حتى بدون فهم أجيال معايير الاتصالات المتنقلة بشكل خاص، فمن المحتمل أن يجيب أي شخص بأن 5G أفضل من 4G/LTE. في الواقع، كل شيء ليس بهذه البساطة. دعونا نتعرف على سبب كون 5G أفضل/أسوأ، وما هي حالات استخدامها الأكثر واعدة، مع الأخذ في الاعتبار الوضع الحالي.
إذًا، بماذا تعدنا تقنية 5G؟
- تزيد السرعة عشرات المرات حتى 10 جيجابايت/ثانية،
- تقليل التأخير (زمن الوصول) بعشرات المرات إلى 1 مللي ثانية،
- زيادة موثوقية الاتصال (معدل خطأ فقدان الحزمة) مئات المرات،
- زيادة كثافة (عدد) الأجهزة المتصلة (106/كم2).
ويتم تحقيق كل ذلك من خلال:
- متعدد القنوات (التوازي عبر الترددات والمحطات الأساسية)
- زيادة ترددات الموجة الحاملة الراديوية من الوحدات إلى عشرات جيجاهرتز (سعة قناة الراديو)
ستعمل تقنية 5G على تحسين تقنية 4G في المجالات التقليدية، سواء كان ذلك من خلال التنزيل الفوري للأفلام أو توصيل تطبيق الهاتف المحمول بالسحابة بسلاسة. فهل سيكون من الممكن رفض توصيل الإنترنت إلى شققنا ومكاتبنا عبر الكابل؟
ستوفر شبكة الجيل الخامس اتصالاً عالميًا من كل شيء إلى كل شيء، وتجمع بين البروتوكولات ذات النطاق الترددي العالي والمستهلكة للطاقة والبروتوكولات ضيقة النطاق والموفرة للطاقة. سيؤدي هذا إلى فتح اتجاهات جديدة لا يمكن الوصول إليها بواسطة تقنية الجيل الرابع: الاتصالات من آلة إلى آلة على الأرض وفي الجو، والصناعة 5، وإنترنت الأشياء.
أم لا؟..
كيف يعمل هذا؟
إذا كنت تعرف كيفية عمل 5G، فتخط هذا القسم.
إذًا، كيف يمكننا تحقيق مثل هذا النقل السريع للبيانات في 5G، كما هو موضح أعلاه؟ هذا ليس نوعاً من السحر، أليس كذلك؟
ستحدث الزيادة في السرعة بسبب الانتقال إلى نطاق تردد أعلى - لم يكن مستخدمًا من قبل. على سبيل المثال، تردد شبكة WiFi المنزلية هو 2,4 أو 5 جيجا هرتز، وتردد شبكات الهاتف المحمول الموجودة ضمن 2,6 جيجا هرتز. ولكن عندما نتحدث عن 5G، فإننا نتحدث على الفور عن عشرات الجيغاهيرتز. الأمر بسيط: نقوم بزيادة التردد وتقليل الطول الموجي – وتصبح سرعة نقل البيانات أكبر بعدة مرات. ويتم تفريغ الشبكة ككل.
إليكم قصة مصورة تصور كيف كانت وكيف ستكون. كان:
سوف يكون:
(المصدر: IEEE Spectrum،
لقد زاد التردد بمقدار عشرة أضعاف، لذا فإننا في الجيل الخامس نتعامل مع موجات ملليمترية أقصر بكثير. لا يمرون عبر العقبات بشكل جيد. وفي هذا الصدد، تتغير بنية الشبكة. إذا كانت الاتصالات السابقة توفرها لنا أبراج كبيرة وقوية توفر الاتصالات عبر مسافات طويلة، فسيكون من الضروري الآن وضع العديد من الأبراج المدمجة ومنخفضة الطاقة في كل مكان. وتذكر أنه في المدن الكبيرة ستحتاج إلى الكثير من المحطات، وذلك بسبب حجب الإشارة عن طريق المباني الشاهقة. لذلك، لتزويد نيويورك بثقة بشبكات 5G، فأنت بحاجة إلى ذلك
في
خياران للشبكة: الهاتف الثابت والمحمول
التكنولوجيا المستخدمة لتقليل استهلاك الطاقة وزيادة المدى تكوين الشعاع — التكوين الديناميكي لحزمة الراديو لمشترك معين. كيف يتم ذلك؟ تتذكر المحطة الأساسية مصدر الإشارة وفي أي وقت (لا تأتي من هاتفك فحسب، بل أيضًا كانعكاس للعوائق)، وباستخدام أساليب التثليث، تحسب موقعك التقريبي، ثم تبني مسار الإشارة الأمثل.
