ترمز وحدة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة. يقوم معيار الاتصال الجديد على أساس المعيار السابق 4G (المعروف إختصارا باسم LTE)، ولكنه يتيح إمكانية نقل البيانات بشكل أسرع بدرجة كبيرة بأقل زمن انتقال، وبالتالي مناطق تطبيق جديدة تماما

تعريف 5G

G 5G هو خليفة للمعايير السابقة للاتصالات المتنقلة GSM (2G) و UMTS (3G) و LTE (4G). وتقوم منظمة معايير الجيل الثالث من أجل الحياة البرية بوضع الصيغة النهائية للتطوير والتوحيد. يتجاوز معيار الاتصال الجديد نطاق الهاتف الرقمي وإنترنت المحمول السريع. ومن المتوقع أن تضع مجموعة 5G معايير جديدة من حيث سرعة البيانات وسعة الشبكة ووقت الاستجابة والموثوقية وأمن البيانات وإتاحة الاتصال في الوقت الحقيقي للبيانات لأول مرة. وهذا يعد بالعديد من إمكانيات التطبيقات الجديدة، مثل تلك الموجودة في مجالات تقنية IoT والسيارات ذاتية القيادة والصناعة 4.0 (IIt).

كيف تعمل وحدة الجيل الخامس؟

لا تزال تقنية الجيل الخامس المتوفرة حتى الآن تتطلب عادة وجود شبكة الجيل الرابع الحالية لتأسيس اتصال، لذلك فإنها لا تعمل بشكل مستقل. ولهذا السبب يشار إلى هذه القيمة على أنها 5G غير مستقلة (5G NSA)

. لن يتم إستغلال الإمكانات الكاملة لشبكة الجيل الخامس إلا من خلال الشبكات المستقلة (5G المستقلة، 5G SA) والتكنولوجيا المتطورة خلف أبراج الإرسال والأجهزة المتوافقة.

تتيح النطاقات ذات الترددات الأعلى إرسال البيانات بسرعة أكبر

وبالمقارنة مع تقنية LTE، يتم إستخدام نطاقات تردد جديدة وهوائيات أكبر بكثير من أجل الجيل الخامس. تستخدم تقنية LTE النطاقات الترددية التي تقل سرعتها عن 3 جيجاهيرتز على وجه الخصوص، إلا أن نطاق التردد 5 جيجاهيرتز يمتد إلى 6 جيجاهيرتز وسيتم توسعته على المدى البعيد ليشمل الترددات من 24 جيجاهيرتز إلى 100 جيجاهيرتز كحد أقصى.

 وهذا يعني توفر نطاق ترددي أكبر بكثير لنقل البيانات. ومع ذلك، فإن التغطية الواسعة النطاق للجيل الخامس تتطلب أيضا عددا من المحطات الأساسية أكبر بكثير من تلك التي توفرها تقنية النقل المتعدد. ذلك بسبب أنه كلما كان التردد أعلى، كلما كان من الممكن إرسال المزيد من البيانات فوقه. ولكن في الوقت نفسه، ينخفض النطاق نسبيا.

شرائح الشبكة: شبكة محسنة لكل متطلب

يتمثل أحد أهم الابتكارات التقنية لشبكة الجيل الخامس في القدرة على تقسيم الشبكة إلى طبقات خاصة بالتطبيق بناء على المتطلبات وتشغيل عدة شبكات فرعية افتراضية بشكل متزامن. ويستند هذا إلى تقنيات مثل المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV) والشبكات المحددة للبرامج (SDN). إن شبكة الجيل الخامس مقطعة إلى شرائح متعددة، ولهذا السبب يشار إليها أيضا باسم “تقسيم الشبكة”. يتم تحسين كل طبقة أو شريحة لمتطلبات معينة:

النطاق الترددي العريض المحسن للأجهزة المحمولة (eMBB): من أجل أسرع إتصالات ممكنة بمعدلات بيانات عالية (على سبيل المثال، دفق فيديو عالي الدقة للغاية)

