ما هي شبكات الجيل الخامس (5G)؟

?What is 5G technology

شبكات الجيل الخامس (5G) هو الجيل القادم من تكنولوجيا الهاتف المحمول. فماهي شبكات الجيل الخامس؟ وكيف تعمل؟

كتابة: م. ضرار حسن | آخر تحديث: 25 أبريل 2020 | تدقيق: غادة أحمد
ما هي شبكات الجيل الخامس (5G)؟

بدأ الحديث عن شبكات الجيل الخامس (5G) قبل نحو عقد من الزمن، الآن أصبحت 5G حقيقة. ستؤثر تقنية 5G على الكثير من مفاصل حياتنا وعلى التكنولوجيا التي نستخدمها. بدءاً من أجهزة الهاتف المحمول إلى المدن الذكية إلى تقنيات إنترنت الأشياء (IoT) إلى العديد من المجالات التقنية الأخرى.

 

ما هي شبكات الجيل الخامس (5G)؟

5G هو الجيل التالي من النطاق الترددي الواسع (broadband) للجوال الذي سيحل محل اتصال 4G أو على الأقل سيزيده. باستخدام 5G، سترى سرعات تنزيل وتحميل أسرع بشكل كبير. سترى الوقت الذي تستغرقه الأجهزة للتواصل مع الشبكات اللاسلكية انخفض أيضًا بشكل كبير.

أهم النقاط التي ترتكز عليها 5G:

  • لا حاجة إلى شبكة اتصالات سلكية (wired network).
  • لن نحتاج عند استخدام شبكات الجيل الخامس إلى الكابلات لعمل الإتصالات.
  • لن نحتاج إلى أجهزة HDTV وأنظمة الأمان والأجهزة الذكية. لن نحتاج إلى أي نوع من هذه الخدمات الترفيهية أو غيرها.

إن الشبكة اللاسلكية (Wireless network) من شبكات الجيل الخامس 5G هي أحدث تطور لتكنولوجيا الهواتف الخلوية. وهذا يعني سرعة تحميل وتنزيل الملفات أعلى بكثير.

  • الشبكة السلكية (wired network): هي نقل البيانات عن طريق الكابلات، لتوفير الإتصال بالإنترنت للأجهزة المتصلة بالشبكة.
  • HDTV: هو فيديو عالي الجودة.
  • الشبكات اللاسلكية (Wireless network): هي شبكات كمبيوتر غير متصلة بكابلات من أي نوع.

النطاق الترددي الواسع، برودباند (broadband)

النطاق العريض للأجهزة المحمولة، برودباند (broadband) هو مصطلح يشير إلى اتصال إنترنت يتم توصيله عبر شبكة هاتف محمول، (مثل الشبكات التي يستخدمها هاتفك الذكي).

  • على سبيل المثال، مودم USB التي تقوم بتوصيلها بجهاز الكمبيوتر الخاص بك من أجل أن الإتصال يالإنترنت، والتي تغنيك عن المودم اللاسلكي  الثابت الذي تستخدمه في المنزل(هذا هو مفهوم النطاق العريض).

النطاق العريض العادي (fixed-line broadband) الذي تعرفه يتم تثبيته من خلال الكابلات وتحتاج إلى عدة زيارات من الفني المختص ليقوم بالتوصيل وتجربة التشغيل.
بينما النطاق العريض، برودباند (broadband) للأجهزة المحمولة يتم توصيله على الهواء، لذلك عملية الاتصال تكون أسرع بكثير. أنت هنا تسحب المودم USB  من العلبة، وتدخل بها بطاقة SIM، وتصل الكمبيوتر بشبكة Wi-Fi  الجديدة، وتصبح متصل بالإنترنت.


1G ,2G ,3G ,4G ,5G

جميع أجيال الشبكات المختلفة تم تقييمها من خلال سرعات نقل البيانات الخاصة بها. كما تم تمييزها أيضاُ بطرق التشفير (encoding methods) الخاصة بها.

