आईआईटी बॉम्बे के नेतृत्व में नए नेटवर्क मानक से ग्रामीण कनेक्टिविटी में सुधार होगा | विस्तृत जानकारी

बालू (बाएं) राजस्थान के भीम के थाना गांव में देवी सिंह और तोला राम के साथ सरकारी योजनाओं के बारे में अपने फोन पर जानकारी साझा करते हुए, 20 अक्टूबर, 2019। | फोटो साभार: मूर्ति आर.वी./द हिंदू

मोबाइल डिवाइस एक हमारे जीवन का अभिन्न अंगहम इनका उपयोग अपने दोस्तों और परिवार के साथ संवाद करने, यूपीआई के माध्यम से वित्तीय लेनदेन करने, इंटरनेट से जुड़ने आदि के लिए करते हैं। इन उपकरणों की कनेक्टिविटी सेलुलर (मोबाइल) वायरलेस नेटवर्क के माध्यम से सक्षम होती है।

एक सेलुलर नेटवर्क, जैसे कि 5G नेटवर्क, में संचार लिंक द्वारा जुड़े नेटवर्क उपकरणों का एक सेट शामिल होता है। वे विभिन्न उपकरणों के बीच और अन्य नेटवर्क, जैसे कि इंटरनेट, के बीच डेटा स्थानांतरित करने के लिए एक साथ काम करते हैं। एक सेलुलर नेटवर्क को दो उप-नेटवर्क में विभाजित किया जा सकता है: एक्सेस नेटवर्क (AN) और कोर नेटवर्क (CN)।

एक्सेस और कोर नेटवर्क क्या हैं?

एएन में बेस स्टेशन होते हैं जो सीमित भौगोलिक क्षेत्र में मोबाइल डिवाइस को वायरलेस कनेक्टिविटी प्रदान करते हैं, जिसे कवरेज क्षेत्र कहा जाता है। एक नेटवर्क ऑपरेटर आमतौर पर कवर किए जाने वाले क्षेत्र की लंबाई और चौड़ाई में बेस स्टेशन स्थापित करता है। आपने इन स्टेशनों को टावरों के रूप में देखा होगा जिनके ऊपर एंटीना वाले बॉक्स होते हैं।

सेलुलर नेटवर्क के सीएन में ऐसे उपकरण होते हैं जो इंटरनेट जैसे अन्य नेटवर्क से कनेक्टिविटी प्रदान करते हैं। एएन बेस स्टेशनों के विपरीत, सीएन एक केंद्रीय स्थान पर संचालित होता है, और संभवतः किसी भी बेस स्टेशन से दूर होता है। सीएन को बैकहॉल नामक ऑप्टिकल फाइबर लिंक द्वारा बेस स्टेशन से जोड़ा जाता है।

उपयोगकर्ता के डिवाइस से डेटा को अपने वांछित गंतव्य, जैसे कि इंटरनेट या किसी अन्य उपयोगकर्ता के डिवाइस तक पहुंचने के लिए बेस स्टेशन और CN दोनों से गुजरना होगा। भले ही दो उपयोगकर्ता पास में हों और एक ही या आसन्न बेस स्टेशनों से जुड़े हों, डेटा को केंद्रीय CN से गुजरना होगा। यह पाठक को स्पष्ट नहीं हो सकता है लेकिन उपयोगकर्ता की गतिशीलता का समर्थन करने के लिए CN आवश्यक है, जो सेलुलर नेटवर्क द्वारा प्रदान की जाने वाली एक प्रमुख विशेषता है।

ग्रामीण कनेक्टिविटी में क्या बाधा है?

