مدتي است اخبار زيادي پيرامون تکنولوژي 5G منتشر مي‌شود؛ سازندگان تراشه‌ها از پشيباني چيپ‌هاي جديد از اين فناوري خبر مي‌دهند و اپراتورهاي مخابراتي شبکه‌هاي 5G را آزمايش مي‌کنند. در اين مطلب با فناوري 5G کمي بيشتر آشنا مي‌شويم و زمان احتمالي براي عرضه عمومي و ويژگي‌هاي آن را بررسي مي‌کنيم.

وايمکس نيوز- کنگره جهاني موبايل 2017، از 27 فوريه آغاز شد و علاوه بر خبرهاي پيرامون گوشي‌هاي هوشمند، اخبار مهمي در مورد شبکه‌ها و تکنولوژي 5G به‌همراه داشت. تکنولوژي 5G دقيقا چيست؟ آيا منظور از شبکه‌هاي 5G، همان شبکه‌هاي با سرعت گيگابيتي است؟ آيا اين شبکه‌ها نسخه پيشرفته‌تر شبکه‌هاي LTE هستند؟ شرکت‌هاي AT&T و T-Mobile براي سرپوش گذاشتن روي عدم پشتيباني از LTE، تکنولوژي +HSPA را به 4G تغيير نام دادند؛ آيا فناوري 5G نيز همانند کار اين دو کمپاني، تنها يک حقه تبليغاتي است؟ براي يافتن پاسخ اين سوالات در ادامه با جي اس ام همراه باشيد.

5G چيست؟

در ساده‌ترين تعريف، 5G نسل پنجم شبکه‌هاي سلولي است. 5G قدم بعدي در فناوري موبايل است که گوشي‌ها و تبلت‌هاي آينده از آن استفاده مي‌کنند و سرعت آن در مقايسه با شبکه‌هاي LTE کنوني، مانند سرعت اين شبکه‌ها در مقايسه با شبکه‌هاي 3G است.

نخستين نسل شبکه‌هاي موبايل که با نام 1G شناخته مي‌شوند، حدودا سال 1982 معرفي شدند. سيستم اين شبکه‌ها کاملا آنالوگ بود تا اينکه شبکه‌هاي 2G در سال 1991 معرفي شدند و از سيستم ديجيتال استفاده مي‌کردند. شبکه‌هاي 2G، ديتاي موبايل را در قالب فناوري‌هاي GPRS و EDGE ارائه کردند. حدود 10 سال پس از آن، شبکه‌هاي 3G راه‌اندازي شدند که سرعت ديتاي بالاتري نسبت به شبکه‌هاي 2G ارائه مي‌دادند. حدود 10 سال بعد، شبکه‌هاي LTE فعلي، چهارمين نسل شبکه‌ها لقب گرفتند؛ شبکه‌هايي که ما آن‌ها را 4G مي‌ناميم که با مفهوم واقعي اين شبکه‌ها، کمي مرتبط است. به لحاظ تاريخي، هر ده سال (يا کمي بيشتر) يک‌بار، نسل جديدي از شبکه‌هاي موبايل عرضه مي‌شود. شبکه‌هاي 5G احتمالا در مواردي مانند سرعت ديتا، يک جهش روبه‌جلو خواهند داشت.

چه زماني شبکه‌هاي 5G عرضه مي‌شوند؟

با توجه به اينکه هر ده سال يک‌بار نسل جديد شبکه‌هاي موبايل عرضه مي‌شود، در بهترين حالت، شبکه‌هاي تجاري 5G در اوايل دهه 2020 در دسترس خواهند بود. عرضه تکنولوژي LTE (در ايالات‌متحده امريکا) تقريبا از سال‌هاي 2010-11 آغاز شد و يک محاسبه رياضي ساده نشان مي‌دهد بايد در سال 2021 منتظر عرضه عمومي فناوري 5G باشيم. اگر ارائه‌دهندگان سرويس‌هاي شبکه، سازندگان مودم و اپراتورهاي مخابراتي مطابق نقشه راه پيش‌بيني‌شده خود حرکت کنند، احتمالا پيش از سال 2021 نيز شاهد توسعه تکنولوژي 5G خواهيم بود. کوالکام برنامه‌ريزي کرده است نخستين محصولات 5G خود را تا المپيک زمستاني 2018 کره جنوبي به‌صورت عمومي عرضه کند. مانند جهش از 3G به LTE، براي بهره بردن از همه مزيت‌هاي تکنولوژي 5G، به يک گوشي سازگار با اين فناوري نياز داريد؛ براي ساخت گوشي‌هاي 5G هنوز زمان نياز است و مسلما در کنگره جهاني موبايل 2017 منتظر يک گوشي با پشتيباني کامل از 5G نيستيم.

تفاوت فناوري 5G و 4G چيست؟

مهم‌ترين نکته در مورد فناوري 5G اين است که هنوز تکنولوژي "5G" رسمي وجود ندارد. مهم نيست در کنگره جهاني امسال چه مي‌شنويم يا تست‌هاي سرعت تکنولوژي‌هاي جديد چقدر سريع هستند؛ تفاوت فناوري شبکه مورداستفاده شرکت‌هاي مختلف نيز مهم نيست؛ هنوز با فناوري 5G فاصله نسبتا زيادي داريم.

