5G چه تفاوت اساسی با 4G خواهد داشت

نسل چهارم شبکه‌های موبایل (4G) که در سراسر دنیا با عنوان LTE پیاده‌سازی شده است، در آینده جای خود را به نسل پنجم شبکه‌های موبایل (5G) خواهد داد. در پاسخ به این پرسش که 5G چه تفاوت اساسی با 4G خواهد داشت، شاید نخستین پاسخی که به ذهن می‌رسد تفاوت در نرخ داده باشد. البته که یکی از تفاوت‌های مهم بین این دو نسل شبکه، نرخ داده خیلی بالاتر در 5G است، به طوری که صحبت از افزایش هزار برابری نرخ دانلود کاربران در میان است. اما تفاوت در نرخ داده تنها نقطه قوت 5G نسبت به نسل فعلی شبکه‌های موبایل نیست و ویژگی‌های دیگری نیز مورد توجه پژوهشگران و فعالان صنعت قرار گرفته است.

 یکی از ویژگی‌های بسیار مهم، تأخیر محدود و نزدیک به صفر است. برای درک اهمیت پارامتر تأخیر در 5G، لازم است کارکردهای شبکه موبایل نسل پنجم به طور دقیق بررسی شود.

به طور کلی، سه دسته کارکرد برای شبکه‌های 5Gپیشنهاد شده است:

  • دسته اول، ارتباطات پرسرعت برای کاربران موبایل است؛ یعنی، همان کارکرد نسل چهارم شبکه موبایل، منتها با نرخ بالاتر. در 5G نرخ دانلود 10 گیگابیت ‌بر ثانیه در حالت ایده‌آل و 100 مگابیت‌ بر ثانیه برای کاربران حاشیه سلول (که از تضعیف سیگنال و تداخل رنج می‌برند) هدف‌گذاری شده است.
  • دسته بعدی ارتباطات گسترده از نوع ماشین است که با توجه به رونق اینترنت اشیا به‌عنوان یک کارکرد جدید برای شبکه‌های موبایل مطرح شده است. در اینترنت اشیا تعداد زیادی دستگاه به شبکه متصل می‌شوند که هرکدام معمولاً نرخ کمی تبادل می‌کنند. برای مثال، یک مجموعه از حسگرها که وضعیت یک محیط صنعتی را به مرکز کنترل گزارش می‌دهند، ممکن است از شبکه موبایل برای برقراری ارتباط استفاده کنند. اگر شبکه نتواند اطلاعات حسگرها را در زمان محدود به مرکز برساند، مرکز کنترل توانایی واکنش مناسب را به حوادث نخواهد داشت.
  • دسته سوم، ارتباطات موسوم به ارتباطات مأموریت‌ حیاتی است که در آن‌ها قابلیت اعتماد و تأخیر دو پارامتر اساسی محسوب می‌شود. جراحی از راه دور یک مثال بارز برای دسته سوم است. مسلماً یک لحظه قطعی ارتباط یا تأخیر بیش از حد مجاز در جراحی از راه دور، جان بیمار را به خطر می‌اندازد.

اگرچه تأخیر در ارتباطات پرسرعت برای کاربران به‌ویژه در هنگام حرکت و تغییر ایستگاه رادیویی پارامتر مهمی محسوب می‌شود، اما مثال‌های فوق به‌خوبی نشان می‌دهد پارامتر تأخیر در کارکردهای جدیدی که برای شبکه‌های موبایل تعریف شده، بسیار تأثیرگذار است. در همین راستا، نهادهای استانداردسازی حداکثر زمان 1 میلی ‌ثانیه را برای تبادل اطلاعات و 10 میلی ‌ثانیه را برای سوئیچینگ بین ایستگاه‌های رادیویی هدف‌گذاری کرده‌اند.

  • مورد اول به زمان رفت و برگشت بسته بین دستگاه کاربر و شبکه اینترنت اطلاق می‌شود.
  • مورد دوم نیز به زمان سیگنالینگ کنترلی برای انجام پروسه انتقال کاربر به ایستگاه رادیویی جدید گفته می‌شود.

