شبکه‌ی مخابراتی 5G چگونه جهان ما را تغییر خواهد داد؟

استفاده از پهنای باند بالا، نرخ انتقال داده‌ی زیاد و تسهیل در ارتباطات مبتنی بر اینترنت چون مکالمات ویدئویی، تنها گوشه‌ای از قابلیت‌هایی است که با پیاده‌سازی شبکه‌های 5G در اختیار کاربران قرار خواهد گرفت.


پروفسور رحیم تفضلی، رئیس مرکز نوآوری‌های 5G دولتی انگلستان در دانشگاه سوری در این خصوص می‌گوید:

    شبکه‌های مخابراتی 5G یک بازنگری و انقلاب کلی در زمینه‌ی طیف امواج رادیویی خواهد بود.

پیاده‌سازی شبکه‌های مخابراتی 5G بدین معنا است که بستر مورد نیاز برای اتصال شهرهای هوشمند، انجام عمل‌های جراحی ریموت، استفاده از خودروهای هوشمند و اینترنت اشیا در دسترس خواهد بود.

اما کلید درک قابلیت‌های این شبکه‌ی بسیار سریع چیست؟ پاسخ این سوال در هماهنگ‌سازی و تحول کلی در طیف امواج رادیویی نهفته است. داده‌ها با استفاده از امواج رادیویی منتقل می‌شوند. امواج رادیویی نیز مشخصاتی همچون طول موج و فرکانس دارند که منجر به ایجاد امواج می‌شود.

با توجه به تغییر طول موج و متعاقب آن تغییر فرکانس یک موج، از امواج مختلف برای کاربردهای متفاوتی در ارتباطات استفاده می‌شود که این موضوع بصورت قراردادی تعیین شده است. برای مثال طول موج خاصی در صنعت دریانوردی استفاده می‌شود در حالی که طول موج‌های دیگری برای استفاده در صنعت هوانوردی، انتقال تصاویر تلویزیونی و شبکه‌های موبایل اختصاص داده شده است. استاندارد استفاده از این طول موج‌ها و اختصاص آن به کاربردهای خاص توسط اتحادیه بین‌المللی مخابرات که زیر نظر سازمان ملل متحد فعالیت می‌کند، مشخص می‌شود.

در حال حاضر طیف امواج رادیویی نظم خاصی ندارد و نیاز به اختصاص فرکانس‌های جدید به فناوری‌های نو منجر به استفاده از فاصله‌ی فرکانسی بین امواج شده است. این موضوع منجر به ایجاد مشکلات در سرعت ارتباط شده است.

برای ایجاد بستر مورد نیاز به منظور پیاده‌سازی شبکه‌های ارتباطی 5G، اتحادیه بین‌المللی مخابرات در حال بازسازی بخش‌هایی از شبکه‌ی رادیویی است که به انتقال داده‌ها اختصاص داده شده بود. البته این امر خللی در شبکه‌های مخابراتی پیشین چون ۳جی و ۴جی ایجاد نخواهد کرد.

سرعت ۱۰۰ برابری انتقال اطلاعات

۵ جی یک شبکه‌ی ارتباطی بسیار سریع است. پروفسور تفضلی معتقد است که با استفاده از شبکه‌های ارتباطی ۵جی می‌توان به رویای دستیابی به سرعت ۸۰۰ گیگابیت بر ثانیه دست یافت. سرعت ۸۰۰ گیگابیت بر ثانیه ۱۰۰ برابر سریع‌تر از شبکه‌های ۵جی است که هم‌اکنون بصورت آزمایشی توسط برخی از کمپانی‌ها پیاده‌سازی شده است.

زمانی که سامسونگ در سال ۲۰۱۳ خبر از آزمایش شبکه‌ی ۵جی خود با سرعت انتقال داده‌ی یک گیگابیت بر ثانیه داد، بسیاری از علاقمندان به وجد آمدند. با استفاده از این شبکه می‌توان یک فیلم با رزولوشن اچ‌دی را در یک ثانیه دانلود کرد. با وجود این، استفاده از یک شبکه‌ی ارتباطی با نرخ انتقال ۸۰۰ گیگابیت در ثانیه بسیار هیجان‌انگیزتر است، بطوریکه می‌توان ۸۰۰ فیلم با رزولوشن اچ‌دی را در یک ثانیه دانلود کرد.

سارا مازور، رئیس مرکز مطالعات اریکسون، که سرمایه‌گذاری عظیمی در مورد تحقیقات ۵جی به انجام رسانده، در این خصوص می‌گوید:

شبکه‌‌های ارتباطی ۵جی باید از عهده‌ی نیاز مبرم زمینه‌های مختلف به ارتباط بر آیند.

پیش‌بینی‌ها حکایت از این دارد که در سال ۲۰۲۰ بیش از ۵۰ تا ۱۰۰ میلیارد ابزار به اینترنت متصل خواهند شد. از این‌رو ارتباطات با استفاده از فرکانس‌های مختلف برای اتصال گجت‌های مورد نیاز در نظر گرفته شده‌اند.

افزایش ظرفیت شبکه چیزی شبیه به عریض کردن راه ارتباطی است. در صورتی که جاده عریض‌تر شود، خودروهای بیشتری می‌توانند از آن عبور کنند. یعنی با ایجاد لاین‌های بیشتر، خودروهای بیشتری نیز در آن واحد عبور می‌کنند، اما منظم کردن حرکت نیز نقش پررنگی در بالا بردن سرعت دارد. برای مثال اختصاص برخی کانال‌ها به ارتباطات محلی و شماری دیگر به ارتباطات جهانی می‌تواند سرعت نقل و انتقال داده‌ها را افزایش دهد.

