همه چیز درباره اینترنت 5G (با ویدیوی اختصاصی)

این روزها حسابی بابت فناوری 5G تبلیغات صورت می‌‌گیرد. اما سوالی که در اینجا مطرح می‌شود، آن است که اینترنت 5G چیست؟ در این مقاله از سایت پلازا قصد داریم به این فناوری جدید بپردازیم.

5G چیست؟ این سوالی است که این روزها کاربران زیادی در موردش می‌پرسند. این فناوری چه سرعتی دارد؟ میزان سرعت آن در مقایسه با 4G چگونه است؟ با ما همراه شوید تا پاسخ سوالات خود را در مورد این فناوری جدید بیابید.

فهرست مطالب:

• 5G (نسبتا) واقعی است!
• 1G، 2G، 3G، 4G، 5G
• 5G چطور کار می‌کند؟
• فرکانس مورد استفاده در فناوری نسل پنجم اینترنت چیست؟
• چه کسانی قرار است 5G را عرضه کنند؟ چه زمانی؟
• چه گوشی های 5G روانه بازار می شوند؟

 

5G (نسبتا) واقعی است!

5G اینجاست – البته تا حدودی! اپراتورهای مختلفی در اواخر سال 2018 خدماتی اولیه را برای اینترنت 5G تبلیغ کرده‌اند، اما این فناوری در حال حاضر، نه هنوز آن قدرها گسترش یافته و نه چیزی فراتر از ادعاهای تبلیغاتی است. رقابت واقعی بر روی فناوری مورد نظر در حال حاضر تازه آغاز شده و سیستم سلولی جدید که احتمالا دنیای ما را متحول کند، در راه است و شرکت‌ها شروع به سود کردن از آن کرده‌اند.

این‌ها مواردی است که تاکنون در مورد این فناوری به واقعیت تبدیل شده است. ورایزن (Verizon) یکی از اپراتورهای موبایل در آمریکا خدمات خانگی اینترنت 5G را برای بخش‌های کوچکی از هیوستون، ایندیاناپلیس، لوس‌آنجلس و ساکرامنتو ارائه کرده و بدین ترتیب، سرعت‌هایی همچون فیبر نوری را که در اینترنت خانگی ارائه می‌کند، برای اینترنت موبایل و بی‌سیم نیز عرضه داشته است. AT&T نوعی نسخه‌های آزمایشی مناسب استفاده کاربران را ارائه کرده که در 12 شهر آمریکا عرضه شده، اما به نظر می‌رسد که چند ماه دیگر طول بکشد تا کاربران معمولی نیز قادر به خرید و استفاده از این فناوری جدید باشند. شرکت‌های آسیایی هم در حال همکاری برای راه‌اندازی فناوری 5G هستند.

هیچ یک از این شبکه‌ها تجربه کاملی از فناوری 5G را در اختیار کاربران قرار نمی‌دهند و این فناوری تازه در ابتدای راه قرار دارد. در حال حاضر، نوآوری‌های ارائه شده در این حوزه بیشتر شبیه به سیستم‌هایی همچون 4G و مانند فیبر هستند.

فناوری 5G نوعی سرمایه‌گذاری برای دهه آینده به شمار می‌رود و در دوران گذار قبلی در صنعت موبایل، شاهد بوده‌ایم که بسیاری از تغییرات عمده، سال‌ها بعد از اولین رونمایی‌ها صورت گرفته‌اند. به عنوان مثال، 4G را در نظر بگیرید. اولین سری از گوشی‌های سری 4G دنیا در آمریکا در سال 2010 به بازار آمدند. اما آن دسته از فناوری‌هایی که دنیای ما را تغییر دادند، تا مدتی بعدتر به بازار نیامدند. اسنپ‌چت (Snapchat) در سال 2012 عرضه شد و اوبر (Uber) در سال 2013 به شکل گسترده‌ای در میان کاربران شناخته شد. تماس‌های ویدئویی از طریق شبکه LTE نیز در حدود سال 2013 در آمریکا به شکل گسترده‌ای مورد کاربرد قرار گرفت.

