هرآنچه باید راجع به تکنولوژی شبکه های 5G بدانید - مجله گرافیک

با این همه، به نظر می رسد که علی رغم تمام این پیشرفت ها، مصرف نمایندگان و عموم مردم بیشتر از اینکه به پاسخ رسیده باشند، سوالات متعددی در ذهن شان شکل گرفته است. برای بعضی سوال است که 5G چه زمانی در دسترس قرار می گیرد، بعضی دیگر می خواهند بدانند کدام موبایل 5G گزینه بهتری به حساب می آید و در نهایت هم این مباحثه وجود دارد که کدام اپراتور مخابراتی بهترین سرویس 5G را ارائه می نماید.

شما سوالاتی دارید و ما هم پاسخی برای آن ها. بنابراین این شما و این هرآنچه که ضروری است درباره شبکه های 5G بدانید.

5G چیست؟

قبل از اینکه به سراغ چگونگی کارکرد شبکه 5G برویم، احتمالا بهتر باشد که بگوییم 5G اصلا چیست. جزییات فنی بسیار زیادی وجود دارد که جلوتر به آن ها خواهیم پرداخت، اما تا آن موقع، بیایید موضوع را به شکلی مختصر تشریح کنیم.

5G نسل بعدی پهنای باند موبایل است که در نهایت به جایگزینی برای اتصالات 4G LTE تبدیل می گردد. با دستیابی به شبکه 5G، می توان منتظر سرعت دانلود و آپلود به مراتب بالاتر از سرعت کنونی بود. علاوه بر این، لتنسی -یعنی مدت زمانی که طول می کشد تا دستگاه با شبکه های مخابراتی وایرلس تعامل کند- به شکل چشمگیری کاهش می یابد.

5G چطور کار می نماید؟

حالا که می دانیم شبکه 5G چیست، بیایید درک کنیم که دقیقا چطور کار می نماید و چطور متفاوت از 4G LTE سنتی ظاهر می گردد. اول هم درباره طیف صحبت می کنیم.

طیف

برخلاف LTE، شبکه 5G روی سه طیف باندی متفاوت کار می نماید. اگرچه این موضوع آنقدرها مهم به نظر نمی رسد، اما تاثیری قابل توجه بر استفاده روزانه شما از این اینترنت خواهد گذاشت.

طیف باند پایین - این را می توان طیف پایین تر از 1 گیگاهرتز هم توصیف کرد. اپراتورهای مخابراتی ایالات متحده، معمولا از این باند برای شبکه های LTE استفاده می نمایند و پهنای باند تقریبا به طور کامل اشباع شده. اگرچه طیف باند پایین پوششی عالی داشته و از دیوار هم عبور می نماید، مسئله ای عظیم به وجود می آورد: سرعت پیک دیتا از 100 مگابیت بر ثانیه بالاتر نمی رود.

تی-موبایل یکی از بازیکران کلیدی حوزه طیف باند پایین است. این اپراتور در مزائده سال 2017 کمیسیون ارتباطات فدرال آمریکا، بخش عظیمی از طیف 600 مگاهرتز را برای خود کرد و به یاری آن، یک شبکه 5G گسترده در سراسر کشور ساخت.

طیف باند میانی - این باند سرعت بیشتر و لتنسی کمتر نسبت به باند پایین را به ارمغان می آورد. با این همه، به خوبی از ساختمان ها عبور نمی نماید. در طیف باند میانی، می توان منتظر پیک سرعت 1 گیگابیت بر ثانیه بود.

اپراتور اسپرینت بخش اعظمی از طیف باند های میانی بلا استفاده را در آمریکا برای خود نموده و با تکنولوژی Massive MIMO به دنبال بهبود نرخ عبور از ساختمان ها و پوشش است. Massive MIMO مجموعه ای از آنتن های مختلف را درون یک جعبه واحد جای می دهد و آن جعبه روی یک برج مخابراتی قرار می گیرد تا به صورت همزمان، اینترنت برای چندین کاربر مخابره گردد.

اسپرینت از سوی دیگر از تکنولوژی Beamforming استفاده می نماید که منجر به بهبود شبکه 5G در طیف میانی منجر می گردد. این تکنولوژی، سیگنالی واحد و متمرکز را به سمت هر کاربر می فرستد و سیستم های مختلف هم دائما سیگنال ها را پایش می نمایند تا اختلالی در عملکرد پیش نیاید.

