تقاضای فراوان داده و محدودیت‌های شبکه‌های پهن باند

برای تخصیص دینامیک پهنای باند بر حسب تقاضای بلادرنگ موجود برای داده (به ویژه از طرف اینرنت اشیاء)، از فناوری یادگیری ماشین استفاده می‌شود.

يکشنبه، 3 فروردين 1399

تخمین زمان مطالعه:

مترجم : فتانه خزاعی

موارد بیشتر برای شما

تصویر: شبکه‌های بی سیم فعلی برای سرویس دهیِ مقدار فوق العاده‌ای از اطلاعات که بازار اینترنت اشیاء نیاز خواهد داشت مجهز نشده‌اند. Shutterstock

در حال حاضر ما پویاترین دوره‌ای را که صنعت ارتباطات تاکنون با آن روبرو بوده است، تجربه می‌کنیم.

اینترنت اشیاء (IoT) جهان را به یک پسوند از خود تبدیل می‌کند. فراتر از تلفن‌های هوشمند و تبلت‌های ما، تعداد بزرگسالان استرالیایی که از دستگاه‌های پوشیدنی استفاده می‌کنند ، از 7 درصد در سال 2017 به 12 درصد در سال 2018 افزایش یافت. تا سال 2023 ، بیش از 50 میلیارد دستگاه متصل در سراسر جهان وجود دارد. به ارزش دلار، انتظار می‌رود بازار IoT از 157 میلیارد دلار در سال 2016 به 457 میلیارد دلار تا پایان سال 2020 رشد کند.

ارائه دهندگان تلفن همراه برای افزایش سهم خود از این بازار رو به رشد در حال رقابت هستند. اما شبکه‌های بی سیم فعلی برای ارائه اطلاعات فوق العاده‌ای که بازار IoT به آن نیاز دارد، تجهیز نشده‌اند. در حالی که 5G استاندارد نسل بعدی موبایل – می‌تواند این مشکل را حل کند، این سؤال که5G تا چه اندازه در آینده مؤثر خواهد بود، همچنان بی پاسخ مانده است.

شبکه‌ها با استفاده از فناوری‌هایی که به آنها امکان می‌دهد پهنای باند را در صورت لزوم اختصاص دهند، باید روشهای جدیدی برای پاسخ به این تقاضای عظیم داده پیدا کنند.

قطعی‌های اخیر شبکه

در حال حاضر تقریبا 96٪ از بزرگسالان استرالیا از تلفن‌های همراه استفاده می‌کنند و 87٪ از آنها از تلفن‌های هوشمند استفاده می‌کنند.

حوادث اخیرِ درگیر کننده‌ی بزرگترین شبکه‌های تلفن همراه استرالیا ، Telstra وOptus ، سؤالاتی را در مورد نحوه از عهده برآمدن شبکه‌های استرالیا در مقابل افزایش تقاضای داده، تشدید شده توسط ظهورIoT ، ایجاد می‌کند.

Telstra در ماه آوریل و ماه مه چندین قطعی سرویس عمده را پشت سر گذاشت که بسیاری از استرالیایی‌ها را تحت تأثیر قرار داد. خسارت قطعی می‌تواند فاجعه بار باشد زیرا حتی شماره اورژانس ، 000 نیز تحت تأثیر قرار گرفت. دلیل آن کاملاً برای عموم توضیح داده نشد.

در ماه ژوئیه 2018، Optus نتوانست سرویسی را که وعده آن داده شده بود به مشتریان جدید و موجود که برای تماشای مسابقات جام جهانی وارد شبکه شده بودند، ارائه دهد.

در حالی که حادثه اول مشکلات اصلی شبکه را نشان می‌دهد، دومی به دلیل مشکلات برنامه ریزی شبکه و پهنای باند کافی که به مشتریان خدمات اختصاص نمی‌یابد بود.

ظرفیت شبکه: عامل محدود کننده

همه نسل‌های استاندارد ارتباطات سیار، از جمله 4G فعلی و 5G آینده، بر روی یک طیف مجاز فعالیت می‌کنند - باند فرکانسی که عمدتاً برای این منظور استفاده می‌شود.

اما طیف محدود است. فقط تعداد محدودی از کاربران همزمان می‌توانند داده‌ها را در نرخ وعده داده شده توسط اپراتور دریافت کنند. هرچه افراد بیشتری از شبکه استفاده کنند، کندتر می‌شود. به همین دلیل است که بیشتر برنامه‌های تلفن همراه ما دارای اجازه داده محدود هستند.

ارائه برنامه‌های داده نامحدود بدون برنامه ریزی مناسب شبکه به معنی سرعت آهسته در زمان اوج تراکم، قطع سرویس و خرابی سرویس است.

آزمایش اخیر طرح‌های داده نامحدود Optus تنها توانست یک سرعت خیلی محدود را در ساعات اوج فراهم کند، که حدود 30 برابر کمتر از سرعت 4G است.