بنابراین، اگر این منوال را در نظر بگیریم، در حالی که هم‌اکنون شمه‌هایی از اینترنت 5G را شاهد هستیم، باید انتظار داشته باشیم که تا اپلیکیشن‌های بزرگ این فناوری تا سال 2022 به بازار آیند. تا آن زمان، خبرها در این حوزه، با ابهامات زیادی همراه خواهند بود و مدتی طول می‌کشد تا همه چیز برای کاربران به صورت شفاف درآید.

فناوری 5G برای نسل پنجم راهکارهای بی‌سیم سلولی به کار می‌رود و استانداردهای اولیه برای آن در اواخر سال 2017 تنظیم شد. اما این استاندارد بدان معنا نیست که تمامی سیستم‌های 5G به صورت مشابه با هم کار می‌کنند یا اینکه بدانیم 5G قرار است چه اپلیکیشن‌هایی را فعال کند. این فناوری در حال حاضر، کند به نظر می‌آید اما پاسخ‌دهی سریعی ارائه داده و علی‌رغم پوشش محدود، سرعت بالایی دارد.

 

1G ،2G ،3G ،4G ،5G

حرف G در عبارت 5G ابتدای کلمه Generation به معنای نسل و کامل آن «نسل فناوری بی‌سیم» است. در حالی که بسیاری از نسل‌ها از لحاظ فنی از روی سرعت انتقال داده‌های خود تعریف شده‌اند، هر کدام از آنها دارای نوعی فاصله در روش‌های کدگذاری یا واسط‍‌های هوایی (Air Interface) هستند که باعث می‌شود تا با نسل قبلی خود ناهمخوان شوند.

1G فناوری سلولی آنالوگ بود. فناوری‌های 2G از قبیل CDMA ،GSM و TDMA همگی اولین نسل از فناوری‌های سلولی دیجیتال به شمار می‌رفتند. فناوری‌های 3G نظیر EVDO، HSPA و UMTS سرعت‌های 200 کیلوبیت بر ثانیه تا چند مگابیت بر ثانیه را وارد دنیای فناوری کردند. فناوری‌های مرتبط با 4G از قبیل WiMAX و LTE قدم بعدی رو به جلو بود که باز هم نوعی ناهمخوانی را به همراه آوردند و حالا مقیاس انتقال داده‌ها را به سطح صدها مگابیت بر ثانیه و حتی به گیگابیت بر ثانیه رسانده‌اند.

اینترنت 5G سه نوع جنبه جدید را وارد دنیای فناوری می‌کند: سرعت بالاتر (برای انتقال داده‌های بیشتر)، تاخیر کمتر (برای پاسخ‌دهی بیشتر) و امکان اتصال به دستگاه‌های بسیار بیشتر در آنِ واحد (برای سنسورها و دستگاه‌های هوشمند).

سیستم رادیویی 5G واقعی که به عنوان 5G-NR شناخته می‌شود، با 4G انطباق ندارد. اما تمامی دستگاه‌های 5G در آمریکا در ابتدای امر نیاز به 4G دارند، چرا که آنها پیش از ارتقا به 5G و جایی که قرار است ارائه شوند، برای اتصالات اولیه نیاز به فناوری 4G دارند. این امر از لحاظ فنی به صورت شبکه غیرمستقل یا NSA شناخته می‌شود. در ادامه، شبکه‌های 5G ما به شبکه‌های مستقل یا SA تبدیل می‌شوند و برای کارکرد، دیگر نیازی به پوشش 4G نخواهند داشت. اما همین مسئله تا چند سال طول می‌کشد.

در این مدت، 4G نیز ارتقا پیدا می‌کند. مودم X24 ساخت کوالکام که قرار است در گوشی‌های اندروید پرچمدار سال 2019 به کار رود، از سرعت 4G تا 2 گیگابیت پشتیبانی می‌کند. مزیت اصلی اینترنت 5G در ظرفیت بسیار بیشتر و تاخیر کمتر در مقایسه با سطحی است که 4G می‌تواند به آن دست یابد.