یکی از مورادی که نیاز به پهنای باند بالا را افزایش می‌دهد، مفهوم اینترنت اشیا است. اینترنت اشیا تنها به معنای ارتباط با سیستم تهویه‌ی خانه‌ی هوشمند یا امکان کنترل لوازم خانگی از فاصله‌ی دور بصورت ریموت نیست. بلکه این مفهوم مفاهیم گسترده‌تری را شامل می‌شود که از جمله‌ی آن می‌توان به اطلاع از صندلی‌های خالی قطار‌های موجود در ایستگاه اشاره کرد که این اطلاعات از طریق خود قطار که به اینترنت متصل شده، حاصل می‌شود.

ابزار‌های هوشمند خود بطور مستقل قادرند تا پهنای باند مورد نیاز خود را انتخاب کنند که این موضوع از شلوغ شدن یک فرکانس خاص بصورت خودکار پیشگیری می‌کند. براساس پیش‌بینی‌های صورت گرفته انتظار می‌رود اولین فرکانس در نظر گرفته شده از سال ۲۰۲۰ میلادی عملیاتی شود. دو فرکانس بعدی نیز در ادامه به جمع شبکه‌ی ۵جی اضافه خواهد شد. مازور در این خصوص می‌گوید:

پس از اینکه فرکانس‌های پیش‌بینی شده پیاده‌سازی شده و در اختیار کاربران قرار گیرد، می‌توان محصولات مبتنی بر این فناوری‌ها را توسعه داد.

یکی دیگر از قابلیت‌های کلیدی شبکه‌ی ۵جی، پایداری این شبکه است. سارا مازور پایداری شبکه‌های ۵جی را به اندازه‌ای بالا عنوان می‌کند که می‌توان حتی این شبکه‌ها با از نظر پایداری بهتر از شبکه‌ی اینترنت فیبر داست. پیشرفت‌های حاصل شده در توسعه‌ی آنتن‌های مخابراتی به قطع و وصل شدن یکباره‌ی داده‌ها پایان خواهد داد.

این قابلیت یکی از ارکان اصلی بکارگیری این فناوری در زمینه‌هایی است که پایداری اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد. از جمله‌ی این حوزه‌ها می‌توان به استفاده از شبکه‌های ۵جی در ارتباط خودروهای هوشمند بدون راننده و همچنین انجام انواع اعمال جراحی بصورت ریموت اشاره کرد.

کمپانی هوآوی ایده‌ی استفاده از شبکه‌های ۵جی را به‌منظور ارتباط خودروهای هوشمند بدون راننده مطرح کرده است. حوزه‌های حساسی چون خودروهای هوشمند بدون راننده یا انجام عمل‌های جراحی بصورت ریموت از جمله‌ی مواردی است که عدم وجود قطع و وصلی و تاخیر در شبکه اهمیت فراوانی در آنها دارد. براساس اطلاعات ارائه شده توسط اریکسون، تاخیر در شبکه‌ی ۵جی یک میلی ثانیه است. بازه‌ی زمانی یک میلی‌ثانیه برای انسان قابل درک نیست. سرعت شبکه‌های ۵جی ۵۰ برابر بیشتر از شبکه‌ی ارتباطی ۴جی است.

شبکه‌‌های ارتباطی آزمایشی 5 جی

کمپانی‌های فعال در زمینه‌ی تولید تجهیزات مخابراتی چون اریکسون و هوآوی نظری در مورد هزینه‌ی تخمینی یک شبکه‌ی ارتباطی ۵جی ندارند. اما این موضوع منجر به توقف فعالیت‌های این کمپانی در زمینه‌ی تحقیقات و توسعه‌ در این زمینه نمی‌شود.

برای مثال سامسونگ امیدوار است تا همزمان با برگزاری المپیک زمستانی سال ۲۰۱۸، از شبکه‌ی مخابراتی خود مبتنی بر فناوری ۵جی پرده بردارد. همچنین هوآوی نیز برای بهره‌برداری از شبکه‌ی ۵جی خود همزمان با جام‌‌جهانی فوتبال روسیه در سال ۲۰۱۸ و در شهر مسکو برنامه‌ریزی کرده است.

علاوه بر صرف هزینه‌های سرسام‌آور در بخش تخقیق و توسعه‌ی شبکه‌های ارتباطی ۵جی، باید تکنولوژی‌ها و حوزه‌های مصرف‌کننده‌ی فناوری ۵جی نیز خود را با پیش‌ نیازهای استفاده از این شبکه‌ها هماهنگ کنند. پروفسور تفضلی بازه‌ی زمانی موجود تا سال ۲۰۴۰ میلادی را که طی آن شبکه‌های ۶جی متولد خواهند شد، زمان مناسبی برای بروزرسانی موارد مورد نیاز می‌داند.

در حال حاضر هر سه اپراتور همراه کشور شبکه‌ی ارتباطی ۳جی را البته با وجود کم و کاست‌هایی ارائه می‌دهند. ایرانسل به‌عنوان دومین اپراتور تلفن‌همراه کشور، پس از راه‌اندازی شبکه‌ی ۳جی به فاصله‌ی معقوای در حال راه‌اندازی شبکه‌ی ۴جی است. به‌نظر شما پس از عرضه‌ی تجاری شبکه‌ی ۵جی در سطح جهان، با چه فاصله‌ای این فناوری وارد کشور خواهد شد؟ آیا بهتر نیست اپراتورهای مخابراتی همگام با سایر کمپانی‌ها تحقیقات خود را در این زمینه آغاز کنند؟ نظر شما در این مورد چیست؟