نسل پنجم اینترنت بی سیم (5G) جدیدترین فناوری سلولی است که برای افزایش سرعت و پاسخگویی شبکه‌های بی‌سیم مهندسی شده است. با فناروی 5G، داده‌هایی که از طریق اتصالات پهنای باند بی‌سیم منتقل می‌شوند می‌توانند با سرعت‌های چند گیگابیتی با حداکثر سرعت بالقوه تا 20 گیگابیت در ثانیه (Gbps) بر اساس برخی برآوردها حرکت کنند. این سرعت‌ها از سرعت شبکه‌های سیمی فراتر می‌روند و تأخیر کمتر از 5 میلی‌ثانیه (میلی‌ثانیه) یا کمتر ارائه می‌کنند که برای برنامه‌هایی که نیاز به بازخورد بلادرنگ دارند، مفید است. 5G به دلیل پهنای باند در دسترس بیشتر و فناوری آنتن پیشرفته، امکان افزایش شدید مقدار داده‌های ارسال شده از طریق سیستم‌های بی‌سیم را فراهم می‌کند.

شبکه‌ها و سرویس‌های 5G طی چند سال آینده به صورت مرحله‌ای به کار گرفته می‌شوند تا اتکای روزافزون به دستگاه‌های موبایل و اینترنت را تطبیق دهند. به طور کلی، انتظار می‌رود که 5G با رونمایی از این فناوری، انواع برنامه‌ها، کاربردها و موارد تجاری جدید را ایجاد کند.

فناوری 5G چگونه کار می کند؟

شبکه های بی سیم از سایت‌های سلولی تشکیل شده‌اند که به بخش‌هایی تقسیم می‌شوند که داده‌ها را از طریق امواج رادیویی ارسال می‌کنند. فناوری بی‌سیم نسل چهارم (4G) Long-Term Evolution (LTE) پایه و اساس 5G را فراهم می‌کند. برخلاف 4G، که برای تابش سیگنال‌ها در فواصل طولانی‌تر به برج‌های سلولی بزرگ و پرقدرت نیاز دارد، سیگنال‌های بی‌سیم 5G از طریق تعداد زیادی از ایستگاه‌های سلولی کوچک واقع در مکان‌هایی مانند تیرهای نور یا سقف ساختمان‌ها منتقل می‌شوند. استفاده از چندین سلول کوچک ضروری است زیرا طیف موج میلی‌متری (mmWave)، باند طیفی بین 30 تا 300 گیگاهرتز (گیگاهرتز) که 5G برای تولید سرعت‌های بالا به آن متکی است. فقط می‌تواند در فواصل کوتاه حرکت کند و در معرض تداخل آب و هوا و موانع فیزیکی، مانند ساختمان‌ها یا درختان.

نسل‌های قبلی فناوری بی‌سیم از باندهای طیف فرکانس پایین‌تر استفاده می‌کردند. برای جبران چالش‌های مربوط به فاصله و تداخل با mmWave، صنعت بی‌سیم همچنین استفاده از یک طیف فرکانس پایین‌تر برای شبکه‌های 5G را در نظر گرفته است تا اپراتورهای شبکه بتوانند از طیفی که قبلاً در اختیار دارند برای ساخت شبکه‌های جدید خود استفاده کنند. طیف فرکانس پایین‌تر به فواصل بیشتری می‌رسد اما سرعت و ظرفیت کمتری نسبت به mmWave دارد.

طیف بی‌سیم فرکانس پایین‌تر از فرکانس‌های باند پایین و میانی تشکیل شده است. فرکانس‌های باند پایین در حدود 600 تا 700 مگاهرتز (MHz) کار می‌کنند، در حالی که فرکانس‌های باند میانی در حدود 2.5 تا 3.5 گیگاهرتز کار می‌کنند. این با سیگنال‌های mmWave با باند بالا مقایسه می‌شود که تقریباً در 24 تا 39 گیگاهرتز کار می‌کنند.

