نگاهی کوتاه به شبکه ارتباطی 5G و ویژگی های اصلی آن

شرکت های مختلفی هستند که روی فناوری ارتباطی 5 جی مشغول کار هستند و در آینده نزدیک آن را به کمپانی های تولیدکننده دستگاه های هوشمند ارائه می دهند. از این رو در نمایشگاه CES 2018 همه جا صحبت از 5G بود. تمام شرکت ها از سامسونگ و اینتل گرفته تا شرکت های مخابراتی و تولید کننده های تلفن های هوشمند دوست داشتند شما را با مزایای شگفت انگیز 5G آشنا کنند. سامسونگ از این فناوری با نام ”فیبر بی سیم“ یاد می کند که قادر به ارائه اینترنت فوق العاده پرسرعت و بدون تاخیر در همه جا خواهد بود. 5G از اتصالات اینترنت کابلی خانگی فعلی پر سرعت تر خواهد بود و بی سیم بدون هم یکی دیگر از نقاط قوت آن است.

اما 5G دقیقا چیست؟

5G استاندارد صنعت است که جایگزین استاندارد رایج کنونی یعنی 4G LTE خواهد شد، همان طور که قبلا 4G جایگزین 3G شد. واژه 5G به معنای ”نسل پنجم“ است؛ این فناوری پنجمین نسل از این استاندارد است. طراحی این استاندارد به گونه ای است که سرعت آن از تکنولوژی 4G LTE بسیار سریع تر است. البته هدف این استاندارد صرفا افزایش سرعت اتصالات اینترنتی تلفن های هوشمند نیست. این استاندارد، اینترنت بی سیم بسیار پر سرعتی را در همه جا و برای همه چیزها از جمله خودروهای متصل، خانه های هوشمند و ابزارهای اینترنت اشیا (IoT)، فراهم خواهد کرد. در آینده تلفن هوشمند شما و تمام ابزارهای مجهز به اتصالات سلولی به جای فناوری 4G LTE از استاندارد 5G استفاده خواهند کرد.

سرعت 5G چقدر خواهد بود؟

شرکت های فناوری وعده های زیادی درباره 5G می دهند. اگر چه از نظر تئوری نهایت سرعت 4G، 100 مگابیت بر ثانیه (Mbps) است، اما 5G این مقدار را به 10 گیگابیت بر ثانیه (Gbps) افزایش خواهد داد. همان طور که می بینید 5G صد برابر سریع تر از فناوری کنونی 4G خواهد بود؛ حداقل از نظر تئوری بالاترین سرعت آن این مقدار خواهد بود. برای مثال موسسه Consumer Technology Association به این نکته اشاره می کند که با این سرعت فناوری 5G شما قادر به دانلود یک ویدئوی دو ساعته در مدت زمان 3.6 ثانیه خواهید بود؛ این مقدار در 4G برابر با 6 دقیقه و در 3G معادل 26 ساعت است. البته این تنها مزیت نسل پنجم شبکه های تلفن همراه نیست. در 5G شاهد کاهش چشمگیر تاخیر هستیم و در نتیجه بارگذاری ها سریع تر شده و شاهد بهبود واکنش همه فعالیت های اینترنتی خواهیم بود. در 5G نهایت تاخیر 4 میلی ثانیه خواهد بود که در مقایسه با 20 میلی ثانیه فناوری 4G بسیار کمتر است.

با وجود این سرعت ها مشخص است که 5G اتصالات اینترنت خانگی کابلی را شکست داده و با آنها قابل مقایسه نیست. شرکت های تامین کننده اینترنت زمینی مثل Comcast، Cox و … احتمالا با رقابت جدی در این زمینه مواجه خواهند شد، خصوصا در مناطق خاصی که تنها گزینه موجود برای اتصال پرسرعت خانگی باشند. شرکت های تامین كننده سرویس های ارتباطات راه دور بی سیم (Carrier) بدون نیاز به استفاده از کابل های فیزیکی قدر به ارائه جایگزینی بسیار عالی برای تمام کاربران خانگی خواهند بود. شرکت های حاضر در نمایشگاه CES روی قابلیت های 5G مثل سرعت بی نظیر و همچنین اینترنت نامحدود در هر مکان و برای تمام ابزارها، مانور بسیار زیادی می دادند. البته در دنیای واقعی قطعا شرکت های ارائه دهنده خدمات اینترنتی، محدویت هایی را در دسترسی به 5G و استفاده از مزایای آن لحاظ خواهند کرد. برای مثال، حتی اگر شرکت ارائه دهنده خدمات اینترنت بی سیم، یک پلن 100 گیگابایتی داده به شما دهد (که البته این مقدار بسیار بیشتر از پلن های فعلی است)، اگر موفق به استفاده از نهایت سرعت 5G یعنی 100 گیگابیت بر ثانیه شود، در عرض 1 دقیقه و 20 ثانیه تمام حجم این پلن مصرف خواهد شد. در حال حاضر نمی توان درباره نوع محدودیتی که شرکت ها در نظر خواهند گرفت و همچنینی شیوه اعمال آنها، اظهار نظر قطعی کرد. بدون شک این محدودیت ها روی نحوه استفاده از اینترنت توسط کاربران اثرگذار خواهند بود.

