بررسی شبکه ارتباطی 5G، نسل آینده شبکه تلفن همراه

دانلود PDF

در حال حاضر در بیشتر کشورهای پیشرفته دنیا، ارتباطات رادیویی مرتبط با تلفن همراه، تحت نسل چهارم یعنی شبکه 4G LTE صورت می‌گیرد که سرعتی در حدود 100 مگابیت بر ثانیه را برای کاربرانش به ارمغان می‌آورد.

به گزارش دریچه فناوری اطلاعات باشگاه خبرنگاران؛ این سرعت روی بستر ارتباطی تلفن همراه باعث شده تا کاربران به خوبی لذت داشتن یک اینترنت پر سرعت در هر مکانی را درک کنند. این ماجرا سطح توقع افراد را بالا برده و خواستار سرعتی مطلوب در هر شرایطی هستند. حتما در جریان این ماجرا هستید که در کشور ما هم چند سالی است صحبت از شبکه ارتباطی پر سرعت نسل چهارم می‌شود. در این میان باید گفت که کاربران ایرانی چند سالی را در حسرت ارائه این خدمات به سر بردند زیرا انحصار ارائه آن در اختیار اپراتوری بود که آمادگی لازم را نداشته و گذشته از این ماجرا در حین پیش بردن کارش با مشکلات بزرگ و کوچکی روبه‌رو شد که تقصیری در آن‌ها نداشت. به هر حال این ماجرا باعث شد که مدت زمان زیادی بگذرد و کاربران ایرانی نتوانند به سادگی به یک اینترنت پر سرعت دسترسی پیدا کنند. تا این که این حق انحصار به اتمام رسید و چیزی در حدود 2 ماه است که مردم می‌توانند به سادگی از خدمات اینترنت پر سرعتی که روی شبکه تلفن همراه ارائه می‌شود استفاده کنند. البته باید گفت در زمانی که ما از ارائه این دسته از خدمات ذوق زده هستیم و خوشحالیم که می‌توانیم روی گوشی تلفن همراهمان یک کلیپ تصویری را بدون وقفه در حالت آنلاین ببینیم، دیگر مردم جهان در کشورهای پیشرفته به فکر استفاده از نسل بعدی شبکه تلفن همراه با عنوان 5G هستند.

کارشناسان در این زمینه ادعا داشته‌اند که در شبکه 5G شاهد سرعتی به اندازه چند صد برابر نسل فعلی یعنی نسل چهارم، خواهیم بود. وقتی که صحبت از یک سرعت چند صد برابری می‌شود، مطمئنا ما نمی‌توانیم در حال حاضر تصوری از آن داشته باشیم، زیرا همین سرعتی که در قالب نسل چهارم شبکه ارتباطی به ما به تازگی عرضه شده است هم برایمان قابل هضم نیست و داشتن این سرعت در ایران، کمی برایمان عجیب است. به هر حال خوب است که با تکنولوژی‌هایی که قرار است دیر یا زود به آن‌ها دسترسی داشته باشیم و همچنین فناوری‌هایی که کشورهای پیشرفته، برای استفاده از آن‌ها در حال برنامه ریزی هستند، آشنایی پیدا کنیم. در موضوع ویژه این هفته به سراغ بررسی این فناوری خواهیم رفت و نسل پنجم از شبکه ارتباطی تلفن همراه را بررسی می‌کنیم. مسلما این شبکه تحول عظیمی را در فناوری‌های ارتباطی ایجاد خواهد کرد و باعث تغییرات وسیعی از نظر سخت افزاری و نرم افزاری در جهان دیجیتال خواهد شد. پس خوب است نکات اولیه‌ای را در ارتباط با آن بدانیم. زمانی که شبکه‌های نسل پنجم، تجاری سازی شوند و در دسترس همه مردم قرار گیرند، به کاربران خود این قدرت را خواهند داد تا اطلاعات بسیار بسیار حجیم مانند فیلم‌های اولترا اچ‌دی را به راحتی آب خوردن، از طریق این بستر منتقل کنند.