سیگنال‌های MmWave را می‌توان به راحتی توسط اشیایی مانند درختان، دیوارها و ساختمان‌ها مسدود کرد. به این معنی که در بیشتر مواقع، mmWave فقط می‌تواند حدود یک بلوک شهری را در محدوده دید مستقیم یک سایت سلول یا گره پوشش دهد. رویکردهای متفاوتی در رابطه با چگونگی دور زدن این موضوع مطرح شده است. یک رویکرد brute-force شامل استفاده از چندین گره در اطراف هر بلوک از یک منطقه پرجمعیت است، به طوری که یک دستگاه دارای 5G می‌تواند از یک رابط Air استفاده کند، با حفظ سرعت موج MM، از گره به گره تغییر می‌کند.

روش دیگر، که امکان پذیرتر است برای ایجاد یک شبکه ملی 5G استفاده از ترکیبی از فرکانس‌های باند بالا، متوسط ​​و پایین است. MmWave ممکن است در مناطق پرجمعیت استفاده شود، در حالی که گره‌های باند کم و میانی ممکن است در مناطق کم تراکم استفاده شوند. فرکانس‌های باند پایین می‌توانند طولانی‌تر و از طریق اجسام مختلف حرکت کنند. یک گره 5G با باند پایین می‌تواند تا صدها مایل مربع به یک دستگاه مجهز به 5G متصل بماند. این به این معنی است که اجرای هر سه باند پوشش کاملی را ارائه می‌کند و در عین حال سریع‌ترین سرعت را در مناطق پرترافیک ارائه می‌کند.

سرعت 5G چقدر است؟

سرعت دانلود 5G در حال حاضر می‌تواند به بیش از 1000 مگابیت در ثانیه (Mbps) یا حتی تا 2.1 Gbps برسد. برای تجسم این موضوع، کاربر می‌تواند یک ویدیوی YouTube را با کیفیت 1080p در دستگاه 5G بدون بافر شروع کند. دانلود یک برنامه یا قسمتی از نمایش نتفلیکس، که در حال حاضر ممکن است چند دقیقه طول بکشد، تنها در چند ثانیه کامل می‌شود. پخش بی‌سیم ویدیو در 4K نیز بسیار قابل دوام است. اگر در mmWave، این نمونه‌ها در حال حاضر باید در یک بلوک شهری بدون مانع و دور از گره 5G باشند. اگر نه، سرعت دانلود به 4G کاهش می‌یابد.

باند پایین می‌تواند در فواصل طولانی‌تر در 5G قفل بماند، و حتی اگر سرعت کلی 5G با باند پایین ممکن است کمتر از mmWave باشد، باند پایین همچنان باید سریع‌تر از آن چیزی باشد که یک اتصال 4G خوب در نظر گرفته می‌شود. سرعت دانلود 5G با باند پایین ممکن است بین 30 تا 250 مگابیت بر ثانیه باشد. 5G با باند پایین به احتمال زیاد برای مناطق روستایی بیشتر در دسترس است. سرعت دانلود 5G باند میانی ممکن است به 100 تا 900 مگابیت در ثانیه برسد و احتمالاً در مناطق اصلی مترو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایای 5G چیست؟

حتی اگر هنگام در نظر گرفتن اینکه چگونه mmWave را می توان به راحتی مسدود کرد، نقاط منفی 5G مشخص است، یا با توجه به محدودیت‌های قرار گرفتن در معرض فرکانس رادیویی (RF) کمتر مشخص است، 5G هنوز مزایای ارزشمند زیادی دارد، مانند موارد زیر:

• استفاده از فرکانس‌های بالاتر
• پهنای باند بالا
• پهنای باند موبایل پیشرفته
• تاخیر کمتر از 5 میلی ثانیه
• نرخ داده بالاتر، که گزینه‌های فناوری جدید را در شبکه‌های 5G فعال می‌کند، مانند جریان 4K یا جریان تقریباً واقعی واقعیت مجازی (VR) و غیره
• پتانسیل داشتن یک شبکه تلفن همراه 5G متشکل از فرکانس‌های باند پایین، باند میانی و میلی‌متری