این همزیستی مسالمت‌آمیز میان 4G و 5G باعث شده تا AT&T اشتیاق بیشتری در مورد شبکه 4G داشته باشد. این اپراتور، شبکه 4G خود را تحت عنوان «تکامل 5G» نامگذاری کرده، چرا که این اپراتور بهینه کردن 4G را به عنوان قدمی بزرگ به سوی فناوری 5G به شمار می‌آورد. این مسئله البته صحت دارد. اما این نوع واژگان به نوعی مصرف‌‌کنندگان کمتر مطلع را دچار سردرگمی می‌کند و تصور می‌کند که تکامل 5G همان 5G است، در حالی که این گونه نیست.

خدمات داخلی ورایزن (Verizon) که نوعی شکل اینترنت 5G غیراستاندارد است، باعث شده تا رقبای این شرکت ادعا کنند که این فناوری در اصل 5G نیست. اما با توجه به این مسئله که این سرویس سرعت‌های چندگیگابیتی ارائه می‌کند و به سرعت به نسخه‌ای استاندارد تبدیل خواهد شد، می‌توان به ورایزن در این حوزه نمره قبولی داد.

اپراتورهای مختلف آمریکا، وعده پیشرفت بیشتر فناوری 5G را داده‌اند. در نقشه زیر می‌توانید برخی از موقعیت‌های مکانی را مشاهده کنید که این فناوری به صورت رسمی معرفی شده‌اند.

 

فناوری 5G چطور کار می کند؟

همچون شبکه‌های سلولی دیگر، شبکه‌های 5G نیز از سیستمی شامل نقاط سلولی استفاده می‌کند که قلمرو خود را به بخش‌هایی تقسیم کرده و داده‌های کدگذاری شده خود را از طریق امواج رادیویی ارسال می‌کنند. هر نقطه سلولی باید به ستون اصلی شبکه متصل شوند، حال چه از طریق اتصال سیمی و یا اتصال بی‌سیم.

شبکه‌های 5G از نوعی کدگذاری استفاده می‌کنند که OFDM نام دارد و به نوعی کدگذاری شباهت دارد که 4G LTE از آن استفاده می‌کند. اگرچه این واسط کاربری هوایی به گونه‌ای طراحی خواهد شد که دارای انعطاف‌پذیری بیشتر و تاخیر کمتر در مقایسه با LTE باشد.

شبکه‌های 5G باید بسیار بیشتر از سیستم‌های قبلی هوشمند باشند، چرا که با سلول‌‎های بسیار کوچک‌تر و بیشتری سروکار دارند که اندازه و شکلشان قابل تغییر است. اما حتی با سلول‌های زیاد کنونی نیز کوالکام اعلام کرده که اینترنت 5G امکان افزایش ظرفیت تا چهار برابر سیستم‌های کنونی را دارد و این امکان با پهنای باند وسیع‌تر و فناوری‌های آنتن پیشرفته‌تر میسر می‌شود.

البته هدف کارشناسان صنعت دستیابی به سرعت‌های بالاتر و ظرفیت بسیار بالاتر در هر سلول و تاخیر بسیار کمتر در مقایسه با 4G است. سازمان‌های وضع‌کننده استاندارد، هدف سرعت 20 گیگابیت بر ثانیه و تاخیر 1 هزارم ثانیه را در نظر دارند که با این اعداد و ارقام اتفاقات بسیار هیجان‌انگیزی اتفاق خواهد افتاد.

 

فرکانس مورد استفاده در فناوری نسل پنجم اینترنت چیست؟

فناوری 5G در اصل در دو نوع موج هوایی کار می‌کند: بالاتر و پایین‌تر از 6 گیگاهرتز. بر اساس اعلام «کاری کوپاماکی»، مدیر اجرایی شرکت T-Mobile، شبکه‌های 5G فرکانس پایین که از باندهای وای فای و سلولی کنونی استفاده می‌کنند، در مقایسه با LTE مزیت کدگذاری انعطاف‌پذیرتر و اندازه کانال‌های بزرگ‌تر را دارند و این امکان را دارند تا به سرعتی 25 تا 50 درصد بیشتر دست یابند. این شبکه‌ها می‌توانند فواصل مشابهی را در مقایسه با شبکه‌های سلولی کنونی پوشش دهند و به صورت کلی نیاز به نقاط سلولی اضافی ندارند. برای مثال، Sprint در حال ایجاد کردن نقاط سلولی 4G جدیدی است که برای آمادگی پیش از عرضه 5G ساخته شده‌اند و این امر باعث می‌شود تا بتوان هنگامی که مابقی شبکه 5G آماده استفاده شد، به سادگی بتوان به آن سوئیچ کرد.

