فناوری 5G چیست؟ چگونه نسل پنجم شبکه‌ها زندگی بشر را دگرگون خواهد کرد؟

فناوری 5G این روزها به شدت سر زبان ها افتاده و همه درباره آن صحبت می کنند. مدت زیادی از معرفی این دستاورد خارق العاده نمی گذرد، اما نسل پنجم شبکه های بی سیم، تا همینجا نیز تحولی اساسی در ارتباطات ایجاد کرده است. شاید بیشترین نمود فناوری 5G را بتوان در افتتاحیه مسابقات بیس بال کره جنوبی مشاهده کرد؛ جایی که این تکنولوژی خودش را در قالب اژدهایی آتشین به نمایش گذاشت.
در سال های گذشته، شبکه های بی سیم تلفن همراه تغییرات زیادی را به خود دیده اند. در این دوران شاهد ظهور نسل های مختلف شبکه ها بوده ایم که هر یک در زمینه سرعت، فرکانس و ظرفیت داده ها، توانستند ارتباطات را متحول کنند. نسل اول شبکه های تلفن همراه (1G) تنها برای تماس های صوتی قابل استفاده بود. در نسل دوم (2G) ارتباطات بی سیم پا به عرضه دیجیتال گذاشت و امکان ارسال پیام های متنی نیز فراهم شد.
در نسل سوم و چهارم (3G و 4G) امکانات چندرسانه ای و نرخ انتقال داده بالاتر، پیشرفت زیادی در ارتباطات به ارمغان آورد؛ به طوری که امکان اتصال به اینترنت تا سرعت 300 مگابیت بر ثانیه (شرایط آزمایشگاهی) فراهم گشت. اما این دستاوردها هیچکدام با چیزی که فناوری 5G به ارمغان آورده قابل مقایسه نیستند. برای آنکه بتوانیم چگونگی کارکرد نسل پنجم را درک کنیم، ابتدا باید اندکی با شبکه های تلفن همراه آشنا شویم.

شبکه های بی سیم و نسل های مختلف تلفن همراه چگونه کار می کنند؟

نسل اول شبکه های تلفن همراه در سال 1982 معرفی و در سال 1990 تکمیل گشت. 1G بر پایه فناوری «سامانه پیشرفته تلفن های همراه» (AMPS) توسعه یافت و مکالمه صوتی را به ارمغان آورد. سرعت 2.4 کیلوبیت بر ثانیه و سیگنال های آنالوگ، از ویژگی های این نسل بودند. اما 1G مشکلاتی مانند امنیت پایین شبکه، اندازه بزرگ تلفن های 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 داده های پیچیده مانند ویدیوها و نیاز به سیگنال های قوی دیجیتالی برای کارکرد درست، باعث شد که نسل های بعدی نیز از راه برسند.
به ارمغان آوردن سرعت بالای دیتا، هدف اصلی ارائه نسل سوم (3G) بود. سرعت انتقال داده به 14 مگابیت بر ثانیه رسید و کاربران توانستند مکالمات ویدیویی را تجربه کنند. با این حال مسائلی مانند اندازه بزرگ تلفن های هوشمند و قیمت بالای آنها هنوز حل نشده باقی مانده بودند.
در نسل چهارم (4G)، نوبت به LTE (Long Term Evolution) رسید تا سرعت اینترنت به 100 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 می رفت. نسل چهارم بسیار خوب عمل کرد و ضعف های چندانی به همراه نداشت، اما نسل بعدی نیز در راه بود؛ تکنولوژی که پا را فراتر از سرعت و موضوعات این چنینی گذاشته و قصد دارد زندگی بشر را دگرگون کند. بله ما در حال صحبت از 5G هستیم.

نسل پنجم 5G و ویژگی های شگفت انگیز آن

مانند دیگر شبکه ها، 5G از سیستمی بر پایه چندین سلول که به بخش های متعدد تقسیم شده تشکیل گشته است. هر کدام از این بخش ها به واسطه امواج رادیویی داده های کدگذاری شده ارسال می کنند.
نسل پنجم ارتباطات سیار سلولی، سرعت انتقال داده را تا 20 گیگابیت بر ثانیه افزایش می دهد. نکته جالب اینکه اگر جمعیتی بالغ بر 1 میلیون نفر به طور همزمان به شبکه 5G متصل باشند، هر کاربر حداقل سرعت 100 مگابیت بر ثانیه را تجربه خواهد کرد.
تمرکز اصلی در فناوری 5G، ایجاد ارتباطات بی سیم بدون محدودیت و با کیفیت خارق العاده است. ویژگی های نسل پنجم را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

• پشتیبانی عالی از WWWW (wireless world wide web)
• سرعت و ظرفیت بسیار بالا
• توزیع داده ها در حد و اندازه های گیگابیت
• به ارمغان آوردن روزنامه های دیجیتالی و تماشای برنامه ها با کیفیت بی نظیر
• شفافیت در ارتباط صوتی و تصویری