تلفن‌های همراه روی خط زمان
از وارد شدن گوشی‌های همراه آنالوگ در بازار چیزی در حدود 35 سال می‌گذرد اما این پدیده یا صنعت جذاب و با اهمیت با این که هنوز در اول راه خود قرار دارد، نسل‌ها را به دنبال خود کشانده است. نسل آنالوگ خیلی سریع‌تر از آن چه در ذهن افراد بود جای خود را به نسل دیجیتال داد و نسل دیجیتال هم بسیار سریع جای خود را به شبکه 3G تلفن همراه داد. تفاوت دستگاه‌های 3G با نسل قبلی خود در این بود که دستگاه‌های مبتنی بر این فناوری می‌توانستند علاوه بر صدا، تصاویر را هم هر چند با کیفیت‌های پایین انتقال دهند. این موضوع در نوع خودش تحول بسیار قابل توجهی به حساب می‌آمد که برای نسل قبلی تلفن همراه بسیار دور از دسترس به نظر می‌رسید. گوشی‌ها و سیم کارت‌های 3G زمینه را برای تلفن‌های هوشمند فراهم کردند و در مدت زمان کمی همه فهمیدند که این فناوری هم نمی‌تواند پاسخگوی نیازهای کاربران باشد، البته در کشور ما هنوز شبکه 3G هم به عنوان یک پدیده جدید به حساب می‌آید. با این تفاوت که شاید بتوان گفت استانداردهای ما از استانداردهای 3G کشورهای پیشرفته پایین‌تر است. همیشه وقتی صحبت از اینترنت پر سرعت و تکنولوژی‌های ارزشمند ارتباطی می‌شود، نام کره جنوبی به عنوان پیشرفته ترین کشور جهان در این زمینه شنیده می‌شود. این کشور اعلام کرده است که فناوری 5G تا سال 2020 برای استفاده همگانی افراد، آماده خواهد شد.

کدام شرکت پیشتاز است؟
از گوشه و کنار شنیده می‌شود که شرکت سامسونگ در اقدامی پیشگامانه در پایه گذاری نسل پنجم ارتباطات تلفن یا همان 5G بهتر از دیگر رقبایش عمل کرده است. چند ماه پیش سامسونگ اعلام کرد که توانسته برای اولین بار در جهان هسته اصلی نسل پنجم ارتباطات تلفن همراه را طراحی کرده و بسازد. علاوه بر این با استفاده از این زیر ساخت جدید خود موفق به انجام آزمایش‌هایی شده که نتایج بسیار مطلوبی را برایش به همراه داشته است. طبق اعلام کارشناسان این شرکت مشخص شده که نسل پنجم شبکه ارتباطی تلفن همراه قادر است سرعتی چند صد برابر نسل فعلی را به کاربران ارائه کند. البته باید گفت که سرعت نسل چهارم هم در کشورهای مختلف با توجه به استانداردهایی که برای پیاده سازی این بستر انجام داده‌اند متفاوت است و این امکان وجود دارد که سرعت و کیفیت نسل چهارم شبکه تلفن همراه در کشور ما به خوبی آن چیزی که در کره جنوبی طراحی شده و مورد استفاده قرار گرفته است، نباشد. با تمامی این موارد باید گفت که نسل پنجم در حقیقت نسل بعدی 4G LTE است که قادر است تا سقف ده‌ها گیگابیت اطلاعات را در زمان بسیار کمی منتقل کند. بر طبق ادعایی که سامسونگ انجام داده بعد از این که این فناوری در دسترس همه قرار بگیرد، سرویس‌هایی نظیر سرویس‌های پزشکی از راه دور، می‌توانند بدون وجود هیچ گونه محدودیتی به همه بیماران در سراسر جهان خدمت رسانی کرده و پزشکان هم با آسودگی خاطر به معاینه و احیانا انجام عمل جراحی آنلاین روی بیماران خود در هر جایی که باشند، بپردازند.