5G چه زمانی راه اندازی می شود؟

اپراتورهای شبکه بی‌سیم در چهار کشور، ایالات متحده، ژاپن، کره جنوبی و چین، تا حد زیادی اولین ساخت 5G را هدایت می‌کنند. بر اساس تحقیقات فناوری کسب و کار (TBR) شرکت، انتظار می‌رود اپراتورهای شبکه تا سال 2030 میلیاردها دلار برای هزینه‌های سرمایه‌ای 5G هزینه کنند، اگرچه مشخص نیست که خدمات 5G چگونه بازگشت سرمایه را ایجاد می‌کند. موارد استفاده در حال تکامل و مدل‌های تجاری که از مزایای 5G بهره می‌برند، می‌توانند نگرانی‌های درآمد اپراتورها را برطرف کنند.

به طور همزمان، نهادهای استاندارد در حال کار بر روی استانداردهای جهانی تجهیزات 5G هستند. پروژه مشارکت نسل سوم (3GPP) استانداردهای رادیوی جدید 5G (NR) را در دسامبر 2017 تأیید کرد و انتظار می‌رود استاندارد هسته تلفن همراه 5G مورد نیاز برای خدمات سلولی 5G را تکمیل کند. سیستم رادیویی 5G با رادیوهای 4G سازگار نیست، اما اپراتورهای شبکه‌ای که اخیرا رادیوهای بی‌سیم خریداری کرده اند ممکن است بتوانند به جای خرید تجهیزات جدید، از طریق نرم افزار به سیستم جدید 5G ارتقا دهند.

با توجه به اینکه استانداردهای تجهیزات بی سیم 5G تقریبا کامل شده است و اولین گوشی‌های هوشمند سازگار با 5G و دستگاه‌های بی‌سیم مرتبط به صورت تجاری در سال 2019 در دسترس هستند، طبق پیش بینی های TBR، موارد استفاده از 5G بین سال های 2020 و 2025 ظاهر می‌شوند. تا سال 2030، خدمات 5G به جریان اصلی تبدیل خواهند شد و انتظار می‌رود از تحویل محتوای VR تا ناوبری خودروی خودمختار که با قابلیت‌های ارتباطات بی‌درنگ (RTC) فعال می‌شود، گسترده شوند.

در ایالات متحده، در حال حاضر برخی از شبکه‌ها در شهرهای منتخب در حال توسعه هستند. در حال حاضر، Verizon mmWave 5G را در مکان‌های خاصی در شهرهای منتخب از جمله آتلانتا ارائه می‌کند. بویز، آیداهو؛ بوستون؛ شیکاگو؛ دالاس؛ دیترویت؛ هیوستون؛ نیویورک؛ پراویدنس، آر آی. و واشنگتن دی سی با گذشت زمان، Verizon شهرهای بیشتری مانند سن دیگو و کانزاس سیتی را به شبکه 5G خود اضافه می‌کند، شبکه 5G Mo. T-Mobile شامل مکان‌هایی در آتلانتا، کلیولند، دالاس، لاس وگاس، لس آنجلس و نیویورک است. .

چه نوع خدمات بی سیم 5G در دسترس خواهد بود؟

اپراتورهای شبکه در حال توسعه دو نوع سرویس 5G هستند:

خدمات پهنای باند بی سیم ثابت 5G دسترسی به اینترنت را به خانه ها و مشاغل بدون اتصال سیمی به محل ارائه می‌دهد. برای انجام این کار، اپراتورهای شبکه NR ها را در سایت‌های سلول کوچک نزدیک ساختمان ها مستقر می‌کنند تا سیگنالی را به گیرنده روی پشت بام یا طاقچه‌ای که در داخل ساختمان تقویت می‌شود، ارسال کنند. انتظار می‌رود خدمات پهنای باند ثابت هزینه کمتری را برای اپراتورها برای ارائه خدمات پهنای باند به منازل و مشاغل ایجاد کند زیرا این رویکرد نیاز به راه اندازی خطوط فیبر نوری را برای هر محل سکونت از بین می‌برد. در عوض، اپراتورها فقط نیاز به نصب فیبر نوری در سایت‌های سلولی دارند و مشتریان خدمات پهنای باند را از طریق مودم‌های بی‌سیم واقع در محل سکونت یا کسب‌وکارشان دریافت می‌کنند.

