فناوری 5G چیست؟ راهنمایی برای مبتدیان و ناآشنایان با این فناوری پیشرفته
با واردشدن به سال ۲۰۲۰ حرفوحدیثها درباره اینترنت 5G افزایشیافته و اکثر حرفهایی که میشنویم درباره سرعت فوقالعاده دانلود و آپلود این فناوری است. اما تحقیقات انجامشده نشانگر آن است که اکثریت کاربران اینترنت از سرعت 4G LTE رضایت دارند. پس باید انتظار امکاناتی فراتر از سرعت از سوی فناوری 5G داشته باشیم.
در این مقاله به بررسی این موضوع خواهیم پرداخت که فناوری 5G چگونه نحوهی استفاده از موبایل را تغییر خواهد داد. این تغییر در زمینه تجارت مهمترین تاثیر را خواهد داشت که در ادامه به بررسی این تاثیرات خواهیم پرداخت. همچنین در ادامه این مقاله به نحوه کارکرد این فناوری ارزشمند، مزایای آن برای تجارت و نحوه برقراری ارتباط بین صنعتهای مختلف اشاره خواهیم کرد.
تاریخچه نسلهای گذشته فناوری بی سیم
اولین نسل فناوری بیسیم (1G) در سال ۱۹۷۹ معرفیشد و از طیف موج ۸۰۰ مگاهرتزی پشتیبانی میکرد.
بعد از گذشت ۴ سال از معرفی 1G سرانجام در سال ۱۹۸۳ این فناوری در آمریکا و سایر کشورهای پیشرفته مورد استفاده قرار گرفت.
نسل دوم (2G) فناوری بیسیم نیز در سال ۱۹۹۱ معرفیشد. نسل دوم از فرکانس ۱.۹ گیگاهرتزی بهره میبرد و امکان اشتراک تصاویر و فیلم و پیامهای متنی نیز در آن وجود داشت.
نسل سوم فناوری بیسیم یا همان 3G مجهز به فرکانس ۲.۱ گیگاهرتزی بود و همچنین از پهنای باندی بسیار بالاتری از نسخههای پیشین برخوردار بود. این فناوری تا ۴۰ مگ بر ثانیه نیز قابلیت پشتیبانی سرعت را داشت.
نسل چهارم برای اولینبار در سال ۲۰۰۹ معرفی شد و امکان پشتیبانی از فرکانس ۵.۱ گیگاهرتزی در آن تعبیهشده بود. تفاوت اصلی فناوریهای نسل سوم و چهارم را میتوان سرعت بالای نسل چهار نسبت به نسل قبلی خود بیان کرد. بهطوری که نسل سوم حداکثر تا ۴۰ مگ بر ثانیه را میتوانست پشتیبانی کند در حالی که 4G میتواند تا ۴۰۰ مگ بر ثانیه نیز سرعت در اختیار کاربران قراردهد.
فناوری 5G چیست و چه امکاناتی در اختیار کاربران قرار می دهد؟
فناوری 5G یا همان نسل پنجم ارتباطات بیسیم از شبکه مطابق با استانداردهای 3GPP تشکیل میشود.
شبکه تلفن همراه 5G در اکثر شهرهای آمریکا و کشورهای توسعه روبه گسترش است و بهزودی شاهد راهاندازی کامل این فناوری در این شهرها خواهیمبود. این فناوری در محدوده فرکانس ۳۹ گیگاهرتز کار میکند.
برجهای سلولی 5G نسبت به نسخههای نسل چهارم کوچکتر هستند و برای کار به انرژی و قدرت کمتری نیاز دارند.
از لحاظ تئوری 5G میتواند تا ۲۰ گیگابایت بر ثانیه سرعت داشتهباشد ولی کاربران موبایلی و دیگر افراد که امکانات لازم برای بهرهبرداری از تمام سرعت ۵ جی را ندارند، میتوانند از سرعت ۲ گیگابایت بر ثانیه این فناوری استفاده کنند.
با استفاده از سرعتی به میزان 4گیگابایت بر ثانیه میتوان برنامههایی نظیر کنترل ترافیک شهر، عمل جراحی از راه دور، اتومبیلها و حتی زیرساختهای شهری را نیز کنترل کرد. پس با استفادهاز فناوری 5G که توانایی تامین چنین سرعتی را دارد، میتوان به این قابلیتها دستیافت. بههمین دلیل عدهای فناوری 5G را یکی از اصلیترین متحول کنندگان آینده تکنولوژی میدانند.
تفاوتهای عمده 5G با نسل چهارم(4G) فناوری بی سیم
فناوری نسل پنجم در مقایسه با نسخه پیشین آن دارای 3 مزیت عمده است. این مزایا عبارتاند از:
- سرعت اتصال 5G حدود ۱۰ برابر سریعتر از نسخه 4G LTE است.
- 5G در مقایسه با 4G تاخیر اتصال بسیار پایینتری دارد.
- فناوری 5G قابلیت پشتیبانی تعداد بیشتری دستگاه بهطور همزمان را دارد.