نسل چهارم ارتباطات به تدریج از اواسط سال 2008 میلادی بود که در دسترس عموم مردم قرار گفت اما با این حال هنوز هم تعداد زیادی از کشورهای جهان در شرایطی قرار دارند که نمی‌توانند از این زیر ساخت استفاده کنند و لذت داشتن یک اینترنت پر سرعت را به مردم خود نشان دهند. به عنوان نمونه کشوری مانند چین چند وقتی است که درگیر پیاده سازی فناوری LTE است اما آنتن‌های ارتباطی این کشور دارای مشکلات بسیار پایه‌ای است که به گفته مدیر پروژه 5G در سامسونگ، تمامی این مشکلات در نسل پنجم شبکه تلفن همراه به صورت کامل برطرف خواهد شد. یکی از مشکلات فعلی نقل و انتقال داده که بسیار رواج دارد این است که انتقال داده در باند موج میلیمتری در مسافت‌های زیاد، باعث افت شدید سرعت و همچنین کیفیت در ارائه خدمات می‌شود. اما با استفاده از آنتن‌های جدیدی که توسط سامسونگ طراحی شده و به آنتن‌های آرایه‌ای تطبیقی شهرت دارند، این شرکت تضمین می‌کند که باند موج میلیمتری که در این آنتن‌ها به کار گرفته شده، در فرکانس 28 گیگا هرتز و در سرعتی بیشتر از 1.056 گیگابیت در ثانیه در فاصله‌ای در حدود 2 کیلومتر، به راحتی و بدون حتی کوچکترین افت سرعت و کیفیت، صورت خواهد گرفت. آقای چانگ یئونگ کینگ، که معاون ارشد و رئیس بخش تحقیق و توسعه در زمینه طراحی دیجیتال داخلی و توسعه ارتباط سامسونگ است، دراین رابطه می‌گوید: ارائه فناوری جدید باند موج میلیمتری سامسونگ و در کنار آن به کارگیری این فناوری در آنتن‌های آرایه‌ای تطبیقی توانسته است که این شرکت را یک قدم به تجاری سازی نسل پنجم ارتباطات نزدیک‌تر از قبل کند. البته باید گفت با این که سامسونگ در این زمینه سرو صدای زیادی به پا کرده است اما تنها شرکتی نیست که در این راستا به موفقیت‌هایی دست پیدا کرده و چند ماه پیش شرکت NTT DoCoMo هم اعلام کرد که یک آزمایش را با سرعت شگفت انگیز 10 گیگابیت در ثانیه با موفقیت به انجام رسانده است. البته با توجه به این که سامسونگ بازار تلفن‌های هوشمند را هم در دست دارد شاید بتوان گفت که شانس بیشتری در این زمینه دارد تا زیر ساخت‌های ارتباطی را هم تحت حاکمیت خود داشته باشد.

سیستمی که کاملا هوشمند است
در این بستر و سیستمی که برای پیاده سازی آن مورد استفاده قرار گرفته است، گره‌هایی که بسته‌های اطلاعاتی را جا به جا می‌کنند کاملا هوشمند هستند و می‌توانند خود را با شرایط انتقال، وفق دهند. همین موضوع باعث می‌شود تا انتقال اطلاعات به شیوه‌ای امن‌تر و بسیار دقیق‌تر صورت پذیرد. از این طرح می‌توان در فناوری‌های دیگری مانند ماهواره هم استفاده کرد. تا قبل از این سیستم انتقال داده به این شکل بود که ابتدا بسته‌ها، اطلاعات را دریافت کرده و آن‌ها را ذخیره می‌کردند و پس از این که عملیات ذخیره سازی به اتمام می‌رسید، این اطلاعات را از گره‌ای به گره دیگر منتقل می‌کردند. در واقع این همان پروتکل TCPاست و یکی از مشکلات بزرگ این سیستم این است که در این میان اگر در زمانی داده‌ای در مسیر انتقال داده از دست برود، ارسال دیگر داده‌ها هم با مشکل مواجه خواهد شد و دقیقا به همین دلیل است که شما به یکباره در حین انجام یک کار با افت سرعت شدید روبه‌رو می‌شوید. فرض کنید که در حال دانلود یک فایل هستید و سرعت اولیه شما بسیار مناسب است و تخمین زمانی که برای به اتمام رسیدن زمان دانلود به شما گفته می شود هم از نظرتان بسیار خوب و بدون مشکل است اما یکدفعه وسط کار می‌بینید که این تخمین زمانی در حال افزایش است و دائما به شما اعلام می‌شود که مدت زمان بیشتر طول خواهد کشید تا دانلود فایل شما به اتمام برسد.