يک شبکه 5G قابليت‌هاي بيشتري از شبکه 4G دارد اما هنوز حتي بر سر اهداف فني آن توافقي انجام نشده است. Tom Wheeler رئيس سابق کميته ارتباطات فدرال امريکا (FCC) تابستان گذشته گفت: «اگر کسي به شما مي‌گويد از قابليت‌هايي 5G مطلع است، حرفش را جدي نگيريد». انتظارات از تکنولوژي 5G تجاري، سرعتي در حد گيگابيت يا حتي چند ده گيگابيت و زمان عکس‌العمل پايين‌تر است، اما در حال حاضر نمي‌دانيم فناوري5G واقعا چگونه خواهد بود.

بااين‌وجود، ايده‌هايي درباره ويژگي‌هايي مورد انتظار از اين فناوري وجود دارد. شرکت‌هايي نظير ورايزن، اي‌تي‌اندتي، اينتل و کوالکام، در حال انجام آزمايش‌هايي براي رسيدن به فناوري 5G هستند و همين آزمايشات اوليه‌اند که احتمالا استانداردهاي بين‌المللي رسمي اين فناوري را شکل خواهند داد. يکي از ويژگي‌هاي ذکرشده براي تکنولوژي 5G، استفاده از باند انتقال موج ميلي‌متري (mmWave) است که احتمالا راه‌حل کليدي براي ارائه اينترنت سرعت‌بالاي وعده داده‌شده در شبکه‌هاي 5G است.

تکنولوژي موج ميلي‌متري چيست و چه مزيت‌هايي دارد؟

در فناوري سلولي، ديتا روي امواج راديوي منتقل مي‌شود و به سيگنال الکترومغناطيسي وابسته است که با فرکانس‌هاي مختلف اندازه‌گيري مي‌شود.هرچه فرکانس بالاتر باشد، طول موج کوچک‌تر است، بنابراين منظور از تکنولوژي موج ميلي‌متري فناوري است که طول موج سيگنال‌هاي آن در حدود ميلي‌متر است و به‌طورکلي در محدوده 30 گيگاهرتز تا 300 گيگاهرتز قرار دارد. FCC بخش‌هايي از باند فرکانسي محدوده موج ميلي‌متري را در اختيار شرکت‌ها قرار داده است تا آزمايش‌ها خود را روي فناوري 5G انجام دهند.

تکنولوژي موج ميلي‌متري ظرفيت ديتاي بالاتري از ظرفيت فعلي را نويد مي‌دهد. اين قانوني ساده است که در فرکانس‌هاي بالاتر، امکان انتقال داده‌هاي بيشتري وجود دارد.

راديوي FM که فقط صدا را منتقل مي‌کند، معمولا از باند فرکانسي 87.5 مگاهرتز تا 108 مگاهرتز استفاده مي‌کند اما LTE که بايد داده‌هاي بزرگ‌تري را منتقل کند، از باند فرکانسي 700 مگاهرتز تا 2100 مگاهرتز استفاده مي‌کند. فناوري موج ميلي‌متري پهناي باند بيشتري ارائه مي‌کند تا بهبودهاي قابل‌توجهي نسبت به LTE شاهد باشيم. تکنولوژي موج ميلي‌متري پيش‌ازاين در Starry Router استفاده شده است. (روند افزايش سرعت در طيف امواج الکترومغناطيسي تا طيف نور مرئي ادامه دارد و يکي از دلايل سرعت بالاي تکنولوژي فيبر نوري همين است).

ديگر مزيت طول موج کوتاه فناوري موج ميلي‌متري، امکان کوچک شدن ابعاد آنتن فرستند و گيرنده سيگنال است. اين بدان معناست که در گوشي‌هاي مجهز به فناوري موج ميلي‌متري مي‌توان از چند آنتن براي باندهاي موج ميلي‌متري متفاوت استفاده کرد که موجب استفاده کارآمدتر از طيف موج موجود مي‌شود و در زمان استفاده چند کاربر از ديتا موبايل، سرعت بيشتري را به ارمغان مي‌آورد.

بااين‌حال، فناوري موج ميلي‌تري چالش‌هايي خاص خود دارد. هر چه فرکانس بالاتر باشد، برد انتقال کوتاه‌تر است و زماني که موج‌هاي با طول موج کوتاه، خط ديد مستقيم نداشته باشند، مشکلات بيشتر مي‌شود. تداخل موج‌ها در زمان برخورد با ديوارها، ساختمان‌ها، پنجره‌ها و حتي قطرات باران را نيز در نظر داشته باشيد. راديوهاي قديمي و فناوري سلولي به تعداد نسبتا کمي از برج‌هاي آنتن بزرگ‌تر نياز دارند اما موج ميلي‌متري به تعداد زيادي آنتن کوچک در شهرها و مناطق مورد نظر نياز دارد تا به‌خوبي کار کند. آزمايش‌هاي 5G اوليه بايد مشکلات تکنولوژيکي مانند اين را کشف و حل کند.

