۵G چیست؟ فناوری پُرسرعت بی سیم برای شرکت ها و گوشی ها

220

شبکه‌های ۵G باعث تقویت ده برابری توان عملیاتی فناوری بی سیم خواهند شد و جای پهن باند سیمی را می‌گیرند.

بی سیم نسل پنجم (یا همان وایرلس ۵G) اصطلاح مادر و فراگیری است که مجموعه‌ای از استانداردها و فناوری‌ها را برای اینترنت پرُسرعت بی سیم تشریح می‌نماید که به شکلی ایده آل سرعتی ۲۰ برابر بیشتر و تاخیر ۱۲۰ برابر کمتر نسبت به بی سیم نسل چهارم (۴G) دارد. این فناوری زمینه پیشرفت‌های شبکه سازی اینترنت اشیاء (IoT) و پشتیبانی از کاربردهای جدید پهن باند را فراهم می آورد.

 

۵G چیست؟ فناوری یا اصطلاح روز؟

سال ها طول می‌کشد تا فناوری به تمام پتانسیل خود در سراسر جهان برسد، اما نمی‌توان انکار کرد که برخی از خدمات شبکه ۵G امروزه در حال گسترش هستند. ۵G را می‌توان به نوعی یک اصطلاح روز بازاریابی در قالب اصطلاح فنی در نظر گرفت که تمام خدمات عرضه شده آن به بازار را نمی‌توان استاندارد دانست.

سرعت شبکه ۵G در مقابل ۴G

با نسل جدید فناوری بی سیم، شاهد افزایش فوق‌العاده سرعت هستیم. شبکه‌های ۵G حداکثر توان سرعت دانلود تا ۲۰ Gbps را دارند که البته سرعت ۱۰ Gbps معمول تلقی می‌شود. نسل جدید نه تنها سرعتی به مراتب بیشتر از شبکه‌های ۴G دارد که امروزه نهایتاً به ۱ Gbps رسیده اند، بلکه سریع تر از اتصال‌های اینترنت کابلی هستند که پهن باند در اختیار منازل بسیاری از شهروندان قرار می دهد. ۵G شبکه ای پُرسرعت را تامین می‌کند که قابل رقابت با اتصال‌های فیبر نوری است.

توان عملیاتی تنها پیشرفت مهم مربوط به سرعت برای نسل پنجم محسوب نمی‌شود؛ این نسل باعث کاهش عظیم تاخیر در شبکه شده است. این موضوع یک وجه تمایز بسیار مهم تلقی می‌شود. توان عملیاتی تعیین می‌کند که دانلود یک فایل بزرگ چقدر طول می‌کشد، درحالیکه تاخیر بر اساس تنگناه‌ها و تاخیرهای شبکه مشخص می‌شود که منجر به کاهش سرعت و واکنش در رفت و آمد ارتباط خواهد شد.

تعیین کمیت تاخیر دشوار است زیرا بستگی به شرایط شبکه دارد، اما شبکه‌های نسل پنجم دارای نرخ تاخیری کمتر از یک میلی ثانیه در شرایط ایده آل می‌باشند. به طور کلی، تاخیر نسل پنجم ۶۰ تا ۱۲۰ برابر کمتر از نسل چهارم است. این امر باعث انجام کاربردهای بسیاری از جمله واقعیت مجازی می‌گردد که عامل تاخیر منجر به عدم اجرای صحیح آن در عصر حاضر شده است.

 

فناوری نسل پنجم (۵G)

مبنا و اساس فناوری نسل پنجم مبتنی بر یک مجموعه از استانداردهاست که در خدمت ارتقاء فناوری در دهه پیش رو هستند. یکی از مهم ترین آن ها ۵G NR (یا رادیوی جدید نسل پنجم) است که بر اساس پروژه مشارکتی نسل سوم (۳rd Generation Partnership Project) به رسمیت شناخته شده است؛ سازمان استاندارد که پروتکل های تلفن همراه را توسعه می دهد. ۵G NR بسیاری از روش هایی که دستگاه های مصرفی نسل پنجم اجرا می کنند را تعیین نموده که در ژوئن سال ۲۰۱۸ نهایی سازی شد.

