شبکه‌های بی‌سیم نسل پنجم حالا به نقطه اوج توجه رسیده‌اند. انتظار ما حل ناسازگاری‌ها، ایجاد یک شبکه موبایلی با گذردهی بالا و دریافت سرویس باکیفیت‌تر است. البته برنامه‌ریزی برای بررسی مزایای ۵G و مناسب بودن برای سازمان یک حرکت جدید و به‌روز محسوب نمی‌شود. ۵G برای کاربر نهایی گذردهی، ظرفیت و امکانات دیگری فراهم می‌کند که در نتیجه آن، شبکه در موقعیت‌های جغرافیایی مختلف در دسترس است، دستگاه‌های متنوعی به شبکه متصل می‌‌شوند و ظرفیتی که به کاربران ارائه می‌شود هم بیشتر خواهد بود.
از سوی دیگر، برای فراهم‌کنندگان سرویس فرصت تغییر استراتژی، ارائه خدمات و درآمدزایی از بازار فراهم می‌شود. در جدول ۱ نگاهی به ویژگی‌های کلیدی شبکه‌های نسل پنجم خواهیم داشت. انتظار می‌رود یک شبکه ۵G ویژگی‌های زیر را داشته باشد. در ادامه مقاله به بررسی فناوری‌ها و وضعیت بازار در پشت پرده ۵G می‌پردازیم و تأکید ما بر تغییرات مورد انتظار برای سازمان‌ها و شرکت‌ها است. واژه ۵G هنوز کمی نامفهوم است و برای درک بهتر باید برخی از ویژگی‌های آن را بررسی کنیم.
سرعت شبکه‌های نسل پنجم (۵G)
در مقایسه با وای‌فای، شبکه‌های موبایلی (سلولی) پیشرفت بیشتری در میزان گذردهی (Throughput) داشته‌اند. کمترین آن ۱ گیگابیت بر ثانیه است اما ارقامی تا ۱۰ گیگابیت هم ذکر می‌شود. اعتقاد بر این است، گذردهی ۵۰ مگابیت بر ثانیه برای هر کاربر، مقداری معقول است اما حتی میزان ۳۰۰ مگابیت بر ثانیه در ۵ سال آینده هم قابل‌تصور است.
تأخیر کاهش‌یافته
در برخی کاربردها، تأخیر اهمیت بیشتری نسبت به گذردهی دارد. یکی از ویژگی‌هایی که همیشه با ارائه نسل جدید شبکه‌های موبایلی بهتر شده و شبکه نسل پنجم نیز این راه را ادامه می‌دهد، کاهش تأخیر در ارسال بسته، صدا، ویدئو و کاربردهای مبتنی بر IP است. هدف نهایی رسیدن به تأخیری کمتر از ۱۰ میلی‌ثانیه یا حتی ۱ میلی‌ثانیه در کاربردهای کلاس‌بندی شده است (در ترافیک ارسالی اولویت‌بندی وجود دارد و برخی کلاس‌ها، اولویت بالاتری نسبت به ترافیک عادی دارند).
مدیریت شبکه ۵G و OSS
اپراتورها همیشه دنبال راهی برای کاهش سربار و هزینه‌های عملیاتی هستند. توسعه سیستم مدیریتی و سیستم پشتیبان عملیاتی (OSS) در مواردی قابلیت اتکا، دسترس‌پذیری، سرویس‌دهی، سازگاری، انعطاف‌پذیری، توانایی تحلیل و کارایی عملیاتی را مؤثرتر خواهد کرد. بیشتر این مزایا برای کاربر نهایی قابل‌لمس هستند.
جابه‌جایی (Mobility)
قرار است جابه‌جایی‌های بسیار سریع (بیش از صد کیلومتر بر ساعت) تأثیرات منفی بر سرویس ارائه‌شده نداشته باشند. احتمالا با توجه به شرایط، هنوز هم محدودیت‌هایی وجود داشته باشد و شاید به ایجاد تنظیمات خاصی در این شرایط نیاز باشد.
طیف فرکانسی جدید
انتظار داریم در ۵G فرکانس‌هایی به نام باندهای موج میلی‌متری (Millimeter-Wave) که بالای ۳۰ گیگاهرتز هستند، مورد استفاده قرار گیرند. این فرکانس‌ها در بخش‌های مختلفی در دنیا در دسترس هستند؛ چه در طیف‌های آزاد و چه در طیف‌هایی که به مجوز نیاز دارند.
فرکانس‌های موج میلی‌متری برای سلول‌های کوچک مناسب هستند، زیرا آن‌ها به آنتن‌های کوچک برای ارسال و دریافت نیاز دارند و کارآیی در یک محیط کوچک‌تر بسیار بالاتر است. در واقع، این فرکانس‌ها به دلیل ماهیت فیزیکی و شرایط ناپایدار، تأثیر زیادی از محیط می‌گیرند؛ پس محیط نباید بزرگ باشد. این مشکل را می‌توان با استفاده دوباره از فرکانس (Frequency Reuse) حل کرد. یعنی از یک فرکانس در چند سلول طوری استفاده شود که تداخلی با یکدیگر نداشته باشند. فرض بر این است، این سلول‌ها با یک‌فاصله جغرافیایی مشخص از یکدیگر قرار داشته باشند اما از یک فرکانس یکسان استفاده کنند.
