هرآنچه باید راجع به 5G، نسل پنجم شبکه‌های مخابراتی بدانید

5G نسل پنجم شبکه‌های مخابراتی موبایل است. این استانداردی تازه و جهانی برای ارتباطات بی‌سیم است که بعد از 1G و 2G و 3G و 4G، مسیر پیشرفت را ادامه داده و انبوهی از بهبودهای فراوان در حوزه‌های مختلف را با خود به ارمغان می‌آورد. 5G امکان دسترسی به نوعی جدید از شبکه‌های موبایل را امکان‌پذیر خواهد کرد که طراحی شده تا اساسا هرکسی و هرچیزی را به یکدیگر متصل کند: از انسان‌ها و ماشین‌ها گرفته تا اشیا و دیوایس‌های هوشمند و غیر هوشمند.

تکنولوژی وایرلس 5G می‌تواند سرعت انتقال داده چند گیگابایتی بسیار بالاتری نسبت به قبل داشته باشد، تاخیر را به کمترین میزان ممکن می‌رساند، اتکاپذیرتر از همیشه است، ظرفیت شبکه فراوانی دارد، به صورت گسترده‌تر در دسترس قرار می‌گیرد و تجربه‌ کاربری یکپارچه‌تری در اختیار مردم قرار خوهد داد. پرفورمنس بالاتر و بهینگی بهبودیافته باعث می‌شود کاربران از دسترسی به اینترنت لذت بیشتری ببرند و در عین حال، صنایع مختلف به طرق تازه به یکدیگر متصل می‌گردند.

چه کسی 5G را اختراع کرده؟

هیچ شخص یا شرکتی صاحب تکنولوژی 5G نیست، اما چند کمپانی در اکوسیستم موبایل داریم که هرکدام به نوبه خود کمک شایانی به توسعه 5G و تبدیل کردن آن به یک فناوری حقیقی کرده‌اند. برای مثال شرکت کوالکام یکی از اصلی‌ترین کمپانی‌های توسعه‌دهنده 5G به حساب می‌آید که بسیاری از تکنولوژی‌های بنیادین نسل جدید شبکه‌های مخابراتی را توسعه داده و صنعت را به پیش رانده است. به همین ترتیب شرکت‌هایی مانند ورایزن و هواوی هم در توسعه تکنولوژي نقش داشته‌اند.

تمام این شرکت‌ها و انبوهی از کمپانی‌های دیگر، به پروژه همکاری نسل سوم (یا به اختصار 3GPP) پیوسته‌اند. این سازمانی غیر انتفاعی و صنعتی است که استانداردها و مشخصه‌های کلی تکنولوژی‌های 4G LTE و همینطور 5G را تعیین می‌کند. اعضای 3GPP به صورت مشترک به ابداعات مختلف در تمام ابعاد طراحی 5G رسیدگی می‌کنند، از رابط کاربری گرفته تا لایه‌های زیرین. در این سازمان می‌توانید شرکت‌های فعال در حوزه‌های بسیار متعدد را بیابید: از تولیدکنندگان زیرساخت و قطعات الکترونیکی گرفته تا اپراتورهای مخابراتی و تامین‌کنندگان سرویس‌های عمودی.

چطور به 5G رسیدیم؟

حدودا هر ۱۰ سال یک‌بار، استانداردهای تکنولوژی شبکه‌های موبایل دچار یک ارتقای اساسی می‌شود. شبکه‌های 1G در دهه ۱۹۸۰ میلادی اساسا شبکه‌های آنالوگ بودند. عرضه 2G GSM در سال ۱۹۹۱ دستاوردی بزرگ به حساب می‌آمد، زیرا دیگر با شبکه‌های آنالوگ سر و کله نمی‌زدیم و وارد دنیای شبکه‌های دیجیتال شدیم. شبکه‌های 2G برای مثال پشتیبانی از پیامک‌های متنی را امکان‌پذیر کردند. شبکه‌های 2G دو نوع بودند: GSM و CDMA2000. شبکه‌های 2G GSM اساسا دسترسی به داده‌های کند موبایل ماند GPRS و Edge را مهیا کردند (که به ترتیب به آن‌ها 2.5G و 2.75G نیز گفته می‌شد). گشت‌وگذار در وب با 2G به این معنا بود که باید چند دقیقه برای بارگذاری یک صفحه وب منتظر می‌ماندید، اما فراموش نکنید که داریم درباره ابتدای راه اینترنت موبایل صحبت می‌کنیم.

