برآن یک سری تستها بر روی شبکه انجام میدهند، این اطلاعات به داخل یک سرور مرکزی میروند و آنجا قرار میگیرند. عناصری نیز وجود دارند که این اطلاعات را تحلیل میکنند، در دو حوزه پیاده سازی و در حوزه Resarch، کار تقسیم شده است و نود و سنسوری که وجود دارد و در شهر میچرخد به آپارات وصل میشود و یک ویدیو را پلی میکند. سوال این است چگونه بفهمیم این سنسوری که وجود دارد و به طور خودکار بدون عامل انسانی کار میکند با وصل شدن به آپارات کیفیت خوبی دریافت میکند یا خیر؟ یک بحث مهم در این حوزه کیفیت سنجی اپلیکیشنهای مورد هدف است، ما دوست داریم موتور هوشمندی داشته باشیم تا داده ها را با هم ترکیب کند و به استنتاجی برساند و نقش هوش مصنوعی بسیار پررنگ است.
حوزه مکان یابی
تعدادی گره داریم و میخواهیم مکان یک تارگتی را پیدا کنیم. با استفاده از اطلاعاتی که از آن تارگت بدست میآید این اتفاق میافتد. سادهترین آن GPS میباشد.
تشخیص پروفایل حرکتی
مسئله مکانیابی از دیرباز مطرح بوده است. ما در دو حوزه کار میکنیم:
1) بحث مکانیابی با روشهای هوش مصنوعی و موتورهای یادگیری ماشینیادگیری ماشین چیست و چرا مهم است؟ - Machine learning (ML)تعریف یادگیری ماشین : ماشین لرنینگ (Machine Learning یا به اختصار ML) باعث میشود که خود ماشینها با آنالیز داده ها امکان یادگیری و پیشرفت داشته باشند، این مقاله فوق العاده یادگیری ماشین را بصورت کامل بررسی کرده است که نسبتا کار جدیدی است.
2) تشخیص پروفایل حرکتی: تمامی اپراتورها مکان ما را نمیدانند اما دوست دارند اطلاعاتی درباره پروفایل مکانی ما داشته باشند.
تشخیص ناهنجاری
موجودات زندهای را در نظر بگیرید، مثلا مرغهایی که در مرغداری نگهداری میشوند. در مرغداریها مشکلی که وجود دارد نزدیک هم بودن است و چیزی حدود ده بیست هزار مرغ در چندین مجتمع کنار هم قرار گرفتهاند و اگر این مرغها مریض شوند و ما این بیماری را دیر تشخیص بدهیم حدود 4 هزار مرغ تلف میشوند، ایدهی ساده این است که دوربینهایی قرار دهیم و رفتار مرغها را پویش کنیم، در حوزه آبزیان برای سنجش آب کیفی سدها، مطالعاتی صورت گرفته است.