  • الجيل الأول 1G كان خليوي تناظري.
  • الجيل الثاني 2G كانت البداية في التقنيات الخلوية الرقمية.
  • الجيل الثالث 3G أصبحت السرعات حوالي 200 كيلوبايت في الثانية إلى بضع ميغابت في الثانية.
  • الجيل الرابع 4G كانت الثورة إلى سرعات تتطور إلى مئات الميغابت وحتى السرعات على مستوى الجيجابت.
  • شبكات الجيل الخامس 5G تقدم 3 جوانب جديدة:
    • قنوات أكبر (لتسريع البيانات).
    • وقت استجابة أقل (لتكون أكثر استجابة).
    • القدرة على توصيل المزيد من الأجهزة في وقت واحد (لأجهزة الاستشعار والأجهزة الذكية).

“اقرأ أيضاً: ماهو الواقع المعزز (AR)؟الدليل الشامل لعام 2020


كيف تعمل شبكات الجيل الخامس – 5G

تستخدم شبكات 5G نظامًا من مواقع الخلايا (cell sites) التي تقسم أراضيها إلى قطاعات وترسل البيانات المشفرة (encoded data) عبر موجات الراديو (radio waves). يجب أن يكون كل موقع خلية متصلًا بالشبكة الأساسية للشبكة، سواء من خلال اتصال سلكي (wired) أو لاسلكي (wireless).

تستخدم شبكات الجيل الخامس 5G نوعًا من التشفير يسمى OFDM، وهو مشابه للترميز الذي تستخدمه 4G LTE. تم تصميم الواجهة الهوائية لوقت استجابة أقل ومرونة أكبر من LTE.

  • (Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM طريقة لتعديل الإشارات الرقمية حيث يتم تقسيم دفق بيانات واحد عبر عدة قنوات منفصلة ضيقة النطاق بترددات مختلفة لتقليل التداخل والتداخل المتبادل.
  • LTE – Long Term Evolution هي تقنية 4G بسرعات أكبر، تقوم بإضافة المزيد من الطيف (spectrum)من نفس النطاقات- bands أو نطاقات مختلفة مما يسمح ببيانات أسرع في حجم أكبر.

الهدف هو توفير سرعات أعلى بكثير، وسعة (capacity) أعلى بكثير لكل قطاع، في زمن انتقال أقل بكثير من 4G. الهدف هو الوصول إلى سرعات 20 جيجابت في الثانية ووقت استجابة 1 مللي ثانية، وعندها تبدأ أشياء مثيرة للغاية في الحدوث.


أين تتوفر شبكات الجيل الخامس الآن

5G هي أحدث التقنيات التي ستستخدمها الهواتف والساعات الذكية والسيارات والأجهزة المحمولة الأخرى، ومن يدري ماذا ستستخدمه في السنوات القادمة، ولكنها لن تكون متاحة في كل بلد في نفس الوقت.

حسب الدراسات بحلول عام 2023، ستدعم شبكة 5G أكثر من 10 في المائة من اتصالات الهاتف المحمول في العالم.

ومن الدول التي تستخدم شبكات الجيل الخامس بشكل متفاوت:

  • الولايات المتحدة الأمريكية.
  • كندا.
  • بعض دول أمريكا الجنوبية.
  • الدول الأسيوية كالصين واليابان.
  • الدول العربية منها قطر والأمارات.

“اقرأ أيضاً: ماهو الواقع الافتراضي(VR)؟الخصائص والميزات


ماذا يمكن أن تفعل 5G؟

دخلت شبكات الجيل الخامس في العديد من المجالات والتقنيات منها:

  1. المركبات ذاتية القيادة  – Autonomous vehicles

    • حسب التوقعات سيزداد نمو سوق العربات ذاتية القيادة (autonomous vehicles) بنفس المعدل الذي يتم فيه نشر 5G عبر الولايات المتحدة في المستقبل.
    • تحتاج المركبات إلى التواصل مع المركبات الأخرى على الطريق، وتقدم معلومات إلى سيارات أخرى حول ظروف الطريق، وتقدم معلومات الأداء للسائقين وشركات صناعة السيارات. لا بد من وجود سرعات عالية، إستجابة سريعة لتتمكن هذه التقنية من النمو.
  2. السلامة العامة والبنية التحتية – Public safety and infrastructure