भले ही सेलुलर नेटवर्क सर्वव्यापी प्रतीत होते हैं, लेकिन शहरी और ग्रामीण क्षेत्रों में उनकी तैनाती और उपयोग में काफी भिन्नता है। यह भारत जैसे विकासशील देशों में विशेष रूप से सच है। भारतीय दूरसंचार विनियामक प्राधिकरण के नवीनतम दूरसंचार सदस्यता डेटा के अनुसार, देश में शहरी टेली-घनत्व 127% है जबकि ग्रामीण टेली-घनत्व 58% है। दूसरे शब्दों में कहें तो औसतन एक शहरी उपयोगकर्ता के पास एक या अधिक मोबाइल कनेक्शन (1.27) हैं जबकि दो में से केवल एक व्यक्ति (0.58) जुड़ा हुआ है। यह डेटा शहरी-ग्रामीण डिजिटल विभाजन को दर्शाता है। अधिकांश अन्य विकासशील देशों में स्थिति समान या बदतर है।

ग्रामीण क्षेत्रों में सेलुलर नेटवर्क की तैनाती और/या उपयोग में बाधा डालने वाला एक महत्वपूर्ण कारक यहाँ के लोगों की अपेक्षाकृत कम आय है। ग्रामीण आबादी का एक बड़ा हिस्सा मोबाइल सेवाओं को वहनीय नहीं मानता। ग्रामीण क्षेत्रों की अन्य प्रासंगिक विशेषताएँ हैं कम जनसंख्या घनत्व, समूहों (गाँवों) में वितरित आबादी जो अक्सर विशाल खाली जगहों से अलग होती हैं, और दूरस्थता। हिमालय में दूर के गाँव में फाइबर इंफ्रास्ट्रक्चर ले जाना, वहाँ के बेस स्टेशन को जोड़ना न तो लागत प्रभावी हो सकता है और न ही आसान।

ग्रामीण परिदृश्य की इन विशेषताओं के लिए एक संचार प्रणाली की आवश्यकता होती है जो एक बड़े भौगोलिक क्षेत्र को कुशलतापूर्वक कवर कर सके – फिर भी इन कारकों पर सीमित शोध किया गया है। अधिकांश मौजूदा सेलुलर नेटवर्क आर्थिक रूप से विकसित देशों में शहरी आबादी को सेवा प्रदान करते हैं, उदाहरण के लिए, 5G नेटवर्क 10 Gbps डेटा दर और 1 ms विलंबता प्रदान करने पर केंद्रित है। ग्रामीण कनेक्टिविटी बहुत पीछे है।

IEEE 2061-2024 मानक क्या है?

आईआईटी बॉम्बे में प्रोफेसर अभय करंदीकर के नेतृत्व में हमारा शोध समूह कई वर्षों से किफायती ग्रामीण कनेक्टिविटी पर काम कर रहा है और हमारी प्रयोगशाला में विकसित कुछ समाधान 2061-2024 मानक का आधार बनते हैं। यह मानक ग्रामीण क्षेत्रों में किफायती ब्रॉडबैंड एक्सेस के लिए वायरलेस नेटवर्क आर्किटेक्चर को परिभाषित करता है। इसे 6 जून को इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स (IEEE) द्वारा अनुमोदित किया गया था।

IEEE-2061 नेटवर्क में सेलुलर नेटवर्क के समान CN और AN भी शामिल हैं। हालाँकि, IEEE-2061 AN विषम है जिसमें विभिन्न प्रकार के बेस स्टेशन एक साथ मौजूद होते हैं: इसमें बड़े कवरेज क्षेत्रों को कवर करने वाले बेस स्टेशन शामिल हैं – जिन्हें मैक्रो-बीएस कहा जाता है – छोटे कवरेज क्षेत्र वाले वाई-फाई द्वारा पूरक। यह 5G नेटवर्क से अलग है, जहाँ AN समरूप है जिसमें एक ही प्रकार के बेस स्टेशन और आम तौर पर छोटे कवरेज क्षेत्र शामिल हैं।

‘मितव्ययी 5G नेटवर्क’ का एक योजनाबद्ध चित्रण। | फोटो क्रेडिट: प्रणव झा/विशेष व्यवस्था