اتصال نوع الجهاز الضخم (mMTC): لأكبر عدد ممكن من الاتصالات بمعدلات بيانات منخفضة واستهلاك منخفض للطاقة (مثل إنترنت الأشياء)

إمكانية اتصال فائقة الموثوقية تتسم بزمن وصول أقل (uRLLC): للحصول على أكثر الوصلات الممكنة لتخفيض زمن الوصول موثوقية (مثل، السيارات ذاتية القيادة والأتمتة الصناعية)

يتيح هذا القسم الفرعي إمكانية توفير مجموعة متنوعة من التطبيقات مع الموارد التي تحتاجها بالضبط. وبهذه الطريقة، يمكن تكييف شبكة الجيل الخامس بمرونة لتلائم مجموعات العملاء والخدمات وقطاعات السوق المحددة.

تشكيل الإطار يسمح بالتغطية اللاسلكية المستهدفة

تتيح تقنية الهوائي النشط “Beamform” المزيد من السعة والكفاءة في تغطية الراديو. وعلى عكس الهوائيات السالبة التي تشع الإشارات بلا هدف في جميع الاتجاهات، فإن بإمكان هوائيات الجيل الخامس ذات الهوائيات النشطة توجيه موجات الراديو إلى الأجهزة الفردية في نصف قطر الإرسال وتكييفها بمرونة مع الاحتياجات الفعلية. ان تشكيل الشعيرات مستخدم إلى حد ما في ال‍ LTE، ولكن في شكل اقل نضجا.

ما هي مزايا وعيوب  5G

ومن الناحية النظرية، تتيح تقنية الجيل الخامس معدل نقل بيانات يصل إلى 20 جيجابت/ثانية وبالتالي أسرع حتى 20 مرة من الجيل السابق. ومن ناحية أخرى، تعد مجموعة 5G بأوقات زمن انتقال أقل من مللي ثانية واحدة، والتي تسمح لأول مرة بالاتصال بالبيانات في الوقت الحقيقي

ومن المتوقع أيضا أن يكون إستهلاك الطاقة أقل مما هو عليه في الجيل الرابع، وينبغي أن يكون من الممكن توصيل ما يصل إلى 1 000 ضعف عدد الأجهزة لكل كيلومتر مربع. ويفتح هذا الباب أمام العديد من إمكانيات التطبيقات الجديدة في البيئات الاحترافية والخاصة.

الفوائد ومجالات التطبيقات للصناعة والأعمال

اتصال محسن من جهاز إلى جهاز (M2M) للتشغيل الآلي (مثل، روبوتات التصنيع المتصلة لاسلكيا)

الاتصال في الوقت الفعلي كأساس لحركة المرور على الطرق الموصولة والمركبات الذاتية القيادة

ضمان توفر الشبكة (مثل خدمات الطوارئ) من خلال مستويات الخدمة وشبكات المجمعات الخاصة (شبكات 5G مغلقة لمواقع الشركات المحلية أو الجامعات أو المباني الفردية)

التطبيب عن بعد (مثل: الحقيقة المعززة، الاتصال المباشر بالفيديو، والعدادات الذكية)

الزراعة الرقمية (مثل التحكم عن بعد في الآلات الزراعية واستخدام تكنولوجيا القياس والتحكم الرقمية)

فوائد المستهلكين ومجالات تطبيقهم

أوقات تحميل أقصر وتحميل أسرع للصفحة (على سبيل المثال، عند إستعراض أو دفق الفيديو)

وقت إستجابة منخفض للغاية (على سبيل المثال، عند ممارسة الألعاب عبر الإنترنت أو على الشبكة)

تغطية واستقرار أفضل للاتصال (على سبيل المثال، أثناء الأحداث الكبيرة أو في القطار)

تحسين خدمة الهاتف المحمول (الصوت فوق الجيل الخامس)

بديل محتمل للشبكات الثابتة لشبكة غيغابت الداخلية

مجالات تطبيقات جديدة مثل الواقع المضخم أو الافتراضي في الوقت الحقيقي وقناة تلفزيونية مباشرة عالية الدقة (بث 5G) وهواتف فيديو 4 كيلو