5G  چیست؟

5G نسل پنجم شبکه های تلفن همراه است که تکامل قابل توجهی در شبکه های 4G LTE امروزی است. 5G برای پاسخگویی به رشد بسیار زیاد داده ها و ارتباطات جامعه مدرن امروزی، و ارتباطات اینترنت اشیاء با میلیاردها دستگاه متصل و نوآوری های فردا طراحی شده است. 5G در ابتدا با شبکه های 4G موجود کار می کند و در نسخه های بعدی و با گسترش پوشش به شبکه های کاملاً مستقلی تبدیل می شود.
 
 علاوه بر ارائه اتصالات سریع تر و ظرفیت بیشتر، مزیت بسیار مهم 5G زمان پاسخ سریع است که به آن تأخیر گفته می شود
تأخیر زمانی است که دستگاه ها به یکدیگر در شبکه بی سیم پاسخ می دهند. شبکه های 3G زمان پاسخگویی معمولی 100 میلی ثانیه داشتند، 4G حدود 30 میلی ثانیه زمان تأخیر دارد و زمان تأخیر 5G به اندازه یک میلی ثانیه پایین خواهد بود.
این تقریباً به صورت لحظه ای دنیای جدیدی از برنامه های متصل را باز می کند.
 
یک روند فناوری که به دنبال اینترنت اشیاء می آید 5G است. در جایی که فناوری های 3G و 4G به ما امکان مرور اینترنت، استفاده از خدمات داده محور، افزایش پهنای باند برای پخش در Spotify یا YouTube و موارد دیگر را می دهد، انتظار می رود خدمات 5G زندگی ما را با فعال کردن خدمات متکی بر فناوری های پیشرفته مانند واقعیت افزوده و واقعیت مجازی، در کنار سرویس های بازی مبتنی بر ابر مانندGoogle Stadia ، NVidia GeForce Now  و موارد فراوان دیگر متحول کند. انتظار می رود از 5G در کارخانه ها، در دوربین های HD که به بهبود ایمنی و مدیریت ترافیک کمک می کنند، در کنترل شبکه هوشمند و در خرده فروشی های هوشمند نیز استفاده شود.
 شبکه های 5G به گونه ای طراحی شده اند که در ارتباط با شبکه های 4G با استفاده از طیف وسیعی از سلول های ماکرو، سلول های کوچک و سیستم های داخلی اختصاصی کار کنند. سلول های کوچک مینی ایستگاه های پایه هستند که برای پوشش بسیار محلی طراحی شده اند که معمولاً از 10 متر تا چند صد متر برای شبکه کلان بزرگ تر پر می شوند.تقریباً همه شرکت های مخابراتی مانندVerizon ، Tmobile ، Apple ، Nokia Corp ، QualComm ، اکنون در حال ایجاد برنامه های 5G هستند. انتظار می رود سرویس های 5G تا پایان سال 2021 در سراسر جهان راه اندازی شود و بیش از 50 اپراتور خدمات خود را در حدود 30 کشور تا پایان سال 2021 ارائه دهند و این امر به یک فناوری جدید تبدیل می شود که باید مراقب آن باشید و همچنین در آن جایگاهی را برای خود ذخیره کنید.
 
همه کاریرهای آمریکایی در حال حاضر نوعی شبکه تلفن همراه 5G را راه اندازی کرده اند. اما 5G  دقیقاً چیست و سرعت آن در مقایسه با 4G چقدر است؟ در این جا حقایقی وجود دارد که ما تا کنون می دانیم.
 
"5G سراسر کشور" در این جاست، اما برای بسیاری از مردم، تفاوت چندانی ایجاد نمی کند. AT&T و Verizon هر دو از 5G استفاده می کنند که نماد "5G" را در تلفن هوشمند جدید شما روشن می کند، اما دقیقاً مانند 4G احساس می شود و کار می کند.
 
این ممکن است باعث شود مردم تعجب کنند که مشکل بزرگ5G  چیست. آیا چیزی که در حال حاضر می بینیم اصلاً 5G است؟ پاسخ مثبت است - از نظر فنی. به نظر می رسد که فناوری 5G و "تجربه 5G" چیزهای بسیار متفاوتی هستند و در حال حاضر در ایالات متحده ما اولی را بدون دومی دریافت می کنیم.
 
