بوضوح شديد يمكننا القول أن شبكات الجيل الخامس 5G هي تقنية ممتازة جدا لنقل البيانات اللاسلكية من الأبراج الخلوية عبر الهواء الطلق الى أجهزة الهواتف المحمولة بسرعة شديدة جدا لم نشهدها باي شبكات سابقة، بالرغم من النجاح الباهر الذي استطاعت شبكات g4 تحقيقه ألا وإن سرعة الأنترنت لا تتعدى 28 ميغابايت بالثانية، لكن مع شبكة g5 تصل السرعة الى 975 ميغابايت بالثانية الواحدة وهذا إنجاز رهيب وتحول مهول بالسرعة لم يشهده العالم من قبل.
بادئ ذي بدء ، إذا كنت تسمع عن هواتف 5G Wi-Fi أو هواتف “5G E” من AT & T ، فهي ليست هواتف خلوية 5G. إليك شرح كامل عن 5G مقابل 5G E مقابل 5GHz: ما الفرق؟
وإذا كنت تسمع أن 5G تعني أبراجًا بموجة مليمترية في كل عمود إنارة ، فهذا ليس صحيحًا. هذا واحد فقط من الأشكال الثلاثة الرئيسية للجيل الخامس التي نراها الآن.
يعني G في هذا الجيل الخامس أنه جيل من التكنولوجيا اللاسلكية. في حين أن معظم الأجيال قد تم تعريفها تقنيًا من خلال سرعات نقل البيانات الخاصة بها ، فقد تم تمييز كل منها أيضًا من خلال انقطاع في طرق التشفير ، أو “واجهات الهواء” ، مما يجعلها غير متوافقة مع الجيل السابق.
معلومات عن شبكة الجيل الخامس 5G
1G كانت تناظرية خلوية. كانت تقنيات 2G ، مثل CDMA و GSM و TDMA ، هي الجيل الأول من التقنيات الخلوية الرقمية. جلبت تقنيات الجيل الثالث ، مثل EVDO و HSPA و UMTS ، سرعات من 200 كيلو بت في الثانية إلى بضع ميغا بت في الثانية. كانت تقنيات 4G ، مثل WiMAX و LTE ، القفزة التالية غير المتوافقة إلى الأمام ، وهي الآن تصل إلى مئات الميجابت وحتى سرعات على مستوى جيجابت.
تقدم 5G ثلاثة جوانب جديدة إلى الجدول: قنوات أكبر (لتسريع البيانات) ، وزمن وصول أقل (لتكون أكثر استجابة) ، والقدرة على توصيل الكثير من الأجهزة في وقت واحد (لأجهزة الاستشعار والأجهزة الذكية).
تحتاج جميع هواتف 5G إلى شبكات 4G وتغطية. في البداية ، استخدمت جميع شبكات 5G 4G لتأسيس اتصالاتها الأولية ، وهو ما يسمى “غير مستقل”. نحن نبتعد عن ذلك الآن إلى شبكات “قائمة بذاتها” ، ولكن لا يوجد حتى الآن معيار للمكالمات الصوتية عبر 5G. لذلك في كل مرة تريد إجراء مكالمة هاتفية ، يجب أن يعود هاتفك إلى الجيل الرابع. يسمح جزء من مواصفات 5G أيضًا لهواتف 5G بدمج قنوات 5G و 4 G بشكل غير مرئي وسهل للمستخدم.
تسبب هذا التعايش بين 4G و 5G في جعل AT&T متحمسًا قليلاً بشأن شبكة 4G. بدأت شركة الاتصالات في تسمية شبكة 4G الخاصة بها “5G Evolution” ، لأنها ترى تحسين 4G كخطوة رئيسية نحو 5G. هذا صحيح بالطبع. لكن الصياغة مصممة لإرباك المستهلكين الأقل استنارة في التفكير في أن 5G Evolution هي 5G ، في حين أنها ليست كذلك.
كل هذا يعني جزئيًا أنه بينما ستقوم شركات الاتصالات الأمريكية بإيقاف تشغيل شبكات 2G و 3G في السنوات القليلة المقبلة ، فإن 4G أمامها سنوات عديدة كجزء من معادلة 5G ، حيث تمنح شبكة 5G شركات النقل المزيد من الخيارات من حيث الموجات الهوائية أكثر من 4G. والجدير بالذكر أنه يفتح موجات هوائية قصيرة المدى “عالية النطاق” لا تعمل مع تقنية 4G. ولكن يمكن تشغيل 5G على أي تردد ، مما يؤدي إلى ثلاثة أنواع مختلفة جدًا من تجارب 5G – منخفضة ومتوسطة وعالية.
