كل شيء عن شبكة 5G - الاختلافات وتطبيقاتها

تتغير تقنيات الاتصالات المتنقلة كل 10 سنوات. أي منهم يحسن بشكل كبير سرعة نقل المعلومات. هذه هي الطريقة التي تظهر بها الخدمات الجديدة وأنواع المحتوى الجديدة. يحصل المستخدمون على متعة جديدة ومستوى جديد من الحياة.

يعد الجيل الخامس من الاتصالات الخلوية (5G) بأن يكون أكثر اضطرابًا من أي وقت مضى. يجادل الخبراء بأنه من خلال 5G سيتم نقل إنترنت الأشياء والسيارات ذاتية القيادة والواقع الافتراضي من صفحات الوسائط التقنية إلى الحياة اليومية للإنسان. في هذا المقال ، سنخبرك بكل شيء عن شبكة 5G.

ما هو 5G؟

على الرغم من حقيقة أن اتصال 4G لم يصبح عالميًا بعد ، فإن الشركات تجري بالفعل اختبارات 5G.

يتم إنشاء إنترنت 5G مع وضع اتجاهات التكنولوجيا المبتكرة في الاعتبار. وهي تركز على توصيل مجموعة متنوعة من الأجهزة المنزلية "الذكية" ، ومعظمها سيعمل وفقًا لقاعدة "الاتصال بالإنترنت دائمًا". يستخدم اتصال 4G ، من جانبه ، بشكل أساسي في دور الإنترنت الخلوي.

5G (الجيل الخامس) هو جيل جديد من الشبكة الخلوية التي تعمل على أساس تنسيقات الاتصالات وفقًا لتنسيقات 4G الحالية.

لا تزال تنسيقات اتصالات 5G في مرحلة التصميم. من المفترض أنه في الواقع ، سيبدأ الجيل القادم من الاتصالات العمل في عام 2020.

أين ستستخدم؟

سيتم استخدام 5G حيثما يكون هناك طلب عالي السرعة على الإنترنت ، في المناطق الحضرية. سيتم تطبيق معايير الجيل المبكر لتغطية شاملة.

نظرة عامة

لا يحتاج المستخدمون العاديون حاليًا إلى السرعات الهائلة للجيل الجديد. لكنها ستظهر بالضرورة بعد دمج التكنولوجيا ، لأنه ، كما يعلم الجميع ، يعتاد الناس بسرعة على الأشياء الجيدة.

تزامن بيت العنكبوت

مع انخفاض تكلفة الاتصال ، تكتسب المزيد والمزيد من الأجهزة إمكانية الوصول إلى شبكة Wi-Fi. يسمى نظام الربط البيني للهواتف والقهوة والغسالات وسماعات الرأس والمصابيح وأشياء أخرى في "شبكة" متماسكة بإنترنت الأشياء. تشير التقديرات إلى أنه بحلول عام 2020 سيكون هناك أكثر من 26 مليار من هذه الأجهزة على هذا الكوكب. وبالتالي ، سيكون عدد الاتصالات أعلى من ذلك.

إن قدرة الأدوات على "الشعور" من خلال أجهزة الاستشعار وتنفيذ المهام عن بُعد سوف تجد استخدامها في التخطيط المحلي وتقنيات المنزل الذكي ومفاهيم مراقبة الكهرباء والتدفئة والأمن والحافلات وسيارات الأجرة والتجزئة.

يحتاج إنترنت الأشياء إلى سرعة اتصال منخفضة ، ولكن للعديد من الأجهزة.لقد تم بالفعل إنشاء شبكات مخصصة تستخدم النطاق الترددي المنخفض ، ومصنعي 5G على استعداد للمشاركة في هذه العملية.

وبالتالي ، يجب أن تدعم معايير الاتصالات ليس فقط مستخدمي الهواتف المحمولة ، ولكن أيضًا الأدوات المنزلية "الذكية". إن التحكم في مثل هذه الحركة غير المنتظمة يساعد في التنسيق الجديد.

تأخير

من الواضح أن 5G ستدعم تكنولوجيا المركبات الآلية وبرامج الواقع الافتراضي. في هذه الحالة ، يجب أن تأتي المعلومات في وضع الوقت الحقيقي. يزيد الفاصل الزمني لرحلة الذهاب والإياب في 4G عن 10 مللي ثانية ، وهي فترة طويلة جدًا.