به هر حال اوضاع شروع به تغییر خواهد کرد. 5G فوق ظرفیت T-Mobile با نشان دادن سرعتی بسیار بیشتر از 4G، سریع ترین آزمایشات شبکه های تلفن همراه ما را در 2021 با موفقیت پشت سر گذاشت، و از اواخر سال 2021، شبکه های زود آینده باند C ممکن است بازی را به نفع AT & T و Verizon تغییر دهند.
 
5G یک سرمایه گذاری برای دهه آینده است. در انتقال های قبلی موبایل، ما شاهد تغییرات عمده ای بوده ایم که سال ها پس از اولین اعلام رخ داده است. برای مثال 4G را در نظر گیرید. اولین تلفن های 4G در ایالات متحده در سال 2010 ظاهر شد، اما برنامه هایی از 4G که دنیای ما را تغییر داد تا مدت ها بعد ظاهر نشد. Snapchat در سال 2012  و Uber در سال 2013 رواج یافت. تماس های ویدئویی از طریق شبکه های LTE نیز در ایالات متحده در حدود 2013 بزرگ شد.
 
با انتقال به 5G، پیچ و تاب دیگری وجود دارد. سه نوع اصلی 5G وجود دارد - باند کم، باند متوسط ​​و پهن باند - و در حالی که ایالات متحده شرط بندی اولیه خود را روی کم و زیاد قرار داده است، معلوم می شود که باند متوسط ​​احتمالاً بهترین راه برای انجام این کار است. T-Mobile دارای باند متوسط ​​است – یعنی همان چیز فوق ظرفیت - اما AT&T و Verizon  باید منتظر حراج باتدC ، که به تازگی به پایان رسیده است، بمانند تا گزینه خود را به دست آورند.
 
بنابراین با پیروی از آن برنامه، در حالی که ما در حال آماده سازی و شروع 5G هستیم، باید انتظار داشته باشید که برنامه های بزرگ 5G در سال 2022 یا بعد ظاهر شوند.
 

5G شبکه تلفن همراه نسل 5 است. این استاندارد جدید جهانی بی سیم پس از شبکه های 1G، 2G، 3G و 4G است. 5G نوع جدیدی از شبکه را قادر می سازد که تقریباً همه و همه چیز را از جمله ماشین ها، اشیاء و دستگاه ها به یکدیگر متصل می کند.

فناوری بی سیم 5G به منظور ارائه حداکثر سرعت داده چند گیگابیت بر ثانیه، تأخیر بسیار کم، قابلیت اطمینان بیشتر، ظرفیت کلان شبکه، افزایش دسترسی و تجربه کاربری یکنواخت تر برای کاربران بیشتر است. عملکرد بالاتر و بهبود کارایی، تجربیات کاربران جدید را تقویت کرده و صنایع جدید را به هم متصل می کند.

تصویر: منابع بیشتر 5G. گرافیکی که توضیح می دهد 5G نسل پنجم شبکه بی سیم است و ویژگی های کلیدی و موارد استفاده را مشخص می کند: پهنای باند تلفن همراه، اینترنت اشیاء کلان و خدمات مهم برای مأموریت.

5G  چه چیزی را فعال می کند؟

5G  امکان اتصال فوری به میلیاردها دستگاه، اینترنت اشیاء (IoT) و دنیایی واقعاً متصل را فراهم می کند.
 
5G  سرعت، تأخیر کم و قابلیت اتصال را فراهم می کند تا نسل جدیدی از برنامه ها، خدمات و فرصت های تجاری را که قبلاً دیده نشده اند، فعال کند.
 
سه دسته عمده موارد استفاده از 5G وجود دارد:
 
1- ارتباطات ماشین به ماشین کلان – که همچنین اینترنت اشیاء (IoT) گفته می شود که شامل ارتباطات میلیاردها دستگاه بدون دخالت انسان در مقیاسی است که قبلاً دیده نشده است. این امر می تواند انقلابی در فرآیندها و کاربردهای صنعتی مدرن از جمله کشاورزی، تولید و ارتباطات تجاری ایجاد کند.
    
