ما هي شبكة الجيل الخامس
هنا في ويكي موب سوف نذكر ما هي شبكة الجيل الخامس واهم استخداماتها ومميزاتها كما ذكرنا الأجهزة التي تدعم 5G آيفون
ما هو 5G؟
5G هو الجيل الخامس من شبكات الهاتف المحمول ، وهو تطور مهم لشبكات 4G LTE اليوم. تم تصميم 5G لتلبية النمو الكبير للغاية في البيانات والاتصال في المجتمع الحديث اليوم ، وإنترنت الأشياء مع مليارات الأجهزة المتصلة ، وابتكارات الغد. ستعمل 5G مبدئيًا جنبًا إلى جنب مع شبكات 4G الحالية قبل أن تتطور إلى شبكات مستقلة تمامًا في الإصدارات اللاحقة وتوسعات التغطية
بالإضافة إلى توفير اتصالات أسرع وقدرة أكبر ، فإن ميزة 5G المهمة جدًا هي وقت الاستجابة السريع الذي يشار إليه باسم زمن الوصول.
[sc name=”16″]
وقت الاستجابة هو الوقت الذي تستغرقه الأجهزة في الاستجابة لبعضها البعض عبر الشبكة اللاسلكية. كان لشبكات الجيل الثالث وقت استجابة نموذجي يبلغ 100 مللي ثانية ، و 4 G حوالي 30 مللي ثانية و 5G ستكون منخفضة تصل إلى
1 مللي ثانية. يؤدي هذا بشكل فوري تقريبًا إلى فتح عالم جديد من التطبيقات المتصلة.
استخدامات الجيل الخامس
ستتيح تقنية 5G الاتصال الفوري بمليارات الأجهزة وإنترنت الأشياء (IoT) وعالم متصل حقًا.
ستوفر 5G السرعة وزمن انتقال منخفض والاتصال لتمكين جيل جديد من التطبيقات والخدمات وفرص الأعمال التي لم نشهدها من قبل.
هناك ثلاث فئات رئيسية لحالة استخدام 5G:
- اتصالات ضخمة من آلة إلى آلة – تسمى أيضًا إنترنت الأشياء (IoT) والتي تتضمن توصيل مليارات الأجهزة دون تدخل بشري بمقياس لم نشهده من قبل. هذا لديه القدرة على إحداث ثورة في العمليات الصناعية الحديثة والتطبيقات بما في ذلك الزراعة والتصنيع والاتصالات التجارية.
- اتصالات فائقة الموثوقية بزمن انتقال منخفض – مهمة حرجة بما في ذلك التحكم في الوقت الفعلي في الأجهزة ، والروبوتات الصناعية ، واتصالات المركبات وأنظمة السلامة ، والقيادة الذاتية ، وشبكات النقل الأكثر أمانًا. تفتح الاتصالات ذات زمن الوصول المنخفض أيضًا عالمًا جديدًا حيث الرعاية الطبية عن بُعد والإجراءات والعلاج كلها ممكنة
- النطاق العريض المتنقل المحسّن – يوفر سرعات بيانات أسرع بشكل كبير وقدرة أكبر للحفاظ على اتصال العالم. ستشمل التطبيقات الجديدة الوصول إلى الإنترنت اللاسلكي الثابت للمنازل ، وتطبيقات البث الخارجية دون الحاجة إلى عربات البث ، وزيادة الاتصال للأشخاص أثناء التنقل.
[sc name=”16″]
بالنسبة للمجتمعات ، ستتيح تقنية 5G توصيل مليارات الأجهزة لمدننا الذكية والمدارس الذكية والمنازل الذكية والمركبات الذكية والأكثر أمانًا وتعزيز الرعاية الصحية والتعليم وتوفير مكان أكثر أمانًا وفعالية للعيش فيه.
بالنسبة للشركات والصناعة ، ستوفر شبكات 5G وإنترنت الأشياء ثروة من البيانات تتيح لهم اكتساب رؤى حول عملياتهم بشكل لم يسبق له مثيل. ستعمل الشركات وتتخذ قرارات رئيسية مدفوعة بالبيانات والابتكار في الزراعة والمزارع الذكية والتصنيع ، مما يمهد الطريق لتحقيق وفورات في التكاليف وتجربة أفضل للعملاء ونمو طويل الأجل.