آزمایشگاه پایه شبکهها و رایانش فراگیردانشکده مهندسی کامپیوتردانشگاه علم وصنعت
معرفی سرپرست آزمایشگاه
- فارغ التحصیل کارشناسی درسال ۱۳۸۴ از دانشگاه پاریس۸ فرانسه
- فارغ التحصیل کارشناسی ارشد ودکتری در سال۱۳۸۶ و ۱۳۹۰ از دانشگاه پاریس ۶ ( مجموعه دانشگاه سوربن ـ دپارتمان پیروماریکوری ) فرانسه
- استادیار دانشگاه علم و صنعت ایران از سال ۱۳۹۱
- HDR دانشگاه های سوربن فرانسه در سال ۱۳۹۷
بررسی ابعاد و زمینههای مختلف کارهایی که در آزمایشگاه صورت میگیرد
- رایانش ابری، رایانش ابری موبایل، رایانش مه، رایانش لبه، ارتباطات دستگاه به دستگاه
- نسل پنجم شبکههای ارتباطاتی (5G)، ابر شبکه دسترسی رادیویی ( C-RAN )
- ارتباطات سبز
- اینترنت اشیااینترنت اشیا iot چیست ⚡️ اینترنت اشیا چیست به زبان سادهاین مقاله عالی معرفی کرده اینترنت اشیا iot چیست و چه کاربردی دارد و تاریخچه IoT، حوزه های کاربرد اینترنت اشیا و مزایا و معایب اینترنت اشیا را بررسی کرده ، اینترنت اشیاء صنعتی، رایانش ابری موبایل، شهر هوشمند
- شبکههای مبتنی بر نرم افزار
- مدیریت اعتماد، زنجیره بلوک
برخی پروژههای انجام شده در آزمایشگاه
- مجری پروژه رایانش ابری موبایل در نسل پنجم شبکههای ارتباطی ـ در قالب برنامه جندی شاپور با همکاری دانشگاه پیروماریکوری فرانسه
- همکاری در پروژه رایانش ابری ـ مرکز ملی فضای مجازی
- همکاری در پروژه طرح کلان معماری و راهاندازی مرکز ملی دفاع سایبری و سامانههای زیرساختی فضای سایبری ـ تدوین و تحلیل پروتکلهای امنیت فضای مجازی
- همکاری درپروژه پلتفرم تخلیه بار امن ابر موبایل (PODIUM) با دانشگاه پیروماریکوری فرانسه در قالب قرارداد پژوهشی
- همکاری در طرح جامع شبکه برق دانشگاه علم وصنعت ایران
- ۳ طرح گرنت دانشجویی درحال انجام با شرکت ارتباطات سیارایران (همراهاول)
رایانش ابری موبایل (Mobile Cloud Computing)
با توجه به اینکه دستگاههای موبایلهای امروزی نسبت به گذشته واقعا چشمگیر بوده است اما هنوز با یکسری محدودیتهایی مواجه است، یکی از این محدودیتها بحث باتری موبایلها است و زمانی که برنامههای سنگین میخواهیم نصب کنیم در بحث باتری نگرانیهایی وحود دارد وهمچنین هر اپلیکیشنی را نمیتوانیم نصب کنیم واجرای برخی از اپلیکیشنها خیلی کند پیش میرود و چه بسا برنامههای کاربردی دیگری میتوانست طراحی شود اما به دلیل محدودیت موبایلها چه از لحاظ توان پردازشی و چه از لحاظ مصرف باتری قادر به طراحی این اپلیکیشنها روی موبایل نشدند.
چگونه این مشکل را حل کنیم؟
رایانش ابری موبایل برای حل این مشکل آمده است، رایانش ابری موبایل از ابری به نام Server Side استفاده میکند وآن برنامههای سنگین را به جای اینکه روی موبایل اجرایشان را Exequt بگیرد، اجرایشان را روی ابر انجام میدهد، به عبارتی گویا Cloud یک Extensionای ازپردازشگر موبایل است یعنی برنامه ما روی موبایل نصب است اما میتوانیم پردازشمان را به سمت Cloud انجام دهیم.
آیا پردازش که میخواهیم سمت Cloud انجام دهیم را کلا بفرستیم Cloud انجام دهد یا برنامه کاربردی را تیکه تیکهاش کنیم و تبدیلش کنیم به یک گرافگراف چیست، آموزش گراف از 0 تا 100 توسط دانشجو ارشد صنعتی شریفدر این مقاله تمامی مطالب مربوط به گراف از 0 تا 100 تدریس شده است. مواردی همچون : گراف چیست؟ انواع گراف، گراف همبند، مکمل گراف، گراف کامل، گراف جهت دار، گراف بدون جهت، گراف ساده و ... ارتباطی برنامه کاربردی؟
به تبدیل برنامه کاربردی به یک گراف ارتباطی برنامه کاربردی، مجموعه Component های برنامه کاربردی گفته میشود که ممکن است بعضیهایشان به یکدیگر ورودی و خروجی دهند، و حال با توجه به شرایط زیر به نفع موبایل است که الان کدام قسمت برنامه کاربردی را موبایل اجرا کند و کدام قسمت را بفرستد برای ابر. شرایط حال حاضرپهنای باندی، شرایط حال حاضر Cloud ای که در اختیار ماست و اینکه چقدر می تواند به ما منبع بدهد، شرایط میزان باتری کنونی، میزان پردازشگری که الان آزاد است که در اختیار اپلیکیشن قرار دهیم. به حالت اول که کل برنامه کاربردی سمت ابر فرستاده شود Coarse Grain Ofloading میگویند و به حالت دوم که برنامه کاربردی را تیکه تیکهاش کنیم و تبدیلشکنیم به یک گراف ارتباطی برنامه کاربردی، Fine Grain Ofloading میگویند.