المصدر: أناليسيس ميسون
ومع ذلك، فإن الحاجة إلى تتبع موضع جهاز الاستقبال تؤدي إلى اختلاف بسيط بين حالات الاستخدام الثابتة والمتنقلة، وينعكس ذلك في حالات الاستخدام المختلفة (المزيد عن هذا لاحقًا في قسم “سوق المستهلك”).
الوضع الراهن
المعايير
لا يوجد معيار 5G مقبول. التكنولوجيا معقدة للغاية وهناك عدد كبير جدًا من اللاعبين ذوي المصالح المتضاربة.
معيار 5G NR في مرحلة الاقتراح المتطورة للغاية (راديو جديد) من منظمة 3GPP (مشروع شراكة الجيل الثالث)، التي طورت المعايير السابقة، 3G و 4G. يستخدم 5G نطاقين من الترددات الراديوية (نطاق التردداتأو اختصارها ببساطة FR). يقدم FR1 ترددات أقل من 6 جيجا هرتز. FR2 – فوق 24 جيجا هرتز، ما يسمى. موجات ملليمتر. يدعم المعيار أجهزة الاستقبال الثابتة والمتحركة وهو تطوير إضافي لمعيار 5GTF من شركة الاتصالات الأمريكية العملاقة Verizon، والذي يدعم أجهزة الاستقبال الثابتة فقط (يسمى هذا النوع من الخدمة شبكات الوصول اللاسلكية الثابتة).
يوفر معيار 5G NR ثلاث حالات استخدام:
- إم بي بي (تعزيز النطاق العريض المحمول) - يحدد الإنترنت عبر الهاتف المحمول الذي اعتدنا عليه؛
- عنوان URL (اتصالات ذات زمن وصول منخفض وموثوقة للغاية) - متطلبات عالية لسرعة الاستجابة والموثوقية - لمهام مثل النقل المستقل أو الجراحة عن بعد؛
- متك (آلة ضخمة من نوع الاتصالات) – دعم عدد كبير من الأجهزة التي نادراً ما ترسل البيانات – حالة إنترنت الأشياء، أي العدادات وأجهزة المراقبة.
أو باختصار نفس الشيء في الصورة:
من المهم أن نفهم أن الصناعة ستركز في البداية على تنفيذ eMBB كسيناريو أكثر قابلية للفهم مع التدفقات النقدية الحالية.
مقدمة من
منذ عام 2018، تم إجراء اختبارات واسعة النطاق، على سبيل المثال، في دورة الألعاب الأولمبية الشتوية في كوريا الجنوبية. وفي عام 2018، أجرى جميع المشغلين الروس الأربعة الكبار اختبارات. اختبرت MTS التكنولوجيا الجديدة
وفي كوريا الجنوبية، ولأول مرة في العالم، تم تقديم خدمة 5G في نهاية عام 2018. ومن المتوقع طرحه تجاريًا على مستوى العالم في العام المقبل 2020. في المرحلة الأولية، سيتم استخدام النطاق FR1 كإضافة لشبكات 4G الحالية. وفقًا لخطط وزارة الاتصالات والإعلام، ستبدأ شبكات الجيل الخامس (5G) في روسيا في الظهور في المدن التي يزيد عدد سكانها عن مليون نسمة اعتبارًا من عام 2020. ومن الناحية العملية، سيتم تحديد النشر على نطاق واسع من خلال القدرة على تحقيق الدخل، وهذا الجانب من 5G ليس واضحًا بعد.
ما هي مشكلة تحقيق الدخل؟ والحقيقة هي أن مشغلي الاتصالات لا يرون حتى الآن أسبابًا مقنعة للتحديث: فالشبكات الحالية قادرة على التعامل مع الحمل بشكل جيد. والآن يفكرون في 5G أكثر من حيث التسويق: سيكون رمز 5G الموجود على شاشة الهاتف بالتأكيد ميزة إضافية في نظر مشتركي مشغل الاتصالات. حالة قصصية مع
إذا نظرت عن كثب، يمكنك أن ترى أن الرمز هو في الواقع "5GE" - والذي يرمز إلى 5G Evolution، وفجأة لم يعد هذا هو 5G الذي نفكر فيه، ولكنه مجرد علامة اخترعها المسوقون لشبكة LTE موجودة مع بعض التحسينات.