نخستین شبکه‌های تجاری 3G در سال ۲۰۰۱ میلادی از راه رسیدند. درحالی که 2G به بهبود تماس‌های صوتی دیجیتالی کمک کرده بود، 3G گام‌هایی بزرگ در حوزه دیتای موبایل برداشت. 3G هم در مجموع دو نوع داشت: WCDMA (که در ورژن بین‌المللی موبایل‌ها استفاده شد) و همینطور EVDO Rev A. زمان بسیار زیادی طول کشید تا شبکه‌های 3G راه خود را به اقصی نقاط جهان باز کردند: برای مثال کشور هند تا سال ۲۰۱۰ شبکه 3G نداشت. اگرچه اینترنت موبایل با 3G بهبودهای فراوان یافت، اما سرعت انتقال داده همچنان آنقدرها خوب نبود و 3G UTMS در ابتدا تنها به سرعت ۱۴۴ کیلوبیت بر ثانیه دست پیدا می‌کرد. بعد HSPA و HSPA Plus (یا همان 3.5G) را داشتیم که سرعت داده را بهبود دادند. اما در مجموع گشت‌وگذار در وب با 3G تجربه‌ای کند بود که به صورت میانگین با سرعت ۱ مگابیت الی ۱۰ مگابیت بر ثانیه رقم می‌خورد.

و سپس نوبت به شبکه‌های 4G LTE رسید که از سال ۲۰۱۰ میلادی شروع به کار کردند. 4G استانداردی بود که اینترنت موبایل سریع و واقعا به درد بخور را تبدیل به واقعیت کرد. سرعت دانلود داده روی این شبکه به سقف ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه هم می‌رسید، اما اکثر شبکه‌های امروزی به خاطر شمار زیاد کاربران، به سرعتی بین ۱۰ الی ۵۰ مگابایت دست پیدا می‌کنند. این تکنولوژی ضمنا منجر به شکل‌گیری صنایع جدید مانند هم‌سفری آنلاین (اوبر، اسنپ) شد.

شبکه‌های 4G بهترین چیزی بودند که در تاریخ ارتباطات موبایل گیرمان آمد و موبایل‌هایی که از آن پشتیبانی می‌کردند هم قدرتمندتر و کارآمدتر از هر زمان دیگر بودند. سپس 4G به لطف LTE-Advanced بهبود هرچه بیشتر یافت و هر سال هم شاهد عرضه چیپ‌های مودم جدیدتری برای موبایل‌های هوشمند بودیم که باز هم شرایط را بهتر می‌کردند. 4G اساسا یک تکنولوژی بالغ بود که جهان را دگرگون کرد.

اما 4G نمی‌توانست برای همیشه با نیازهای کاربران و صنایع همگام باقی بماند. به مرور زمان شبکه‌ها شکلی اشباع به خود گرفتند و هرچه مصرف‌کنندگان بیشتری به اینترنت 4G وصل می‌شدند، سرعت انتقال داده هم بیشتر کاهش می‌یافت.

در این بین شبکه‌های 5G برای سالیان طولانی در دست توسعه بوده‌اند، اما 5G تجاری در سال ۲۰۱۹ تازه تبدیل به واقعیت شد. در سال ۲۰۲۰ شاهد راه‌اندازی شبکه‌های 5G بیشتری در سراسر جهان (و حتی در برخی نقاط معدود ایران) بودیم و دیوایس‌های بیشتری نیز با پشتیبانی از نسل پنجم شبکه‌های مخابراتی روانه بازار شدند. برای بیش از نیمی از جهان، 5G همچنان رویایی دوردست است، اما انتظار می‌رود طی ۵ سال آتی شاهد استفاده گسترده‌تر از آن در کشورهای در حال توسعه باشیم. از آن‌جایی که عرضه شبکه‌های 4G در سراسر جهان به پایان رسید، اپراتورهای مخابراتی حالا قادر به تمرکز روی 5G هستند.

