تکنولوژی 5G

5G

در ارتباطات از راه دور ، 5G پنجمین نسل از استاندارد ها در شبکه های تلفن همراه است ، که شرکت های تلفن همراه از سال 2019 شروع به کار کردن در سراسر جهان شدند و جانشین برنامه ریزی شده ای برای شبکه های 4G که اکثر شرکت های تلفن همراه فعلی آن را ارائه می دهند هستند. شبکه های 5G مانند پیشینیان ، شبکه های سلولی هستند که در آن منطقه سرویس به مناطق جغرافیایی کوچکی به نام سلول تقسیم می شود. تمام دستگاه های بی سیم 5G در یک سلول از طریق امواج رادیویی و آنتن محلی در سلول به اینترنت و شبکه تلفن وصل می شوند. مزیت اصلی شبکه های جدید این است که آنها پهنای باند بیشتری خواهند داشت و سرعت آپلود بالاتری دارند و حداکثر 10 گیگابیت در ثانیه (Gbit / s) خواهند بود.با توجه به افزایش پهنای باند ، انتظار می رود شبکه های جدید فقط سرویس تلفن های همراه مانند شبکه های تلفن همراه موجود ارائه ندهند، و همچنین به عنوان ارائه دهنده خدمات عمومی اینترنت برای لپ تاپ ها و رایانه های رومیزی مورد استفاده قرار بگیرند و با ISP های موجود با اینترنت کابلی رقابت می کنند. تلفنهای همراه 4G قادر به استفاده از شبکه های جدید نخواهند بود که به دستگاههای بی سیم جدید 5G نیاز دارند.

افزایش سرعت تا حدی با استفاده از امواج رادیویی با فرکانس بالاتر نسبت به شبکه های سلولی جاری حاصل می شود. هرچند امواج رادیویی با فرکانس بالاتر دامنه کوتاه تری نسبت به فرکانس های مورد استفاده در برج های تلفن همراه قبلی دارند و به سلولهای کوچکتر احتیاج دارند. بنابراین برای اطمینان از خدمات گسترده شبکه های 5G بر روی سه باند فرکانس کم، متوسط ​​و زیاد کار می کنند. یک شبکه 5G از شبکه هایی تشکیل می شود که حداکثر 3 نوع سلول مختلف دارند و هر یک به آنتن های مختلفی احتیاج دارند. تلفنهای همراه 5G و دستگاههای بی سیم از طریق آنتن با حداکثر سرعت در محدوده مکانشان به شبکه وصل می شوند.

بررسی اجمالی

شبکه های 5G شبکه های سلولی دیجیتال هستند که در آن منطقه سرویس تحت پوشش ارائه دهندگان به مناطق جغرافیایی کوچکی به نام سلول تقسیم می شود. سیگنال های آنالوگ نشان دهنده صداها و تصاویر در تلفن دیجیتالی می شوند و توسط یک مبدل آنالوگ به دیجیتال تبدیل می شوند و به صورت جریانی از بیت ها منتقل می شوند. تمام دستگاه های بی سیم 5G در یک سلول از طریق امواج رادیویی با یک آرایه آنتن محلی و گیرنده خودکار کم قدرت (فرستنده و گیرنده) در سلول ارتباط برقرار می کنند و از طریق کانال های فرکانس که توسط فرستنده گیرنده از یک استخر فرکانس که در سلول های دیگر استفاده می شوند ، برقرار می کنند. آنتن های محلی با اتصال به شبکه تلفنی و اینترنت با فیبر نوری پهنای باند و یا اتصال باند بی سیم وصل می شوند. مانند سایر شبکه های سلولی ، یک دستگاه تلفن همراه که از سلول به سلول دیگر منتقل می شود ، به طور خودکار “یکپارچه” به سلول جدید منتقل می شود. 5G می تواند تا یک میلیون دستگاه در هر کیلومتر مربع را پشتیبانی کند ، در حالی که 4G فقط تا 100000 دستگاه در هر کیلومتر مربع را پشتیبانی می کند. دستگاه های بی سیم جدید 5G همچنین از قابلیت 4G LTE برخوردار هستند ، زیرا شبکه های جدید از 4G برای برقراری اولیه اتصال با سلول و همچنین در مکان هایی که دسترسی 5G در دسترس نیست استفاده می کنند.

سرعت

سرعت 5G از 50 مگابیت در ثانیه و بیش از گیگابیت در ثانیه متغیر است. سریعترین 5G به mmWave معروف است. از تاریخ 3 ژوئیه سال 2019 ، mmWave دارای حداکثر سرعت 1.8 گیگابیت بر ثانیه در شبکه 5G AT&T بود.