چندین فناوری در کنار هم منجر به ارتقاء سرعت و کاهش تاخیر در فناوری نسل پنجم شده است که در ادامه به مهم ترین این عوامل اشاره می کنیم.

  • امواج میلی متری

شبکه های نسل پنجم از فرکانس های دامنه ۳۰ تا ۳۰۰ گیگاهرتزی استفاده می کنند. (طول موج های این فرکانس بین ۱ و ۱۰ میلی متر هستند که به همین دلیل آن ها را امواج میلی متری می نامند). این باند فرکانس بالا قادر به انتقال اطلاعات به مراتب بیشتری در واحد زمان در قیاس با سیگنال های فرکانس پایین است که امروزه در ۴G LTE استفاده می شوند و عموماً کمتر از ۱ گیگاهرتز هستند؛ یا حتی Wi-Fi که نهایتاً به ۶ گیگاهرتز می رسند.

گسترش فناوری موج میلی متری در گذشته پُرهزینه و دشوار بوده است. پیشرفت های فنی توانسته بر این مشکلات غلبه کند و بخشی از فناوری نسل پنجم که امروزه در حال گسترش هستند را ایجاد نمایند.

  • سلول های کوچک

یکی از اشکالات انتقال موج میلی متری در قیاس با سیگنال های نسل چهارم یا وای فای این است که در معرض تداخل قرار می گیرند، زیرا از طریق اشیاء فیزیکی عبور می نمایند. برای غلبه بر این مشکل، مدل زیرساخت نسل پنجم متفاوت از نسل چهارم باید باشد. به جای دکل های آنتن سلولی بزرگ، به عنوان بخشی از چشم انداز نسل جدید باید بپذیریم که شبکه های نسل پنجم می بایست توسط ایستگاه های پایه کوچک تر تامین شوند که امکان گسترش با فاصله ۲۵۰ متری در شهرها داشته و سلول هایی کوچک تر برای این سرویس ایجاد کنند.

این ایستگاه های پایه نسل پنجم ملزومات کم توان تری در قیاس با نسل چهارم نیاز دارند و قابل اتصال به ساختمان ها و ابزارها هستند.

  • MIMO عظیم (Massive MIMO)

علی‌رغم اینکه ایستگاه‌های پایه نسل پنجم به مراتب کوچک تر از ایستگاه‌های نسل چهارم هستند، در تعداد آنتن‌های بسیار بیشتری نیز قرار می‌گیرند. این آنتن‌ها از نوع سیستم چند ورودی چند خروجی (مایمو) هستند، یعنی قادر به مدیریت چندین ارتباط دوطرفه بروی یک سیگنال دیتا به صورت همزمان هستند. شبکه‌های نسل پنجم قادر به مدیریت بیش از ۲۰ ارتباط در قیاس با شبکه‌های نسل چهارم هستند.

مایموی عظیم نوید دهنده ارتقاء بنیادین محدودیت‌های ظرفیتی ایستگاه پایه هستند؛ طوری که این ایستگاه‌ها قادر خواهند بود ارتباطات زیادی را در بسیاری از دستگاه‌ها مدیریت نمایند. به همین دلیل است که نسل پنجم زمینه ساز و محرک پذیرش وسیع اینترنت اشیاء (IoT) شده است. بر اساس نظریه، ابزارهای بی سیم متصل شده از طریق اینترنت بدون تخریب شبکه قادر خواهند بود در یک مکان مورد استفاده قرار بگیرند.