در این میان شما به این فکر می‌کنید که سرعت اینترنت دائما در حال تغییر است و این کاهش سرعت است که مشکلات این چنینی را برایتان به وجود می‌آورد اما در واقع باید گفت که بیشتر مشکلاتی که در این میان وجود دارد به خاطر همین است که بخشی از داده‌ها در مسیر انتقال از دست می‌روند و ارسال دیگر داده‌ها را هم با مشکلاتی این چنینی درگیر کرده و در نهایت باعث ایجاد افت سرعت شدیدی در اینترنت می‌شوند. اما در روشی که برای نسل بعدی شبکه تلفن همراه در نظر گرفته شده، قرار است که گره ها کد گذاری شوند که این کدگذاری هوشمند شدن گره‌ها یا مسیرها را به دنبال خواهد داشت. این سیستم باعث می‌شود تا داده‌ها بسیار هوشمندانه مسیریابی شوند و مطابق سیستم قبلی از گره‌ای به گره بعدی منتقل نشوند. این هوشمند سازی گره‌ها براساس مسیر و مقصد می‌باشد که باعث می‌شود در انتقال داده‌ها سرعت و امنیت به وجود آید. البته باید گفت که با دست پیدا کردن به این دسته از فناوری‌ها نباید هم خیلی خوشحال باشیم. اگر تصور ما این است که در آینده‌ای بسیار نزدیک یک اینترنت امن و پرسرعت داریم باید بدانید که با این سرعت پیشرفت فناوری در جهان، این خوشحالی ما دوام زیادی نخواهد داشت زیر سیستم‌های جدید با سرعتی باور نکردنی کهنه شده و جای خودر ا به سیستم‌های پرسرعت‌تر و با کیفیت‌تر خواهند داد.

نتیجه‌ای از یک تست سرعت اینترنت نسل پنجم
همان طور که در قبل هم گفتیم یکی از فعال‌ترین شرکت‌هایی که در این زمینه در حال تکمیل تحقیقات خود است، شرکت سامسونگ است که تا حدودی به تجاری سازی این فناوری نزدیک شده است. البته باید گفت که هنوز هم بسیاری از شبکه‌های مخابراتی جهان مشغول تست و بهبود نسل چهارم خود هستند ولی سامسونگ آزمایش‌های ابتدایی مربوط به نسل پنجم شبکه 5G خود را آغاز کرده است. البته هنوز هم راه بسیار زیادی در پیش است تا این فناوری به صورت عمومی عرضه شود و سامسونگ هم در میانه راه قرار دارد. در آخرین تستی که توسط این شرکت در آزمایشات نسل پنجم مخابراتی‌اش انجام گرفته، سامسونگ به رکورد بسیار فوق العاده 940 مگابایت در ثانیه یا همان 7.5 گیگا بیت دست پیدا خواهد کرد. اما این سرویس سامسونگ در حال حرکت سرعت متفاوتی را در اختیار کاربر می‌گذارد. سامسونگ طی آزمایشی که در یک پیست اتومبیل رانی انجام داده، خودرویی را به آنتن‌های دریافت سیگنال نسل پنجم مجهز کرده و با سرعت 110 کیلومتر بر ثانیه توسط آن حرکت کرده است. در طول این آزمایش رانندگی در یک بزرگراه شبیه سازی شده است. نکته‌ای که در این میان برای سامسونگ یک گام موفقیت آمیز به حساب آمده این است که این شرکت در سرعت 110 کیلومتر توانسته که به یک سرعت دانلود 1.2 گیگا بیت بر ثانیه ( 150 مگا بایت بر ثانیه ) دست پیدا کند. در این تست از فرکانس‌های کوتاه برد 28 گیگا هرتزی استفاده کرده و به کمک فناوری Hybrid Adaptive Array Technology توانسته که طول موج را به مسافت‌هایی طولانی‌تر هم ارسال کند. با وجود تمامی این آزمایش‌ها و موفقیت‌هایی که در این زمینه حاصل شده باز هم باید گفت که راه طولانی برای عمومی شدن نسل پنجم مخابراتی باقی مانده و همین طور که پیش می‌رویم، سرعت اینترنت همراه روز به روز در حال افزایش پیدا کردن است.

