بات من المؤكد أن عام 2019 هو عام تقنية الجيل الخامس للاتصالات 5G مع ظهور عدد كبير من الهواتف الذكية الداعة لهذه التقنيات والتي قدمتها بالفعل شركات مثل Samsung وHuawei وغيرها خلال الأيام القليلة الماضية.
من خلال هذا المقال نقدم لكم شرحًا موسعًا لتقنية الجيل الخامس للاتصالات الخلوية 5G لنتعرف على طبيعتها وكيفية عملها واستخداماتها والفوائد التي ستعود علينا منها.
ما هي تقنية الجيل الخامس للاتصالات 5G
تاريخ مختصر
تشير 5G إلى الجيل الخامس من الاتصالات الخليوية والمقرر أن تحل محل الجيل الرابع الحالي 4G بتردد LTE لتقدم سرعة أتصال أعلى وأكثر فعالية وأسرع على مستوى وقت الاستجابة أيضًا، ولكن من الذي يمكنه تحديد ماهية وخصائص تقنية 5G للاتصالات؟
الجهة الأساسية المنوط بها وضع القواعد القياسية لتقنيات الاتصالات هي “الاتحاد الدولي للاتصالات” ITU وهي هيئة متخصصة تابعة للأمم المتحدة مهتما الرئيسية وضع قياسات تقنيات الاتصال وتحديد قواعد استخدام الطيف الراديوي والتشغيل البيني للاتصالات. في عام 2012 قامت هذه الهيئة بوضع تصورها لبرنامج IMT-2020 والذي تمحور حول وضع قواعد البحث والمتطلبات الدنيا لتقنية 5G، وبعد سنوات من العمل البحثي بناء على هذا البرنامج كشف الهيئة عن تقريرها المبدئي الذي تضمن 13 متطلب من المتطلبات الدنيا لتقنية الجيل الخامس 5G وهو ما تم الكشف عنه عام 2017.
في العام نفسه قامت مجموعة 3GPP والمكونة من عدد من المنظمات الواضعة لمعايير الاتصالات بالعمل على وضع المعايير القياسية لتقنية 5G بناء على تقرير ITU، وفي ديسمبر من العام نفسه كشفت عن أول معايير قياسية غير مستقلة NSA، وفي يونيو 2018 كشفت عن المعايير المستقلة SA لتقنية الاتصالات المستقبلية الجديدة.
تتضمن كلتا المعايير سواء NSA أو SA الخصائص والقياسات ذاتها، ولكن الاختلاف بينهما يكمن في أن المعايير غير المستقلة NSA تستخدم أو تستند على تقنيات الجيل الرابع 4G LTE، بينما المعايير المستقلة SA تعتمد على جيل جديد كليًا من شبكات الاتصال، وهو ما يعني أن مزودي الخدمة الذين سيعتمدون على معايير NSA سيتيحون إمكانية العودة لاستخدام 4G في حالة عدم توافر البيئة المناسبة لتقنية 5G وتتوافق المعايير التي وضعتها 3GPP مع القواعد التي وضعتها ITU في تقريرها لبرنامج IMT-2020، ويمكن تلخيصها فيما يلي:
- معدل نقل بيانات مرتقع: ستوفر تقنية 5G سرعة نقل وتداول بيانات مرتفعة للغاية بحيث تصل إلى 20 جيجابايت لكل ثانية Downlink وتصل إلى 10 جيجابايت لكل ثانية Uplink، وهذه الأرقام والمعدلات لا تعني تحديدًا السرعة التي سيحصل عليها كل مستخدم على حدا بل تدل على السرعة التي سيتشاركها كافة المستخدمين المتصلين بوحدة الاتصالات الخليوية الواحدة.
- سرعات فعلية مرتفعة: كما ذكرنا لا تمثل الأرقام المذكرة بالأعلى السرعات الحقيقية أو الواقعية لكل مستخدم، ولكن ستصل تقنية 5G بسرعة الاتصالات الفعلية إلى 100 ميجابايت لكل ثانية على مستوى التحميل وتصل إلى 50 ميجابايت لكل ثانية على مستوى رفع البيانات.
- وقت الاستجابة: وقت الاستجابة هو الوقت الذي تستغرقه البيانات للانتقال من نقطة إلى أخرى، وفي الحالات المثالية لن يتخطى وقت الاستجابة أكثر من 4 ميللي ثانية.