التنسيق التالي قادر على تغيير بنية الاتصالات تمامًا مع نقل تخزين المعلومات من مراكز معالجة البيانات إلى العقد النهائية ، حتى الأجهزة "الذكية".

على سبيل المثال ، تحتاج السيارة المتحركة إلى معلومات حول موقع المركبات القريبة. لم تعد المعايير الحالية قادرة على التعامل مع تدفق هذه المعلومات لثلاث آلات. تتطلب التأخيرات الهائلة في نقل المعلومات التوزيع المحلي للمعلومات.

من المقرر أن تصل استجابة 5G إلى الحد الأقصى. لن يزيد تأخير الإرسال عن 1 مللي ثانية ، حتى عند سرعة نهائية تبلغ 500 كم / ساعة. سيصبح هذا التأخير القوة الدافعة الرئيسية وراء تشكيل التقنيات المبتكرة ، بما في ذلك القيادة في المناطق الحضرية والعمليات البعيدة.

ميزات 5G

منذ وقت ليس ببعيد ، اتضح أنه يعمل على تحسين معظم الخصائص ، لكن اختيار التقنيات التي تضمن استخدامها في الممارسة يذهب إلى أبعد من ذلك. بينهم:

1. تضمن الترددات الفائقة ، التي كانت غير واقعية في السابق ، سرعات أعلى بكثير.
2. سيؤدي تطوير المفاهيم التي ترسل المعلومات في أجزاء صغيرة إلى تأخير أجهزة إنترنت الأشياء لفترة طويلة.
3. زمن انتقال منخفض للمهام التي تحتاج إلى استجابة فورية.

الاختلافات عن المعايير السابقة

لن يظهر تنسيق الهاتف المحمول المبتكر حتى عام 2020 ، ولكن يتم إنشاء التصنيفات المناسبة بأقصى سرعة ، مما يوضح أن 5G ستكون مختلفة بشكل كبير عن سابقتها.

زيادة السرعة

الأكثر قابلية للفهم هو زيادة السرعة (إلى أقل درجة بعدة مرات) ، وانخفاض في زمن الوصول ، وزيادة كبيرة في حجم الاتصال ، وهو أمر مطلوب للرضا ، والطلب المتزايد باطراد على شبكة الويب العالمية. الاتجاه السائد هو أنه بعد فترة سيتم توصيل كل شيء بالشبكة: من الماسحات الضوئية المختلفة إلى المركبات.

المستهلك الرئيسي - المشترك

في الشبكات الحالية ، يجب على المستخدم تكييف نفسه: الإشارة سيئة للغاية - للتحرك. ستستخدم شبكة 5G هوائيات ذكية تعمل على تحويل الرسم البياني للتوجيه بناءً على احتياجات المستخدم في بيئات معينة. على سبيل المثال ، إذا تم تقديم مستخدم في خلية في الوقت الحالي ، فستمر المعلومات الخاصة به عبر قناة ضيقة ، مما سيزيد من نسبة الضوضاء إلى الإشارة ويحسن سرعة نشر المعلومات.

الانتقال إلى موجات مم

المصدر الطيفي محدود ، ومن الصعب للغاية العثور على الترددات المرغوبة في النطاقات المألوفة للشبكة الخلوية. من الواضح أن الزيادة الكبيرة في سرعة نشر المعلومات تتطلب أطياف تردد أكبر بكثير. الحل المعقول في هذه الحالة هو الانتقال إلى منطقة عشرات GHz.

يدرك معظم المستخدمين أنه مع زيادة تردد التشغيل ، تقل مسافة الشبكة بسرعة ، بمعنى آخر ، حجم الخلية. في هذا الصدد ، يجدر التوصل إلى استنتاج بناءً على هذه النقطة: سيتم استخدام اتصالات الجيل التالي عندما تكون هناك حاجة لنقل المعلومات بسرعة عالية. بالمناسبة ، لم يتم النظر في التغطية الكاملة.

تقنية MIMO

معناه استخدام هوائيات متعددة على جانبي التوريد والاستقبال. نشأت هذه التكنولوجيا في تعريفات 3G. تعمل معظم شبكات LTE MIMO في وضع 2x2. ببساطة ، هناك هوائيان للتزويد ، واثنان للاستقبال.في وضع 2x2 ، تتدفق المعلومات عبر قناتين حرتين في وقت واحد ، مما يجعل من الممكن زيادة سرعة الانتشار مرتين تقريبًا.

