كان الجيل الخامس في الأخبار لبعض الوقت الآن. كان الناس يتصورون الجيل الخامس باعتباره
الاختراق التالي في تكنولوجيا الاتصالات الخلوية التي يمكن أن توفر سرعة فائقة لشبكة
الخليوي. كما يوحي الاسم، فإن الجيل الخامس هي الجيل الخامس من أنظمة شبكات الهاتف
المحمول، وخليفة شبكات الجيل الرابع تطور طويل الأمد اليوم. تم إنشاء الجيل
الخامس لتحقيق متطلبات البيانات الكبيرة إلى جانب الاتصال القوي. توسع نطاق الاتصال
الآن من الهواتف المحمولة إلى الأجهزة المتصلة بإنترنت الأشياء (IoT). ستعمل الجيل
الخامس مبدئيًا جنبًا إلى جنب مع الجيل الخامس قبل أن تتطور لتعمل بمفردها حيث تتوسع من
حيث السرعة و التغطية.
يتم تعريف وقت الاستجابة على أنه الوقت الذي تستغرقه الأجهزة في الاستجابة لبعضها البعض
عبر الشبكة اللاسلكية. عند الحديث عن وقت الاستجابة، كان لشبكات الجيل الثالث وقت
استجابة يبلغ 100 مللي ثانية، و الجيل الرابعحوالي 30 مللي ثانية، وبمجرد تشغيلها،
سيكون وقت استجابة الجيل الخامس منخفضًا ليصل إلى 1 مللي ثانية. سيغير هذا قواعد اللعبة
في عالم التطبيقات المتصلة.
في العديد من البلدان، ترسخت خدمات الجيل الخامس بالفعل ؛ على الرغم من أنه من المتوقع
أن تتوفر الجيل الخامس على نطاق واسع بحلول عام 2025. تم بالفعل إطلاق التطبيقات الأولى
التي تستخدم خدمات الجيل الخامس مثل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة المودم
اللاسلكية وما إلى ذلك. تشمل الفوائد الرئيسية لأجهزة الجيل الخامس سرعة الوصول
والتنزيل والتدفق بشكل أسرع ؛ وتعزيز قوة الحوسبة ووقت الاستجابة المنخفض، وبالتالي
ضمان اتصال الأجهزة بالشبكات على الفور.
ما الذي سيسمح به الجيل الخامس
يمكن لشبكة الجيل الخامس تمكين الاتصال الفوري بمليارات الأجهزة المتصلة عبر إنترنت
الأشياء (IoT). تمتلك شبكة الجيل الخامس القدرة على توفير السرعة وتمكين زمن الوصول
المنخفض والاتصال للسماح بجيل جديد من التطبيقات والخدمات وفرص العمل.
-
أ. بالنسبة للمجتمعات، يمكن لشبكة الجيل الخامس ربط مليارات الأجهزة في المدن
الذكية والمدارس والمنازل ؛ موفّرة مكان أكثر أمانًا وفعالية للعيش فيه.
-
ب. بالنسبة للشركات، يمكن لإنترنت الأشياء المدعوم من الجيل الخامس تسهيل وفرة
البيانات مما يسمح لهم باكتساب رؤى أفضل لعملياتهم. تعتمد القرارات الرئيسية
للشركات على البيانات، وسيتيح إنترنت الأشياء توفير التكاليف وتحسين تجربة
العملاء والنمو الطويل الأجل.
-
ج. ستعمل التقنيات الناشئة المتقدمة مثل الواقع المعزز والواقع الافتراضي على
توسيع نطاق وصولها من خلال توفير تجربة اتصال سهلة الاستخدام. تتيح لك
شبكات الجيل الخامس والواقع الإفتراضي مشاهدة المباريات الرياضية الحية،
وتفقد العقارات، والتجول في أي مدينة في العالم، مع الشعور بأنك على الأرض.