سيتمكن الجميع من الوصول إلى التقنيات الجديدة والناشئة مثل الواقع الافتراضي والمعزز. يوفر الواقع الافتراضي تجارب متصلة لم تكن ممكنة من قبل. مع 5G و VR ، ستتمكن من السفر إلى مدينتك المفضلة ، ومشاهدة مباراة كرة قدم مباشرة مع الشعور بأنك على الأرض ، أو حتى تكون قادرًا على فحص العقارات والسير في منزل جديد ، كل ذلك وأنت مسترخٍ على أريكتك. .
سوف تبقينا 5G على اتصال في المدن الذكية في المستقبل ، والمنازل الذكية والمدارس الذكية ، وستتيح الفرص التي لم نفكر فيها حتى الآن.
سوف يُحدث النطاق العريض المتنقل المحسن 5G وإنترنت الأشياء ثورة في الزراعة والزراعة.
متى تم إطلاق 5G؟
بدأت خدمات 5G الأولية في العديد من البلدان في عام 2019 ومن المتوقع توافرها على نطاق واسع بحلول عام 2025.
ما هي التطبيقات الأولى لشبكة 5G؟
يعد الوصول اللاسلكي الثابت للمنازل وخدمات النطاق العريض المتنقل المحسّنة التطبيقات الأولى التي تستخدم هواتف الجيل الخامس الجديدة والأجهزة اللوحية ومودم الوصول اللاسلكي والنقاط الفعالة.
ما الذي تقدمه أجهزة 5G؟
تتمثل الفوائد الرئيسية لأجهزة 5G في سرعات أعلى بشكل ملحوظ في الوصول إلى البيانات وتنزيل المحتوى وبثه. بالإضافة إلى ذلك ، ستتمتع أجهزة 5G بقوة حوسبة متزايدة وتستفيد من زمن الوصول المنخفض ، مما يعني أن الأجهزة ستستمتع فعليًا باتصالات فورية بالشبكة ، بالإضافة إلى اتصال أكبر أثناء التنقل بسبب استخدام توجيه حزمة الهوائي المتقدم.
أعلى
ما هي الأجهزة المتوفرة لشبكة 5G؟
تم إطلاق الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية والنقاط الساخنة المجهزة باتصال 3G و 4G و 5G في عام 2019 وسيتم تطوير زمن انتقال منخفض وتطبيقات واسعة الانتشار من آلة إلى آلة باستخدام 5G في السنوات القادمة.
[sc name=”16″]
كيف يعمل 5G؟
سيقوم معظم المشغلين في البداية بدمج شبكات 5G مع شبكات 4G الحالية لتوفير اتصال مستمر.
توضح بنية شبكة 5G عمل 5G و 4 G معًا ، مع الخوادم المركزية والمحلية التي توفر محتوى أسرع للمستخدمين وتطبيقات زمن الوصول المنخفض.
تتكون شبكة الهاتف المحمول من مكونين رئيسيين ، “شبكة الوصول اللاسلكي” و “الشبكة الأساسية”.
شبكة الوصول اللاسلكي – تتكون من أنواع مختلفة من المرافق بما في ذلك الخلايا الصغيرة والأبراج والصواري والأنظمة الداخلية والمنزلية المخصصة التي تربط مستخدمي الأجهزة المحمولة والأجهزة اللاسلكية بالشبكة الأساسية الرئيسية.
ستكون الخلايا الصغيرة سمة رئيسية لشبكات 5G خاصة عند ترددات الموجة المليمترية الجديدة (mmWave) حيث يكون نطاق الاتصال قصيرًا جدًا. لتوفير اتصال مستمر ، سيتم توزيع الخلايا الصغيرة في مجموعات اعتمادًا على المكان الذي يحتاج فيه المستخدمون للاتصال الذي سيكمل شبكة الماكرو التي توفر تغطية واسعة النطاق.