5G چطور بهتر از 4G ظاهر می‌شود؟

دلایل بسیار زیادی داریم برای اینکه 5G را تکنولوژی به مراتب بهتری نسبت به 4G تلقی کنیم:

5G به شکل محسوسی از 4G سریع‌تر است

5G می‌تواند به شکل قابل توجهی سریع‌تر از 4G ظاهر شود و به پیک نرخ انتقال داده ۲۰ گیگابیت بر ثانیه و نرخ سرعت میانگین بیش از ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه دست پیدا می‌کند.

5G ظرفیت بالاتری نسبت به 4G دارد

5G طراحی شده تا از ۱۰۰ برابر ظرفیت ترافیک و بهینگی شبکه بیشتر نسبت به 4G پشتیبانی کند

تاخیر در 5G بسیار پایین‌تر از 4G به حساب می‌آید

تاخیر در این تکنولوژی بسیار کاهش یافته تا دسترسی فوری به شکلی آسان‌تر امکان‌پذیر شود. در همین راستا شاهد کاهش ۱۰ برابری تاخیر در ارتباطات انتها-به-انتها و رسیدن آن به تنها ۱ میلی‌ثانیه هستیم.

5G پلتفرمی کاملا یکپارچه است و به همین خاطر توانمندتر از 4G خواهد بود

درحالی که 4G LTE روی ارائه سرویس‌های پهن‌باند موبایل بسیار سریع‌تر نسبت به 3G متمرکز بود، 5G به گونه‌ای طراحی شده که پلتفرمی یکپارچه و بسیار توانمندتر به حساب می‌آید. این تکنولوژی نه‌تنها پهنای باند موبایل را افزایش می‌دهد، بلکه از سرویس‌های تازه مانند ارتباطات مامورتی حیاتی و اینترنت اشیا هم پشتیبانی می‌کند. 5G ضمنا قادر به پشتیبانی از تمام طیف‌های موجی موجود در جهان (لایسنس شده، مشترک و لایسنس نشده) و همینطور باندهای پایین، متسوط و بالا است.

5G از طیف‌های موجی مختلف بهینه‌تر از 4G استفاده می‌کند

5G به گونه‌ای ساخته شده که می‌تواند از ذره ذره‌ی طبف‌های موجی در آرایه گسترده‌ای از طیف‌هایی که قانون‌گذاران اجازه استفاده از آن‌ها را صادر کرده‌اند بهره ببرد. از باندهای پایین زیر ۱ گیگاهرتز گرفته تا باندهای متوسط ۱ تا ۶ گیگاهرتز و باندهای بالایی که تحت عنوان موج میلی‌متری (یا mmWave) شناخته می‌شوند.

5G چه تاثیری بر اقتصاد جهانی می‌گذارد؟

5G در حال کمک به رشد اقتصاد در سراسر جهان است و ۱۳.۱ تریلیون دلار به خروجی اقتصاد جهانی کمک خواهد کرد. به همین ترتیب، شاهد اشتغال‌زایی برای ۲۲.۸ میلیون نفر خواهیم بود. براساس پژوهش 5G Economy، مشخص شده که تا سال ۲۰۳۵ میلادی شاهد بیشترین تاثیرگذاری شبکه‌های 5G روی اقتصاد کشورهای مختلف خواهیم بود. این رشد در انبوهی از صنایع مختلف رقم خواهد خورد و به تولید کالاها و سرویس‌هایی به ارزش ۱۳.۱ تریلیون دلار منجر خواهد شد.

تاثیرگذاری 5G قرار است به مراتب بیشتر از نسل‌های قبلی شبکه‌های مخابراتی باشد. در همین پژوهش مشخص شده که 5G با تاثیرگذاری گسترده روی فعالیت‌های تولیدکنندگان، اپراتورها، تولیدکنندگان محتوا، توسعه‌دهندگان اپلیکیشن و همینطور مصرف‌کنندگان، به تنهایی ۲۲.۸ میلیون شغل به وجود خواهد آورد: به عبارت دیگر، برای هرکسی که در شهر پکن چین زندگی می‌کند بیش از یک فرصت شغلی وجود دارد. و هنوز تکنولوژی‌های زیادی داریم که یا از راه نرسیده‌اند و یا در ابتدای راه هستند. این تکنولوژی‌هایی که به لطف 5G تحقق می‌یابند نیز بر اشتغال‌زایی و رشد اقتصادی در سراسر کمک تاثیر شگرف خواهند گذاشت.