الآن هناك هواتف تدعم وضع 4x4. للأسف ، نظرًا لصغر حجم الهواتف ، من غير الواقعي زيادة عدد الهوائيات إلى اللامحدود. صعوبة أخرى تتمثل في الحاجة إلى إرسال الإعلانات الرسمية من كل هوائي ، مما يقلل من فاعلية التقنية.

تقنية من جهاز إلى جهاز

أصبحت المواقف التي يتحدث فيها المستخدمون على مسافة عشرات الأمتار من بعضهم البعض أكثر تكرارًا. نظرًا لاستخدام هذه التقنية ، ستمر حركة مرور الإشارات فقط عبر اتصال المشغل ، مما يجعل من الممكن تقييم هذه المكالمات ، وسيتم نقل المعلومات نفسها مباشرة عبر الأجهزة. هذا هو معنى التكنولوجيا.

اتفاقية الوصول

إذا كان الوضع مع تعيين مجموعة من التقنيات الممكنة قد تحسن مرة أخرى في عام 2015 ، فإن التقنيات نفسها لا تزال قيد الإنشاء. من الضروري الإشارة إلى تقنيات الجيل الجديد المطلوبة على الفور وأيها يجب إدخالها بعد فترة.

على الرغم من الافتقار إلى التنسيق والحسم في أهمية التكنولوجيا ، تحاول شركات التصنيع قيادة تشكيل وتنفيذ تقنيات الجيل الجديد من أجل الحصول لاحقًا على مكان مناسب.

أعلنت نوكيا عن شرائها Alcatel-Lucent مرة أخرى في عام 2015 ، وأعلنت شركة الاتصالات الأمريكية Verizon Wireless أن أول 5G في أمريكا سيكون في عام 2016.

عقبات فنية

معهد الاتصالات. جربت فراونهوفر في ألمانيا ترددات تتراوح من 40 إلى 100 جيجاهرتز ، وتستخدم سامسونج 28 جيجاهرتز في أبحاثها الخاصة ، وتستخدم نوكيا أكثر من 70 جيجاهرتز.

إن تشغيل الأجهزة في طيف مم من الأطوال الموجية له خاصية مثل ضعف إرسال الإشارات بشكل مفرط ، والتي تتناقص قوتها بشكل ملحوظ مع المسافة من المحطة الأساسية. بالإضافة إلى ذلك ، يتسبب جسم الإنسان في تداخل الإشارات.

ماذا يقول إريكسون؟

من وجهة نظر شركة إريكسون ، فإن الآفاق هي كما يلي.

ستتواصل المركبات غير المأهولة مع بعضها البعض. في حالة وقوع حادث ، فإن السيارة الأقرب إلى موقع الحادث ستخبر جميع المركبات التي تتبعها بالحادث. سيعطيهم ذلك الفرصة للإبطاء في الوقت المناسب أو ، في حالة الطريق المزدحمة ، لتصميم نمط حركة مختلف.

ستكون ماسحات المركبات قادرة على حساب الطقس بشكل صحيح وإرسال المعلومات عبر 5G حتى تتمكن السيارة من تصميم اتجاهات القيادة المناسبة.

في وسائل النقل الاجتماعي ، ستسمح 5G بمراقبة عدد الأشخاص المنتظرين في محطات الحافلات. سوف يمر سائق السيارة بتوقف مهجور ، ويقوم المشغل بإرسال السيارة المساعدة إلى نقاط الازدحام.

في عصر الجيل الخامس ، ستكون جميع الأجهزة المنزلية متصلة ببعضها البعض. إذا قبل ذلك ، أثناء الانتقال من غرفة إلى أخرى ، كان على الشخص حمل جهاز محمول من أجل الاستمرار ، على سبيل المثال ، الاستماع إلى راديو مثير للاهتمام ، الآن ستتواصل السماعات المتصلة في غرف مختلفة ببعضها البعض وسيستمر التشغيل من المكان المتوقف. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمستخدم تتبع استهلاك الطاقة لكل جهاز أو معرفة مقدار الطاقة الكهربائية التي تولدها البطاريات الشمسية.