تاکنون فناوری‌های مختلفی برای دستیابی به اهداف مورد نظر پیشنهاد شده است که برخی به مرحله بلوغ رسیده و حتی در استاندارد LTE نیز تعبیه شده است و برخی دیگر هنوز در مرحله امکان‌سنجی و پژوهش قرار دارد. از یک منظر دیگر، فناوری‌های پیشنهادی را می‌توان در دو دسته لایه دسترسی رادیویی (RAN) و لایه هسته شبکه دسته‌بندی کرد. در لایه دسترسی که ارتباط میان دستگاه کاربر و ایستگاه پایه را برقرار می‌سازد، راهکارهایی از قبیل تغییر در ساختار بسته‌های اطلاعات، شیوه‌های جدید دسترسی چندگانه و استفاده از امواج میلی‌‌متری (mmWave) ارائه شده است. مورد آخر یعنی استفاده از امواج میلی‌متری، علاوه بر افزایش نرخ تبادل داده، تأخیر را نیز کاهش چشمگیری می‌دهد. با این حال، طیف فرکانسی مذکور به‌شدت در برابر موانع آسیب‌پذیر است و استفاده از آن در شبکه‌های موبایل مستلزم حل چالش‌های مربوطه است.
دسته دوم فناوری‌ها، هسته شبکه را نشان گرفته‌اند. از جمله، معماری MEC که پردازش در لبه شبکه موبایل را امکان‌پذیر می‌سازد در شبکه 5G پیاده‌سازی خواهد شد که فاصله کاربر تا سرورهای پردازشی و ذخیره‌سازی کاهش یابد.  همچنین معماری SDN نیز امکان مدیریت دقیق‌تر بر جریان‌ها را فراهم می‌سازد که موجب جلوگیری از بروز ازدحام و کاهش تأخیر خواهد شد.
راهکارهایی که برای کاهش تأخیر در 5G ارائه شده، محدود به موارد فوق نیست و درنهایت ترکیبی از همه راهکارهای پیشنهادی تأخیر نزدیک به صفر را به ارمغان می‌آورد. تنها در این صورت است که کارکردهای جدید همچون سیستم‌های کنترل صنعتی و جراحی از راه دور در شبکه‌های موبایل قابل عرضه خواهد بود. در این میان چالش‌های فراوانی وجود دارد که می‌تواند موضوع پژوهش دانشجویان تحصیلات تکمیلی باشد.

منبع:ماهنامه شبکه 202

    نظرات

    سیستم‌عامل Hongmeng OS 2.0 رونمایی شد
    بازاریابی و بازارسازی
    سیستم‌عامل Hongmeng OS 2.0 رونمایی شد
    وانگ چنگ‌لو؛ رئیس دپارتمان نرم‌افزاری هواوی:امروزه ما برای پیشی گرفتن در زمینه ساخت اکوسیستم مبتنی بر تلفن‌همراه و حوزه صنعت ارتباطات به فرصتی فوق‌العاده دست یافته‌ایم وچشم‌اندازهای بسیار بزرگی پیش روی ما قرار دارند.”
      2020-09-14 12:15:05
    گامی رو به جلو درموسسه RMIT
    تازه های فناوری
    گامی رو به جلو درموسسه RMIT
    این پوست مصنوعی با استفاده از یک لایه الکترونیکی نازک تولید شده است. این لایه مجهز به سنسورهای سنجش فشار، پوشش‌های واکنش‌دهنده به دما و یک سلول حافظه شبه مغز است.
      2020-09-07 10:54:54
    سامسونگ دیگرلاف نمی زند
    شرکت ها و برندها
    سامسونگ دیگرلاف نمی زند
    این فناوری جدید نه‌تنها موجب برتری سامسونگ نسبت به سایر رقبای خود در این صنعت می‌شود بلکه "مانع اصلی توسعه" در مقیاس‌گذاری رم را نیز برطرف می‌کند
      2020-09-06 13:14:51
    هوشمند سازی مدارس سرعت می گیرد
    تازه های کسب و کار
    هوشمند سازی مدارس سرعت می گیرد
    ما برای تشویق کسب و کارها و استارتاپ‌ها به جهت ورود به حوزه خدمات و محتوای آموزشی، اعطای وام را در اولویت قرار داده‌ایم. همچنین اختصاص فضای کاری مشترک نیز برای رشد و شکوفایی شرکت‌های نوپا در دستور کار قرار گرفته است.
      2020-09-04 11:23:36
    جایگاه ایران درحکمرانی برفضای مجازی
    فناوریهای برتر
    جایگاه ایران درحکمرانی برفضای مجازی
    باتوسعه پروژه‌هایی که با مفهوم اینترنت بدون مرز توسط اسپیس ایکس، آمازون و گوگل طراحی شده و نیز سرویس‌های جدید نسل‌های آینده تلفن همراه، دیگرامکان "رگولاتوری" روی اینترنت وجود نخواهد داشت.
      2020-09-01 15:13:53
    رشدسرمایه گذاری در حوزه"هوش مصنوعی"
    فناوریهای برتر
    رشدسرمایه گذاری در حوزه"هوش مصنوعی"
    آمریکا مدعی ساخت اینترنت کوانتومی و تبدیل شدن به یک ابرقدرت فنی است. بررسی‌های مؤسسه تحقیقاتی آی دی سی نشان می‌دهد صرف هزینه در حوزه هوش مصنوعی در منطقه خاورمیانه و آفریقا نیزدر سال ۲۰۲۰ رشد چشمگیری خواهد داشت.
      2020-08-26 09:54:00
    دانشمندان علیه دانشمندان
    دانش روز
    دانشمندان علیه دانشمندان
    همین نگرانی‌ها ۲۳۰ دانشمند از ۴۰ کشور جهان را بر آن داشت که بیانیه‌ای مشترک در مورد تبعات انسانی و زیست محیطی توسعه این تکنولوژی منتشر کنند.
      2020-08-24 10:17:23
    نسل جدید نمایشگرها
    نوآوری
    نسل جدید نمایشگرها
    این نمایشگرها را می‌توان در بخش‌های تجاری مختلف مانند پنجره‌های بزرگ مغازه‌ها یا نمای خارجی ساختمان و همچنین نمایشگاه‌ها استفاده کرد.
      2020-08-23 11:09:18