5G (5th Generation Mobile Network)
شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة
ما المقصود بـ 5G؟ وما سرعة 5G؟
5G هو اختصار لعبارة «الجيل الخامس»، وهو الاسم الذي يُطلق على الجيل التالي من شبكات الاتصالات المتنقلة. أتاحت لنا شبكات 1G أولى الهواتف المحمولة، بينما مكّنت شبكات 2G من إرسال الرسائل النصية، وقدّمت شبكات 3G الإنترنت المتنقل للمرة الأولى. أما تقنية 4G، المستخدمة حاليًا، فقد بدأ نشرها عالميًا منذ عام 2009. وتُعد 4G LTE (التطور طويل الأمد) أحدث إصدار من 4G، إذ تتيح سرعة تنزيل تصل إلى نحو 200 ميغابت في الثانية. إلا أن شبكات 4G تكاد تكون قد بلغت الحد الأقصى لقدراتها، في وقت يرغب فيه المستخدمون في الحصول على مزيد من البيانات وسرعات أعلى لهواتفهم المحمولة وأجهزتهم الأخرى. لذلك، تبرز الحاجة الملحّة إلى نوع جديد من تقنيات الشبكات قادر على توفير سرعات أعلى ونقل كميات أكبر من البيانات إلى عدد أكبر من المستخدمين.
من الناحية التقنية، يُعرَّف مصطلح «5G» فقط على أنه مجموعة من المعايير، مثل زمن الاستجابة وكثافة اتصالات الشبكة ومعدل نقل البيانات، التي ينبغي أن يتمكن الجيل التالي من شبكات الاتصالات المتنقلة من تحقيقها. وبمجرد استيفاء هذه المعايير، يُفترض أن تتمكن شبكات 5G من التعامل مع حركة بيانات تزيد بما يصل إلى 1000 مرة على حركة البيانات في شبكات اليوم، وأن تكون أسرع بما يصل إلى 10 مرات من 4G LTE.
كيف تعمل تقنية شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة؟
للوفاء بمعايير شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة، ستكون هناك حاجة إلى مجموعة متنوعة من التقنيات الجديدة. فعلى سبيل المثال، لدعم الزيادة الهائلة في عدد الأجهزة المتصلة بالإنترنت، سيُتاح نطاق جديد ضمن طيف الترددات الراديوية (بين 30 و300 غيغاهرتز) للاستخدام. إلا أن هذا النطاق من الترددات الراديوية يتكون من «موجات مليمترية» يسهل حجبها بفعل المباني وامتصاصها بواسطة النباتات والأمطار. لذلك، سيلزم تركيب آلاف المحطات القاعدية الصغيرة («تقنية الخلايا الصغيرة») لتشكيل منظومة ترحيل تنقل الإشارات حول العوائق. بالإضافة إلى ذلك، ولدعم متطلبات زمن الاستجابة لشبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة، سيلزم إدخال الحوسبة الطرفية متعددة الوصول (MEC) على نطاق واسع في شبكات الاتصالات الخلوية، بحيث تكون البيانات التي يحتاج إليها المستخدم، مثل فيديو البث التدفقي، موجودة فعليًا على مقربة أكبر منه.
ومع ذلك، سيتعين على مشغلي شبكات الاتصالات الخلوية ترقية البنية الطوبولوجية لشبكاتهم بالكامل، من الواجهة الأمامية إلى الواجهة الخلفية، لتنفيذ تقنيات شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة على نطاق واسع، وقد تكون هذه العملية مكلفة للغاية. فعلى سبيل المثال، وبالنظر فقط إلى البنية التحتية لشبكة النفاذ الراديوي (RAN) في الواجهة الأمامية، سيكون عدد المحطات القاعدية المطلوبة لنشر شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة أكبر بأربع مرات من السابق، كما ستكون تكاليف الإنشاء أعلى بما يتراوح بين 10 و20 مرة مقارنةً بفترة الجيل الرابع.
ومع ذلك، سيتعين على مشغلي شبكات الاتصالات الخلوية ترقية البنية الطوبولوجية لشبكاتهم بالكامل، من الواجهة الأمامية إلى الواجهة الخلفية، لتنفيذ تقنيات شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة على نطاق واسع، وقد تكون هذه العملية مكلفة للغاية. فعلى سبيل المثال، وبالنظر فقط إلى البنية التحتية لشبكة النفاذ الراديوي (RAN) في الواجهة الأمامية، سيكون عدد المحطات القاعدية المطلوبة لنشر شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة أكبر بأربع مرات من السابق، كما ستكون تكاليف الإنشاء أعلى بما يتراوح بين 10 و20 مرة مقارنةً بفترة الجيل الرابع.