فناوری‌های جدید
انتظارات زیادی برای ارائه فناوری‌های جدید یا پیشرفت فناوری‌های گذشته وجود دارد. از جمله پیاده‌سازی تکنیک چندآنتنه (MIMO)، استفاده از مدولاسیون‌های دیگر، فناوری‌هایی برای بهره‌وری بیشتر از توان، عدم نیاز به برج‌های مخابراتی بزرگ، پیاده‌سازی شبکه نرم‌افزارمحور (SDN) و NFV.
شبکه‌های نسل پنجم و اینترنت اشیا
نسل جدید شبکه‌های بی‌سیم، ترافیک هر نوع کلاس را پشتیبانی می‌کند و دستگاه‌های مختلف (از کاربردهای دریافت ویدئو تا مسائل کوچک پزشکی) می‌توانند به این شبکه متصل شوند. واقعیت مجازی، کنترل و نظارت، خودکارسازی، خودروهای هوشمند، امنیت عمومی و… همه ما را به یاد اینترنت اشیا (IoT) می‌اندازد. ۵G یک نعمت برای رسیدن به حالت ایده‌آل اینترنت اشیا است و انتظار داریم ده‌ها میلیارد دستگاه در یک دهه آتی از این نوع شبکه‌ها استفاده کنند.
| ویژگی | مزایا |
|---|---|
| گذردهی بیشتر | گذردهی (Throughput) برای هر کاربر می‌تواند به حداکثر خود برسد. اما مورد مهم‌تر افزایش ظرفیت کلی سیستم است که جوابگوی رشد تعداد دستگاه و افزایش ظرفیت مورد تقاضا است. |
| کاهش تأخیر | این مورد برای ترافیک VoIP، استریم ویدئو و اپلیکیشن‌هایی که تحمل تأخیر را ندارد، حیاتی است. |
| مدیریت پیشرفته | کاهش هزینه‌های عملیاتی برای اپراتورها و شرکت‌ها. |
| جابه‌جایی بسیار زیاد | زمانی که کاربر با سرعت در حال حرکت است (مثلا هنگام رانندگی) نباید کاهش کیفیت محسوس یا قطعی را حس کند. |
| امنیت بهبودیافته | همیشه راه‌حل‌هایی برای نفوذ و سرقت اطلاعات کشف می‌شود. پس افزایش امنیت همیشه نیاز است. |
| طیف جدید | استفاده از باندهای موج میلی‌متری و تجمیع حامل‌های رادیویی (Carrier Aggregation) |
| فناوری‌های جدید | MIMO، سلول‌های کوچک، شبکه نرم‌افزارمحور، NFV و استفاده بهتر از توان. |
| پشتیبانی از اپلیکیشن‌های جهانی | پشتیبانی از هر اپلیکیشنی که برای ارسال داده‌های خاص یا بلادرنگ باشد. |
| رشد صنعت | ایجاد انگیزه برای جذب مشتریان، افزایش سرمایه یا حتی جذب حامی مالی. |
جدول۱. ویژگی‌های کلیدی و مورد انتظار ۵G
رشد صنعت
در نهایت به اپراتورها، شرکت‌ها و تولیدکنندگان تجهیزات می‌رسیم که برای رشد نیازمند توسعه فناوری و بسترهای جدید هستند. این بخش‌ها برای رشد تجارت خود و ارائه خدمات به کاربر نهایی به کمک‌های خارجی نیاز دارند و به تنهایی کاری از پیش نخواهند برد. به‌طور خلاصه، ۵G یک فرصت مناسب در کسب‌وکار ایجاد کرده که علاوه بر شرکت‌ها، کاربران نیز از آن سود خواهند برد و این یک بازی برد ـ برد است.
استاندارد شبکه‌های نسل پنجم (۵G)
۳G آخرین نسل از شبکه‌های بی‌سیم بود که تعریف رسمی «نسل» را به همراه داشت و سازمان ITU این تعریف را ارائه داد (ITU از سازمان‌های فعال در زمینه شبکه است که بیشتر وظایف استاندارسازی را بر عهده دارد). تعریف ۴G هرگز رسمی نبوده و همیشه بحث‌های قانونی پیرامون LTE و LTE-A وجود داشته که توسط ۳GPP تصویب‌شده است. ۳GPP یک گروه استاندارسازی صنعتی متشکل از سازمان‌ها و انجمن‌های اصلی است که دامنه وسیعی در سراسر دنیا دارد. این گروه از زمان ایجاد ۳G معیارهایی برای تعریف شبکه‌های موبایلی در نظر گرفته و موارد کلیدی در شبکه‌های تمام -IP، LTE و LTE-A مشخص کرده است. انتظار داریم ۳GPP از دیدگاه عملیاتی و با در نظر گرفتن شرایط بازار، معیارهای یک شبکه نسل پنجم را مشخص کند و این اتفاق در نیمه دوم سال ۲۰۱۹ رخ دهد. سازمان ITU به نظر کار دشوارتری دارد و کارهای مرتبط با خود را زودتر از سال ۲۰۲۰ تکمیل نخواهد کرد. ETSI یکی دیگر از سازمان‌ها است که در ۵G نقش پررنگی دارد.