درست مانند 4G، فناوری 5G نیز با استفاده از آنتنهای داخلی در تلفنهای هوشمند و سایر دستگاهها قابل استفاده است. این آنتنها فرکانس رادیویی را از برجهای سلولی یا سلولهای کوچکی که چندین آنتن برای دریافت و انتقال سیگنالها به دستگاهها دارند، دریافت میکنند.
هنگامیکه یک برج سیگنالی را دریافت میکند، این سیگنالها را از طریق شبکه ارائهدهنده سرویس اینترنت منتقل میکند و سپس لودکردن محتوای واردشده در اینترنت و … توسط اینترنت داده آغاز میشود. تفاوتی که بین فناوری 5جی و 4جی وجود دارد این است که انتقال سیگنالها در فناوری نسل پنجم فوقالعاده سریع صورت میگیرد و تعداد کاربر بیشتری قابلیت استفاده از سرویس اینترنت را دارند.
آشنایی با اصول اولیه شبکههای تلفن همراه
برای توضیح نحوه عملکرد فناوری 5G، لازم است تا با اصول اولیه شبکههای تلفن همراه آشنایی داشتهباشید. شبکههای تلفن همراه از دو بخش شبکه دسترسی رادیویی (RAN) و هسته شبکه تشکیل میشود.
شبکه دسترسی رادیویی از امکانات مختلفی همچون سلولهای کوچک و بزرگ، برجها، دکلها و سیستمهای اختصاصی داخلی و خارجی تشکیل شده است و وظیفه اصلی آن اطمینان از متصلبودن تلفنهمراه و دستگاههای دیگر کاربران به اینترنت است.
سلولهای کوچک نقش بسیار مهمی را در شبکههای 5G ایفا میکنند. این سلولها وظیفه آسانکردن اتصال کوتاه فرکانسهای موج جدید میلیمتری را برعهده دارند. سلولهای کوچک اتصالات اینترنت را در قسمتهای مختلف موبایل که از اینترنت استفاده میکنند را خوشهبندی میکند و باعث بهوجود آمدن یک اتصال امن و بدون قطعی اینترنت میشود.
از طرفی دیگر سلولهای ماکرو از تکنولوژیهای جدیدی همچون آنتنهای بزرگ MIMO استفاده میکنند که وظیفه این آنتنها ارسال و دریافت دادهها به کاربران مختلف است. سلولهای ماکرو این امکان را ایجادکردهاست که چندین کاربر بتوانند بهطور همزمان بهشبکه متصل شوند بدون اینکه سرعت اینترنت و دیتا تحت تاثیر قرارگیرد.
فناوری 5G متکی به آنتنهای عظیم MIMO است. این آنتنها در حال حاضر برای 4G LTE هم در دسترس است اما این آنتنها با نسل پنجم فناوری بیسیم هماهنگی بیشتری دارند و بهتر عمل میکنند.
وظیفه آنتنهای MIMO بهینهسازی تعداد لایههای داده است تا بهوسیله آن بهترین تجربه را برای کاربران تلفن همراه فراهم کند.
شبکه اصلی وظیفه مدیریت دادههای تلفن همراه اعم از صدا، تصویر و دیگر موارد را بر عهده دارد. این شبکه قبل از فناوری 5G نیز وجود داشت اما همزمان با ساخت فناوری نسل پنجم، این شبکه نیز مجددا طراحیشده است تا زمان پاسخگویی آن کاهش یابد و تاخیر شبکه به حداقل ممکن برسد.
طیفهای استفاده شده در فناوری 5G
طیف یک کانال فرکانس است که دادههای تلفن همراه را به آنتنها منتقل میکند. دو طیف اصلی که برای استفاده در فناوری 5G در حال بهرهبرداری هستند عبارتاند از : mmWave و Sub-6 .
Sub-6 طیف پایین و میانه باندهای فرکانسی را که زیر 6GHz هستند را تشکیل میدهد. هر چند طیف Sub-6 نسبت به mmWave سرعت پایینتری دارد اما با توجه به پوشش بالایی که دارد جزو طیفهای با توان بالا محسوب میشود.
از طرف دیگر طیف mmWave نیز تاکنون بهطور گسترده مورد استفاده قرارنگرفتهاست پس میتوان گفت این طیف پهنای باند بیشتری دارد و این باعث میشود تا ظرفیت پشتیبانی و سرعت خوبی را داشتهباشد و یک گزینه ایدهآل برای استفادههای کوتاه مدت به حساب بیاید.
استاندارد اولیه و معماری شبکه فناوری 5G قابلیت این را دارد تا بهطور همزمان با 4G فعالیت کند. پس میتوان گفت اگر پوشش 5G محدود باشد، دادهها برای اتصال بدون قطعی به شبکه 4G منتقل میشوند و یک انتقال خودکار رخ میدهد. پس از بهبود وضعیت پوشش، دادهها بهصورت خودکار دوباره بهمسیر 5G برمیگردند.
دستگاه های موجود مجهز به فناوری 5G
گوشیهای مجهز به فناوری 5G حدود ۱ درصد از کل گوشیهای جهان در سال ۲۰۱۹ را شامل میشدند. طبق پیشبینی محققان این مقدار در پایان سال ۲۰۲۰ به ۱۸ درصد خواهد رسید و این مقدار رفته رفته افزایش خواهد یافت.