ستستخدم 5G Macro Cells هوائيات MIMO (متعددة المدخلات والمخرجات المتعددة) التي تحتوي على عناصر أو اتصالات متعددة لإرسال واستقبال المزيد من البيانات في وقت واحد. والفائدة التي تعود على المستخدمين هي أنه يمكن لعدد أكبر من الأشخاص الاتصال بالشبكة في نفس الوقت والحفاظ على معدل نقل مرتفع. عندما تستخدم هوائيات MIMO أعدادًا كبيرة جدًا من عناصر الهوائي ، غالبًا ما يشار إليها باسم “MIMO الهائل” ، ومع ذلك ، فإن الحجم المادي مشابه لهوائيات المحطة الأساسية 3G و 4G.
الشبكة الأساسية – هي شبكة تبادل البيانات المتنقلة وشبكة البيانات التي تدير جميع اتصالات الهاتف المحمول الصوتية والبيانات والإنترنت. بالنسبة لشبكة الجيل الخامس ، يتم إعادة تصميم “الشبكة الأساسية” لتتكامل بشكل أفضل مع الإنترنت والخدمات المستندة إلى السحابة وتتضمن أيضًا الخوادم الموزعة عبر الشبكة لتحسين أوقات الاستجابة (تقليل زمن الوصول).
ستتم إدارة العديد من الميزات المتقدمة لشبكة الجيل الخامس ، بما في ذلك التمثيل الافتراضي لوظيفة الشبكة وتقسيم الشبكة للتطبيقات والخدمات المختلفة ، في جوهرها. يوضح الرسم التوضيحي التالي أمثلة لخوادم السحابة المحلية التي توفر محتوى أسرع للمستخدمين (دفق الأفلام) وتطبيقات زمن انتقال منخفض لأنظمة تجنب اصطدام المركبات.
مثال على خادم محلي في شبكة 5G يوفر اتصالاً أسرع وأوقات استجابة أقل
تقطيع الشبكة – يتيح طريقة ذكية لتقسيم الشبكة إلى صناعة أو عمل أو تطبيق معين. على سبيل المثال ، يمكن أن تعمل خدمات الطوارئ على شريحة شبكة بشكل مستقل عن المستخدمين الآخرين.
الشبكة الافتراضية لوظيفة الشبكة (NVF) – هي القدرة على إنشاء وظائف الشبكة في الوقت الفعلي في أي موقع مطلوب داخل النظام الأساسي السحابي للمشغل. يمكن الآن لوظائف الشبكة التي كانت تعمل على أجهزة مخصصة ، على سبيل المثال جدار الحماية والتشفير في أماكن العمل ، أن تعمل على برنامج على جهاز افتراضي. تعد NVF ضرورية لتمكين كفاءة السرعة وخفة الحركة لدعم تطبيقات الأعمال الجديدة وهي تقنية مهمة لنواة 5G جاهزة.
[sc name=”16″]
5G تعمل مع 4G
عند إنشاء اتصال 5G ، سيتصل جهاز المستخدم (أو الجهاز) بشبكة 4G لتوفير إشارة التحكم وشبكة 5G للمساعدة في توفير اتصال بيانات سريع عن طريق الإضافة إلى سعة 4G الحالية.
في حالة وجود تغطية 5G محدودة ، يتم نقل البيانات على شبكة 4G التي توفر الاتصال المستمر. مع هذا التصميم بشكل أساسي ، تكمل شبكة 5G شبكة 4G
مميزات الجيل الخامس
اتصال أفضل – متصل دائمًا
تم تصميم شبكات 5G للعمل جنبًا إلى جنب مع شبكات 4G باستخدام مجموعة من الخلايا الكبيرة والخلايا الصغيرة وأنظمة مخصصة داخل المباني. الخلايا الصغيرة عبارة عن محطات قاعدية صغيرة مصممة لتغطية محلية للغاية عادةً من 10 أمتار إلى بضع مئات من الأمتار لتوفير تعبئة لشبكة ماكرو أكبر. تعد الخلايا الصغيرة ضرورية لشبكات 5G لأن ترددات mmWave لها نطاق اتصال قصير جدًا.