2- ارتباطات بسیار قابل اعتماد با تأخیر کم - مأموریتی حیاتی که شامل کنترل بلادرنگ دستگاه ها، روباتیک صنعتی، ارتباطات و سیستم های ایمنی خودرو، رانندگی خودگردان و شبکه های حمل و نقل ایمن تر است. ارتباطات با تأخیر کم همچنین دنیای جدیدی را باز می کند که در آن مراقبت های پزشکی، روش ها و درمان های از راه دور امکان پذیر است.
    
3- پهنای باند افزایش یافته تلفن همراه – که ارائه سرعت قابل توجهی از داده ها و ظرفیت بیشتر برای در ارتباط نگه داشتن جهان را فراهم می کند. برنامه های جدید شامل اینترنت ثابت بی سیم برای خانه ها، برنامه های پخش در فضای باز بدون نیاز به ون های پخش، و اتصال بیشتر برای افراد در حال حرکت خواهد بود.
 
برای جوامع، 5G می تواند اتصال میلیاردها دستگاه را برای شهرهای هوشمند ما، مدارس و خانه های هوشمند، وسایل نقلیه هوشمند و ایمن تر، و برای مراقبت های افزایش یافته بهداشتی و آموزشی فراهم آورد و مکانی امن و کارآمد برای زندگی فراهم کند.
 
برای مشاغل و صنعت، 5G و اینترنت اشیاء داده های زیادی را در اختیار آنها قرار می دهند که به آنها اجازه می دهد مانند قبل از عملکردهای خود بینش پیدا کنند. مشاغل فعالیت خواهند کرد و تصمیمات کلیدی را با استفاده از داده ها اتخاذ می کنند، و در کشاورزی، مزارع هوشمند و تولید، نوآوری ایجاد می کنند، و راه را برای صرفه جویی در هزینه، و تجربه بهتر مشتری و رشد بلند مدت هموار می کنند.
 
با 5G فناوری های جدید و نوظهور مانند واقعیت مجازی و افزوده برای همه در دسترس خواهد بود. واقعیت مجازی تجربیات مرتبطی را ارائه می دهد که قبلاً امکان پذیر نبود. با استفاده از 5G و  واقعیت مجازی شما می توانید به شهر مورد علاقه خود سفر کنید، یک مسابقه فوتبال زنده را با احساس حضور در زمین تماشا کنید، یا حتی می توانید املاک و مستغلات را بازرسی کرده و در خانه جدیدی قدم بزنید.
 
5G  ما را به شهرهای هوشمند فردا، خانه های هوشمند و مدارس هوشمند متصل می کند و فرصت هایی را ایجاد می کند که ما هنوز به آنها فکر نکرده ایم.
 
 
 
تصویر:5G Enhanced Mobile Broadband  و IoT کشاورزی و مزرعه دای را متحول خواهند کرد.
 

5G  کی شروع به کار کرد و چه کسی 5G را اختراع کرد؟

خدمات اولیه 5G در بسیاری از کشورها در سال 2019 آغاز شد و در دسترس بودن گسترده 5G تا سال 2025 پیش بینی می شود.

هیچ شرکت یا شخصی مالک 5G نیست، اما چندین شرکت در اکوسیستم تلفن همراه وجود دارند که در زنده ماندن 5G نقش دارند. کوالکام در اختراع بسیاری از فناوری های اساسی که صنعت را به پیش می برد و 5G، که استاندارد بی سیم بعدی است، را تشکیل می دهد نقش اصلی را ایفا کرده است.

ما در قلب پروژه مشارکت نسل سوم (3GPP) (3rd Generation Partnership Project)، سازمانی صنعتی که مشخصات جهانی برای فناوری های 3G UMTS (شامل HSPA)، 4G LTE و 5G تعریف می کند، هستیم.