برای دستیابی به سرعت‌های بسیار بالا و چندگیگابیتی، اپراتورها باید از فرکانس‌های جدیدتر و بالاتری استفاده کنند که به عنوان موج میلی‌متری شناخته می‌شود. در قسمت‌های پایین باندهای سلولی کنونی تنها کانال‌های نسبتا باریکی وجود دارد، چرا که طیف مورد استفاده به شدت اشغال شده و سنگین است، اما تا مقدار 28 گیگاهرتزی و 39 گیگاهرتزی، ردیف‌های وسیع و بزرگی از طیف برای ایجاد کردن کانال‌های بزرگ و سرعت بالا وجود دارد.

آن باندها، پیش از این برای فناوری‌های بی‌سیم مورد استفاده قرار می‌گرفتند و ایستگاه‌های مبنا را به ارتباطات اینترنتی راه دور متصل می‌کردند. اما، این باندها پیش از این، برای تجهیزات مصرف‌کننده مورد استفاده قرار نگرفته بودند، چرا که قدرت پردازش دستی و آنتن‌های کوچک هنوز ارائه نشده بودند. سیگنال‌های موج میلی‌متری همچنین سریع‌تر از سیگنال‌های فرکانس پایین‌تر غیرفعال می‌شوند و میزان حجم انتقال وسیع آن‌ها به اتصالات اینترنت زمینی بیشتری نیاز دارد. به همین خاطر، عرضه‌کنندگان خدمات سلولی باید از ایستگاه‌های مرکزی با قدرت کمتر (عموما با خروجی بین 2-10 وات) و کوچک‌تر و بیشتری در مقایسه با ماکروسل‌های قدرتمندتر و تعداد کمتر (که خروجی 20-40 وات دارند) استفاده کنند تا بتوانند سرعت‌های چندگیگابیت بر ثانیه‌ای را ارائه نمایند که شبکه‌های موج میلی‌متری قرار است آنها را عرضه کنند.

خوشبختانه، اپراتورهای مورد نظر، در حال حاضر، آن سلول‌های کوچک را را در بسیاری از شهرهای آمریکا نصب کرده‌اند تا بتوانند ظرفیت را در عصر 4G افزایش دهند. در آن شهرها، تنها نیاز است تا کمی فرکانس‌های رادیوی وارد نقاط کنونی کنند تا 4G به 5G تبدیل شود. هرچند که هم‌اکنون موانعی بر سر راه ارائه خدمات سلولی در بسیاری از شهرها وجود دارد.

 

چه کسانی قرار است اینترنت 5G را عرضه کنند؟ چه زمانی؟

کمپانی AT&T در تاریخ 21 دسامبر 2018، فناوری 5G را با یک هات‌اسپات اینترنتی موبایل تحت عنوان Netgear Nighthawk 5G در 12 شهر آمریکا عرضه کرد. هرچند که این رونمایی بسیار کوچک بود. به نظر می‌رسد که AT&T تنها شرکتی باشد که چند هات‌اسپات را در هر شهر ارائه کرده و چندین محله را در هر شهر پوشش داده است. AT&T برای اجرای اولیه خود از نوعی طیف 39 گیگاهرتزی استفاده می‌کند و در ادامه طیف 28 گیگاهرتزی را نیز مورد آزمایش قرار می‌دهد و سپس در ادامه سال، به سمت طیف‌های پهنای پایین‌تر که پیش از این برای طیف 3G مورد استفاده قرار گرفته بودند، خواهد رفت.

ورایزن در حال آغاز کاربری خدمات اینترنت 5G ثابت خانگی است که به تازگی ارائه شده است. این روند با نوعی شبکه موبایلی 5G در سال جاری همراه خواهد شد. این اپراتور بیشتر از طیف 28 گیگاهرتزی استفاده می‌کند.