الشيء الأساسي الذي يجب فهمه هنا هو أن سرعات 5G ترتبط ارتباطًا مباشرًا بمدى اتساع القنوات المتاحة وعدد القنوات المتاحة. مع 4G ، يمكنك دمج ما يصل إلى سبع قنوات بسرعة 20 ميجاهرتز لاستخدام إجمالي 140 ميجاهرتز من الطيف. ومع ذلك ، تستخدم الهواتف في معظم الأحيان 60 ميجاهرتز أو أقل.
مع الهواتف الحالية في النطاق المنخفض والمتوسط 5G ، يمكنك الجمع بين قناتين 100 ميجاهرتز ، لاستخدام 200 ميجاهرتز – وتكديس ثلاث قنوات 4G بسرعة 20 ميجاهرتز فوق ذلك. في شبكة 5G عالية النطاق ، يمكنك استخدام ما يصل إلى ثماني قنوات 100 ميجا هرتز. إن السرعات الكبيرة التي تعد بها شركات الجيل الخامس تدور حول الاستفادة من المزيد من موجات الأثير في وقت واحد. ولكن إذا لم تكن لديك موجات الأثير متاحة ، فلن تحصل على السرعات.
5G هي استثمار للعقد القادم ، وفي التحولات السابقة للهاتف المحمول ، رأينا معظم التغييرات الكبيرة تحدث بعد سنوات من الإعلان الأول. خذ 4G ، على سبيل المثال. ظهرت أول هواتف 4G في الولايات المتحدة في عام 2010 ، لكن تطبيقات 4G التي غيرت عالمنا لم تظهر إلا في وقت لاحق. جاء Snapchat في عام 2012 ، وانتشر تطبيق Uber في عام 2013. كما أصبحت مكالمات الفيديو عبر شبكات LTE كبيرة في الولايات المتحدة في عام 2013 تقريبًا.
مع انتقال 5G ، هناك تطور آخر. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من 5G – النطاق المنخفض ، والنطاق المتوسط ، والنطاق العالي – وبينما تضع الولايات المتحدة رهانها على المنخفضة والعالية ، اتضح أن النطاق المتوسط هو على الأرجح أفضل طريقة للقيام بذلك. هنا في الولايات المتحدة ، لا يوجد الكثير من حيث موجات الأثير متوسطة النطاق المتاحة لـ 5G. تلعب الحكومة دورًا في اللحاق بالركب وستقوم بالمزاد العلني في نهاية عام 2020.
أقسام شبكات الجيل الخامس 5G
1ـ millimeter waves: هي عبارة عن موجات قصير تعتمد عليها أجهزتها بالوقت الحالي، نطاقها اقل من 6 جيجات، أكدت الأبحاث العلمية بانه قد امتلأ هذا النطاق بالعديد من الأجهزة مما توقع العلماء حدوث بطئ شديد ومشاكل كثيرة بالسرعة. عنصر ميلي ميتر هو شبكة ضعيفة لا يمكنها اختراق المباني او الأشجار او السحاب، فقد أكدت الخبراء بان هذه الأشياء قادرة على امتصاص شبكة الأنترنت، لهذا تم استخدام الأبراج وعنصر small cell لتوزيع الإشارات لجميع مستخدمين شبكة 5G.
2ـ small cell: بالجيل الرابع تم بناء أبراج متفرقة يبعد كثيرا عن بعضها لإرسال البيانات، هذه الأبراج تعتمد على الموجات العالية التي تسبب الكثير من العوائق من أشهرها عدم القدرة على توزيع البيانات على جميع المستخدمين بشكل ممتاز، لهذا تم ابتكار small cell وهو عبارة عن أبراج كثيرة يتم وضعها بين أبراج شبكة الجيل الرابع لتساعد بتوصيل أرسال البيانات بشكل أفضل، الهدف منها هو تقليل المسافة بين أبراج شبكة الجيل الرابع.
3ـ massive mimo: تساعد بزيادة السرعة إلى المائة وبالتالي نحصل على استخدام افضل، لكن هناك مشكله وهي ان الأبراج الموجودة بوقتنا هذا سوف تقوم بإرسال إشارات بكافة الاتجاهات فهذا يسبب تشتت بالاتصال ومشاكل كثيرة جدا تعيق استخدام 5G لهذا اتجه العلماء لاستخدام beamforming.
4ـ beamforming: تم تصنيعه لكي يقوم بتنظيم أرسال وتنظيم تدفق البيانات الذي يعجز عن تنظيمه massive mimo، كما يقوم بتنظيف الأنترنت والمكالمات الصوتية والمرئية، فهو عنصر ممتاز.
