شعار سال: پس از گذشته چند سال از معرفی اینترنت ۴G، سرویس‌دهندگان مخابراتی چند ماه اخیر را صرف پیاده سازی شبکه‌های اینترنت ۵G کرده‌اند. این نسل از اینترنت قرار است با سرعت شگفت‌انگیزی که دارد، زندگی مردم دنیا را تغییر دهد. فناوری ۵ G به عنوان جدیدترین شبکه دسترسی به اینترنت در بسیاری از کشور‌ها در حال گسترش است و سازندگان تلفن همراه درحال به روزرسانی دستگا‌های تولیدی برای ارائه این فناوری هستند.

پس از گذشته چند سال از معرفی اینترنت ۴G، سرویس‌دهندگان مخابراتی چند ماه اخیر را صرف پیاده سازی شبکه‌های اینترنت ۵G کرده‌اند. این نسل از اینترنت قرار است با سرعت شگفت‌انگیزی که دارد، زندگی مردم دنیا را تغییر دهد. فناوری ۵G به عنوان جدیدترین شبکه دسترسی به اینترنت در بسیاری از کشور‌ها در حال گسترش است و سازندگان تلفن همراه درحال به روزرسانی دستگا‌های تولیدی برای ارائه این فناوری هستند.

نسل‌های پیش ۵G

نسل اول شبکه‌های تلفن همراه در سال ۱۹۸۲ معرفی و در سال ۱۹۹۰ تکمیل گشت. ۱G بر پایه فناوری «سامانه پیشرفته تلفن‌های همراه» (AMPS) توسعه یافت و مکالمه صوتی را به ارمغان آورد. سرعت ۲.۴ کیلوبیت بر ثانیه و سیگنال‌های آنالوگ، از ویژگی‌های این نسل بودند. اما ۱G مشکلاتی مانند امنیت پایین شبکه، اندازه بزرگ تلفن‌های همراه و ظرفیت پایین باتری را به همراه داشت.

نسل دوم برای حل مشکلات یاد شده پا به عرصه گذاشت و توانست تا حدودی موفق عمل کند، اما عدم توانایی در مدیریت داده‌های پیچیده مانند ویدیو‌ها و نیاز به سیگنال‌های قوی دیجیتالی برای کارکرد درست، باعث شد که نسل‌های بعدی نیز از راه برسند.

به ارمغان آوردن سرعت بالای دیتا، هدف اصلی ارائه نسل سوم (۳G) بود. سرعت انتقال داده به ۱۴ مگابیت بر ثانیه رسید و کاربران توانستند مکالمات ویدیویی را تجربه کنند. با این حال مسائلی مانند اندازه بزرگ تلفن‌های هوشمند و قیمت بالای آن‌ها هنوز حل نشده باقی مانده بودند.

در نسل چهارم (۴G)، نوبت به LTE (Long Term Evolution) رسید تا سرعت اینترنت به ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه افزایش پیدا کند. امکان تماشای محتوای ویدیویی با کیفیت بالا، استفاده همزمان از وای فای و وایمکس و هزینه پایین به ازای هر بیت، از مزایای این نسل به شمار می‌رفت. نسل چهارم بسیار خوب عمل کرد و ضعف‌های چندانی به همراه نداشت، اما نسل بعدی نیز در راه بود.

۵G چیست؟

تکنولوژی ۵G یک استاندارد صنعتی است که جایگزین استاندارد رایج کنونی یعنی ۴G LTE خواهد شد. مانند دیگر شبکه ها، ۵G از سیستمی بر پایه چندین سلول که به بخش‌های متعدد تقسیم شده تشکیل گشته است. هر کدام از این بخش‌ها به واسطه امواج رادیویی، داده‌های کدگذاری شده ارسال می‌کنند. نسل پنجم ارتباطات سیار سلولی، سرعت انتقال داده را تا ۲۰ گیگابیت بر ثانیه افزایش می‌دهد و تمرکز اصلی در فناوری ۵G، ایجاد ارتباطات بی سیم بدون محدودیت و با کیفیت خارق العاده است.