 

 

اینترنت خانگی نسل پنجم یک مزیت بزرگ نسبت به 4G دارد: ظرفیت بیشتر. اپراتورها نمی‌توانند اینترنت خانگی 4G را با قیمت رقابتی‌تر ارائه کنند، چرا که ظرفیت کافی در نقاط سلولی 4G برای استفاده 190 گیگابایت که در حال حاضر، در بسیاری از خانه‌ها مرسوم شده، وجود ندارد. این امر واقعا می‌تواند رقابت در حوزه اینترنت را در آمریکا و دیگر نقاط دنیا بسیار بیشتر کند. در همین راستا، ورایزن اعلام کرده که خدمات اینترنت 5G این شرکت به صورت کامل بدون محدودیت خواهد بود.

اجرای اینترنت 5G خانگی همچنین برای اپراتورها بسیار ساده‌تر از خطوط فیبر نوری خانه به خانه است. اپراتورها به جای آنکه مجبور باشند در هر خیابان حفاری‌هایی را انجام دهند، تنها لازم است که در نقاطی با فاصله چند ساختمان فیبر نوری را در نقاط سلولی خاص نصب کند و در ادامه، مودم‌های وایرلس مخصوص را در اختیار مشتریان و مصرف‌کنندگان قرار دهند. نیکی پالمر، مدیر اجرایی ورایزن اعلام کرده که خدمات اینترنت خانگی در هر نقطه‌‍ای که خدمات بی‌سیم 5G ارائه شده، قابل ارائه است و همین مسئله پوشش وسیع‌تری را در مقایسه با خدمات FiOS فیبر نوری این شرکت فراهم خواهد کرد. T-Mobile نیز اعلام کرده که شبکه 5G را با باندهای 600 مگاهرتزی و 28 گیگاهرتزی در سال 2019 ارائه کرده و تا سال 2020 پوشش کلی را برای آن عرضه می‌کند.

سرعت شبکه بی‌سیم به این مسئله بستگی دارد که چه میزان طیف را مورد استفاده قرار می‌دهیم. از آنجا که T-Mobile تنها به صورت میانگین 31 مگاهرتز از طیف خود را در 600 مگاهرتز استفاده می‌کند و این عدد در شبکه‌های موج میلی‌متری صدها مگاهرتز است، شبکه 5G باند پایین آن تنها کمی سرعت بالاتر در مقایسه با 4G خواهد داشت، اما این سرعت بالاتر برابر با چند گیگابیت نمی‌شود. این فناوری همچنان اندکی تاخیر خواهد داشت و جنبه‌های اتصال بسیار زیاد آن باعث می‌شود که به عنوان مثال، برای بازی‌های کامپیوتری، خودروهای خودران و شهرهای هوشمند مناسب باشند. شبکه موج میلی‌متری در شهرها بسیار پرسرعت‌تر خواهند بود.

نویل ری، مدیر فنی شرکت T-Mobile در این باره گفت: «آیا قرار است که ما شاهد افزایش سرعت‌های میانگین به مقدار بالاتر از چند ده مگابیت بر ثانیه باشیم؟ حتما! بسیار مشتاقیم که میانگین سرعت سه برابر شود و یا حتی به میزان 100 مگابیت بر ثانیه نیز برسد، اما هنوز هم در صنعت نیاز هست تا پیشرفت‌هایی صورت گیرد و این امر نیازمند گذشت زمان است.»

فناوری 5G شرکت Sprint نیز در باند 2.5 گیگابیتی عرضه می‌شود که پوشش مشابهی در مقایسه با شبکه 4G LTE کنونی این شرکت خواهد بود؛ در واقع این شبکه نیز از نقاط سلولی مشابهی استفاده خواهد کرد. جان سا، مدیر فنی شرکت مذکور در این رابطه گفته که این امر یعنی گوشی‌های 5G نیز باریک‌تر و کوچک‌تر از آن دسته از گوشی‌ها خواهند بود که از باندهای جدید 28 گیگاهرتزی استفاده می‌کنند. برای آشنایی با تغییراتی که فناوری 5G احتمال دارد در گوشی‌ها به وجود آورد می‌توانید به این مطلب مراجعه کنید.