3GPP  بسیاری از اختراعات ضروری را در تمام جنبه های طراحی 5G، از رابط هوایی گرفته تا لایه سرویس، هدایت می کند. سایر اعضای 3GPP 5G از فروشندگان زیرساخت و تولیدکنندگان قطعات / دستگاه ها گرفته تا اپراتورهای شبکه تلفن همراه و ارائه دهندگان خدمات عمودی، متغیر هستند.

 

 

اولین برنامه های کاربردی برای 5G چیست و دستگاه های 5G چه چیزی ارائه می دهند؟

دسترسی بی سیم ثابت برای خانه ها و افزایش خدمات پهنای باند تلفن همراه اولین برنامه هایی هستند که از تلفن های جدید 5G، رایانه لوحی، مودم های دسترسی بی سیم و هات اسپات ها استفاده می کنند.
 
مزایای اصلی دستگاه های 5G سرعت قابل توجه در دسترسی به داده ها، بارگیری و پخش محتوا خواهد بود. علاوه بر این، دستگاه های 5G قدرت محاسباتی بیشتری خواهند داشت و دارای تأخیر کمتر هستند، به این معنی که دستگاه ها از اتصال های لحظه ای به شبکه و همچنین اتصال بیشتر هنگام حرکت به دلیل استفاده از فرمان پرتو آنتن پیشرفته برخوردار می شوند.
 

چه دستگاه هایی برای 5G در دسترس است 5G  چگونه کار می کند؟

گوشی های موبایل، تبلت ها و هات اسپات های مجهز به اتصال 3G، 4G و 5G در سال 2019 راه اندازی شد و تأخیر کم و برنامه های کاربردی دستگاه به دستگاه با استفاده از 5G در سال های آینده توسعه می یابد.
 
اکثر اپراتورها ابتدا شبکه های 5G را با شبکه های 4G موجود ادغام می کنند تا اتصال مداوم ایجاد شود.
 
 
 
تصویر: معماری شبکه 5G. معماری شبکه 5G که نشان دهنده این است که 5G و 4G با هم کار می کنند، و با سرورهای مرکزی و محلی محتوای سریع تری را برای کاربران و برنامه با تاخیر کم ارائه می دهند.
 
یک شبکه تلفن همراه دارای دو جزء اصلی است، "شبکه دسترسی به رادیو" و "شبکه هسته ای".
 
شبکه دسترسی به رادیو - شامل انواع مختلفی از امکانات از جمله سلول های کوچک، برج ها، دکل ها و سیستم های اختصاصی داخلی و خانگی است که کاربران تلفن همراه و دستگاه های بی سیم را به شبکه هسته ای اصلی متصل می کنند.
 
سلول های کوچک یکی از ویژگی های اصلی شبکه های 5G به ویژه در فرکانس های موج میلیمتری جدید (mmWave) خواهند بود که در آن محدوده اتصال بسیار کوتاه است. برای ایجاد ارتباط مداوم، سلول های کوچک بسته به محل نیاز کاربران به خوشه ها توزیع می شوند که مکمل شبکه کلان است که پوشش وسیعی را فراهم می کند.
 
ماکرو سلول های 5G از آنتن های MIMO (ورودی چندگانه، خروجی چندگانه (multiple input, multiple output)) که دارای عناصر و اتصال های چندگانه برای ارسال و دریافت بیشتر همزمان اطلاعات هستند استفاده می کنند. مزیت کاربران این است که افراد بیشتری می توانند به طور همزمان به شبکه متصل شوند و توان عملیاتی بالایی را حفظ کنند. در مواردی که آنتن های MIMO از تعداد بسیار زیادی عناصر آنتن استفاده می کنند، اغلب آنها را " MIMOکلان" می نامند، اما اندازه فیزیکی آنها شبیه آنتن های ایستگاه پایه 3G و 4G موجود است.
 
شبکه هسته ای - شبکه مبادله و داده تلفن همراه است که تمام ارتباطات تلفن همراه، داده و اینترنت را مدیریت می کند. برای شبکه 5G، "شبکه هسته ای" برای ادغام بهتر با اینترنت و خدمات مبتنی بر ابر دوباره طراحی می شود و همچنین شامل سرورهای توزیع شده در سراسر شبکه است که زمان پاسخگویی را بهبود می بخشد (کاهش تأخیر).
 