سرعت و دسترسی، فاکتور‌های کلیدی در ایجاد یک تجربه کاربری خوب تلفن همراه و برنامه‌های کاربردی محرمانه در زمان واقعی می‌باشد. فن آوری ۵G، به عنوان مسیری برای اتصال به اینترنت سریع‌تر و افزایش دسترسی به دستگاه حتی در مکان‌های دور افتاده، بدون آسیب رساندن به امنیت دستگاه‌ها و داده‌های تبلیغ شده است. این اتصال نسل جدید، به عنوان راه حل محدودیت اتصال امروز شناخته می‌شود. البته هدف این استاندارد صرفا افزایش سرعت اتصالات اینترنتی تلفن‌های هوشمند نیست. این استاندارد، اینترنت بی سیم بسیار پر سرعتی را در همه جا و برای همه چیز‌ها از جمله خودرو‌های متصل، خانه‌های هوشمند و ابزار‌های اینترنت اشیا (IoT)، فراهم خواهد کرد. در آینده تلفن هوشمند شما و تمام ابزار‌های مجهز به اتصالات سلولی به جای فناوری ۴G LTE از استاندارد ۵G استفاده خواهند کرد. ویژگی‌های نسل پنجم را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد:

۱) پشتیبانی عالی از (WWWW (wireless world wide web

۲) سرعت و ظرفیت بسیار بالا

۳) توزیع داده‌ها در حد و اندازه‌های گیگابیت

۴) به ارمغان آوردن روزنامه‌های دیجیتالی و تماشای برنامه‌ها با کیفیت بی نظیر

۵) شفافیت در ارتباط صوتی و تصویری

فناوری ۵G چگونه کار می‌کند؟

استاندارد ۵G برای دستیابی به این سرعت‌های فوق العاده از تکنولوژی‌های متعددی بهره می‌گیرد. مجله IEEE Spectrum توضیحات فنی بسیار دقیقی در این رابطه ارائه کرده است که به ارائه خلاصه‌ای از آن بسنده می‌کنیم. اگر ما بخواهیم پوشش فناوری G۵ را به دو دسته تقسیم کنیم باید آن را به صورت باند کوتاه یا متوسط و موج میلی متری یا mmWave در نظر بگیریم. دسته اول از فرکانس‌های پایین‌تر از ۶ گیگاهرتز استفاده می‌کند و دسته دوم فراتر از این آستانه می‌رود. در هر دو دسته سرعت شبکه بسیار بیشتر از ۴G LTE است.

استاندارد جدید از یک باند بسامد رادیویی کاملا جدید از ۴G استفاده می‌کند. ۵G امواج میلی متری، که در فرکانس‌های بین ۳۰ و ۳۰۰ گیگاهرتز منتشر می‌شوند را به کار می‌گیرد، در حالی که در گذشته از باند‌های کمتر از ۶ گیگاهرتز استفاده می‌شد. در گذشته از فرکانس‌های مذکور صرفا برای برقراری ارتباط میان ماهواره‌ها و سیستم‌های رادار استفاده می‌شد. اما امواج میلی متری قادر به عبور آسان از ساختمان‌ها یا سایر اشیا سخت و محکم نیستند، از این رو ۵G برای حل این مشکل از ”Small Cells“ یا به تعبیری ”سلول‌های کوچک“ کمک خواهد گرفت؛ سلول‌های کوچک در حقیقت ایستگاه‌ها بسیار کوچکی هستند که می‌توان در مناطق متراکم شهری آن‌ها را در فواصل ۲۵۰ متری قرار داد. به این ترتیب معضل عدم پوشش مناسب در این مکان‌ها مرتفع خواهد شد.