 

چه گوشی های 5G روانه بازار می شوند؟

اولین سری از گوشی‌های 5G تنها از برخی از سیستم‌های این فناوری پشتیبانی خواهند کرد. این گوشی‌ها از شبکه‌های باند پایین و FDD نظیر طیف 600 مگاهرتزی T-Mobile و طیف 3G قدیمی AT&T پشتیبانی نخواهند کرد. به همین خاطر، اگر پوشش وسیع‌تر اینترنت 5G برای شما مهم‌تر از سرعت بالاتر در نقاط شهری است، باید منتظر بمانید تا شبکه‌های بیشتری از این فناوری پشتیبانی کنند و احتمالا نیمه دوم سال میلادی کنونی، شاهد این مسئله باشیم.

سامسونگ گوشی گلکسی اس 10 را برای اپراتورهای AT&T، ورایزن و احتمالا اسپرینت با این فناوری عرضه می‌کند. اسپرینت نیز اعلام کرده که گوشی اندروید 4G/5G یکپارچه ساخت ال جی در نیمه اول سال 2019 عرضه خواهد شد. این شرکت همچنین اعلام کرده که دومین مدل 5G خود را برای اپراتور AT&T و شبکه باند پایین در نیمه دوم سال میلادی جاری عرضه خواهد کرد.

بسیاری از شرکت‌ها نظیر وان پلاس، ZTE، اوپو، ویوو (Vivo) و شیائومی وعده ساخت گوشی‌های 5G را در سال 2019 داده‌اند. اما هنوز مشخص نیست که چه زمانی دقیقا این گوشی‌ها روانه بازار شوند. همچنین به نظر می‌رسد که سال 2020 شاهد عرضه گوشی آیفون دارای فناوری 5G از سوی اپل باشیم و این اتفاق زودتر نخواهد افتاد.

به همین خاطر، ورایزن قصد دارد تا ابتدا اینترنت 5G را برای خدمات خانگی مورد استفاده قرار دهد و شرکت‌های دیگر روی گوشی‌های هوشمند پرسرعت‌تر کار می‌کنند. این امر به نظر شروعی است تا شبکه‌های بیشتری در آینده ایجاد شوند و با پیشرفت همراه گردند. در حال حاضر، برخی از کارشناسان عقیده دارند که اینترنت 5G برای مصارف صنعتی اهمیت بیشتری دارد و برای خدمات خودکار در بنادر و ربات‌های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

خودروهای بدون راننده برای تبدیل شدن به واقعیت، نیاز به فناوری 5G دارند. اولین نسل از خودروهای بدون راننده به گونه‌ای هستند که خودرو تنها به اطلاعات خودش وابسته است، اما خودروهای نسل‌های آینده، با ماشین‌های دیگر و همین طور جاده‌های هوشمند ارتباط برقرار می‌کنند تا ایمنی افزایش یابد و عبور و مرور خودروها ارتقا یابد. در اصل، در آینده شاهد این مسئله خواهیم بود که همه چیز در جاده‌ها امکان ارتباط برقرار کردن با یکدیگر را پیدا خواهند کرد. برای آشنایی با تغییراتی که فناوری 5G در زندگی ما به وجود می‌آورد می‌توانید به این مطلب مراجعه کنید.

برای این منظور، نیاز به تاخیر بسیار کمی وجود دارد. در حالی که خودروها به ردو بدل کردن اطلاعات می‌پردازند، لازم است تا به صورت فوری این اتفاق صورت گیرد. اینجاست که ممکن است تاخیر زیر یک هزارم ثانیه اهمیت پیدا کند، در حالی که یک بسته از اطلاعات به صورت مستقیم بین دو خودرو یا میان خودرو و یک سلول کوچک قرار گرفته روی تیر چراغ برق کنار جاده ردوبدل می‌شود. سرعت نور در یک هزارم ثانیه برابر با حدود 300 کیلومتر است، به همین خاطر، بسیاری از آن 1 هزارم ثانیه تاخیر زمان پردازش خواهد بود.