خدمات تلفن همراه 5G دسترسی کاربر را به شبکه‌های سلولی 5G اپراتورها فراهم می‌کند. این خدمات در سال 2019 و زمانی که اولین دستگاه‌های مجهز به 5G (یا سازگار) به صورت تجاری در دسترس قرار گرفتند، آغاز به کار کردند. ارائه خدمات تلفن همراه نیز به تکمیل استانداردهای اصلی تلفن همراه توسط 3GPP بستگی دارد.

5G VS 4G: تفاوت های کلیدی

هر نسل از فناوری سلولی در سرعت انتقال داده و روش‌های رمزگذاری متفاوت است که کاربران نهایی را ملزم به ارتقای سخت‌افزار خود می‌کند. 4G می‌تواند تا 2 گیگابیت در ثانیه را پشتیبانی کند و به آرامی در حال بهبود سرعت خود است. سرعت 4G تا 500 برابر سریعتر از 3G است. 5G می‌تواند تا 100 برابر سریعتر از 4G باشد.

یکی از تفاوت‌های اصلی بین 4G و 5G میزان تأخیر است که 5G بسیار کمتر خواهد بود. 5G از رمزگذاری متعامد تقسیم فرکانس (OFDM) مشابه 4G LTE استفاده خواهد کرد. با این حال، 4G از کانال‌های 20 مگاهرتز استفاده می‌کند که با فرکانس 160 مگاهرتز به یکدیگر متصل شده‌اند. 5G تا کانال های بین 100 تا 800 مگاهرتز خواهد بود که به بلوک‌های بزرگتری از امواج هوایی نسبت به 4G نیاز دارد.

سامسونگ در حال حاضر در حال تحقیق در مورد 6G است. در حال حاضر اطلاعات زیادی در مورد سرعت 6G و نحوه عملکرد آن وجود ندارد. با این حال، 6G احتمالاً با تفاوت‌های بزرگی مشابه بین 4G و 5G عمل خواهد کرد. برخی فکر می‌کنند که 6G ممکن است از mmWave در طیف رادیویی استفاده کند و ممکن است یک دهه با آن فاصله داشته باشد.

موارد استفاده از 5G

موارد استفاده از 5G می‌تواند از استفاده تجاری و سازمانی تا استفاده معمولی مصرف کننده را شامل شود. چند نمونه از نحوه استفاده از 5G عبارتند از:

• پخش ویدیو با کیفیت بالا
• ارتباط بین دستگاه‌ها در محیط اینترنت اشیا (IoT)
• ردیابی مکان دقیق‌تر
• خدمات بی‌سیم ثابت
• ارتباطات کم تاخیر
• توانایی بهتر برای تجزیه و تحلیل زمان واقعی

علاوه بر بهبود در سرعت، ظرفیت و تأخیر، 5G ویژگی‌های مدیریت شبکه را ارائه می‌دهد – از جمله آنها برش شبکه، که اپراتورهای تلفن همراه را قادر می‌سازد چندین شبکه مجازی را در یک شبکه فیزیکی 5G ایجاد کنند. این قابلیت اتصالات شبکه بی‌سیم را برای پشتیبانی از کاربردهای خاص یا موارد تجاری فعال می‌کند و می‌تواند به عنوان یک سرویس فروخته شود. برای مثال، یک خودروی خودران می‌تواند به یک بخش شبکه نیاز داشته باشد که اتصالات بسیار سریع و کم تاخیر را ارائه می‌دهد تا وسیله نقلیه بتواند در زمان واقعی حرکت کند. با این حال، یک لوازم خانگی را می‌توان از طریق یک اتصال کم مصرف و کندتر متصل کرد زیرا عملکرد بالا بسیار مهم نیست. اینترنت اشیا می‌تواند از اتصالات امن و فقط داده استفاده کند.

سوالات متداول در مورد فناوری 5G

admin