زيادة الطيف – سعة أكبر ، ومستخدمون أكثر ، وسرعة أكبر
في العديد من البلدان ، تكون نطاقات التردد الأولية لـ 5G أقل من 6 جيجاهرتز (في كثير من الحالات في نطاقات 3.3-3.8 جيجاهرتز) وترددات مماثلة لشبكات المحمول وشبكات Wi-Fi الحالية. سيوفر الطيف الإضافي المتنقل فوق 6 جيجاهرتز ، بما في ذلك نطاقات 26-28 جيجاهرتز التي يشار إليها غالبًا باسم الموجة المليمترية (مم) ، سعة أكبر بكثير مقارنة بتقنيات الأجهزة المحمولة الحالية. الطيف الإضافي والسعة الأكبر سيمكنان المزيد من المستخدمين والمزيد من البيانات والاتصالات بشكل أسرع. ومن المتوقع أيضًا أن تكون هناك إعادة استخدام مستقبلية للطيف النطاق المنخفض الحالي لشبكة الجيل الخامس مع انخفاض استخدام الشبكات القديمة ودعم حالات الاستخدام المستقبلية.
سيوفر الطيف المتزايد في نطاق mmWave تغطية محلية لأنها تعمل فقط على مسافات قصيرة. قد تستخدم عمليات نشر 5G المستقبلية ترددات mmW في نطاقات تصل إلى 86 جيجاهرتز.
يظهر طيف الهاتف المحمول مدى الترددات الراديوية من 3-100 جيجاهرتز مع طيف 5G الجديد فوق 6 جيجاهرتز.
يتم عرض خدمات الراديو الأخرى (التلفزيون والواي فاي والروابط الثابتة والأقمار الصناعية) كمرجع. تتوفر معلومات إضافية عن الطيف الكهرومغناطيسي هنا
[sc name=”16″]
تقنية MIMO الهائلة
محطة أساسية متعددة العناصر – سعة أكبر ، مستخدمون متعددون ، بيانات أسرع
ستستخدم شبكة 5G هوائيات MIMO “ضخمة” (متعددة المدخلات ومخرجات متعددة) تحتوي على أعداد كبيرة جدًا من عناصر الهوائي أو التوصيلات لإرسال واستقبال المزيد من البيانات في وقت واحد. والفائدة التي تعود على المستخدمين هي أنه يمكن لعدد أكبر من الأشخاص الاتصال بالشبكة في نفس الوقت والحفاظ على معدل نقل مرتفع.
سيكون الحجم المادي الكلي لهوائيات MIMO الضخمة 5G مشابهًا لـ 4G ، ولكن مع التردد العالي ، يكون حجم عنصر الهوائي الفردي أصغر مما يسمح بمزيد من العناصر (التي تزيد عن 100) في نفس الحالة المادية.
ستحتوي معدات مستخدم 5G بما في ذلك الهواتف المحمولة والأجهزة أيضًا على تقنية هوائي MIMO مدمجة في الجهاز لترددات mmWave. محطة قاعدة قطاع 4G ومحطة قاعدة 5G مع مجموعة هوائيات MIMO ضخمة متعددة العناصر. من المتوقع أن يكون الحجم المادي الكلي لهوائي محطة القاعدة 5G مشابهًا لهوائي محطة قاعدة الجيل الرابع.
MIMO – Beam Steering
Beam عبارة عن تقنية تسمح لهوائيات المحطة الأساسية MIMO الضخمة بتوجيه إشارة الراديو إلى المستخدمين والأجهزة بدلاً من توجيهها في جميع الاتجاهات. تستخدم تقنية توجيه الحزمة خوارزميات متقدمة لمعالجة الإشارات لتحديد أفضل مسار لوصول إشارة الراديو إلى المستخدم. هذا يزيد الكفاءة لأنه يقلل من التداخل (إشارات الراديو غير المرغوب فيها).
يعمل هوائي MIMO الضخم وتوجيه الحزمة المتقدم على تحسين EMF وزيادة الكفاءة.