آشنايي با Gigabit LTE، LTE Advanced و LTE Advanced Pro

هنوز چند سالي با عمومي شدن فناوري 5G فاصله داريم. تکنولوژي LTE سرعتي در حد گيگابيت بر ثانيه ارائه نمي‌کند اما ارائه اين سرعت با فناوري‌هاي LTE Advanced و LTE Advanced Pro دور از ذهن نيست. فناوري LTE Advanced در حال حاضر در تعداد زيادي از گوشي‌ها موجود است و اپراتورهايي نظير ورايزن، AT&T و اسپرينت، پشتيباني از آن را در شبکه‌هايشان آغاز کرده‌اند. تکنولوژي LTE Advanced Pro قدم بعدي در تکامل LTE است که شايد اينترنت موبايل گيگابيتي را محقق کند و از طريق فناوري‌هايي چون MIMO و استفاده از طيف استفاده‌نشده در باند LTE-U با فرکانس 5 گيگاهرتز، زمينه را براي حضور 5G آماده سازد. فناوري LTE Advanced Pro قرار است به‌صورت گسترده جايگزين تکنولوژي‌هاي فعلي شود تا در زمان عرضه تکنولوژي 5G، براي مناطقي که هنوز به اين فناوري مجهز نشده‌اند، سرعتي گيگابيتي ارائه دهد (زماني که فناوري LTE به‌تازگي ارائه شده بود، فناوري +HSPA شبکه‌هاي 3G، به اتصال با سرعت بالا به‌صورت دائمي کمک مي‌کرد).

فناوري LTE Advanced همچنين از يک تکنولوژي با نام تجميع حامل براي رسيدن به سرعت بالاتر در شبکه‌هاي LTE فعلي استفاده مي‌کند. در اين تکنولوژي ديوايس به‌طور همزمان از چند باند LTE مختلف استفاده مي‌کند تا پهناي باند و درنتيجه سرعت افزايش يابد. ازلحاظ تئوري LTE مي‌تواند تا 5 کانال را باهم تجميع کند تا به بهترين سرعت دست يابد اما در عمل، تاکنون تنها تجميع تا سه کانال انجام شده است؛ کاري که اخيرا کمپاني اسپرينت انجام داد.

مشکل 4G يا انتظارات بيش‌ازحد

توجه به اين نکته لازم است که انتظارات بايد منطقي باشند. روي کاغذ براي فناوري LTE Advanced سرعت 1 گيگابيت بر ثانيه و براي تکنولوژي LTE Advanced Pro سرعت 3 گيگابيت بر ثانيه در نظر گرفته شده است که قطعا در عمل چنين سرعتي ارائه نخواهند کرد. در حقيقت آنچه شما (و بخش تبليغات اپراتورهاي موبايل) در مورد تکنولوژي 4G يا LTE فکر مي‌کنيد، همان استانداردي نيست که در اتحاديه بين‌المللي مخابرات و 3GPP روي آن توافق شده است؛ طبق اين استانداردها، يک شبکه 4G بايد در زمان حرکت سرعت 100 مگابيت بر ثانيه و در زمان ثابت بودن موبايل، سرعت 1 گيگابيت بر ثانيه ارائه دهد؛ مقاديري که شبکه‌هاي فعلي قطعا توان ارائه آن را ندارند (شايد فناوري‌هاي LTE Advanced و Advanced Pro، نامزدهاي شبکه‌هاي موبايل نسل چهار "واقعي" باشند). بنابراين شايد روياي LTE گيگابيتي و 5G، کاملا مطابق وعده عملي نشود يا زمان بيشتري براي تحقق آن‌ها نياز باشد.

در حال حاضر در چه نقطه‌اي قرار داريم؟

در کنگره جهاني موبايل 2017، سامسونگ و نوکيا اخبار زيادي در مورد تحولات جاري فناوري 5G منتشر کردند؛ کمپاني‌هاي توليد سخت‌افزار و همچنين شرکت‌هاي حوزه شبکه در حال فعاليت براي ساخت نسل پنجم شبکه هستند. اين هفته چند خبر پيرامون اين حوزه منتشر شد؛ ورايزن برنامه‌هاي خود را براي تست 5G با سخت‌افزار موج ميلي‌متري در چند شهر امريکا اعلام کرد. کمپاني AT&T نيز اعلام کرد امسال شبکه 5G خود را آزمايش مي‌کند. شرکت‌هاي اينتل، کوالکام و سامسونگ نيز تراشه‌هاي جديد خود با پشتيباني از LTE گيگابيتي را معرفي کردند.

گرچه جزئيات دقيق شبکه‌هاي سلولي آينده هنوز کاملا مشخص نيست، اما يک چيز قطعي است: سرعت در اين شبکه‌ها بسيار بالا خواهد بود.

منبع: جي اس ام