5G چه تاثیری بر زندگی من می‌گذارد؟

5G طراحی شده تا به نیازهایی بسیار گسترده رسیدگی کند و بنابراین می‌تواند به اشکال مختلف زندگی همه را تغییر دهد. دسترسی به سرعت دانلود بالاتر، تاخیر کمتر و ظرفیت اتصال میلیاردها دیوایس به اینترنت تنها آغاز راه است. در گذر زمان باید منتظر بهبودهای فراوان در حوزه‌هایی نظیر واقعیت مجازی (VR)، اینترنت اشیا (IoT) و همینطور هوش مصنوعی (AI) نیز باشیم.

برای مثال با شبکه‌های مخابراتی 5G می‌توانید تجاربی دیده نشده به دست آورید و به شکلی فوری به سرویس‌های ابری، گیمینگ ابری چندنفره، خرید آنلاین با واقعیت افزوده (AR) و مشارکت یا ترجمه بلادرنگ ویدیویی دسترسی پیدا کنید.

5G در چه حوزه‌هایی استفاده می‌شود؟

اگر بخواهیم خیلی کلی صحبت کنیم، 5G در سه نوع از سرویس‌های متصل مورد استفاده قرار می‌گیرد: پهنای‌باند بهبودیافته موبایل، ارتباطات ماموریت حیاتی و اینترنت اشیا. یکی از اصلی‌ترین مشخصه‌های 5G اینست که برای سازگاری با تکنولوژی‌های آینده طراحی شده و بنابراین به شکلی انعطاف‌پذیر، از سرویس‌های آتی که هنوز برایمان ناشناخته‌اند پشتیبانی خواهد کرد.

پهنای باند بهبودیافته موبایل

علاوه بر تبدیل کردن موبایل‌های هوشمند به دیوایس‌هایی بهتر، تکنولوژی 5G می‌تواند به ظهور تجربیات بسیار درگیرکننده‌تر و باورپذیرتر در حوزه‌هایی مانند واقعیت مجازی و واقعیت افزوده منجر شود. در همین راستا شاهد نرخ انتقال داده سریع‌تر و یکپارچه‌تر، تاخیر کمتر و هزینه کمتر به ازای هر بیت خواهیم بود.

ارتباطات ماموریت حیاتی

5G می‌تواند به شکل‌گیری سرویس‌هایی تازه منجر شود که صنایع را با دسترسی به زیرساختی‌های حیاتی کنترل از راه دور شدیدا قابل اتکا و کم‌تاخیر، دگرگون خواهند کرد.

اینترنت اشیا

5G قرار است انبوهی از سنسورهای تعبیه شده درون تقریبا هر چیزی را به یکدیگر متصل کند. این سنسورها را می‌توان روی هر شی غیر هوشمندی متصل کرد و به آن‌ها شکلی هوشمند بخشید. همین اشیا سپس با یکدیگر ارتباطی همیشگی و مداوم برقرار می‌کنند و اساسا مرز میان دنیای واقعی و شبکه‌های دیجیتال کم‌رنگ‌تر از همیشه خواهد شد.

مصرف‌کنندگان چطور از 5G استفاده می‌کنند؟

انتظار می‌رود در سال ۲۰۲۲ میلادی، مصرف‌کنندگان عادی در هر ماه ۱۱ گیگابایت اینترنت روی موبایل‌ هوشمند خود مصرف کنند. این بدان خاطر است که شاهد رشد انفجاری ترافیک ویدیو خواهیم بود و موبایل‌های هوشمند به اصلی‌ترین منبع تماشای محتوای ویدیویی و سرگرمی تبدیل خواهند شد. به همین شکل، انتظار می‌رود شاهد رشد بسیار گسترده سیستم‌ها و تجارب مبتنی بر پردازش ابری باشیم.