IEEE-2061 में मैक्रो-बीएस किसी भी सेलुलर तकनीक के साथ बनाया जा सकता है जो बड़े कवरेज क्षेत्र को सपोर्ट कर सकती है। जबकि मैक्रो-बीएस बड़े क्षेत्र को कवरेज प्रदान करता है, लेकिन संभवतः कम डेटा दर प्रदान करता है, उच्च गति की कनेक्टिविटी प्रदान करने के लिए गांवों में वाई-फाई तैनात किया जाता है। सिस्टम की एक प्रमुख क्षमता यह है कि यह किसी डिवाइस को बिना किसी सेवा व्यवधान के वाई-फाई आधारित कनेक्टिविटी से मैक्रो-बीएस कनेक्टिविटी पर जाने की अनुमति देता है। यह IEEE-2061 नेटवर्क में एकीकृत AN नियंत्रण कार्यक्षमता द्वारा सक्षम किया गया है। जैसे-जैसे वायरलेस सिस्टम विकसित होते हैं, विरासत और नई तकनीकें – जिसमें 4G, 5G, 6G, वाई-फाई और नेटवर्क शामिल हैं – दोनों एक साथ मौजूद रहेंगी और एक-दूसरे की पूरक होंगी।

मिडिल-माइल नेटवर्क क्या है?

इसके अलावा, IEEE-2061 मानक उन क्षेत्रों में कनेक्टिविटी बढ़ाने के लिए मल्टी-हॉप वायरलेस मिडिल-माइल नेटवर्क के उपयोग का प्रस्ताव करता है जहाँ ऑप्टिकल-फाइबर लिंक उपलब्ध नहीं हैं। मल्टी-हॉप वायरलेस मिडिल-माइल लंबी दूरी पर लागत प्रभावी कनेक्टिविटी प्रदान करता है, जिससे महंगे और मुश्किल से लगाए जाने वाले ऑप्टिकल फाइबर की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। IEEE-2061 नेटवर्क लचीले ढंग से उपग्रहों या मिडिल-माइल के लिए लंबी दूरी के वाई-फाई जैसी एक या अधिक तकनीकों का उपयोग कर सकता है।

IEEE-2061 AN में इंटरनेट के लिए एक सीधा और वैकल्पिक रास्ता भी है, (4G/5G) नेटवर्क के विपरीत, जहां इंटरनेट कनेक्टिविटी केवल CN के माध्यम से ही संभव है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, सेलुलर नेटवर्क में CN उपयोगकर्ता की गतिशीलता को समर्थन देने के लिए आवश्यक है। लेकिन आज कई मोबाइल नेटवर्क उपयोगकर्ता स्थिर हैं, यह ग्रामीण क्षेत्रों की विशेषता है। इसलिए, केंद्रीकृत CN से बचते हुए AN से इंटरनेट से सीधा कनेक्शन ऐसे उपयोगकर्ताओं के लिए अधिक इष्टतम समाधान होगा। 4G/5G नेटवर्कों के विपरीत, IEEE-2061 नेटवर्क आस-पास के उपयोगकर्ताओं के बीच संचार के लिए CN से भी बच सकता है, जिसे सीधे AN के भीतर ही रूट किया जा सकता है।

राशि में

संक्षेप में, IEEE 2061-2024 आईआईटी बॉम्बे में प्रो. करंदीकर की प्रयोगशाला के शोध प्रयासों से निकला दूसरा IEEE मानक है। यह IEEE 1930.1-2022 के बाद आया है, जो “5G नेटवर्क से परे” पर एक मानक है, जिसमें हमारे कुछ शोध विचारों को भी इसके प्रमुख तत्वों के रूप में शामिल किया गया है।

यदि इसे अपनाया जाता है, तो IEEE 2061 ग्रामीण आबादी को किफायती कनेक्टिविटी प्रदान करने में मदद कर सकता है। सीएन बाईपास और एकीकृत एएन नियंत्रण सहित इसकी नवीन अवधारणाएँ भविष्य में एक लचीले और स्केलेबल मोबाइल नेटवर्क की ओर भी मार्ग प्रशस्त कर सकती हैं।

प्रणव झा आईआईटी बॉम्बे के वैज्ञानिक हैं और IEEE कार्य समूह ‘फ्रगल 5G नेटवर्क्स’ के अध्यक्ष हैं, जिसने IEEE-2061-2024 मानक विकसित किया है।