میان افزار رایانش ابری موبایل
امروزه دستگاههای اینترنت اشیاء با محدودیتهایی مانند ظرفیت کم باتری، توان محاسباتی و فضای ذخیره سازی کم مواجه هستند و درخواست اجرای برنامههای سنگین رو به افزایش است، این محصول با استفاده از زیرساختهای رایانش ابری موبایل سرعت اجرای برنامه کاربردی را افزایش داده و انرژی مصرفی آن را کاهش میدهد .
مزایای میان افزار رایانش ابری موبایل
- افزایش سرعت اجرای برنامه
- کاهش مصرف باتری موبایل به واسطه تخلیه پویای بار پردازشی به ابر
- قابلیت اجرای برنامه های سنگین در دستگاههای کم توان
- همگامی با تکنولوژیهای روز برنامه کاربردی
کاربرد
- کاهش زمان اجرا و مصرف باتری دستگاه موبایل
- مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی
- قابلیت اجرای برنامههای سنگین از جمله پردازشی، سرگرمی، واقعیت افزوده روی دستگاههای موبایل/ کم توان
- صرفه جویی در توان محاسباتی لازم دستگاههای اینترنت اشیاء و کاهش هزینه
- همگامی با تکنولوژیهای روزبرنامههای کاربردی
- هوشمندسازی شهرهای بزرگ با اینترنت اشیاء
صنایع هدف/ رفع چالش کشور
- اپراتورهای موبایل
- فراهم کنندگان خدمات رایانش ابری
- تولید کنندگان تلفن همراه ودستگاههای اینترنت اشیاء
- تولید کنندگان برنامههای کاربردی
- مارکتهای نرم افزاری
- کاربران دستگاههای کم توان
رایانش لبه موبایل (Mobile Edge Computing)
رایانش لبه موبایل برای بهبود رایانش ابری موبایل است به این صورت که میگوید آن Cloudای که راه دور بود و برای اینکه به آن برسیم خیلی Dealy داشت را نزدیک User نهایی بگذار، یعنی هرجایی از این نقطه، اتصال ارتباطی شما است یک Cloud کوچک قرار دهید، هرچند توان پردازشیاش کمتر است نسبت به Cloud مرکزی اما به جهت نزدیک بودن به User نهایی آن، زمان ارسال درخواست به Cloud و دریافت پاسخ را کاهش میدهد و باعث بهبود چالشهای Mobile Cloud Computing میشود.
میان افزار ارتباطات دستگاه به دستگاه امن
وقتی میخواهیم باری را روی Cloud آپلود کنیم و Cloud انجام دهد، به جای اینکه بار به Cloud داده شود به دستگاههای متحرک اطراف داده شود و از این دیوایسهای اطراف به عنوان یک منبع، هرچند کوچک استفاده میکنیم.