الفرق بين الجيل الرابع والخامس
يتم تحقيق زمن انتقال أقل مع 5G من خلال التطورات الكبيرة في تكنولوجيا الأجهزة المحمولة وبنية شبكة الهاتف المحمول.
| تقنية | وقت الاستجابة (مللي ثانية) |
| 4G – أنظمة LTE | 20-30 مللي ثانية |
| 5G – النطاق العريض المتنقل المحسّن | 4-5 مللي ثانية |
| 5G – أنظمة URLLC (اتصالات منخفضة زمن الوصول فائقة الموثوقية) | 1 مللي ثانية |
شبكة 5G – بنية شبكة الهاتف المحمول يلزم إجراء تغييرات كبيرة في كل من الشبكة الأساسية (الأساسية) وشبكة الوصول اللاسلكي (RAN) لتحقيق زمن انتقال منخفض.
تغييرات الشبكة الأساسية مع الشبكة الأساسية المعاد تصميمها والخوادم الموزعة والإشارات ، تتمثل الميزة الرئيسية في نقل المحتوى إلى مكان أقرب إلى المستخدم النهائي وتقصير المسار بين الأجهزة للتطبيقات الهامة. الأمثلة الجيدة هي خدمات بث الفيديو عند الطلب حيث يمكن تخزين نسخة أو “تخزين مؤقت” للمحتوى الشائع في الخوادم المحلية ، وبالتالي يكون وقت الوصول أسرع.
تغييرات شبكة الوصول اللاسلكي لتحقيق زمن انتقال منخفض ، ستحتاج شبكة الوصول اللاسلكي (RAN) إلى إعادة تكوينها بطريقة تتسم بقدر كبير من المرونة وقابلية تكوين البرامج لدعم الخصائص المختلفة جدًا لأنواع الخدمات التي يتصورها نظام 5G .
يتطلب وقت الاستجابة المنخفض والموثوقية العالية عبر السطح البيني الجوي تقنيات راديو جديدة لتقليل التأخير الزمني عبر الراديو في غضون بضع فترات زمنية للإرسال (TTI) إلى جانب تحسينات المتانة والتشفير لتحقيق درجات عالية من الموثوقية (على سبيل المثال ، يتم تأخير رسالة واحدة أو فقدها في كل مليار).
يسمح تنفيذ شبكة RAN افتراضية وديناميكية وقابلة للتكوين للشبكة بالعمل بزمن انتقال منخفض للغاية وإنتاجية عالية ، ولكنه يسمح أيضًا لشبكة الهاتف المحمول بالتكيف مع التغييرات في حركة مرور الشبكة وأخطاء الشبكة ومتطلبات الهيكل الجديدة.
ما الذي سيتم إعادة تكوينه؟ ستتواجد البنية الجديدة كشبكة RAN مقسمة 4G / 5G حيث يكون مستوى المستخدم (5G) ومستوى التحكم (4G) منفصلين. وهذا يتطلب فصل الأجهزة ذات الأغراض العامة وأجهزة الشبكة المتخصصة. تعد وظائف الأجهزة ذات الأغراض العامة (العقد) مناسبة للمحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV) ، حيث تصبح الأجهزة المتخصصة في RAN قابلة للتكوين ديناميكيًا.
[sc name=”16″]
أضرار الجيل الخامس
أظهرت العديد من الدراسات السابقة على الشبكات الخلوية من الجيل الثاني والثالث والرابع أن المجالات الكهرومغناطيسية يمكن أن يكون لها تأثيرات شبيهة بالتوتر على جسم الإنسان ، مما يتسبب في تلف الحيوانات المنوية وتأثيرات عصبية ونفسية. يعتقد العلماء أن الضرر الذي تسببه هذه التقنية لا يقتصر على البشر ، بل يمتد إلى الحيوانات والنباتات أيضًا.
عند استخدام الحقول الكهرومغناطيسية عالية التردد في شبكات الجيل الخامس الخلوية ، فإن الوضع يبدو أسوأ بكثير من ترددات الهواتف المحمولة المعروفة حاليًا. “سماكة الأطفال في ذلك العمر تعني أنهم يتعرضون لمستويات عالية جدًا من الإشعاع.