طیف باند بالا - این باند بالاترین پرفورمنس ممکن را روی 5G دارد، اما ضعفی عظیم هم به همراه می آورد. معمولا به این باند mmWave گفته می گردد که می تواند به سرعت پیک 10 گیگابیت بر ثانیه برسد و لتنسی بسیار پایینی هم دارد. عظیم ترین مشکل اینست که معمولا محدوده بسیار محدودی را پوشش می دهد و به سختی از دیوارها و ساختمان ها عبور می نماید. این یعنی برای ساخت یک شبکه موثر باند بالا، احتیاجمند انبوهی از آنتن ها خواهید بود.

AT&T، تی-موبایل و ورایزن همگی به سراغ طیف باند بالا رفته اند. از آن جایی که طیف باند بالا پوشش و نفوذ را فدای سرعت بالا می نماید، تمام این پراتورها به سراغ آنتن های کوچک و متعدد رفته اند.

شبکه 5G چقدر سریع است؟

اتحادیه ارتباطات بین المللی (ITU) آژانسی در ایالات متحده است که به صورت تخصصی، استانداردهای فنی تکنولوژی های ارتباطی را توسعه داده و مشخص می نماید. در سال 2012 میلادی، ITU برنامه ای به نام آی ام تی برای 2020 و فراتر از آن (یا به اختصار IMT-2020) استارت زد که کارش پژوهش روی پیش احتیاجهای 5G و فراهم آوری آن هاست. بعد از سال ها کوشش مداوم، این آژانس گزارشی فراهم آورد که در سال 13 پیش احتیاج 5G لیست شده است.

به محض اینکه پیش احتیاجهای 5G مشخص شدند، پروژه همکاری نسل سوم (3GPP) که یک همکاری عظیم میان سازمان های استانداردهای مخابراتی به حساب می آید، آغاز به مشخص استانداردهای 5G کرد. در ماه دسامبر 2017، سازمان 3GPP استانداردهای غیر مستقل (NSA) را مشخص کرد و در ماه ژوئن 2018 هم به سراغ استانداردهای مستقل (SA) رفت.

استانداردهای مستقل و غیر مستقل همگی مشخصاتی یکسان دارند، اما استانداردهای NSA روی شبکه های LTE کنونی پیاده سازی می شوند و استانداردهای SA به هسته شبکه نسل بعد ارتباط دارند. اپراتورها فعلا کارشان را با NSA آغاز نموده اند و این یعنی مصرف نمایندگان در محیط غیر 5G، دوباره به شبکه 4G LTE متصل می شوند.

بیایید بعضی از این استانداردها را با یکدیگر مرور کنیم:

پیک نرخ دیتا: 5G قرار است سرعت دیتای به مراتب بالاتری ارائه دهد. پیک نرخ دیتا می تواند در داون لینک به 20 گیگابیت بر ثانیه و در آپ لینک به 10 گیگابیت بر ثانیه به ازای هر بیس استیشن موبایل برسد. حواستان باشد که این سرعتی نیست که با اتصال به شبکه 5G دریافت می کنید (مگر اینکه اتصالی مخصوص داشته باشید) و این سرعت میان تمام کاربران هر آنتن به اشتراک گذاشته می گردد.

سرعت دنیای واقعی: درحالی که پیک نرخ دیتا در 5G واقعا تحسین برانگیز به نظر می رسد، سرعت واقعی آن میزان نخواهد بود. هر کاربر می توان منتظر دستیابی به سرعت دانلود 100 مگابیت بر ثانیه و آپلود 50 مگابیت بر ثانیه باشد.

لتنسی: لتنسی -یعنی مدت زمان انتقال دیتا از یک نقطه به نقطه دیگر- باید در شرایط ایده آل معادل 4 میلی ثانیه باشد و در شرایطی که احتیاج به بالاترین سرعت ممکن است، به 1 میلی ثانیه برسد. برای مثال به شرایطی فکر کنید که پزشکان در حال جراحی از راه دور هستند.