ترکیب خدمات شهری در بستر شهر هوشمند
- تعیین نقطه مبدا و مقصد سفر
- تعیین خدمات شهری مورد نظر جهت دریافت در طول مسیر (برای مثال فروشگاه، بانک ملت، پمپ بنزین)
- توصیه بهترین محل ارائه هر یک از خدمات مورد نظر در طول مسیر با لحاظ حداقل طول مسیر، بهترین کیفیت خدمات شهری و کمترین زمان سفر
نسل پنجم شبکههای ارتباطی
مجموعه تکنولوژیهایی در کنارهم که کمک میکنند تا شبکههای ارتباطی به خواستهها و نیازمندیهای کیفیت سرویسیمان برسد، نسل پنجم شبکههای ارتباطی گفته میشود. نسل پنجم شبکه تلفن همراه یا (5G)، نسل پنجم ارتباطات سیار سلولی با سرعت بسیار بالا، هم اکنون جدیدترین نسل سیستمهای ارتباطات سیار سلولی است که پس از نسل چهارم، نسل پنجم شامل موجهای باند بالا (بالای ۶ گیگاهرتز)، باند متوسط (۲تا ۴.۵ گیگاهرتز) و باند پایین ( زیر ۳ گیگاهرتز) است .
شبکههای مبتنی بر نرم افزار
وقتی بستهای به روتری میرسد درون Routing Tableاش نگاه میکند و متوجه میشود که بسته را به کدام Next Hop ای باید بفرستد تا بسته در مسیر مقصد قرار گیرد.
Data Plane: قسمتی است که بسته را Forward میکند.
Control Plane: برای اینکه جدول مسیریابی آماده شود لازم است اطلاعاتی بین روترها جابهجا شود و روترها بر این اساس Routing Tableاشان را آماده میکنند.
یکی از ایراداتی که به این قضیه وارد است این است که هر روتر به صورت مستقل تصمیم میگیرد و ممکن است در لحظه دید جامعی نداشته باشند، بنابراین هر مسئلهای که مربوط به تصمیم گیری است را به یک لایه بالاتر بردند و روترهای شبکه را به دیوایسهای غیرهوشمندی تبدیل کردند که صرفا وظیفه Forwarding دارند و Routing Table شان از لایه بالاتر به روترها اعلام میشود، بنابراین هوشمندی در لایه بالایی قرار میگیرد یعنی یک تمرکزگرایی انجام میشود که اینکارمزیتی دارد و آن تصمیم بهینه است.
ارتباطات سبز
ارتباطات سبز همان صرفه جویی مصرف انرژی است. به مرور زمان تولید گازهای گلخانهای افزایش پیدا کرده است و مصرف گازهای گلخانهای از لحاظ آلودگیهای زیست محیطی مهم هستند و یکی از جنبههای منفی دیگراین موضوع مسائل پولی و اقتصادی است، زیرا وقتی مصرف انرژی زیاد باشد، یکی از جنبههایش این است که بیشتری تولید میشود و به محیط زیست آسیب زده میشود ولی یکی از جنبههای دیگرش استفاده از برق است بنابراین مصرف انرژی و فشاری که به نیروگاه ها وارد میشود بیشتراست پس پول بیشتری صرف انرژی میشود . در این افزایش گازهای گلخانهای نقش ICT حدود 0.02 کل تولید گازهای گلخانهای دنیا است که نقش زیادی است.
نحوه عضویت در آزمایشگاه
- ارسال ایمیل درخواست عضویت به آدرس ایمیل آزمایشگاه
- دریافت ایمیل پاسخ آزمایشگاه حاوی توضیح مستندات لازم جهت مصاحبه این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
- ارسال مستندات به آدرس ایمیل آزمایشگاه
- دعوت به مصاحبه از سمت آزمایشگاه
- شرکت در مصاحبه
- اعلام نتایج مصاحبه به متقاضیان
جمعبندی
شبکه های تلفن همراه درحال تبدیل شدن به بزرگترین Access Network جهان است. در این مطلب به بررسی شبکه های تلفن همراه پرداختیم و اطلاعاتی را درباره آزمایشگاه پایه شبکهها و رایانش فراگیردانشکده مهندسی کامپیوتردانشگاه علم وصنعت در اختیارتان قرار دادیم. امیدواریم این نوشتار برای شما مفید بوده باشد.