ماذا تقدم كوالكوم؟

قدمت علامة Qualcomm التجارية تقنية 4.5G LTE Advanced ، ومن المقرر دمجها في المستقبل القريب. نتيجة لذلك ، ستكون الشركة قادرة على تغطية نطاق التردد الأوسع المطلوب لتنسيق 5G وشبكات LTE الموجودة سابقًا ، مما سيقلل من زمن الانتقال ويزيد الإنتاجية.

النوعية:

• عرض نطاق ممتاز بسبب الجمع بين نطاقات التردد ؛
• الحفاظ على 23 مشغلًا بشكل متزامن وزيادة الإنتاجية من خلال تجميع التردد ونقل حركة الشبكة بين المشغلين ؛
• تقليل وقت الاستجابة بمقدار 10 أضعاف مقارنةً بـ LTE Advanced ، أثناء استخدام الأبراج والترددات الحالية في حدود 1-70 ميكرو ثانية ؛
• استخدام أموال الخط الواردة لاحتياجات الخط الصادر ؛
• زيادة عدد الهوائيات في المحطات القاعدية من أجل تحسين التغطية وقوة الإشارة ؛
• زيادة الحفاظ على الطاقة لأجهزة إنترنت الأشياء من خلال تضييق النطاق إلى 1.4 ميجا هرتز و 180 كيلوهرتز (حوالي 10 سنوات على بطارية واحدة) ؛
• 1 جيجابت في الثانية لنقل البيانات بين المركبات والمستخدمين وأجهزة إنترنت الأشياء ؛
• تحليل البيئة دون تنشيط الشبكة اللاسلكية أو التنقل في أداة المستخدم.

باستخدام 5G اليوم

تم تصميم 5G للعمل في نطاقات تردد متعددة. الترددات المنخفضة من 600 إلى 700 ميجاهرتز مقبولة للمقاطعة أو لإنترنت الأشياء ، لأن المحطات القاعدية لها نطاق كبير. لكن سرعة نشر المعلومات وحجم واحد من الاتصالات على مستوى منخفض.

يصحح الطيف حتى 6 GHz هذا النقص ، ومع ذلك ، يجب تثبيت BS متوسطة التردد في كثير من الأحيان ، وهو ما يتضح من الوضع في المدن الكبيرة. تضمن RF حتى 73 جيجاهرتز سرعات قصوى تصل إلى 20 جيجابت / ثانية. لتلقي وما يصل إلى 10 جيجابت / ثانية. للتوزيع. تتمثل الصعوبة الرئيسية في جودة الإشارة حصريًا في خط رؤية المحطة القاعدة ، ويستخدم الطيف لتغطية المناطق المحلية الحرجة.

كما ذكرنا سابقًا ، فإن الميزات المحددة لشبكة الجيل الخامس هي النطاق الترددي العالي والكمون المنخفض أثناء انتشار البيانات. يتم تحقيق النتيجة من خلال استخدام تقنية مبتكرة لتعدد إرسال إشارة NOMA ، والتي تتيح الخدمة المتزامنة للعديد من المشتركين في قناة واحدة. تستخدم تنسيقات الجيل المبكر التجزئة المؤقتة ، ويتبادل المستخدمون البيانات بالتناوب مع المحطة الأساسية.

شركة انتل

بادئ ذي بدء ، من الضروري إبراز مزايا Intel. في دورة الألعاب الأولمبية الشتوية الأخيرة في بيونغ تشانغ ، قامت الشركة بتركيب 5G. جعلت كاميرات UHD المتصلة به من الممكن بث الأحداث الرياضية عبر الإنترنت مع تأثير التواجد.

استخدمت النقاط الساخنة اللاسلكية أيضًا ميزات 5G وخدمت العديد من المشتركين. تم تركيب نصيب الأسد من المعدات في الهواء الطلق - وهي تجربة رائعة في متانة الجهاز.

أعلنت الشركة أيضًا عن شراكة مع NNT DoCoMo وتركيب 5G في أولمبياد 2020 في الصين. أحد أهداف الشراكة هو إظهار واستخدام القدرات الجديدة للمدينة "الذكية".