بهینگی: رابط های کاربری رادیویی باید به هنگام استفاده از نظر مصرف انرژی بهینه باشند و وقتی استفاده نمی شوند هم مصرف انرژی کاهش یابد. به صورت ایده آل، یک رادیو باید بتواند در عرض 10 میلی ثانیه، به حالت کم مصرف سوییچ کند.

بهینگی طیفی: بهینگی طیفی به معنای استفاده بهینه از طیف یا پهنای باند، به گونه ایست که بیشترین میزان اطلاعات با کمترین ارور ارتباطی مخابره گردد. 5G قرار است بهینگی اندک بیشتری نسبت به LTE داشته باشد.

حمل پذیری: با از راه رسیدن 5G، بیس استیشن ها باید قادر به جابه جایی با سرعت 0 تا 310 مایل بر ساعت باشند. این یعنی بیس استیشن باید با گستره وسیعی از حرکات آنتن سازگاری داشته باشد - حتی درون قطاری که با سرعت بالا حرکت می نماید. اگرچه چنین کاری به آسانی با شبکه های LTE انجام می گردد، این میزان از حمل پذیری روی شبکه های امواج میلی متری جدید چالش برانگیز خواهد بود.

تراکم اتصالاتی: 5G باید بتواند از دیوایس های متصل بیشتری نسبت به LTE پشتیبانی کند. در استانداردها آمده که 5G باید بتواند از 1 میلیون دستگاه متصل در هر کیلومتر مربع پشتیبانی کند. این رقمی بسیار عظیم است که دیوایس های اینترنت اشیا هم در آن در نظر گرفته شده اند.

5G قادر به چه کاریست؟

بهبود پهنای باند

روی آوردن به 5G بدون هیچ تردید، نحوه تعامل روزانه ما با تکنولوژی را تغییر خواهد داد و در عین حال اگر بخواهیم به استفاده از پهنای باند موبایل ادامه دهیم، توسعه اش کاملا ضروری تلقی می گردد.

اپراتورهای مخابراتی اکنون دیگر ظرفیت چندانی در شبکه های LTE کلان شهرها ندارند. در بعضی شهرها، کاربران به همین زودی شاهد کاهش سرعت در اوقات شلوغ روز هستند. 5G طیف باندهای فراوانی را وارد ماجرا می نماید که شرایط را کاملا تغییر می دهند.

اتومبیل های خودران

می توان منتظر بود که اتومبیل های خودران به اندازه آنتن های 5G راه خود را به خیابان های ایالات متحده باز نمایند. در آینده، اتومبیل ها می توانند در جاده با یکدیگر تعامل نمایند و اطلاعاتی نظیر شرایط جاده و سایر اتومبیل های را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. این یعنی اگر یک اتومبیل ترمز ببرد، ممکن است شما از این شرایط باخبر شده و هنگام رسیدن به اتومبیل جلویی، از بروز یک فاجعه جلوگیری گردد. چنین ارتباطاتی، جان هزاران نفر را نجات خواهد داد.

امنیت عمومی و زیرساخت

5G به شهرها اجازه خواهد داد که عملکردی بهینه تر داشته باشند. شرکت های خدماتی می توانند به راحتی سنسورها را از راه دور پایش نموده و و هنگام وقوع اتفاقاتی مانند آب گرفتگی یا قطع برق، به سرعت کارگران شهرداری و خدماتی را باخبر نمایند.

کنترل از راه دور

از آن جایی که شبکه 5G لنتسی بسیار پایینی دارند، کنترل از راه دور ماشین آلات سنگین به حقیقت تبدیل خواهد شد. اگرچه هدف اصلی از این کار کاهش خطر در محیط های سمی است، تکنیسین های در ضمن می توانند از هر نقطه از دنیا، برای شرکتی در یک نقطه دیگر از دنیا کار نمایند.

اینترنت اشیا

یکی از هیجان انگیزترین و مهم ترین جنبه های 5G، موارد استفاده اش در اینترنت اشیا است. اگرچه ما در حال حاضر سنسورهایی داریم که می توانند با یکدیگر تعامل نمایند، معمولا احتیاجمند انبوهی از منابع مختلف و استفاده از ظرفیت های محدود دیتا در شبکه LTE هستند. با سرعت بالای 5G و لتنسی پایین آن، اینترنت اشیا تازه به آن چیزی تبدیل می گردد که از ابتدا قرار بود گردد.

منبع : دیجیاتو