جدول زیر به خوبی تفاوت 5G با نسل های قبلی خود را نشان می دهد:

فناوری 5G چگونه زندگی ما را متحول می سازد؟

حتما شما نیز این تصویر را در شبکه های اجتماعی دیده اید؛ زمانی بود که برای دریافت یک فایل باید سالها منتظر می ماندیم. به لطف نسل پنجم شبکه های تلفن همراه، اکنون می توان یک فیلم اچ دی را تنها در 6 ثانیه دانلود کرد. در آینده ای نزدیک، تمام وسایل محل کار یا منزل، توسط تلفن همراه کنترل می شوند.
فناوری 5G از مدولاسیون تقسیم فرکانس عمود بر هم (OFDM) استفاده می کند و فرکانس 2.8 گیگاهرتز را فراهم می آورد. نرخ تاخیر ارسال داده (Latency) در نسل چهارم 50 میلی ثانیه بود، در حالی که این میزان در 5G به تنها 1 ثانیه کاهش یافته است. این قابلیت به طور ویژه در ماشین های خودران کاربرد دارد.
اینترنت اشیا بخش دیگری است که کاربرد فناوری 5G به خوبی در آن نمایان خواهد شد و در 10 سال آینده، سراسر جهان را فرا خواهد گرفت؛ بنابراین به شبکه ای نیاز است که بتواند ارتباطات میلیاردها دستگاه در تمام دنیا را بدون مشکل فراهم آورده و پشتیبانی کند.

فناوری 5G واقعی است!

شرکت چینی هواوی در اکتبر سال گذشته در نمایشگاه بروکسل، برای نخستین بار از اینترنت 5G رونمایی کرد. بنابراین می توان گفت این قابلیت در به سرعت در حال توسعه و پیشرفت است. این کمپانی کارهای زیادی در این زمینه انجام داده که از آن جمله می توان به افتتاح نخستین مرکز خرید مجهز به 5G، برقراری نخستین تماس بر بستر نسل پنجم شبکه های تلفن همراه و ساخت نخستین تلویزیون 5G جهان اشاره کرد.
شرکت های دیگر نیز در حال بهره گیری از 5G در محصولات خود هستند. لنوو و کوالکام با همکاری یکدیگر، نخستین لپ تاپ مبتنی بر نسل پنجم را روانه بازار کرده اند. همچنین یک پزشک چینی با استفاده از این فناوری موفق شده از راه دور و با نرخ تاخیر پاسخ تنها 0.1 ثانیه، جراحی انجام دهد.

مورد عجیب اژدهای کره ای؛ 5G چطور اژدهای آتشین را به پرواز درآورد؟

بهتر است به جای صحبت از آینده و مزایای 5G در سالهای آتی، درباره نمود عینی آن در حال حاضر صحبت کنیم. در افتتاحیه بیسبال کره جنوبی، تماشاگران با صحنه ای عجیب و شاید کمی ترسناک مواجه شدند. اژدهایی بزرگ در حال پرواز به دور استادیوم چرخید و همه را به بهت فرو برد. این کار نیز به لطف نسل پنجم شبکه های تلفن همراه انجام شده است.
این اژدهای بر بستر واقعیت افزوده، توسط شرکت کره ای SKtelecom و با استفاده از فناوری هولوگرافیک 3 بعدی و تکنولوژی 5G شکل گرفت. این کمپانی در دسامبر سال 2018 شبکه نسل پنجم خود را معرفی کرد و در حال استفاده از آن برای استفاده در واقعیت مجازی و واقعیت افزوده است. ویدیویی که در ادامه آورده شده، شکوه 5G را به تصویر می کشد.

کدام دستگاه ها دارای شبکه 5G هستند؟

موتورولا نخستین شرکتی بود که اقدام به فروش موبایل با قابلیت 5G کرد. آوریل امسال، گوشی موتو Z3 روانه بازار شد تا علاقه مندان بیش از پیش به استفاده از فناوری نسل پنجم نزدیک شوند.
شرکت های دیگر مانند سامسونگ، ال جی، زد تی ای، شیائومی و هواوی نیز گوشی های هوشمند مجهز به فناوری 5G خود را معرفی کرده اند. گلکسی اس 10 سامسونگ، وی 50 الجی و میت ایکس هوایی، از مشهورترین تلفن های هوشمند نسل پنجم هستند. اپل نیز قرار است طبق شنیده ها آیفون 5G را در آینده روانه بازار کند. البته برای در اختیار داشتن چنین دستگاه هایی، باید بهای زیادی بپردازید. مطمئنا در آینده استفاده از فناوری 5G ارزان تر خواهد شد.

کاربرد فناوری 5G در صنایع مختلف؟

توانایی های نسل پنجم تنها به شبکه و سرعت اینترنت محدود نمی شود؛ در آینده ای نه چندان دور، بشر با استفاده از 5G زندگی بسیار هوشمندتری خواهد داشت. در ادامه کاربرد فناوری 5G در بخش های گوناگون را مرور می کنیم.