في MWC لهذا العام ، كشفت الشركة النقاب عن كمبيوتر محمول مفاهيمي يدعم 5G على أساس مودم XMM 8060 الخاص بها. يتم الآن تثبيت الشريحة الكبيرة بشكل منفصل عن الشريحة. لزيادة الكفاءة ، تعمل الشركة على دمج وحدة المودم في نظام واحد.

على أي حال ، الشيء المهم هو أن الشركة تعمل على معيار مبتكر يحول الكمبيوتر المحمول إلى جهاز أكثر تنوعًا. مع الأداة الجديدة ، لن يضطر المستخدم للقلق بشأن الشبكات اللاسلكية العامة غير الآمنة. لن تحتاج إلى تشغيل نقطة اتصال Wi-Fi على هاتفك أيضًا. ومن المقرر الإعلان عن أول المنتجات الجديدة في العام المقبل ، وشركاء Intel Corporation هم Microsoft و Dell و HP و Lenovo.

بالإضافة إلى ذلك ، تم تأسيسه حول شراكة Intel Corporation مع مبتكر الأجهزة الإلكترونية المحمولة - علامة Spreadtrum. الهدف من هذا التعاون هو تصميم معالجات إنتل XMM 8000 المحمولة بمودم 5G مدمج بحلول النصف الثاني من العام المقبل.

كوالكوم

أعلنت الشركة لأول مرة عن مودم X50 في عام 2016. تم الكشف الآن أن SDX50 سيكون جزءًا من شريحة Snapdragon 855 الخاصة ، المصنوعة باستخدام عملية 7 نانومتر ، والتي سيتم إصدارها في أوائل العام المقبل. لا يمكن القول أن إصدار Qualcomm عملي تمامًا للتثبيت على الهواتف وأجهزة الكمبيوتر اللوحية.

هواوي

تعد علامة Huawei التجارية نظيرًا آخر في سباق 5G. في MWC لهذا العام ، عرضت الشركة مودم Balong 5G01 ، والذي يضمن سرعات تصل إلى 2.3 جيجابت / ثانية. للأسف ، لا تجعل أبعاد الدائرة المصغرة من الممكن استخدامها في الهواتف وأجهزة الكمبيوتر اللوحية. ولكن نظرًا لذكاء العلامة التجارية ، فمن المتوقع ظهور شريحة Kirin التي تدعم شبكة الجيل الخامس قريبًا جدًا.

شبكات نوكيا

تعد الشركة ثاني أكبر مورد لمعدات الاتصالات بعد علامة Huawei التجارية.تمتلك الشركة تحت تصرفها معدات خاصة بها تعمل في طيف التردد المنخفض (LF) ، والمجال (MF) ، والتردد (HF). في وقت سابق من هذا العام ، كشفت نوكيا النقاب عن معالجات 5G كاملة الميزات لمحطات Reef Shark الرئيسية. معدل نقل كتلة واحدة في حدود 84 جيجابت / ثانية. تم التخطيط لتركيب المعدات التجارية على أساس المعالج المبتكر في نهاية هذا العام.

من يشارك في 5G في روسيا

تواكب شركات الاتصالات المحلية الاتجاه العام. لقد دخلوا في شراكة مع كبار مزودي معدات الشبكات العالمية مثل Ericsson و Huawei و Nokia لتطوير أجهزة 5G.

مكبر الصوت

كان هذا المشغل أول من أبدى اهتمامًا بالتكنولوجيا المبتكرة. في عام 2014 ، اتفق مع علامة Huawei التجارية على تشكيل شبكات 5G تجريبية. تم إطلاقها هذا العام خلال كأس العالم 2018.

في صيف هذا العام ، أطلقت Megafon أول 5G في روسيا - لأعضاء اجتماع الاقتصاد في سان بطرسبرج. كانت سرعة نشر المعلومات تساوي 1.24 جيجابت / ثانية. استخدمت شركة Megafon معدات علامة Huawei التجارية وشريحة من Qualcomm.

منذ وقت ليس ببعيد ، اتفقت شركة Megafon مع Nokia على تطوير 5G. في الخريف ، في اجتماع عمل نيجني نوفغورود ، أظهروا معدل نقل المعلومات الرائد - 5 جيجابت / ثانية. عُرض على أعضاء القمة فيديو بزاوية 360 درجة UHD على الشاشة من نظارات الواقع الافتراضي.