حالات استخدام الجيل الخامس
الاتصالات من آلة إلى آلة (M2M)
اتصالات منخفضة الكمون
الخدمة اللاسلكية المتنقلة ذات النطاق
العريض
نظام الجيل الخامس : كيف يعمل؟
في البداية، سيقوم المشغلون بدمج شبكات الجيل الخامس مع شبكات الجيل الرابع الحالية.
بهذه الطريقة، يمكن ضمان الاتصال المستمر. دعونا نرى كيف يعمل نظام الجيل الخامس:
تتكون شبكة الهاتف المحمول من مكونين رئيسيين "شبكة الوصول اللاسلكي" و "الشبكة
الأساسية".
شبكة الوصول اللاسلكي: وتشمل
مرافق مثل
الخلايا الصغيرة والأبراج والصواري وما إلى ذلك، وربط المستخدمين والأجهزة اللاسلكية
بالشبكة الأساسية الرئيسية
الميزة الرئيسية لشبكات الجيل الخامس هي الخلايا الصغيرة، ولا سيما الخلايا الصغيرة
التي تعمل عند ترددات الموجة المليمترية الجديدة (موجة الـ م م). سيكون نطاق الاتصال
هنا قصيرًا جدًا ولضمان بقاء الاتصال مستمرًا، ستكون الخلايا الصغيرة متاحة في مجموعات
وتعتمد كثافتها على المكان الذي يحتاج المستخدمون فيه إلى الاتصال.
تستخدم خلايا ماكرو الجيل الخامس هوائيات ذو مدخلات متعددة ومخرجات متعددة تتكون من
العديد من العناصر أو الاتصالات لإرسال واستقبال البيانات. يستفيد المستخدمون من
الطريقة التي سيكون بها الاتصال تلقائيًا وسيتم الحفاظ على إنتاجية عالية. تتكون
الهوائيات ذو المدخلات المتعددة والمخرجات المتعددة بشكل عام من عدة عناصر للهوائي. في
الواقع، غالبًا ما يشار إليهم باسم " ذو المدخلات المتعددة والمخرجات المتعددة الضخمة".
ومع ذلك، فحجمها مشابه لهوائيات الجيل الثالث والجيل الرابع في المحطة الأساسية
الشبكة الأساسية تتألف من شبكة تبادل البيانات المتنقلة وشبكة البيانات
التي تتعامل مع جميع اتصالات الصوت والبيانات واتصالات الإنترنت المتنقلة. في حالة الـ
الجيل الخامس، سيتم إعادة تصميم "الشبكة الأساسية" لتتكامل بشكل أفضل مع شبكة الويب
العالمية والسحابة. سيشمل هذا أيضًا الخوادم الموزعة عبر الشبكة. بهذه الطريقة، سيتم
تحسين وقت الاستجابة، بما في ذلك وقت الكمون.
ستتم إدارة العديد من الميزات المتطورة لشبكة الجيل الخامس مثل المحاكاة الافتراضية
والشبكة في الشبكة الأساسية. تقطيع الشبكة هي وظيفة تتيح تقسيم الشبكة بهدف استخدامها
في صناعة أو عمل أو تطبيق معين. على سبيل المثال، يمكن أن تعمل خدمات الطوارئ الخاصة
بشركة ما على شريحة شبكة تكون مستقلة عن المستخدمين الآخرين
المحاكاة الافتراضية، تعد المحاكاة الافتراضية لوظيفة الشبكة (NVF) ميزة تتيح لك بدء
وظائف الشبكة في أي موقع تريده. الشرط الوحيد هو أن يكون الموقع ضمن النظام الأساسي
السحابي للمورد. يمكن الآن لوظائف الشبكة التي كانت تعمل على أجهزة متخصصة أن تعمل على
الجهاز الظاهري. المحاكاة الافتراضية لوظيفة الشبكة أمر حيوي لتحسين كفاءة السرعة
والبراعة في الدعم. بهذه الطريقة، يمكن أن تكون التطبيقات والتقنيات التجارية الجديدة
جاهزة لنواة الجيل الخامس.
عند إنشاء رابط الجيل الخامس، سيتصل الجهاز بشبكات الجيل الرابع والجيل الخامس.