5G چگونه کار می کند؟

5G برای دستیابی به این سرعت های فوق العاده از تکنولوژی های متعددی بهره می گیرد. مجله IEEE Spectrum توضیحات فنی بسیار دقیقی در این رابطه ارائه کرده است که به ارائه خلاصه ای از آن بسنده می کنیم. استاندارد جدید از یک باند بسامد رادیویی کاملا جدید از 4G استفاده می کند. 5G ”امواج میلی متری“، که در فرکانس های بین 30 و 300 گیگاهرتز منتشر می شوند را به کار می گیرد، در حالی که در گذشته از باندهای کمتر از 6 گیگاهرتز استفاده می شد. در گذشته از فرکانس های مذکور صرفا برای برقراری ارتباط میان ماهواره ها و سیستم های رادار استفاده می شد. اما امواج میلی متری قادر به عبور آسان از ساختمان ها یا سایر اشیا سخت و محکم نیستند، از این رو 5G برای حل این مشکل از ”Small Cells“ یا به تعبیری ”سلول های کوچک“ کمک خواهد گرفت؛ سلول های کوچک در حقیقت ایستگاه ها بسیار کوچکی هستند که می توان در مناطق متراکم شهری آنها را در فواصل 250 متری قرار داد. به این ترتیب معضل عدم پوشش مناسب در این مکان ها مرتفع خواهد شد.

ضمنا این ایستگاه ها از فناوری massive MIMO یا ”ورودی و خروجی‌ انبوه“ هم استفاده می کنند. MIMO مخفف واژه های Multiple-Input-Multiple-Output است. ممکن است شما یک روتر بی سیم خانگی مجهز به فناوری MIMO داشته باشید که با به کارگیری آنتن های 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 ایستگاه ها استفاده می شود. ضمنا آنتن ها به منظور هدایت بهتر سیگنال ها از فناوری بیم فورمینگ (Beamforming) استفاده می کنند. با به کارگیری این فناوری موجب هدایت دقیق سیگنال بی سیم به ابزارها و کاهش تداخل برای سایر ابزارها می شود.

ایستگاه های 5G در قالب سامانه هایی کاملا دو طرفه اجرا شده و به همین خاطر قادر به ارسال و دریافت همزمان در یک فرکانس مشترک هستند. در حال حاضر ایستگاه ها مجبور به تغییر بین حالت های ارسال و دریافت هستند که این امر موجب کندی پروسه تبادل داده ها خواهد شد. این ها صرفا تصویری کوچک از برخی فناوری های به کار گرفته شده در 5G برای افزایش سرعت تبادل اطلاعات بود.

زمان دسترسی به نسل پنجم شبکه تلفن همراه چه هنگام خواهد بود؟

در امریکا شرکت ورایزون در نیمه دوم سال 2018 یک نگارش غیراستاندارد از 5G را برای دسترسی به اینترنت خانگی در 5 شهر رونمایی خواهد کرد. البته تلفن های هوشمند سازگار با 5G امکان اتصال به این شبکه را نخواهند داشت چرا که ابزارهای سیار، هدف این پروژه آزمایشی نیستند و این شرکت فقط قصد دارد وضعیت فناوری مذکور را برای ارائه خدمات بی سیم اینترنت پر سرعت خانگی بررسی نماید. شرکت AT&T هم قول داده که در اواخر سال 2018 از نسل پنجم شبکه تلفن همراه رونمایی کند اما احتمالا پیاده سازی گسترده این فناوری تا سال 2019 طول خواهد کشید. شرکت T-Mobile هم قرار است در سال 2019 شبکه 5G خود را فعال کند اما پوشش سراسری آن را به سال 2020 موکول کرده است. Sprint هم وعده آغاز کار شبکه 5G خود را برای اواخر سال 2019 برنامه ریزی کرده است. با توجه به این زمان بندی ها می توان گفت کوتاه ترین پیش بینی برای رواج گسترده 5G، احتمالا سال 2020 خواهد بود.

کوالکام، شرکت معروف سازنده چیپ های استفاده شده در بسیاری از تلفن های اندرویدی هم قول ورود تلفن های سازگار با فناوری 5G را در سال 2019 داده است. و بله درست حدس زده اید؛ همان طور که شرکت های خدمات ارتباطات راه دور بی سیم برای ارائه فناوری 5G نیازمند تعویض سخت افزارهای خود هستند، شما هم برای استفاده از مزایای نسل پنجم مجبور به خرید یک تلفن جدید (یا سایر ابزارهای مشابه) خواهید بود. در سال های آینده و همزمان با رونمایی، اخبار و مطالب بسیار بیشتری با محوریت 5G خواهید خواند، اما مطمئن باشید تا آن زمان هم تنور شایعات درباره آن داغ خواهد ماند. احتمالا با دیده شک و تردید به نهایت سرعت تئوری این فناوری نگاه می کنید و البته برای رواج گسترده آن هم باید چند سالی صبوری پیش کرد اما قطعا در آینده ای نه چندان دور، شاهد افزایش چشمگیر سرعت اینترنت بی سیم خواهیم بود.