شرائح
لقد استثمرت شركات الإلكترونيات الدقيقة بالفعل مليارات الدولارات في شبكات الجيل الخامس. تقدم سامسونج شرائح لأجهزة المودم الخلوية 5G NR (
الهواتف
أعلنت جميع الشركات المصنعة لهواتف Android تقريبًا عن خطط لتقديم 5G. قدمت سامسونج هاتف Galaxy S10 الرائد بنسخة 5G في معرض Mobile World Conference في نهاية فبراير 2019. وتم إصداره في كوريا في 5 أبريل. في الولايات المتحدة، ظهر المنتج الجديد في 16 مايو، وهناك يتم الاتصال بشبكة مشغل الاتصالات Verizon. يقوم مشغلون آخرون أيضًا باللحاق بالركب: تعلن AT&T عن خطط لإصدار هاتف ذكي ثانٍ مع Samsung في النصف الثاني من عام 2.
على مدار العام، ستصل الهواتف الذكية 5G من مختلف الشركات المصنعة، ومعظمها من الشركات المتميزة، إلى رفوف المتاجر. ووفقا لبعض التقديرات، فإن التكنولوجيا الجديدة ستزيد تكلفة الأجهزة بمقدار 200-300 دولار ورسوم الاشتراك بنسبة 10%.
سوق المستهلك
الحالة 1. الإنترنت المنزلي
ستصبح شبكات الوصول اللاسلكية الثابتة 5G بديلاً للإنترنت السلكي في شققنا. إذا كان الإنترنت قد وصل سابقًا إلى شقتنا عبر الكابل، فسيأتي في المستقبل من برج 5G، ثم سيقوم جهاز التوجيه بتوزيعه عبر شبكة WiFi المنزلية المعتادة. أكملت الشركات الفاعلة الرئيسية الاستعدادات، حيث تزامنت إطلاق أجهزة التوجيه للبيع مع نشر شبكات 5G. يتكلف جهاز التوجيه 5G النموذجي ما بين 700 إلى 900 دولار ويوفر سرعات تنزيل تتراوح من 2 إلى 3 جيجابت في الثانية. وبهذه الطريقة، سيحل المشغلون مشكلة "الميل الأخير" لأنفسهم ويقللون تكلفة مد الأسلاك. ولا داعي للخوف من أن الشبكات الأساسية الحالية لن تكون قادرة على التعامل مع حركة المرور المتزايدة التي ستأتي من شبكات 5G: فالأبحاث جارية لاستخدام الاحتياطي الحالي لشبكات الألياف الضوئية - ما يسمى "الألياف المظلمة".
إلى أي مدى سيكون هذا السيناريو جديدًا بالنسبة للمستخدمين؟ بالفعل، في بعض البلدان، لم يعودوا يستخدمون الإنترنت السلكي المنزلي التقليدي، ويتحولون إلى LTE: اتضح أن استخدام الاتصالات المتنقلة في جميع المواقف أسرع وأرخص، مع توفر تعريفات مناسبة. وقد تطور هذا الوضع في كوريا، على سبيل المثال. و هو موضح في هذا الكاريكاتير:
الحالة 2. التجمعات الجماهيرية للناس
من المؤكد أن الجميع كانوا في مثل هذا الوضع غير السار: تعال إلى المعرض أو الملعب، ويختفي اتصال الهاتف المحمول. وهذا بالتحديد في اللحظة التي تريد فيها نشر صورة أو الكتابة على الشبكات الاجتماعية.
الملاعب
أجرت سامسونج الاختبار بالتعاون مع شركة الاتصالات اليابانية KDDI في ملعب بيسبول يتسع لـ 30 ألف مقعد. باستخدام الأجهزة اللوحية التجريبية 5G، تمكنا من عرض بث فيديو بدقة 4K على عدة أجهزة لوحية في وقت واحد.
يعد الملعب واحدًا من ثلاثة سيناريوهات موضحة في منطقة تجريبية تسمى 5G City، وتقع في سوون (المقر الرئيسي لشركة سامسونج). تتضمن السيناريوهات الأخرى بيئة حضرية (توصيل كاميرات الفيديو وأجهزة الاستشعار ولوحات المعلومات) ونقطة وصول عالية السرعة لتوصيل فيديو عالي الدقة إلى حافلة متحركة: أثناء مرورها بالنقطة، يتوفر للفيلم وقت للتنزيل.