    • ستسمح شبكات الجيل الخامس للمدن بالعمل بكفاءة أكبر. ستتمكن شركات المرافق من تتبع الاستخدام عن بُعد بسهولة، ويمكن لأجهزة الاستشعار إبلاغ أقسام الأشغال العامة عند خروج مصارف المياه أو خروج أضواء الشوارع.
  3. جهاز تحكم عن بعد – Remote device control

    • نظرًا لأن شبكات الجيل الخامس لديها زمن انتقال منخفض بشكل ملحوظ، فإن التحكم عن بعد في الآلات  سيصبح حقيقة. سيكون الهدف الكبير هو تقليل المخاوف والمخاطر في الأماكن الخطرة.
  4. إنترنت الأشياء – IoT

    • أحد أكثر الجوانب إثارة وحيوية لـ 5G هو تأثيره على إنترنت الأشياء (IoT). على الرغم من أن لدينا حاليًا أجهزة استشعار يمكنها التواصل مع بعضها البعض، إلا أنها تميل إلى طلب الكثير من الموارد وتستنفذ سعة بيانات بسرعة.
    • مع سرعات شبكات الجيل الخامس الكبيرة وزمن وصول منخفض، سيتم تشغيل إنترنت الأشياء عن طريق الاتصالات بين أجهزة الاستشعار والأجهزة الذكية، مما يجعلها أكثر كفاءة.

ما الفرق بين شبكات الجيل الخامس والجيل الرابع؟

مقارنة بالجيل الثالث من شبكات الهاتف المحمول ، مكّن 4G بث الفيديو عالي الجودة والمكالمات التي كانت مستحيلة سابقًا أثناء التنقل، مما يعني أن البث التلفزيوني المباشر تتم مشاهدته بشكل روتيني أثناء التنقل اليومي. ومع ذلك، زاد تدفق الفيديو من الازدحام في الشبكة.

إن الاختلاف الرئيسي بين شبكات الجيل الخامس والرابع هو أنه سيتم القضاء على هذا الازدحام.

5G لديها العديد من الفوائد على 4G :

  • سرعات أعلى.
  • وقت استجابة أقل.
  • سعة لعدد أكبر من الأجهزة المتصلة.
  • تداخل أقل وكفاءة أفضل.

ما هي الفوائد من استخدام شبكات الجيل الخامس

المزايا الرئيسية لـ 5G هي سرعة أكبر في عمليات الإرسال، وكمون أقل (lower latency) وبالتالي قدرة أكبر على التنفيذ عن بعد، وعدد أكبر من الأجهزة المتصلة وإمكانية تنفيذ شبكات افتراضية (تشريح الشبكة)، مما يوفر اتصالًا أكثر تعديلًا للاحتياجات المحددة .

  1. سرعة أكبر في الإرسال

    • يمكن أن تصل سرعة الإرسال إلى 15 أو 20 جيجابت في الثانية. من خلال القدرة على الاستمتاع بسرعة أعلى، يمكننا الوصول إلى الملفات والبرامج والتطبيقات البعيدة بشكل مباشر تمامًا ودون انتظار.
    • من خلال تكثيف استخدام السحابة (Cloud)، ستعتمد جميع الأجهزة (الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك) بشكل أقل على الذاكرة الداخلية وعلى تراكم البيانات ولن يكون من الضروري تثبيت عدد كبير من المعالجات على بعض الأشياء لأنه يمكن إجراء الحوسبة على السحابة.
      • على سبيل المثال، إن القدرة على تنشيط البرنامج عن بعد كما لو تم تنفيذه في الأجهزة الشخصية ، سيسمح بعدم تثبيت تطبيقات الهاتف المحمول (APPs) في المحطة الطرفية وتنفيذها مباشرة من السحابة (Cloud). تمامًا كما أنه لن يكون من الضروري تخزين المعلومات في ذاكرة الجهاز (الصور ومقاطع الفيديو وما إلى ذلك).
  2. الكمون المنخفض – Lower latency