با توجه به این که تقاضا برای داده ممکن است افزایش یابد، ارائه دهندگان خدمات چه کاری می توانند انجام دهند؟

برنامه‌های داده پویا

شبکه‌های پهن باند تلفن همراه مقادیر ثابت داده را به صورت ماهانه به کاربران فروخته و پهنای باند بیشتری را به کاربرانی که آن را درخواست می کنند، هنگامی که تخصیص اصلی آنها استفاده شد، اختصاص می‌دهند.

اما بیشتر افراد از کل داده قابل استفاده خود استفاده نمی‌کنند. این باید هنگام اختصاص پهنای باند و صورتحساب به مشتریان در نظر گرفته شود.

شبکه‌ها می‌توانند برنامه‌های داده پویا را ارائه دهند که براساس تقاضای شبکه قیمت گذاری می‌شوند.

یک سرویس پویا از تکنیک‌های پیشرفته یادگیری ماشین برای پیش بینی تقاضای داده استفاده می‌کند. این می‌تواند برای تخصیص پهنای باند شبکه در جایی که لازم باشد استفاده شود و منجر به یک سرویس قابل اطمینان‌تر در کل شود. مدلهای جدید تجاری که پیرامون برنامه ریزی شبکه پویا ایجاد شده‌اند، اطمینان می‌دهند که افراد از سرعت قابل اطمینان با قیمت مناسب برخوردار می‌شوند. مردم باید فقط با توجه به زمان استفاده، ترافیک کلی شبکه و تقاضای کاربر، فقط برای آنچه که استفاده می‌کنند هزینه پرداخت کنند. قیمت گذاری افزایشی Uber این گونه کار می‌کند، جایی که کاربران هزینه بیشتری برای استفاده از خدمات در دوره‌های اوج پرداخت می‌کنند.

ارائه دهندگان تلفن همراه همچنین می‌توانند برنامه‌هایی را ارائه دهند که می‌توانند بین دستگاه‌ها به اشتراک گذاشته شوند. تکیه بر برنامه‌های متعارف مانند برنامه‌های پیش پرداخت با تخصیص ثابت برای تعداد زیاد دستگاه‌های IoT کارآمد نیست. ممکن است افراد در آینده تا شش دستگاه هوشمند داشته باشند و داشتن یک برنامه جداگانه برای هر دستگاه ناامید کننده خواهد بود.

علاوه بر این، برخی از دستگاه‌ها فقط از بخش کوچکی از طیف استفاده می‌کنند، بنابراین چرا باید برای قبض‌های بزرگ هزینه کنید؟ به عنوان مثال، یک متر هوشمند در زیرزمین یک آپارتمان برای انجام عملکرد خود که گزارش مصرف انرژی روزانه است، باید فقط روزانه چند کیلو بایت ارسال کند.

مدلهای جدید تجاری که پیرامون برنامه ریزی شبکه پویا ایجاد شده‌اند، اطمینان می‌دهند که افراد از سرعت قابل اطمینان با قیمت مناسب برخوردار می‌شوند.

آیا 5G این نقیصه را برطرف نمی‌کند؟

پیش بینی می‌شود 5G تا پایان سال 2020 در استرالیا راه اندازی شود و سرعت داده ها ده برابر شود. این دستگاه با طیف گسترده‌تری کار خواهد کرد، به این معنی که کاربران بیشتری قابل سرویس دهی هستند و احتمالاً پهنای باند بیشتری به هر کاربر اختصاص می‌یابد.

این سرویس برای ارائه به کاربران باند پهن موبایل و همچنین تعداد بسیار زیاد برنامه‌های IoT طراحی شده است. 5G نوید داده است برای تعداد زیادی از دستگاه‌های با قدرت فوق العاده کم ، نظیر نظارت بر خانه‌های هوشمند، و برای برنامه‌هایی که تقریباً به صورت بلادرنگ و بدون خطا، مانند جراحی از راه دو،ر نیاز به اتصال دارند ، اتصال فراهم کند.

سؤال اصلی این است که چگونه به طور کامل از پتانسیل‌های خود استفاده کنیم. هنوز روشن نیست که آیا 5G می‌تواند تقاضای داده را در چنین طیف متنوعی از برنامه‌ها با سطح کیفیت وعده داده شده ارائه دهد. ارائه دهندگان شبکه هرگز چنین تنوعی را تجربه نکرده‌اند.

بدون برنامه ریزی مناسب شبکه، بیشتر طیف 5G هدر خواهد رفت. ما به طور متوسط نرخ داده بالاتری را به دست می‌آوریم، اما نه همیشه.

این جا چه چیزی مورد بحث است؟ بدون تغییر فوری، کاربران با سرعت کم سرعت داده ها و احتمالاً قطع شدن مکرر شبکه‌ها، از سرعت ناامید کننده‌ای برخوردار خواهند بود. از آن جا که فن آوری‌های IoT در زندگی ما یکپارچه‌تر می‌شوند، خاموشی‌ها و خرابی‌ها دیگر قابل تحمل نیستند و حتی چند ثانیه قطع سرویس می‌تواند ویران کننده باشد.

منبع: مهیار شیروانی مقدم - University of Sydney