Игры
لدى Niantic، مبتكر لعبة Pokemon Go المشهورة عالميًا والمعتمدة على الموقع، آمال كبيرة في مجال 5G. وهذا هو السبب: منذ وقت ليس ببعيد، ظهرت أحداث جماعية في اللعبة - الغارات. تتطلب الغارات منك التنسيق مع لاعبين آخرين للعمل معًا لهزيمة بوكيمون قوي بشكل خاص، وهذا يخلق مواقف مثيرة للاهتمام في الحياة الواقعية. وبالتالي، فإن الموقع الأسطوري الرئيسي للعبة مع أندر Pokemon Mewtwo يقع في Times Square في نيويورك - يمكنك أن تتخيل ما يمكن أن يتجمع هناك حشد لا يتكون فقط من صيادي البوكيمون، ولكن أيضًا السياح فقط.
يعتبر الواقع المعزز أيضًا "تطبيقًا قاتلًا" لشبكات الجيل الخامس. في هذا
نقل
وأخيرا، قضية القطار مثيرة للاهتمام. ظهرت فكرة لتزويد السكك الحديدية باتصالات 5G للترفيه وراحة الركاب. دراسة جامعة بريستول
مثال على كيفية وضع نقاط الوصول على طول مسار السكك الحديدية
تم إجراء الاختبارات بنجاح على قطار يعمل بالقرب من طوكيو - خاصتهم
حالات الاستخدام الجديدة
ولكن كل هذا هو بالأحرى حل للمشاكل المألوفة لنا بالفعل. ما هي الأشياء الجديدة بشكل أساسي التي يمكن أن تقدمها لنا تقنية 5G؟
سيارة متصلة
الميزة الرئيسية هي الكمون المنخفض، مما يسمح للآلات بالتواصل مع بعضها البعض بسرعات تصل إلى 500 كم / ساعة. وعلى عكس السائقين البشر، سوف تتمكن السيارات أخيراً من التفاوض فيما بينها أو مع البنية التحتية الثابتة حول المناورات، مما يجعل الطريق أكثر أماناً. ومن المثير للاهتمام أن النظام سوف يأخذ في الاعتبار الظروف الجوية: يعلم الجميع أنه في الطقس الزلق تكون مسافة الكبح أطول، لذلك يجب أن تتغير القواعد في مثل هذا النظام.
تجمع جمعية 5GAA الأوروبية (اتحاد السيارات) بالفعل أكثر من 100 شركة كبرى مصنعة للاتصالات والسيارات حول العالم لتسريع نشر C-V2X (المركبة الخلوية لكل شيء). الأهداف الرئيسية للجمعية هي السلامة الشاملة على الطرق وكفاءة المرور. يمكن أيضًا لراكبي الدراجات والمشاة الذين يستخدمون هواتف 5G الذكية الاعتماد على السلامة. وسيتمكن المشاركون في حركة المرور على مسافات تصل إلى كيلومتر واحد من التواصل مباشرة، أما على مسافات أطول فسوف يحتاجون إلى تغطية 1G. وسيضمن النظام إنشاء ممرات للشرطة وسيارات الإسعاف، وتوفير تبادل أجهزة الاستشعار بين السيارات، والقيادة عن بعد وغيرها من المعجزات. وبعد إطلاق C-V5X، تخطط الجمعية لتطبيق الخبرة المكتسبة في 2G V5X، حيث ستستهدف الصناعة 2 والمدن الذكية وكل ما يتحرك يستخدم 4.0G.
أمثلة على المواقف التي يمكن حلها باستخدام Connected Car. المصدر: كوالكوم
ستسمح تقنية 5G بالاتصال ليس فقط للمركبات الأرضية، ولكن أيضًا للطائرات. هذا العام، سامسونج، بالتعاون مع مزود الإنترنت الإسباني أورانج،
الصناعة 4.0
بشكل عام، تم اختراع مصطلح "Industrie 4.0" في ألمانيا لبرنامج التحديث الصناعي. منظمة
أما التطبيقات الأخرى، مثل الاتصال بين وحدات التحكم الصناعية أو مع المشغلين البشريين وشبكات الاستشعار، فهي أقل تطلبًا. في الوقت الحاضر، تستخدم معظم هذه الشبكات الكابلات، لذلك يبدو أن شبكات الجيل الخامس اللاسلكية تمثل حلاً مجديًا اقتصاديًا، بالإضافة إلى السماح بإعادة تشكيل الإنتاج بسرعة.
