5G چیست و چه کاربردهایی دارد ؟

5G یا نسل پنجم یک استاندارد وایرلس، مانند 4G است؛ اما هنوز تعریف مشخصی ندارد. انجمن بین‌المللی ارتباطات (ITU) تا نوامبر 2017 تعریف نهایی 5G را اعلام نخواهد کرد، سازندگان چیپ هنوز سخت‌افزار لازم برای 5G را تولید نکرده‌اند و شرکت‌های مخابراتی در حال تست استانداردها هستند.

اما این موانع باعث نشده‌اند شرکت‌ها رو به جلو حرکت نکنند. اپراتورهایی همچون ورایزن، AT&T و اسپرینت در حال تست شبکه‌های 5G در شهرهای مختلف و سازندگانی همچون نوکیا، کوالکام و اینتل در حال تولید نمونه‌های اولیه تجهیزات 5G هستند که در نهایت در گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، لپ‌تاپ‌ها و دیگر محصولات استفاده خواهند شد. اما این شرکت‌ها هنوز نمی‌دانند چه زمانی 5G به بازار عرضه خواهد شد یا حتی بر سر اینکه 5G چه خواهد بود، اختلاف دارند.

## 5G چیست؟

برای درک بهتر 5G، شناخت نسل‌های قبلی فناوری‌های مخابراتی مانند 3G، 2G و 4G ضروری است. با عرضه فناوری 2G در دهه 90 میلادی، ارتباطات وایرلس تلفنی علاوه بر صوت، از پیامک نیز پشتیبانی کردند. 3G انتقال داده را نیز به پیامک و تماس صوتی افزود و در نهایت، 4G LTE سرعت و اطمینان‌پذیری این قابلیت‌ها را افزایش داد.

5G بهبودهای زیادی نسبت به نسل قبل در تکنولوژی‌های حال حاضر می‌دهد؛ اما تکنولوژی‌های جدیدی نیز معرفی می‌کند. سازندگان هنوز بر سر تکنولوژی‌های نهایی موجود در 5G توافق نکرده‌اند، اما مهم‌ترین تکنولوژی‌ها عبارتند از: سلول‌های کوچک، امواج میلی‌متری، MIMO، فیلترینگ فضایی و فول داپلکس.

برج‌های مخابراتی کوچکی وجود دارند که می‌توان آن‌ها را در مکان‌های دور از دید، مانند سقف خانه‌ قرار داد. این برج‌ها نیازی به انرژی زیادی ندارند و زمانی که به‌صورت کلاستر باشند، بهتر عمل می‌کنند. سلول‌های کوچک، داده‌ها را با استفاده از امواج میلی‌متری منتقل می‌کنند. طول موج امواج میلی‌متری از متوسط موج‌ها کوتاه‌تر و بازه فرکانسی آن‌ها بین 30 تا 300 گیگاهرتز است. این بازه فرکانسی از سیگنال‌های خارجی در امان است؛ اما قدرت بسیار کمی برای عبور از موانع فیزیکی دارد. در برخی موارد، تنها یک برگ درخت کافی است تا دانلود شما مختل شود.

امواج میلی‌متری محدودیت‌های زیادی دارند؛ اما برای MIMO مناسب هستند. MIMO یک سیستم وایرلس است که از چندین فرستنده رادیویی برای فرستادن و دریافت داده به‌صورت هم‌زمان استفاده می‌کند. شبکه‌های 4G LTE فعلی از حداکثر 8 فرستنده و 4 گیرنده پشتیبانی می‌کنند؛ درحالی‌که برج‌های مخابراتی 5G از ده‌ها فرستنده و گیرنده پشتیبانی خواهند کرد.

فرستنده رادیویی بیشتر به معنی تداخل بیشتر است و اینجا است که فیلترینگ فضایی وارد می‌شود. به‌طور ساده، می‌توان گفت فیلترینگ فضایی از الگوریتم‌هایی استفاده می‌کند تا حرکت امواج وایرلس را مدیریت کند و برای افزایش قدرت امواج، آن‌ها را در یک پرتو متمرکز می‌کند.

فناوری فول داپلکس (Full Duplex) سیگنال را بیش از پیش تقویت خواهد کرد. اکثر برج‌های مخابراتی و گوشی‌های هوشمند نمی‌توانند به‌صورت هم‌زمان داده را ارسال و دریافت کنند؛ اما گوشی‌های هوشمندی که از فناوری فول داپلکس بهره ببرند، خواهند توانست هم‌زمان داده را ارسال و دریافت کنند و این به معنای دوبرابر شدن پهنای باند است.

## 5G در دنیای واقعی

اگر تست‌های فعلی را ملاک قرار دهیم، 5G بسیار سریع خواهد بود. پیش‌نویس اولیه سند ITU خواهان حداقل سرعت دانلود 20 گیگابیت بر ثانیه و سرعت آپلود 10 گیگابیت بر ثانیه برای هر ایستگاه پایه است. این سرعت بین همه کاربران برج مخابراتی تقسیم می‌شود؛ اما اپراتورهایی همچون AT&T، انتظار دارند 5G باید سرعت بالایی داشته باشد. داو والتر، معاون مدیر ارتباطات و معماری رادیویی شرکت AT&T، در کنفرانس 5G بروکلین در نیویورک گفت مهندسان این شرکت در سایت آزمایشی در شهر آستین تگزاس به سرعت 6 گیگابیت بر ثانیه دست یافته‌اند. با این سرعت می‌توان یک فیلم 4K با حجم 100 گیگابایت را تنها در دو دقیقه و نیم دانلود کرد.

پیش‌نویس مشخصات 5G خواهان زمان تأخیر کم است. ITU زمان تأخیر 5G را 5 میلی‌ثانیه می‌داند. در مقام مقایسه، زمان تأخیر 4G LTE حدود 20 میلی‌ثانیه است. زمان تأخیر کم 5G خبر خوبی برای اپلیکیشن‌های چت ویدئویی و بازی‌های رایانه‌ای چندکاربره خواهد بود.