• خانه هایی هوشمندتر از همیشه

همانطور که قبلا اشاره شد، نسل پنجم شبکه های تلفن همراه دارای پهنای باند زیاد و نرخ تاخیر بسیار کم است؛ بنابراین می توانیم انتظار داشته باشیم خانه ها بیش از پیش هوشمند شوند.
تولید کنندگان دستگاه های هوشمند، در حال تهیه استانداردهای لازم برای توسعه 5G در خانه ها 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 می کنند.
ویژگی LPWAN (low-power wide-area network) نسل پنجم، لوازم منزل را قادر می سازد که با عبور از شبکه های خانگی، به طور مستقیم به هم اتصال پیدا کنند. بنابراین دستگاه ها در عملکرد خود پایداری بیشتری خواهند داشت.
امنیت خانه ها نیز تحت تاثیر فناوری 5G قرار خواهد گرفت. کنترل نقاط دوردست راحت تر از قبل خواهد شد و تکنولوژی نظارتی نیز از راه خواهد رسید؛ به لطف 5G اتصال کم قدرت بین دوربین های 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 5G رهگیری لحظه ای و آنی کالا ها در مسیر رسیدن به مشتری میسر خواهد شد و خریداران می توانند هر لحظه سفارش خود را ببینند.
شرکت های چینی و سوئدی یونیکام و اریکسون، در حال ساخت بندری هوشمند در کیندائوی چین هستند. طبق گفته ها فناوری 5G می تواند تا 70 درصد هزینه های جاری بنادر را کاهش دهد. نسل پنجم قرار است به واسطه نرخ تاخیر بسیار پایین و ارتباط پایدار و آنی، 30 دوربین امینتی کیفیت بالا را به هم متصل کرده و از این طریق، بندر را به صورت هوشمند کنترل کند. همچنین جرثقیل ها نیز از این فناوری استفاده خواهند کرد تا کانتینرها به راحتی و از اتاق کنترل جا به جا شوند.

• شهرهای هوشمند

فناوری 5G می تواند جنبه های مختلفی از زندگی شهری را تحت تاثیر قرار دهد از جمله:

• مدیریت انرژی
• مدیریت آب
• تغییرات آب و هوایی
• چراغ های هوشمند
• کنترل ترافیک
• پیش بینی موقعیت های اضطراری



• سلامتی و پزشکی

نسل پنجم می تواند افراد در سراسر دنیا را با کیفیتی بی نظیر به هم متصل کند؛ به گونه ای 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 5G به هم متصل شده و کارهایی مانند عکسبرداری اچ دی و تجزیه و تحلیل هوشمند، قابل انجام خواهند بود.
این قابلیت ها تنها بخشی از مزایای استفاده از 5G در صنایع مختلف است. در آینده ماشین های بدون سرنشین با اجزای خیابان و حتی تابلوها در ارتباط خواهند بود و موقعیت های مختلف را تجزیه و تحلیل می کنند. باید صبر کنیم و ببینیم این فناوری چه زمانی همه گیر شده و در اختیار عموم قرار خواهد گرفت.

• چالش های پیش روی فناوری 5G

مشکلات و چالش هایی که نسل پنجم شبکه های تلفن همراه با آن مواجه است را می توان در چارچوب زیر بررسی کرد:

• تدوین استانداردهای گوناگون:استفاده از 5G هنوز در بسیاری از حوزه ها دستورالعمل مشخصی ندارد و باید در این زمینه کارهایی صورت بگیرد. سازگاری با نسل های قبلی شبکه (3G و 4G) نیز موضوع دیگری است که باید به آن توجه شود.
• پلتفرم مشترک:هنوز معماری یکپارچه ای برای استفاده 5G 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 چالش های پیش روی 5G، توسعه زیرساخت ها و نصب آنتن های مورد نیاز است. فناوری نسل پنجم به باندهای با فرکانس بالاتر نیاز دارد، اما در چنین فرکانس هایی سیگنال ها نمی توانند فواصلی به اندازه نسل چهارم را طی کنند؛ همین امر اتصال های ضعیف را به همراه خواهد داشت.

جمع بندی؛ آینده تکنولوژی 5G

نسل پنجم شبکه ها به طور حتم، تحولی عظیم در صنعت مخابرات و ارتباطات ایجاد می کند. تمامی صنایع و کسب و کارها از این فناوری سود برده و در آینده ای نه چندان دور شاهد شکوفایی هرچه بیشتر گوشی های هوشمند خواهیم بود. با این حال همانطور که اشاره شد، چالش ها و مشکلاتی بر سر راه 5G قرار دارد. شرکت های مختلف از سراسر جهان در تلاشند تا هرچه زودتر این نسل جدید را عملیاتی کنند. باید صبر کرد و دید 5G چه زمانی به بلوغ و تکامل خواهد رسید.