ومن الناحية العملية، ستؤدي الجدوى الاقتصادية إلى اعتماد تقنية الجيل الخامس في أغلى مجالات العمل البشري، مثل سائقي الرافعات الشوكية في المصانع والمستودعات. وهكذا أثبتت شركة الهندسة الأوروبية Acciona
وسوف تذهب تقنيات التعاون عن بعد إلى أبعد من ذلك. وفي هذا العام، تم توضيح كيف يقوم جراح خبير بمراقبة تقدم عملية السرطان في الوقت الفعلي، والتي تتم على بعد عدة كيلومترات، ويظهر لزملائه أفضل السبل لإجراء العملية. ومع تحسن التكنولوجيا، سيكون قادرًا على القيام بدور أكثر نشاطًا، حيث يتحكم بشكل مباشر في الأدوات الجراحية.
انترنت الأشياء
بادئ ذي بدء، ستحل تقنية 5G مشكلة معايير اتصالات إنترنت الأشياء العديدة وغير المدعومة بشكل سيء، والتي، في رأينا، تحد حاليًا من تطوير هذا المجال.
هنا يمكن لـ 5G تقديم ما يلي:
- الشبكات المخصصة (بدون أجهزة التوجيه)
- كثافة عالية للأجهزة المتصلة
- يدعم الاتصالات ذات النطاق الضيق والموفرة للطاقة (أكثر من 10 سنوات على بطارية واحدة).
ولكن يبدو أن الشركات الكبرى لا تزال مهتمة أكثر بسيناريوهات أخرى غير إنترنت الأشياء. لم يعثر البحث السريع على الإنترنت على أي عروض توضيحية من قبل اللاعبين الرئيسيين حول فوائد 5G لإنترنت الأشياء.
في ختام هذا الموضوع، دعونا ننتبه إلى الاحتمال التالي المثير للاهتمام. في الوقت الحاضر، الاعتماد على منفذ أو الحاجة إلى استبدال البطاريات يحد من اختيار "الأشياء". يعمل الشحن اللاسلكي الحثي منخفض التردد فقط على مسافة بضعة سنتيمترات. وستمكن تقنية 5G وموجاتها المليمترية الاتجاهية من الشحن الفعال لمسافات تصل إلى عدة أمتار. وعلى الرغم من أن المعايير الحالية لا تحدد ذلك، فليس لدينا أدنى شك في أن المهندسين سيجدون قريبًا طرقًا للاستفادة من هذه الفرصة!
ميزات المطور
إذا كنت مهتمًا بالموضوع، إلى أين تذهب بعد ذلك؟
اتصالات. ستتمكن شخصيًا من مقابلة لاعبي 5G في المؤتمرات الروسية القادمة
ومن بين الاتصالات الأكاديمية تجدر الإشارة إلى ذلك
التمويل. يعقد اللاعبون الرئيسيون مسابقات لاستخدام 5G في مجالات مختلفة. في الولايات المتحدة فيريزون مؤخرا
وضع. بالإضافة إلى مشغلي الهواتف المحمولة الأربعة الكبار، هناك العديد من الشركات في روسيا تخطط لاستخدام 5G في المستقبل القريب. نموذج العمل الخاص بمزود توصيل المحتوى الرائد في روسيا ورابطة الدول المستقلة، CDNVideo، هو الدفع مقابل حجم حركة المرور المستلمة. إن استخدام 5G، والذي من المحتمل أن يخفض هذا السعر، سيسمح للشركة بخفض التكاليف. تقوم PlayKey بالترويج للألعاب في السحابة، وليس من المستغرب أنها تخطط أيضًا لاستخدام 5G.
مفتوحة المصدرومن المرجح أن تلعب دورا رئيسيا في البنية التحتية. أمريكي
المؤلفون:
ستانيسلاف بولونسكي - رئيس قسم البحث والتطوير المتقدم في مركز أبحاث سامسونج
تاتيانا فولكوفا - مؤلفة المنهج الدراسي لمشروع إنترنت الأشياء أكاديمية سامسونج، المتخصصة في برامج المسؤولية الاجتماعية للشركات في مركز أبحاث سامسونج
المصدر: www.habr.com