در این بین شرکت سامسونگ پیشرو عرضهکننده فناوری 5G بهشمار میرود. بهطوریکه حدود ۶.۷ میلیون تلفن همراه مجهز به فناوری 5G در سال ۲۰۱۹ به بازار عرضهشدهاست که حدود نیمی از بازار جهانی را شامل میشود. اولین گوشیهای عرضهشده این شرکت با قابلیت پشتیبانی از فناوری 5G، گوشیهای S۱۰ و Note ۱۰ plus هستند.
فناوری 5G فقط بهاستفاده در تلفنهای همراه محدود نمیشود و سامسونگ این تکنولوژی را در تبلت Galaxy Tab S6 خود نیز استفادهکرده است. با تکامل تکنولوژیها انتظار داریم تا در آیندهای نزدیک شاهد مجهز شدن اتومبیلها، هدستها و بسیاری از دستگاههای پیرامون خود به فناوری بیسیم نسل پنجم باشیم.
سامسونگ برای توسعه فناوری 5G استفادهشده در تلفنهای S20 خود، این گوشیها را در دو نسخه متفاوت عرضهکرده است. سامسونگ S20 در ایالات متحده آمریکا شامل مودم Qualcomm x55 است و در خارج از ایالات متحده با مودم Exynos 5123 عرضهشده است.
Qualcom x55 اولین مودم 5G در جهان محسوب میشود که سرعت حداکثر ۷.۵ گیگابایت بر ثانیه را در اختیار کاربران قرار میدهد. همچنین Exynos 5123 نیز تا ۷.۳۵ گیگابایت بر ثانیه، قدرت ارائه سرعت را داراست.
مزایای دیگر فناوری 5G
فناوری 3G پینگ ۱۰۰ الی ۵۰۰ میلیثانیه را در اختیار کاربران قرار میداد. بعد از آن نسل چهارم معرفیشد که پینگ این شبکه در حدود ۵۰ میلیثانیه بود و هماکنون جدیدترین فناوری عرضهشده مربوط به نسل پنجم یا 5G میباشد که پینگ 1ms را در اختیار کاربران قرار خواهدداد.
بر اساس گفتههای محققان حوزه تکنولوژی درباره سرعت فوقالعاده و تاخیر(پینگ) بسیار پایین 5G انتظار داریم که تاخیر صورت گرفته در ارسال و دریافت دادهها کمتر از ۱۰ میلیثانیه باشد. این مقدار هنگامی عجیب و شگفت انگیز میشود که بدانید این تاخیر بسیار کم برای مواردی صدق میکند که ممکن است هزاران کیلومتر از هم فاصله داشته باشند.
با استفاده از این ویژگی میتوان طرحهای متوعی را برای برنامهریزی وسیله نقلیه برای رانندگی خودکار، عمل جراحی از راه دور و بسیاری از موارد دیگر استفاده کرد.
ویژگی جالب و فوقالعاده دیگر فناوری 5G، قابلیت پشتیبانی از ۱ میلیون دستگاه متصل به ازای هر کیلومتر مربع است که این عدد نسبت به نسل چهارم پیشرفت فوقالعادهای داشته است.
بیشتر بخوانید؛ فناوری 5G رتبه اول سرمایهگذاری در دهه اخیر
کاربردهای فناوری 5G
از توسعه حمل و نقل گرفته تا ساخت وسایل جدید و مراقبتهای پیشرفته و هوشمندسازی شهری همگی جزو مواردی است که فناوری 5G میتواند این مسائل را تحت تاثیر قرارداده و متحول کند. در ادامه به معرفی چند نمونه از تاثیرات 5G بر روی زندگی روزمره و دیگر مسائل اشاره میکنیم:
- افزایش میزان بهرهوری کارخانهها و تولیدیها
- تغییر در امکانات بازیها
- بهبود عملکرد وسایل نقلیه خودران
- تبدیل AR/VR به واقعیت تجاری
- انقلاب در زمینه خرده فروشی
تاریخ عرضه فناوری 5G
از فوریه سال ۲۰۲۰ دسترسی به فناوری 5G در بیشاز ۴۰ منطقه مهم شهری آمریکا ممکنشده است. این روند رشد تا سالهای آتی نیز ادامه دار خواهد بود و به زودی کشورها، یکی پس از دیگری به این فناوری مجهز خواهندشد.
5G فقط منجر به بهبود سرعت اینترنت نخواهدشد و علاوه بر آن در زمینههای زیادی نظیر هوشمندسازی شهرها، اتوماسیون کارها، ماشینهای خود ران و … استفاده خواهد شد. امیدواریم که این مقاله شما را تا حدود زیادی با فناوری 5G آشناکرده باشد. تمام سوالات و نظرات خود را راجعبه فناوری 5G در زیر همین پست و در قسمت نظرات درج کنید.
منبع:Samsung
پویا علیمی 
سارا صباح پور 
محمد ملکان 
ثنا جهاندار 
۰ دیدگاه