5ـ full duplex: تم تصميمية ايضا لكي يساعد beamforming بتنظيم أرسال البيانات، فهو يعمل بنفس التقنية لكنه يمسك باي خلل متوقع حدوثه من beamforming، هذا لكي يحصل مستخدم شبكات الجيل الخامس 5G على تقنية ممتازة لا مثيل لها.
مميزات شبكات الجيل الخامس 5G
- هي اسرع 10 مرات من شبكات 4G
- تساعد بمشاهدة الأفلام والبرامج بسرعة كبيرة جدا.
- تسمح بتحميل وتنزيل الألعاب والبرامج بسرعة رهيبة.
- سوف تجد طرق كثيرة جدا تمكننا من الوصول السريع للأنترنت بدون أي قيود.
- شبكة g5 تساعد بتحميل جميع انواع البرامج والتطبيقات والأفلام والملفات بحرية تامة وبدون قيود نهائيا، فقد اكد العلماء ربما تكون هذه افضل ميزة وربما تكون أخطر الثغرات ان استخدمت استخدام خاطئ.
عيوب شبكة 5G
- النطاق الواسع وسرعة التصفح تجعل أي شخص قادر على اختراق الأجهزة الأمنية لأي بنية اعتمدت على شبكة g5 هذا الأمر يؤدي الى سهولة الوصول لبيانات المستخدمين.
- بالرغم من تأكيد الكثير من الخبراء بان شبكة 5G بها العديد من الثغرات الأمنية التي تسمح بالاختراق لكن العلماء الى الآن عاجزين عن معرفة اي ثغره تشكل خطر اكبر من الاخرى.
- العديد من الأجهزة لن تستطيع التخزين والمعالجة بشكل قوي خاصة الأجهزة الضعيفة، هذا سوف يمنع تحميل الكثير من التطبيقات والبرامج لأنواع معينة من الأجهزة، لكن هناك الكثير من التحديثات على شبكات الجيل الخامس 5G.
كيف تعمل شبكات الجيل الخامس 5G
مثل الشبكات الخلوية الأخرى ، تستخدم شبكات 5G نظامًا من المواقع الخلوية التي تقسم أراضيها إلى قطاعات وترسل البيانات المشفرة عبر موجات الراديو. يجب أن يكون كل موقع خلوي متصلاً بشبكة أساسية ، سواء من خلال اتصال سلكي أو لاسلكي وتستخدم شبكات 5G نوعًا من التشفير يسمى OFDM ، وهو مشابه للترميز الذي يستخدمه 4G LTE. تم تصميم الواجهة الهوائية من أجل زمن انتقال أقل بكثير ومرونة أكبر من LTE.
مع نفس الموجات الهوائية مثل 4G ، يمكن لنظام راديو 5G الحصول على سرعات أفضل بنسبة 30 بالمائة بفضل التشفير الأكثر كفاءة. سرعات الجيجابت المجنونة التي تسمع عنها هي لأن 5G مصممة لاستخدام قنوات أكبر بكثير من 4G. في حين أن معظم قنوات 4G تبلغ 20 ميجاهرتز ، وترتبط معًا بسرعة تصل إلى 140 ميجاهرتز في وقت واحد ، يمكن أن تصل قنوات 5G إلى 100 ميجاهرتز ، مع استخدام Verizon بقدر 800 ميجاهرتز في المرة الواحدة. هذا طريق سريع أوسع بكثير ، لكنه يتطلب أيضًا كتلًا أكبر وواضحة من موجات الهواء مما كانت متاحة لـ 4G.
هذا هو المكان الذي تأتي فيه ترددات الموجات المليمترية القصيرة ذات المسافات القصيرة الأعلى. في حين أن الترددات المنخفضة تشغلها 4G ، أو محطات التلفزيون ، أو شركات الأقمار الصناعية ، أو الجيش ، كان هناك قدر هائل من الترددات الأعلى غير المستخدمة بشكل أساسي المتاحة في الولايات المتحدة ، لذلك يمكن لشركات النقل بسهولة إنشاء طرق واسعة بسرعات عالية.
تحتاج شبكات 5G إلى أن تكون أكثر ذكاءً من الأنظمة السابقة ، حيث إنها تتلاعب بالعديد من الخلايا الأصغر التي يمكنها تغيير الحجم والشكل. ولكن حتى مع وجود خلايا ماكرو موجودة ، تقول كوالكوم إن شبكة الجيل الخامس ستكون قادرة على تعزيز السعة بمقدار أربعة أضعاف الأنظمة الحالية من خلال الاستفادة من عرض النطاق الترددي الأوسع وتقنيات الهوائي المتقدمة.