    • الكمون (Latency)هو الوقت الذي ينقضي منذ أن قدمنا ​​طلبًا على جهازك حتى يحدث الإجراء.
      في شبكات الجيل الخامس، سيكون وقت الاستجابة أقل بعشر مرات مما هو عليه في 4G، لتكون قادرة على تنفيذ الإجراءات عن بعد في الوقت الحقيقي.
    • بفضل هذا الكمون المنخفض وزيادة أجهزة الاستشعار:
      • يمكن التحكم في آلية مصنع صناعي.
      • التحكم في اللوجستيات أو النقل عن بعد.
      • العمليات الجراحية التي يمكن للطبيب التدخل فيها من أجل مريض موجود في جانب آخر من العالم.
  3. عدد أكبر من الأجهزة المتصلة

    • مع شبكات الجيل الخامس، يزداد عدد الأجهزة التي يمكن توصيلها بالشبكة بشكل كبير، وسوف يصل إلى مقياس المليونير لكل كيلومتر مربع.
    • ستتمكن جميع الأجهزة المتصلة من الوصول إلى اتصالات فورية بالإنترنت، والتي ستتبادل المعلومات في الوقت الفعلي مع بعضها البعض، يستخدم هذا كثيراً في تقنية إنترنت الأشياء (IoT).
    • من المتوقع أن يحتوي المنزل المشترك على مائة جهاز متصل يرسل ويستقبل المعلومات في الوقت الفعلي.
    • هذا العدد الكبير من الأجهزة المتصلة سيسمح للمدن الذكية والسيارات المستقلة.
  4. تشريح الشبكة – Network slicing

    • كما تسمح شبكة 5G بتنفيذ شبكات افتراضية (تشريح الشبكة) وإنشاء شبكات فرعية من أجل توفير اتصال أكثر تعديلًا للاحتياجات المحددة.
    • سيعطي إنشاء الشبكات الفرعية خصائص محددة لجزء من الشبكة، وسيسمح بتحديد أولويات الاتصالات ، كما يمكن أن تكون حالات الطوارئ أمام المستخدمين الآخرين.

سلبيات شبكات الجيل الخامس

على الرغم من البحث عن تكنولوجيا 5G وتصورها لحل جميع مشاكل الإشارات اللاسلكية ومشقة عالم الهاتف المحمول.
لا تزال هناك بعض الأسباب الأمنية ونقص التقدم التكنولوجي في معظم المناطق الجغرافية.

  1. التكنولوجيا لا تزال قيد البحث والبحوث حول جدواها مستمرة.
  2. السرعة، التي تدعي هذه التقنية أنها تبدو صعبة التحقيق (في المستقبل، ربما) بسبب الدعم التكنولوجي الغير كافي في معظم أنحاء العالم.
  3. لن تكون العديد من الأجهزة القديمة مؤهلة لـ 5G، وبالتالي، يجب استبدالها جميعًا بصفقة واحدة جديدة باهظة الثمن.
  4. يحتاج تطوير البنية التحتية إلى تكلفة عالية.
  5. قضية الأمن والخصوصية لم يتم حلها بعد.

هل 5G سريعة؟

  • تتراوح سرعات شبكات الجيل الخامس من 50Mbit/s إلى 2Gbit/s، هذه البداية فقط.
  • التوقعات تشير إلى أن السرعات ستنمو إلى 100Gbit/s. ستكون 5G أسرع مئة مرة من 4G.
  • سيكون هناك إمكانية لتحميل فيديو مدته ساعتان في 3.6 ثانية فقط على 5G. كان يحمل سابقاً في 6دقائق على 4G و 26 ساعة على 3G
  • يعد 5G بتقليل وقت الاستجابة بشكل كبير، مما يعني أوقات تحميل أسرع واستجابة محسنة عند القيام بأي شيء على الإنترنت.

شبكات الجيل الخامس ستكون القفزة الكبيرة القادمة بلا شك، مع حاجة التقنيات الحديثة والمتطورة إلى سرعات عالية ووقت إستجابة سريع، لا بد أن تدخل 5G قريباً إلى كل مفاصل حياتنا.

659 مشاهدة

ساهم باثراء المحتوى من خلال اضافة تعليق