ستوفر شبكة الجيل الرابع إشارات تحكم وشبكة الجيل الخامس لتمكين اتصال البيانات السريع
من خلال استكمال قدرة الجيل الرابع الحالية.
في حالة عدم وجود تغطية الجيل الخامس كافية، سيتم تمرير البيانات على شبكة الجيل الرابع
لضمان الاتصال المستمر. باختصار، تكمل شبكة الجيل الخامس شبكة الجيل الرابع الحالية.
ميزات الجيل الخامس: السمات الرئيسية
من المخطط أن تعمل شبكات الجيل الخامس بالتزامن مع شبكات الجيل الرابع باستخدام مجموعة
من الخلايا الكبيرة والصغيرة، وأنظمة داخلية مخصصة. الخلايا الصغيرة هي قواعد مصغّرة
مستخدمة للتغطية الموضعية (10-100 م) لتسهيل التعبئة لشبكة ماكرو أكبر. الخلايا الصغيرة
لا غنى عنها لشبكات الجيل الخامس لأن ترددات الموجات الميلليميترية لها نطاق اتصال
محدود.
زيادة النطاق: في العديد من
البلدان، تكون نطاقات تردد الجيل الخامس الأولية أقل من 6 جيجاهرتز (بشكل
رئيسي في نطاقات 3.3-3.8 جيجاهرتز). سيوفر نطاق الخليوي المضاف فوق تردد 6 جيجاهرتز،
بحساب نطاقات 26-28 جيجاهرتز، قدرة محسنة مقارنة بتقنيات الشبكة الحالية. سيدعم النطاق
الإضافي والسعة المحسّنة المزيد من المستخدمين والمزيد من البيانات والاتصالات الأسرع.
يُعتقد أيضًا أنه ستتم إعادة استخدام النطاق الحالي ذي النطاق المنخفض للجيل الخامس في
المستقبل. هذا لأنه سيكون هناك انخفاض في استخدام الشبكات القديمة.
سيسهل النطاق المحسن في نطاق الموجة الميلليميترية التغطية الموضعية لأنه يعمل فقط عبر
مسافات صغيرة. قد تستفيد عمليات النشر المستقبلية لشبكات الجيل الخامس من الترددات
الميلليميترية في نطاقات تصل إلى 86 جيجاهرتز ونطاق متنقل مع نطاق تردد لاسلكي 3-100
جيجاهرتز ونطاق الجيل الخامس جديد، يتراوح فوق 6 جيجاهرتز.
سيكون الحجم المادي الهائل لهوائيات الجيل الخامس ذو المدخلات والمخرجات المتعددة
الجيل الخامس متطابق للجيل الرابع؛ ومع ذلك، مع تردد أكبر، سيتم تقليل حجم عنصر الهوائي
الفردي، مما يسمح بعدد أكبر من الأصول في نفس الحالة المادية. تشتمل معدات مستخدم الجيل
الخامس، بما في ذلك الهواتف المحمولة والأجهزة الأخرى، على تقنية الهوائي ذو
المدخلات والمخرجات المتعددة مدمجة في الجهاز للترددات الميلليميترية.
بالإضافة إلى ذلك، ستحتوي المحطات القاعدية لقطاع الجيل الرابع و الجيل الخامس على
مجموعة هوائيات ذو مدخلات ومخرجات متعددة هائلة متعددة الأجزاء. أيضًا، من المتوقع أن
يكون هوائي محطة الجيل الخامسالأساسية مشابهًا لهوائي محطة قاعدة الجيل الرابع من
حيث الحجم المادي.
توجيه الشعاع ذو المدخلات والمخرجات
المتعددة: توجيه الشعاع عبارة عن تقنية تتيح لهوائيات المحطة الأساسية
ذو المدخلات والمخرجات المتعددة التعامل مع إشارة الراديو مع المستخدمين والأجهزة.
تستخدم تقنية توجيه الشعاع خوارزميات مبتكرة لمعالجة الإشارات لتنظيم أفضل مسار لوصول
إشارة الراديو إلى المعالج. هذا يعزز الكفاءة لأنه يؤدي إلى الحد من التداخل الغير
مرغوب به في الإشارات اللاسلكية.