- الفعالية والحفاظ على الطاقة: ستوفر تقنية 5G مستوى فعالية متميز على صعيد الحفاظ على الطاقة عند الاستخدام مع خاصية التحول إلى وضع الطاقة شديدة الانخفاض في حالة عدم الاستخدام والتي سيتم التحويل إليها في الحالات المثالية في مدة تبلغ حوالي 10 ميللي ثانية من عدم استخدام الشبكة.
- الكفاءة الطيفية: الاستخدام الأمثل للطيف أو النطاق الترددي بحيث يمكن إرسال أكبر قدر ممكن من البيانات بأقل عدد من أخطاء الإرسال، وستتفوق تقنية 5G عن 4G LTE بمعدل كفاءة طيفية يبلغ 30 بت لكل هيرتز في حالة تحمل البيانات و15 بت لكل هيرتز في حالة رفع البيانات.
- كثافة الاتصالات: ستوفر تقنية 5G الدعم لعدد أكبر من الأجهزة المتصلة في الوقت ذاته بحيث ستتمكن من دعم الاتصال بمليون جهاز في الكيلومتر المربع الواحد وهو تقدم كبير عمّا كانت تدعمه تقنية 4G.
استخدامات تقنية 5G
الاستخدام اليومي
توفر تقنية 5G سرعات كبيرة وكثافة اتصالات عريضة كما شرحنا في النقاط السابقة وهو ما سينهي على حالة التباطؤ في السرعة التي يعاني منها بعض مستخدمي 4G في المدن المزدحمة وقت ساعات الذروة.
السيارات ذاتية القيادة
ستتأثر السيارات ذاتية القيادة بشكل كبير مع ظهور تقنية 5G حيث ستزداد سرعة تواصل السيارات مع ما يحيطها من أجهزة وهو ما سيوفر دقة أعلى وسرعة أكبر في نقل البيانات من أجل الوصول لأفضل معدلات الدقة على الطريق والتعرف على ما يحيط بالسيارة من معوقات مفاجئة.
الأمان العام والبنية التحتية
ستتيح تقنية 5G نطاقات اتصال أكثر فعالية على مستوى البنية التحتية، فستتيح هذه التقنية سرعة نقل البيانات بين المستشعرات وكاميرات المراقبة المنتشرة في الشوارع وبين مراكز الاتصال المركزية وهو ما سيساعد المدن على التعامل مع الأزمات الطارئة بأسرع وقت ممكن.
الاتصال عن بعد
بفضل سرعة وقت الاستجابة التي تتميز بها تقنية 5G ستتاح إمكانية التحكم عن بعد في الآلات الثقيلة بسرعة أكبر وبفعالية أعلى وهو ما سيقلل من مخاطر التعرض للأخطار القاتلة في حالة تشغيل الماكينات المختلفة في أي بيئة خطرة.
إنترنت الأشياء
أحد أبرز التأثيرات الإيجابية لتقنية 5G ستكون من نصيب إنترنت الأشياء IoT فمع وصول نطاقات سرعة الاتصالات إلى هذه المعدلات الكبيرة ستتوفر كافة المصادر التي تحتاجها تقنية إنترنت الأشياء وهو ما سيؤدي لزيادة فعاليتها وصولًا إلى مستويات رائعة.
متى سنتمكن من استخدام تقنية 5G
لا يمكن تقديم إجابة وافية واضحة على هذا السؤال، فكافة الشركات العالمية الكبرى تعمل على بناء شبكاتها الداعمة لتقنية 5G خاصة الشركات الأمريكية والصينية والتي تتعاون مع كبرى الشركات المطوّرة للهواتف الذكية لتطوير شبكاتها واختبارها، ولكن متى ستتمكن هذه الشركات من الانتهاء من هذا التطوير؟ هذا هو السؤال الذي علينا أن ننتظر قليلًا حتى نتمكن من تقديم إجابته الفعلية.
هواتف تم الإعلان عنها تدعم تقنية 5G
مع بداية عام 2019 ومع انطلاق فعليات مؤتمر MWC 2019 أعلنت الشركات الكبرى عن عدد من الهواتف الذكية الجديدة الداعمة لتقنية 5G، أبرزها الإصدار الخاص من هاتف Samsung Galaxy S10، وهاتف Huawei القابل للطي Huawei Mate X، وهاتف LG الأحدث LG V50 ThinQ 5G وأيضًا الإصدار الخاص من هاتف Xiaomi Mi Mix 3 بالإضافة إلى نسخة خاصة من هاتف ZTE Axon 10 Pro.