۵G در مقایسه با LTE
LTE یک فناوری و یک استاندارد از نسل چهارم است که چند سال پیش ارائه شد و جزو نسخه‌های اولیه نسل چهارم بود. اما از زمان ارائه نسخه پیشرفته‌تر آن، یعنی LTE-A Pro زمان زیادی نگذشته است. (LTE-A Pro با نام ۴.۵G نیز شناخته می‌شود). انتظار داریم فاصله بین شبکه‌های نسل پنجم با LTE pro زیاد نباشد. از دیدگاه بازاری، حتی مرزی بین ۴G و ۵G وجود ندارد.
موانع ۵G
با این‌که موفقیت‌های چشمگیری در رسیدن به شبکه‌های نسل پنجم صورت گرفته اما هنوز چند مشکل باقی است. شاید مهم‌ترین موضوع، طیف فرکانسی‌ای باشد که به ۵G وعده داده شده است. واقعاً دولت‌ها با توجه به تقسیم‌بندی خود چقدر از طیف‌های مورد نیاز ۵G را می‌توانند در اختیار آن قرار دهند؟ به‌علاوه ممکن است، دستگاه‌های دیگری در حال حاضر وجود داشته باشند که از این طیف‌ها استفاده کنند و این باعث ایجاد تداخل خواهد شد. با توجه به این‌که شبکه‌های موبایلی جدید قرار است از باندهای فرکانسی مختص وای‌فای استفاده کنند، موضوع کمی پیچیده‌تر هم می‌شود. سایر مشکلات به شرح زیر است:
ارتباط سلول‌ها: در ۵G سلول‌هایی با ویژگی‌های متنوع وجود دارند که ظرفیت اتصال این سلول‌ها به یکدیگر یک چالش مهم به‌خصوص در بحث هزینه‌هاست.
سازگاری و پیشرفت: شبکه‌های نسل سوم، چهارم و پنجم باید در کنار یکدیگر کار کنند و مشکلی برای دیگری ایجاد نشود که این باعث پیچیدگی بیشتر خواهد شد.
دیگر سیاست‌های تنظیمی (Regulatory): علاوه بر بحث طیف، باید به مالیات سرویس‌های ارتباطی، نوع سرویس‌های جهانی، سیاست‌های ملی و حقوقی نیز پرداخته شود.
هزینه‌ها: واقعیت این است هنوز در مورد هزینه‌های تماس صوتی، تصویری، پیام‌های متنی، دیتا و… ایده و مقدار تعیین‌شده‌ای وجود ندارد.
دسترسی به شبکه‌های نسل پنجم (۵G)
در جدول ۲ خط زمانی تغییرات ۵G را مشاهده می‌کنید.
| سال | رویدادهای مهم |
|---|---|
| ۲۰۱۷ | تعریف، مشخصات، نیازمندی‌ها، فناوری توسعه و فناوری تست |
| ۲۰۱۹/۲۰۲۰ | مشخصات رسمی |
| ۲۰۲۱ | ارائه اولیه سرویس‌های تولید شده |
| ۲۰۲۵ | تغییرات حجیم و گستردگی |
| +۲۰۳۰ | احتمالاً خارج شدن زیرساخت‌های ۴G |
فعالیت در حوزه ۵G ادامه خواهد داشت؛ حتی اگر زمینه‌های کمی برای تست آن وجود داشته باشد. برای تست یافته‌ها به سخت‌افزارها و نرم‌افزارهایی نیاز است که همه آن‌ها هنوز در دسترس نیستند. انتظار نداریم تا سال ۲۰۲۰ یا ۲۰۲۱ شبکه‌های ۵G همه‌گیر و در دسترس عموم قرار گیرد. تا سال ۲۰۲۵ این فناوری فراگیر شده و جمعیت زیادی از مردم از آن استفاده خواهند کرد (فراموش نکنید، اینترنت اشیا در حال پیشرفت است و تعداد دستگاه‌ها افزایش خواهند داشت). شبکه‌ها و زیرساخت‌های ۴G حداقل تا سال ۲۰۳۰ مفید و مورد استفاده خواهند بود و در ادامه ممکن است بازار و سازندگان تجهیزات، ۴G را به‌تدریج فراموش کنند