ضمنا این ایستگاه‌ها از فناوری massive MIMO یا ”ورودی و خروجی انبوه“ هم استفاده می‌کنند. MIMO مخفف واژه‌های Multiple-Input-Multiple-Output است. ممکن است شما یک روتر بی سیم خانگی مجهز به فناوری MIMO داشته باشید که با به کارگیری آنتن‌های متعدد، قادر به تعامل همزمان با ابزار بی سیم مختلف باشد؛ در این حالت نیازی نیست روتر ابتدا تعامل با یکی از ابزار‌ها را به پایان رسانده و گفتگو با ابزار بعدی را شروع نماید. در فناوری ورودی و خروجی انبوه از تعداد بسیار زیادی آنتن در هر کدام از ایستگاه‌ها استفاده می‌شود. ضمنا آنتن‌ها به منظور هدایت بهتر سیگنال‌ها از فناوری بیم فورمینگ (Beamforming) استفاده می‌کنند. با به کارگیری این فناوری موجب هدایت دقیق سیگنال بی سیم به ابزار‌ها و کاهش تداخل برای سایر ابزار‌ها می‌شود.

ایستگاه‌های ۵G در قالب سامانه‌هایی کاملا دو طرفه اجرا شده و به همین خاطر قادر به ارسال و دریافت همزمان در یک فرکانس مشترک هستند. در حال حاضر ایستگاه‌ها مجبور به تغییر بین حالت‌های ارسال و دریافت هستند که این امر موجب کندی پروسه تبادل داده‌ها خواهد شد. این‌ها صرفا تصویری کوچک از برخی فناوری‌های به کار گرفته شده در ۵G برای افزایش سرعت تبادل اطلاعات بود.

کاربرد‌های فناوری ۵G

توانایی‌های نسل پنجم تنها به شبکه و سرعت اینترنت محدود نمی‌شود؛ در آینده‌ای نه چندان دور، بشر با استفاده از ۵G زندگی بسیار هوشمندتری خواهد داشت. در ادامه کاربرد فناوری ۵G در بخش‌های گوناگون را مرور می‌کنیم.

خانه‌هایی هوشمندتر از همیشه

همانطور که قبلا اشاره شد، نسل پنجم شبکه‌های تلفن همراه دارای پهنای باند زیاد و نرخ تاخیر بسیار کم است؛ بنابراین می‌توانیم انتظار داشته باشیم خانه‌ها بیش از پیش هوشمند شوند. تولید کنندگان دستگاه‌های هوشمند، در حال تهیه استاندارد‌های لازم برای توسعه ۵G در خانه‌ها هستند. با استفاده از این فناوری لوازم خانه با سرعت بسیار بالا و تنها با یک پروتکل بی سیم، به هم متصل شده و به خوبی کار می‌کنند. ویژگی LPWAN (low-power wide-area network) نسل پنجم، لوازم منزل را قادر می‌سازد که با عبور از شبکه‌های خانگی، به طور مستقیم به هم اتصال پیدا کنند؛ بنابراین دستگاه‌ها در عملکرد خود پایداری بیشتری خواهند داشت. امنیت خانه‌ها نیز تحت تاثیر فناوری ۵G قرار خواهد گرفت. کنترل نقاط دوردست راحت‌تر از قبل خواهد شد و تکنولوژی نظارتی نیز از راه خواهد رسید؛ به لطف ۵G اتصال کم قدرت بین دوربین‌های امنیتی و تجهیزات مشابه، فراهم خواهد شد.