لماذا تُعد شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة مهمة؟ وأين تُستخدم؟
عندما يفكر معظم الناس في "5G"، فإنهم يقصدون النطاق العريض المتنقل المُحسّن (eMBB)، الذي سيوفر سرعات فائقة لتحميل البيانات وتنزيلها على الهواتف المحمولة، ولا شك في أن ذلك سيكون أحد العوامل الدافعة لاعتماد شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة في قطاع المستهلكين. إلا أن شبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة ستتيح أيضًا تقنيات مهمة في مجالات أخرى.
فعلى سبيل المثال، تضع مجموعة من المعايير الفرعية لشبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة، تُعرف باسم الاتصالات فائقة الموثوقية منخفضة زمن الوصول (URLLC)، متطلبات صارمة لزمن استجابة الشبكة وموثوقيتها، ما يتيح تنفيذ الاتصالات بالغة الأهمية على شبكات الهاتف المحمول، مثل تقنيات المركبات ذاتية القيادة. كما سيتمكن أفراد خدمات الطوارئ، بدلًا من استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية ثنائية الاتجاه، من استخدام تقنيات الواقع الافتراضي لرؤية حالات الطوارئ وفهمها بوضوح أكبر.
وتحدد مجموعة أخرى من المعايير الفرعية، تُعرف باسم الاتصالات واسعة النطاق من نوع الآلة (mMTC)، إمكانات شبكة الهاتف المحمول اللازمة لدعم عدد هائل من الأجهزة في منطقة صغيرة، والتي قد لا ترسل البيانات إلا على فترات متباعدة. وستتيح mMTC تطبيق حالات استخدام إنترنت الأشياء على نطاق واسع، مثل أتمتة المصانع الذكية والمنازل الذكية والمدن الذكية.
وقد سلطت Qualcomm الضوء على الدور المحوري لشبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة في الاقتصاد العالمي، لا سيما في دفع نمو المبيعات في جميع القطاعات. ومن المتوقع أن تصل قيمة المبيعات المدعومة بشبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة إلى 13.1 تريليون دولار أمريكي بحلول عام 2035.
فعلى سبيل المثال، تضع مجموعة من المعايير الفرعية لشبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة، تُعرف باسم الاتصالات فائقة الموثوقية منخفضة زمن الوصول (URLLC)، متطلبات صارمة لزمن استجابة الشبكة وموثوقيتها، ما يتيح تنفيذ الاتصالات بالغة الأهمية على شبكات الهاتف المحمول، مثل تقنيات المركبات ذاتية القيادة. كما سيتمكن أفراد خدمات الطوارئ، بدلًا من استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية ثنائية الاتجاه، من استخدام تقنيات الواقع الافتراضي لرؤية حالات الطوارئ وفهمها بوضوح أكبر.
وتحدد مجموعة أخرى من المعايير الفرعية، تُعرف باسم الاتصالات واسعة النطاق من نوع الآلة (mMTC)، إمكانات شبكة الهاتف المحمول اللازمة لدعم عدد هائل من الأجهزة في منطقة صغيرة، والتي قد لا ترسل البيانات إلا على فترات متباعدة. وستتيح mMTC تطبيق حالات استخدام إنترنت الأشياء على نطاق واسع، مثل أتمتة المصانع الذكية والمنازل الذكية والمدن الذكية.
وقد سلطت Qualcomm الضوء على الدور المحوري لشبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة في الاقتصاد العالمي، لا سيما في دفع نمو المبيعات في جميع القطاعات. ومن المتوقع أن تصل قيمة المبيعات المدعومة بشبكة الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة إلى 13.1 تريليون دولار أمريكي بحلول عام 2035.
كيف تساعد GIGABYTE؟
من خلال توفير حل يتيح خفض التكاليف وتسريع نشر البنية الخلفية لشبكة جديدة من شبكات الجيل الخامس للاتصالات المتنقلة (من الحافة إلى السحابة)، تعاونت GIGABYTE مع ITRI لتطوير iMEC، وهي منصة ذكية للحوسبة الطرفية المتنقلة يمكنها تقليل متطلبات النطاق الترددي لشبكات الربط الخلفي المتنقلة وتوفير منصة سحابية طرفية فائقة الانخفاض في زمن الوصول. ويتيح الجمع بين خوادم GIGABYTE وتقنيات الشبكات والمحاكاة الافتراضية السحابية استبدال الأجهزة والبرامج الاحتكارية باهظة التكلفة، بما يمكّن مشغلي الاتصالات من تنفيذ الجيل التالي من شبكات الاتصالات المتنقلة بسرعة وبتكلفة مجدية.