ژاپن هم در حال تست است
ژاپنی‌ها هم چند وقتی است که اعلام کرده‌اند که در حال آزمایش روی نسل پنجم فناوری‌های مخابراتی هستند. شرکت مخابراتی NTT DoCoMo که در مورد آن صحبت کردیم اعلام کرده که طرح جدیدی را آغاز کرده که در قالب آن نسل پنجم فناوری‌ها و شبکه‌های مخابراتی مورد بررسی قرار خواهد گرفت و توانایی‌های مختلف این بستر در این راه شناسایی خواهد شد. در این اقدام شرکت NTT اعلام شده که فناوری نسل پنجم به همراه همکاری که این شرکت با 6 شرکت بزرگ فناوری با نام‌های NEC، Alcatel Lucent، اریکسون، فوجیتسو، نوکیا و سامسونگ دارد، گسترش پیدا خواهد کرد و این شرکت از طریق این همکاری در تلاش است تا تمامی مشکلات مربوط به این فناوری را از سر راه بردارد. این همکاری‌ها به شکلی دنبال خواهد شد که بر اساس آن هر یک از شرکت‌هایی که نام آن را گفتیم به صورت جداگانه تحقیقات خود در زمینه شبکه 5G را تکمیل کرده و این تحقیقات را آزمایش کند. پس از انجام گرفتن چند آزمایش، شرکت‌ها مشکلات خود را در این زمینه اعلام کنند و با یکدیگر در صدد رفع آن‌ها برآیند. قرار بر این شده است که 6 شرکتی که از آن‌ها نام بردیم، فناوری 5G را با سیستم‌های پیشرفته و طیف باند مخابراتی بیش از 6 گیگاهرتز مورد آزمایش قرار دهند. در قالب این آزمایش‌ها مشخص خواهد شد که این سیستم تا چه حد ظرفیت، قدرت و توانایی در زمینه فناوری‌های نوین رادیویی دارد. پیش‌بینی شده است که این نسل جدید تا سال 2020 بتواند به صورت عمومی در سراسر جهان عرضه شده و مورد استفاده قرار گیرد.

براساس زیر ساختی که برای این شبکه در نظر گرفته شده است، شما به عنوان یک مشترک مخابراتی قادر خواهید بود تا با سرعت 10 هزار گیگا بیت در ثانیه به اینترنت متصل شوید و باید گفت که این عدد چیزی در حدود 1000 برابر سریع‌تر از شبکه مخابراتی LTE است که در حال حاضر در کشورهای پیشرفته جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. شرکت NTT DOCOMO که تا به حال این شبکه مخابراتی را در مرکز تحقیق و توسعه خود واقع در شهر کاناگاوای ژاپن مورد آزمایش قرار داده بود، تصمیم دارد تا از ابتدای سال 2015 این فناوری را در خارج از مرزهای ژاپن هم مورد تست قرار دهد. به این ترتیب چشم بر هم خواهیم زد و می‌بینیم که کشورهای پیشرفته به جایگاهی دست پیدا می‌کنند که مردمان آن‌ها از اینترنتی با 1000 برابر سرعت اینترنتی که ما استفاده می‌کنیم، بهره می‌برند. چیزی که در این میان از همه بیشتر اهمیت دارد این است که باید به صورت اساسی فکری به حال زیر ساخت‌ها و استانداردهایی که مورد استفاده قرار می‌گیرند کرد. اگر همه چیز به صورتی اصولی انجام پذیرد به آسانی می‌توان از فناوری‌های نوین استفاده کرد و آن‌ها را جایگزین سیستم‌های قبلی کرد. اما اگر زیرساخت‌ها به خوبی پایه ریزی نشده باشند در زمانی که به فکر استفاده از یک فناوری نوین می‌افتیم باید قبل از هر چیز به فکر تهیه زیر ساخت و تجهیزات کاملا جدید بوده و همه چیز را از ابتدا بنا کنیم و این گونه می‌شود که سرعت پیاده سازی و اجرای کار به شدت پایین آمده و تا چشم بر هم می‌زنیم می‌بینیم که کشورهای پیشرفته به سراغ نسل‌های بعدی رفته‌اند، در حالی که ما همچنان اندرخم یک کوچه مانده‌ایم.

منبع: Byte