  • پرتودیسی (شکل دهی پرتو)

اطمینان از اینکه تمام ارتباطات به مکان درست در رفت و آمد باشند امری دشوار است، به خصوص اگر سیگنال‌های میلی متری با مشکل تداخل مواجه باشند. برای غلبه بر این مشکلات، ایستگاه‌های نسل پنجم از تکنیک پرتودیسی پیشرفته استفاده می‌کنند که در این روش تداخل رادیویی مخرب و سازنده باعث جهت دار شدن سیگنال‌ها می‌شود نه پخش سیگنال. این امر باعث تقویت موثر قدرت و دامنه سیگنال در یک جهت خاص خواهد شد.

 

دسترس پذیری سرویس های شبکه نسل پنجم

اولین شبکه تجاری نسل پنج در ماه می سال ۲۰۱۸ در قطر گسترانده شد. از آن زمان این شبکه در سراسر جهان، از آرژانتین بگیرید تا ویتنام، شروع به رشد کرد. نکته مهم اینجاست که تمام شبکه‌های نسل پنجم تا به امروز حامل اخبار خوب برای فناوری نبوده‌اند. برخی از سرویس های نسل پنجم رقیبی قطعی برای زیرساخت نسل چهارم بوده اند که منجر به کاهش بازده بالقوه سرعت می‌شود؛ سایر سرویس‌های نسل پنجم به سبب اهداف بازاریابی باعث شده‌اند که این نسل با استانداردهای مربوطه سازگار نباشد. نگاهی دقیق تر به عرضه سرویس در بازار بر اساس حامل‌های بی سیم در آمریکا گواه برخی از این مشکلات است.

حامل های بی سیم و نسل پنجم

به لحاظ در عصر حاضر نسل پنجم در آمریکا وجود دارد. اما اصول موجود در هر حامل متفاوت است که گویای یک مسیر طولانی برای فراگیر شدن فناوری نسل پنجم است. قطعاً Verizon بزرگترین زمینه ساز اولیه فناوری نسل پنجم بوده است. وریزون ۵G Home را در اکتبر ۲۰۱۸ در بخش هایی از چهار شهر تامین نمود، سرویسی که مستلزم استفاده از هات اسپات ویژه نسل پنجم برای اتصال به شبکه و تغذیه به سایر دستگاه ها، از طریق Wi-Fi، بوده است.

در ماه آوریل وریزون تصمیم گرفت تا سرویس موبایل را در مینپولیس و شیکاگو گسترش دهد و در طول سال آن را به سایر شهرها بگستراند. دسترسی به شبکه نسل پنجم باعث تحمیل هزینه های مازاد بر آنچه برای تلفن جهت اتصال به اینترنت می پردازند، گردید (هزینه ای بیشتر از هزینه های روز). وریزون از ۵G TF استفاده می کند که منطبق با استاندارد ۵G NR نیست.

AT & T در دسامبر ۲۰۱۸ دسترس پذیری نسل پنجم را در ۱۲ شهر آمریکا اعلام کرد و گفت که تا پایان سال ۲۰۱۹ نه شهر دیگر هم به این فناوری تجهیز می شوند؛ اما حتی در این شهرها دسترس پذیری به مناطق دانلود محدود بوده است. استفاده از شبکه به هات اسپات ویژه Netgear نیاز دارد تا به سرویس وصل شود، سپس سیگنال Wi-Fi برای گوشی ها و سایر دستگاه ها را تامین می کند.

ضمناً AT&T در حال گسترش و تقویت شبکه نسل چهارم نیست است که اگر با نسل پنجم یکپارچه نشود ممکن است این پیشرفت ها به خوبی برای شبکه سازی نسل پنجم مورد استفاده قرار نگیرند.

Sprint سرویس نسل پنجم را در ماه می سال ۲۰۱۹ برای بخش هایی از چهار شهر تامین کرد و تا پایان سال نوید گسترش به پنج شهر دیگر را داد. اما سرویس نسل پنجم Sprint از سلول های مایموی عظیم استفاده می کنند (آن ها از سیگنال های امواج میلی متری بهره نمی گیرند)، یعنی اینکه کاربران اسپرینت سرعتی به اندازه مشتریان سایر حامل ها و سرویس ها تجربه نخواهند کرد.

