تفاوت ۵G و ۴G در چیست؟

5G به‌سرعت در حال توسعه است و تمام صنایع را دگرگون خواهد کرد. در این مقاله، جنبه‌های مختلف این فناوری انقلابی را بررسی می‌کنیم.

 

5G یا نسل پنجم یک استاندارد وایرلس، مانند 4G است؛ اما هنوز تعریف مشخصی ندارد. انجمن بین‌المللی ارتباطات (ITU) تا نوامبر ۲۰۱۷ 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 ۹۰ 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 ۳۰ تا ۳۰۰ 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 ۸ فرستنده و ۴ 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 ۲۰ گیگابیت بر ثانیه و سرعت آپلود ۱۰ 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 ۶ گیگابیت بر ثانیه دست یافته‌اند. با این سرعت می‌توان یک فیلم 4K با حجم ۱۰۰ گیگابایت را تنها در دو دقیقه و نیم دانلود کرد.

 

تفاوت 5G و 4G در چیست؟

 

پیش‌نویس مشخصات 5G خواهان زمان تأخیر کم است. ITU زمان تأخیر 5G را ۵ میلی‌ثانیه می‌داند. در مقام مقایسه، زمان تأخیر 4G LTE حدود ۲۰ میلی‌ثانیه است. زمان تأخیر کم 5G خبر خوبی برای اپلیکیشن‌های چت ویدئویی و بازی‌های رایانه‌ای چندکاربره خواهد بود.

 

اما پوشش 5G در حد 4G LTE و حتی در حد 3G نیز نخواهد بود. از بسیاری جهات، 5G شبیه وای‌فای خواهد بود تا ارتباطات موبایلی. فرستنده‌های 5G به‌جای برج‌های بلند، در مکان‌هایی نزدیک به زمین نصب می‌شوند. 5G دامنه و برد نسل‌های فعلی را ندارد و اگر فرستنده پشت یک مانع مانند دیوار قرار گیرد، سیگنال را از دست خواهید داد. علت این است که امواج 5G فرکانس بالایی دارند و طول موج آن‌ها کم است، در نتیجه، قدرت نفوذ به اشیایی مانند دیوار، پنجره و درخت ندارد. یکی از راه‌حل‌های این مشکل این است که در مکان‌های پر رفت و آمد مانند پارک‌، کافی‌شاپ‌ و فرودگاه‌، تجهیزات 5G نصب شود.