Sub-6 GHz 5G (باند میانه 5G) ، رایج ترین ، معمولاً بین 100 تا 400 مگابیت در ثانیه تحویل می دهد ، اما دسترسی به مراتب به مراتب از mmWave مخصوصاً در فضای باز خواهد داشت.

طیف باند کم دورترین پوشش منطقه را ارائه می دهد اما کندتر از سایرین است.

سرعت 5G NR در باندهای زیر 6 گیگاهرتزی با مقدار مشابهی از طیف و آنتنها می تواند کمی بیشتر از 4G باشد ، اگرچه برخی از شبکه های 3GPP 5G نسبت به برخی از شبکه های پیشرفته 4G مانند شبکه LTE / LAA T-Mobile کندتر خواهند بود. در منهتن و شیکاگو به 500+ مگابیت در ثانیه می رسد. مشخصات 5G اجازه می دهد تا LAA (دسترسی به مجوز دسترسی) نیز انجام شود ، اما LAA در 5G هنوز نشان داده نشده است. افزودن LAA به پیکربندی 4G موجود می تواند صدها مگابیت در ثانیه را به سرعت اضافه کند ، اما این یک پسوند 4G است ، نه یک قسمت جدید از استاندارد 5G.

شباهت از نظر توان بین 4G و 5G در باندهای موجود به این دلیل است که 4G در حال حاضر به حد شانون در نرخ ارتباط داده نزدیک می شود. سرعت 5G در طیف موج میلی متر کمتر متداول ، با پهنای باند بسیار وسیع تر و برد کوتاه تر و از این رو قابلیت استفاده مجدد با فرکانس بیشتر ، قابل ملاحظه ای بالاتر است.

استانداردها

در ابتدا این اصطلاح با استاندارد IMT-2020 اتحادیه ارتباطات بین المللی ارتباط داشت ، که به حداکثر سرعت باروری نظری 20 گیگ در ثانیه و 10 گیگابایت بر ثانیه بارگذاری در ثانیه ، همراه با سایر الزامات نیاز داشت. سپس ، گروه استاندارد صنعت 3GPP استاندارد 5G NR (رادیو جدید) را به همراه LTE به عنوان پیشنهاد خود برای ارائه به استاندارد IMT-2020 انتخاب کرد.

مرحله اول مشخصات 3GPP 5G در نسخه-15 قرار است در سال 2019 به اتمام برسد. مرحله دوم در نسخه-16 در سال 2020 به پایان می رسد.

5G NR می تواند شامل فرکانس های پایین تر (FR1) ، زیر 6 گیگاهرتز و فرکانس های بالاتر (FR2) ، بالاتر از 24 گیگاهرتز باشد. اما سرعت و تأخیر در استقرارهای اولیه FR1 با استفاده از نرم افزار 5G NR در سخت افزار 4G (غیر مستقل) تنها کمی بهتر از سیستم های 4G جدید است که از 15 تا 50 درصد بهتر تخمین زده می شود.

پیاده سازی های استاندارد

5GTF: شبکه 5G که توسط شرکت آمریکایی Verizon برای دسترسی بی سیم ثابت در اواخر سال 2010 پیاده سازی شده است از مشخصات پیش استاندارد معروف به 5GTF (Forum فنی فنی Verizon 5G) استفاده می کند. سرویس 5G که در این استاندارد به مشتریان ارائه می شود با 5G NR ناسازگار است. طبق گفته Verizon برنامه هایی برای ارتقاء 5GTF به 5G NR وجود دارد “پس از آن مشخصات دقیق ما برای مشتریان خود را رعایت کنید.”

5G-SIG: مشخصات پیش استاندارد 5G توسط شرکت KT ساخته شده است. مستقر در المپیک زمستانی Pyeongchang 2018.

گسترش

فراتر از شبکه های اپراتور تلفن همراه ، انتظار می رود 5G برای شبکه های خصوصی با برنامه های IoT صنعتی ، شبکه های سازمانی و ارتباطات مهم نیز مورد استفاده قرار گیرد.

از آوریل 2019 ، انجمن جهانی تولید کنندگان موبایل 224 اپراتور را در 88 کشور جهان شناسایی کرده است که نشان داده اند ، در حال شروع  آزمایش یا آزمایش هستند و یا مجوز انجام آزمایشات میدانی از فن آوری های 5G ، استقرار شبکه های 5G یا راه اندازی سرویس را اعلام کرده اند. رقم معادل آن در نوامبر 2018 192 اپراتور در 81 کشور بود. نخستین کشوری که 5G را در مقیاس گسترده اتخاذ کرد کره جنوبی بود ، در آوریل 2019. غول ارتباطات از راه دور سوئد اریکسون پیش بینی کرد که اینترنت 5G تا پایان سال 2025 تا 65٪ از جمعیت جهان را پوشش خواهد داد.