T-Mobile از مدل مشابهی استفاده می کند، اما سرویس خود را تا پایان سال ۲۰۱۹ عرضه نمی کند، زیرا هیچ تلفنی برای اتصال به آن وجود نخواهد داشت.

موضوعی که ممکن است مانع گسترش سریع فناوری نسل پنجم شود، ضرورت توسعه آن به ایستگاه های پایه با سلول های کوچک است. ملزومات توان پایین و اندازه کوچک ممکن است گسترش آن را از منظر فنی نسبت به فناوری نسل چهارم ساده تر کند، اما این تضمین نمی کند که دولت ها و شهروندان قانع شوند که از این فناوری در جای جای کشور استفاده کنند. در واقع وریزون وبسایتی را به راه انداخته که می توانید از مقامات و مراجع برگزیده منطقه خود برای ارتقاء سرعت گسترش ایستگاه پایه نسل پنجم، درخواست کنید.

 

چه زمانی منتظر گوشی های نسل پنجم باشیم؟ چه زمانی آن ها را خواهیم خرید؟

اولین اعلام رسمی مربوط به گوشی Samsung Galaxy S10 5G که در پایان تابستان ۲۰۱۹ عرضه شد.

اگر نسبت به پذیرش اولیه این فناوری مقاومت به خرج می‌دهید، قطعاً طوری نخواهد کشید تا شما هم در زمره‌­ی کاربران این شبکه جدید قرار خواهید گرفت؛ برخی از سوالات و پرسش های درخشان به این معناست در نهایت به خرید گوشی رو می آورید که سازگار با شبکه حامل نسل پنجم باشد.

تاخیر Apple در سازگاری با این فناوری شما را شگفت زده خواهد کرد. تحلیل گران بر این باورند که تا سال ۲۰۲۰ هیچ گوشی iPhone سازگار با نسل پنجم تولید نخواهد شد. اما این به معنای نادیده گرفتن این شبکه و فناوری توسط شرکت نیست؛ Apple در عرضه گوشی های سازگار نسل چهارم در سال ۲۰۱۲ هم نسبت به سامسونگ کُندتر عمل کرد.

چرا مردم در مورد نسل ششم (۶G) صحبت می کنند؟

برخی از کارشناسان می گویند که نسل پنجم قادر به تحقق اهداف قابلیت اطمینان و تاخیر نخواهد بود. این تردیدها باعث شده از همین حالا نیم نگاهی به نسل ششم داشته باشیم، که به نظر با کمبودها و مشکلات پیش بینی شده مقابله خواهد کرد. گروهی به نام مرکز سنجش و ارتباطات همگرای تراهرتز (ComSenTer) در حال تحقیق و کاوش فناوری های جدیدتری هستند که با عنوان نسل ششم مطرح می شود. بخشی ا زاین فعالیت به دنبال تحقق سرعت ۱۰۰ Gbps برای هر دستگاهی است.

علاوه بر موضوع قابلیت اطمینان و تقویت سرعت، نسل ششم تلاش می کند تا امکان صدها اتصال همزمان را فراهم کند. در صورت موفقیت این ویژگی به شبکه سازی دستگاه های IoT کمک شایان توجهی خواهد کرد، که در قالب صدها سنسور در بسترهای صنعتی متفاوتی مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

فناوری نسل ششم با اینکه در نوباوگی به سر می برد، اما به سبب ظهور پتانسیل های جدید برای حملات مرد میانی در شبکه‌های مبتنی بر تراهرتز، با تردیدهایی مواجه شده است. خبر خوب اینجاست که زمان زیادی برای حل این مشکلات وجود دارد. انتظار داریم که شبکه‌های نسل ششم تا سال ۲۰۳۰ راه اندازی و فراگیر شوند.

منبع NetWorkWorld
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.