بسیاری از ویژگی های پیشرفته 5G از جمله مجازی سازی عملکرد شبکه و برش شبکه برای برنامه ها و خدمات مختلف، در هسته مدیریت می شوند. تصویر زیر نمونه هایی از سرورهای ابر محلی را ارائه می دهد که محتوای سریع تری را برای کاربران (پخش فیلم) و برنامه های تأخیری کم برای سیستم های جلوگیری از تصادف خودرو را نشان می دهد.
 
 
 
تصویر: نمونه ای از سرور محلی در شبکه 5G که اتصال سریع تر و زمان پاسخگویی کمتری را ارائه می دهد.
 
برش شبکه - یک روش هوشمند برای تقسیم بندی شبکه برای صنعت، تجارت یا برنامه خاص را امکان پذیر می کند. به عنوان مثال، خدمات اضطراری می تواند بر روی یک قطعه شبکه مستقل از سایر کاربران عمل کند.
 
مجازی سازی عملکرد شبکه (NVF) (Network Function Virtualization) توانایی ایجاد عملکرد شبکه به صورت بلادرنگ در هر مکان دلخواه در بستر ابری اپراتور است. عملکردهای شبکه که قبلاً بر روی سخت افزار اختصاصی اجرا می شد، به عنوان مثال فایروال و رمزگذاری در محل های تجاری، اکنون می توانند بر روی نرم افزار روی ماشین مجازی کار کنند. NVF برای فعال کردن سرعت و چابکی برای پشتیبانی از برنامه های تجاری جدید بسیار مهم است و یک فناوری مهم برای هسته آماده 5G است.
 

چه فناوری های زیر بنایی 5G را تشکیل می دهند؟

5G  بر اساس OFDM (همپارچه سازی تقسیم فرکانسی چندتایی (Orthogonal frequency-division multiplexing))، روشی برای تعدیل سیگنال دیجیتال در چندین کانال مختلف برای کاهش تداخل است. 5G از رابط هوایی 5G NR در کنار اصول OFDM استفاده می کند. 5G همچنین از فناوری های پهنای باند وسیع تری مانند زیر 6 گیگاهرتز و mmWave استفاده می کند.

 

کار کردن 5G با 4G

هنگامی که اتصال 5G برقرار می شود، تجهیزات کاربر (یا دستگاه) به شبکه 4G متصل می شود تا سیگنال کنترل را ارائه دهد و به شبکه 5G کمک می کند تا با افزودن ظرفیت 4G موجود، اتصال سریع داده را فراهم کند.
 
در جایی که پوشش 5G محدود است، داده ها بر روی شبکه 4G منتقل می شوند و اتصال مداوم را ارائه می دهند. اساساً با این طراحی، شبکه 5G مکمل شبکه 4G موجود است.
انتظار می رود از 5G در کارخانه ها، در دوربین های HD که به بهبود ایمنی و مدیریت ترافیک کمک می کنند، در کنترل شبکه هوشمند و در خرده فروشی های هوشمند نیز استفاده شود.

اتصال بهتر - همیشه متصل است

چگونه 5G اتصال مداوم، ظرفیت بیشتر و سرعت بیشتر و زمان های کوتاه پاسخگویی را ارائه می دهد؟
 
شبکه های 5G به گونه ای طراحی شده اند که در ارتباط با شبکه های 4G با استفاده از طیف وسیعی از سلول های ماکرو، سلول های کوچک و سیستم های داخلی اختصاصی کار کنند. سلول های کوچک مینی ایستگاه های پایه هستند که برای پوشش بسیار محلی طراحی شده اند که معمولاً از 10 متر تا چند صد متر برای شبکه کلان بزرگ تر پر می شوند. سلول های کوچک برای شبکه های 5G ضروری هستند زیرا فرکانس های mmWave محدوده اتصال بسیار کوتاهی دارند.
 
منبع: ساشا سگان، pcmag