5G چگونگی مصرف اطلاعات از سوی ما را کاملا دگرگون کرد. در دهه اخیر ما شاهد پیشرفت‌های فراوان در صنعت اپلیکیشن موبایل بوده‌ایم و سرویس‌هایی بسیار انقلابی مانند استیم ویدیو، هم‌سفری آنلاین، دلیوری غذا و چیزهایی از این دست از راه رسیدند. 5G این گستردگی اکوسیستم‌های موبایل را ادامه داده و منجر به شکل‌گیری صنایع هرچه بیشتر می‌شود. به این ترتیب شاهد شکل‌گیری تجارب کاربری بسیار پیشرفته، توانایی‌های فراوان در دنیای اینترنت اشیا، اپلیکیشن‌های سازمانی بهینه‌تر، محتویات تعاملی و دسترسی فوری به سرویس‌های ابری خواهیم بود.

آیا 5G اکنون در دسترس است؟

بله، 5G همین حالا از راه رسیده و برخی از برترین اپراتورهای مخابراتی در جهان از ابتدای سال ۲۰۱۹ شروع به راه‌اندازی شبکه‌های جدید 5G کرده‌اند. علاوه بر این، تمام تولیدکنندگان بزرگ موبایل‌های هوشمند در جهان هم به تولید موبایل‌های مجهز به چیپست‌هایی می‌پردازند که از این شبکه پشتیبانی می‌کنند.

در حال حاضر که این مقاله نوشته می‌شود، 5G راهش را به بیش از ۶۰ کشور جهان باز کرده و اگرچه پوشش آنقدرها گسترده نیست، اما در نقاط محدود و معدودی از ایران هم شاهد راه‌اندازی شبکه‌های 5G بوده‌ایم. سرعت شروع به کار 5G به همین زودی سریع‌تر از 4G بوده‌ است و مصرف‌کنندگان برای بهره‌مندی از سرعت بالاتر و تاخیر کمتر 5G حقیقتا هیجان‌زده هستند.

آیا برای استفاده از 5G نیاز به موبایلی جدید دارم؟

بله. برای استفاده از شبکه‌های 5G باید اسمارت‌فونی جدید تهیه کنید که قادر به اتصال به این شبکه نسل پنجمی باشد. برای مثال موبایل‌های مجهز به چیپست‌های سری 5G شرکت کوالکام با این شبکه‌ها سازگاری دارند.

چه شرکت‌هایی چیپ 5G می‌سازند؟

دو نوع تولیدکننده چیپ برای تکنولوژی 5G داریم. شرکت‌هایی مانند هواوی، نوکیا، اریکسون، سامسونگ و ZTE به فروش چیپ‌های شبکه‌ 5G به اپراتورهای مخابراتی می‌پردازند تا آن‌ها نیز بیس استیشن‌ها‌ی مورد نیاز خود را بسازند. به خاطر اتهامات سیاسی و امنیتی، هواوی اکنون اجاه فروش قطعات سخت‌افزاری خود به اکثر کشورهای غربی، به خصوص آمریکا را ندارد. این یعنی وظیفه تامین زیرساخت این کشورها حالا به دوش نوکیا و اریکسون افتاده است. از طرف دیگر اما این یک حقیقت پذیرفته شده است که هواوی در تولید چیپ‌های شبکه، برتری کامل بر رقبا دارد و شبکه‌های 5G کشور چین عمدتا توسط این کمپانی توسعه می‌یابند.

نوع دوم تولیدکنندگان، شرکت‌هایی هستند که چیپ‌های مودم مخصوص موبایل‌های هوشمند را به تولیدکنندگان چنین دیوایس‌هایی می‌فروشند. برجسته‌ترین مثال از این شرکت‌ها، کوالکام است اما در عین حال Samsung Systems LSI و MediaTek هم از دیگر بازیگران بزرگ این حوزه به حساب می‌آیند.