MTS

انضمت إلى السباق في عام 2017. مثل السابق ، عزت هذه الشركة إطلاق 5G إلى كأس العالم 2018. سيبدأ التنفيذ التجاري ، وفقًا لجدول الشركة ، في 2019-2020.

في شتاء عام 2015 ، وقعت MTS اتفاقية بشأن التطوير الجماعي لـ 5G مع شركة Ericsson ، في الربيع مع Nokia ، وفي الخريف مع Samsung. أجرت MTS تجارب في الخريف على معدات من نوكيا. كانت سرعة نشر المعلومات في حدود 4.5 جيجابت / ثانية.

Tele2

في الخريف ، وقعنا اتفاقية مع شركة Nokia Corporation بشأن تشكيل 5G وتصميم الخدمات في مجال إنترنت الأشياء.

الخط المباشر

وهو حاليًا في حوار مع الموردين حول تجارب 5G. أخبر ممثل شركة A. Aibasheva Rusbase عن هذا الأمر. لكن أولاً ، تخطط الشركة لتكييف بنيتها التحتية الخاصة والعمل مع 4.5G. من الآن فصاعدًا ، سيمكنهم هذا التدريب من دمج 5G على الفور.

متى يأتي 5G؟

تم التخطيط للمبيعات التجارية لـ 5G في العام المقبل. كل منهم يقتصر على الأحداث الرياضية الجماعية. على سبيل المثال ، أطلقت شركة الهاتف المحمول KT Corporation في كوريا الجنوبية شبكة الجيل الخامس في أولمبياد Pchenhang هذا العام. تخطط MTS و Megafon المحلية لتثبيت 5G في الألعاب الأولمبية الصيفية 2020 في الصين.

يثق معظم الخبراء في أن تكامل 5G على نطاق واسع سيبدأ بعد عام 2020. قالت شركة إريكسون مؤخرًا إنه سيتم توصيل 550 مليون جهاز بهذه الشبكات في عام 2022. الآن الشركات تقوم فقط بتجربة المعدات.

الآن ، من المرجح أن تكون 5G فكرة أكثر من كونها تقنية ، حيث لا يوجد تنسيق مشترك حتى الآن. لكي يبدأ الاستخدام الشامل لهذا الاتصال ، من الضروري خلق ظروف تكنولوجية واختيار الترددات والتحول إلى معدات مبتكرة.

5G في الترددات اللاسلكية

أجمع محاورو Rusbase على أن الاتحاد الروسي لا يزال بعيدًا عن تقديم 5G على نطاق واسع. لم يسترد المشغلون الروس بعد استثماراتهم الخاصة في إنشاء شبكات LTE. في الوقت الحالي ، تبلغ تغطية LTE في حدود 30 ٪ ، فيما يتعلق بمؤسسات الاتصالات في المستقبل القريب سوف تتفوق على زيادة هذه القيمة. و 5G بالنسبة لهم هو مجرد احتياطي للمستقبل.

تعتقد S. Skvortsova ، رئيس التطوير الاستراتيجي في Tele2 ، أنه سيتم تسويق 5G بحلول عام 2021. وفقًا لبيانها ، هناك خيار أولي في الطريق إلى تقنية 5G - LTE Advanced (LTE-A). يدعم سرعات تصل إلى 100 ميغا بت / ثانية للمشتركين ذوي الحركة العالية و 1 جيجابت / ثانية للمستخدمين الثابتين.

في مايو من العام الماضي ، أعلنت وسائل الإعلام عن خطط وزارة الاتصالات لإطلاق 5G في المدن الكبرى في الاتحاد الروسي بحلول عام 2020. وبالتالي ، سيتم دمج الشكل الجديد في عام 2020 في 8 مدن كبرى في الاتحاد الروسي ، وفي عام 2025 بالفعل في 16 مدينة يزيد عدد سكانها عن مليون شخص.

خاتمة

في الختام ، تجدر الإشارة إلى أنه من المتوقع حدوث تغييرات واسعة النطاق في الاتصالات الخلوية في المستقبل القريب.سيزداد عدد الأجهزة المتصلة بالشبكة في وضع "الاتصال الدائم بالإنترنت" بشكل سريع. من المحتمل حدوث سيناريو عندما يتحول التلفزيون إلى الشبكات الخلوية.