زمن استجابة أقل: يتم تحقيق زمن إستجابة
أقل مع الجيل الخامس من خلال التطورات المهمة في تكنولوجيا الهاتف المحمول
وبنية الشبكة.
التكنولوجيا |
Response time (milliseconds) |
الجيل الرابع - أنظمة التطور الطويل الأمد
|
20-30 مللي ثانية
|
الجيل الخامس- شبكة الخليوي العريضة النطاق المحسّنة |
4-5 ms |
الجيل الخامس-اتصال فائق الموثوقية بوقت إستجابة منخفض، تم توسيعه كنظم اتصالات فائقة الموثوقية ذو وقت إستجابة منخفض
|
1 مللي ثانية
|
لتقديم زمن انتقال منخفض، يلزم إجراء تغييرات كبيرة في الشبكة الأساسية (النواة) وشبكة
الوصول اللاسلكي لشبكة الجيل الخامس وتعديل هندسة شبكة الخليوي.
تختلف الشبكة الأساسية مع التغييرات في تصميم الشبكة الأساسية، وبالتالي إرسال إشارات
للخوادم. السمة الرئيسية هي نقل البيانات إلى مكان أقرب إلى المستخدم النهائي واختصار
المسار بين الأجهزة للتطبيقات الهامة. بعض الأمثلة الرئيسية هي خدمات دفق الفيديو مثل
"نيتفلكس" حيث يمكن للمستخدمين تخزين نسخة أو "تخزين مؤقت" للمحتوى الشائع في الخوادم
المحلية. هذا يسمح لهم بالوصول بسرعة إلى المحتوى.
تختلف شبكة الوصول اللاسلكي من أجل تحقيق زمن انتقال منخفض. للقيام بذلك، يلزم تخصيص
شبكة الوصول اللاسلكي بطريقة مرنة للغاية وقابلة للتكوين. بهذه الطريقة، يمكن للمنشأة
دعم أنواع مختلفة من وسائل الراحة التي يروج لها نظام الجيل الخامس.
لتقليل التأخيرات الزمنية، ستكون هناك حاجة إلى زمن انتقال منخفض وموثوقية عالية عبر
الواجهة الهوائية. لتحقيق درجة أكبر من الموثوقية، من الضروري أيضًا استخدام عدد أقل من
(فترات نقل الوقت) جنبًا إلى جنب مع التحسينات في المتانة والتشفير. يتيح تنفيذ شبكة
موجات لاسلكية افتراضية نشطة وقابلة للتعديل العمل بزمن انتقال منخفض للغاية وإنتاجية
عالية. ومع ذلك، فإنه يسمح أيضًا للشبكة الخلوية بالتكيف مع التغييرات في حركة مرور
الناقل وأخطاء الشبكة والمتطلبات التوبولوجية الجديدة.
الأفكار الختامية
الجيل الخامس هو الاختراق التالي في التكنولوجيا الخلوية المتنقلة. بالإضافة إلى حمل
اتصالات أسرع وقدرة أفضل، فإن الميزة البارزة للجيل الخامس هي سرعة الاستجابة. عند
الحديث عن الهندسة والتصميم، والتي يتم تناولها بشكل بارز في المدونة، فإن بنية الجيل
الخامس الجديدة ستكون موجودة على شكل شبكة موجات لاسلكية مقسمة ما بين الجيل الرابع /
الجيل الخامس حيث ستكون الجيل الخامس موجودة على مستوى المستخدم والجيل الرابع على
مستوى التحكم. وهذا يعني الفصل بين الأجهزة المعتادة وأجهزة الشبكة المتقدمة. تعد وظائف
الأجهزة أو نقاط الإلتقاء / ذات الأغراض العامة مناسبة للمحاكاة الافتراضية لوظائف
الشبكة، حيث ستكون الأجهزة المتقدمة / المتخصصة في الشبكة اللاسلكية قابلة للتكوين
تلقائيًا.