نسل نخست سیستم مودم X50 5G شرکت کوالکام در ماه اکتبر سال ۲۰۱۶ معرفی شد و در ابتدای سال ۲۰۱۹، به نخستین موج از موبایل‌های سازگار با شبکه 5G قوت رساند. اواخر همان سال شاهد رونمایی از مودم‌های نسل دومی X55 بودیم که با فرایند ۷ نانومتری تولید شدند و از موبایل‌های مجهز به چیپست اسنپدراگون ۸۵۵ سر در آوردند. تا آن زمان مودم‌ها ساختار جداگانه از چیپست داشتند، اما سپس چیپست پرچمدار اسنپدراگون ۸۶۵ از راه رسید که به صورت یکپارچه به مودم X55 مجهز شد. در ماه فوریه ۲۰۲۰، مودم نسل سومی X60 با فرایند ۵ نانومتری به جهان معرفی شد و در ابتدای سال جاری میلادی شاهد استفاده از آن در برخی موبایل‌های هوشمند بودیم.

کوالکام سپس با چیپست‌ اسنپدراگون ۷۶۵، پشتیبانی از شبکه‌های 5G را طی دسامبر سال ۲۰۱۹ به موبایل‌های میان‌رده آورد. این چیپست نیز از مودم اسنپدراگون X52 5G به صورت یکپارچه بهره می‌برد، اما مشخصاتی ضعیف‌تر از نمونه موجود در چیپست‌های پرچمدار کمپانی دارد، هرچند که پشتیبانی از هر دو باند زیر ۶ گیگاهرتز و mmWave روی آن میسر شده. در ماه ژوئن ۲۰۲۰، کوالکام 5G را حتی به موبایل‌های میان‌رده‌ی نزدیک به اقتصادی هم آورد. این مهم به لطف چیپست اسنپدراگون ۶۹۰ امکان‌پذیر شد که از 5G زیر ۶ گیگاهرتز (و نه mmWave) پشتیبانی می‌کند.

شرکت Samsung Systems SLI نخستین مودم خود را اگزینوس ۵۱۰۰ نام‌گذاری کرد که پارسال به نخستین موبایل‌های مجهز به چیپست اگزینوس این کمپانی آمد. سپس شاهد مودم Exynos 5G Modem 5123 بودیم که در ورژن‌های مبتنی بر اگزینوس ۹۹۰ موبایل‌های سری گلکسی اس ۲۱ و گلکسی نوت ۲۰ استفاده شد. چیپست میان‌رده اگزینوس ۹۸۰ هم قادر به پشتیبانی از نسل پنجم شبکه‌های مخابراتی است. گذشته از کوالکام، سامسونگ تنها تولیدکننده چیپ در جهان است که به تولید و فروش مودم‌های mmWave 5G می‌پردازد.

مدیاتک در طرف دیگر با چیپست‌های سری 5G Dimensity پا به نسل جدید گذاشت. نخستین چیپستی که در این خانواده معرفی شد، Dimensity 1000 بود که طی نوامبر ۲۰۱۹ از راه رسید. بعد هم شاهد چیپست میان‌رده Dimensity 800، چیپست ارتقایافته Dimensity 1000 Plus و Dimensity 820 بودیم. در سال ۲۰۲۰، چیپست Dimensity 720 هم به بازار آمد تا امکان اتصال به شبکه‌های 5G را روی اقتصادی‌ترین موبایل‌های میان‌رده امکان‌پذیر کند. ناگفته نماند که در مودم‌های 5G مدیانک خبری از پشتیبانی از mmWave نیست و این کمپانی ترجیح داده تمرکزش را روی باند زیر ۶ گیگاهرتز بگذارد.

چه موبایل‌هایی از شبکه 5G پشتیبانی می‌کنند؟

موبایل‌های 5G اکنون به شکلی فراگیر در بازار یافت می‌شوند و تقریبا به عنوان یک قاعده کلی می‌توان گفت که هر اسمارت‌فونی که بالای ۵۰۰ دلار قیمت‌گذاری می‌شود، این قابلیت را در خود جای داده. تا به امروز موبایل‌های نظیر خانواده آیفون ۱۲، خانواده گلکسی اس ۲۱، گوگل پیکسل ۵ با پشتیبانی از 5G از راه رسیده‌اند.