لجستیک و کشتی رانی

نسل پنجم قادر است حمل و نقل کالا، مدیریت ناوگان دریایی را متحول کند. به لطف ۵G رهگیری لحظه‌ای و آنی کالا‌ها در مسیر رسیدن به مشتری میسر خواهد شد و خریداران می‌توانند هر لحظه سفارش خود را ببینند. شرکت‌های چینی و سوئدی یونیکام و اریکسون، در حال ساخت بندری هوشمند در کیندائوی چین هستند. طبق گفته‌ها فناوری ۵G می‌تواند تا ۷۰ درصد هزینه‌های جاری بنادر را کاهش دهد. نسل پنجم قرار است به واسطه نرخ تاخیر بسیار پایین و ارتباط پایدار و آنی، ۳۰ دوربین امینتی کیفیت بالا را به هم متصل کرده و از این طریق، بندر را به صورت هوشمند کنترل کند. همچنین جرثقیل‌ها نیز از این فناوری استفاده خواهند کرد تا کانتینر‌ها به راحتی و از اتاق کنترل جا به جا شوند.

شهر‌های هوشمند

فناوری ۵G می‌تواند جنبه‌های مختلفی از زندگی شهری را تحت تاثیر قرار دهد از جمله: مدیریت انرژی، مدیریت آب، تغییرات آب و هوایی، چراغ‌های هوشمند، کنترل ترافیک، پیش بینی موقعیت‌های اضطراری.

سلامتی و پزشکی

نسل پنجم می‌تواند افراد در سراسر دنیا را با کیفیتی بی نظیر به هم متصل کند؛ به گونه‌ای که پزشکان قادر خواهند بود به صورت آنی با بیماران در تماس بوده و حتی از راه دور جراحی انجام دهند. وسایل و تجهیزات پزشکی در آینده و با استفاده از شبکه ۵G به هم متصل شده و کار‌هایی مانند عکسبرداری اچ دی و تجزیه و تحلیل هوشمند، قابل انجام خواهند بود. این قابلیت‌ها تنها بخشی از مزایای استفاده از ۵G در صنایع مختلف است. در آینده ماشین‌های بدون سرنشین با اجزای خیابان و حتی تابلو‌ها در ارتباط خواهند بود و موقعیت‌های مختلف را تجزیه و تحلیل می‌کنند. باید صبر کنیم و ببینیم این فناوری چه زمانی همه گیر شده و در اختیار عموم قرار خواهد گرفت.

چالش‌های پیش روی فناوری ۵G

مشکلات و چالش‌هایی که نسل پنجم شبکه‌های تلفن همراه با آن مواجه است را می‌توان در چارچوب زیر بررسی کرد:

تدوین استاندارد‌های گوناگون: استفاده از ۵G هنوز در بسیاری از حوزه‌ها دستورالعمل مشخصی ندارد و باید در این زمینه کار‌هایی صورت بگیرد. سازگاری با نسل‌های قبلی شبکه نیز موضوع دیگری است که باید به آن توجه شود.

پلتفرم مشترک: هنوز معماری یکپارچه‌ای برای استفاده ۵G در صنایع مختلف وجود ندارد. برای تعامل هرچه بهتر و همچنین به اشتراک گذاری دانش در این زمینه، باید پلتفرمی مشترک ایجاد گردد.

توسعه زیرساخت ها: یکی از بزرگترین چالش‌های پیش روی ۵G، توسعه زیرساخت‌ها و نصب آنتن‌های مورد نیاز است. فناوری نسل پنجم به باند‌های با فرکانس بالاتر نیاز دارد، اما در چنین فرکانس‌هایی سیگنال‌ها نمی‌توانند فواصلی به اندازه نسل چهارم را طی کنند؛ همین امر اتصال‌های ضعیف را به همراه خواهد داشت.
آینده ۵G

نسل پنجم شبکه‌ها به طور حتم، تحولی عظیم در صنعت مخابرات و ارتباطات ایجاد می‌کند. تمامی صنایع و کسب و کار‌ها از این فناوری سود برده و در آینده‌ای نه چندان دور شاهد شکوفایی هرچه بیشتر گوشی‌های هوشمند خواهیم بود.

 

شعار سال، با اندکی تلخیص و اضافات برگرفته از سایت خبری فرارو، تاریخ انتشار: 23 اسفند 1398، کدخبر: 429177 ، www.fararu.com