همه چیز درباره 5G – و عملکرد آن در ایران

درود به همه. تا بحال نسل‌های ارتباطی 1G، 2G، 3G، 4G رو دیدیم، و حالا وقت اینکه به سراغ نسل بعدی (5G) بریم.

وقتی می‌خوایم به اینترنت دسترسی پیدا کنیم، همیشه یه نگاه سریع به نوار شبکه میندازیم تا ببینیم به 4G، 3G/H+، یا 2G/E وصل هستیم. طعم اینترنت پرسرعت 4G و لذتی که برای ما به وجود میاره تقریبا مثل اینترنت‌های پرسرعت Wi-Fi روی شبکه موبایل میشه. (البته توی ایران اینترنت 4G سرعت بالاتری نسبت به اینترنت خونگی ارائه میده.) این به این معنی که می‌تونید از استریم ویدیو و دانلود‌های سنگین به راحتی استفاده کنید. زمان زیادی نمونده که بتونید ویدیو‌های Full HD و 4K رو با اتصال به شبکه‌های 5G در سراسر جهان مشاهده کنید. در حال حاضر تنها چند سایت 5G در ایران افتتاح شده، بیاید با هم نسل پنجم ارتباطات رو بررسی کنیم و ببینیم در آینده جهان به چه سمتی حرکت می‌کنه.

چه کسی 5G رو اختراع کرد؟

هیچ کمپانی یا شخص خاصی مالک تکنولوژی 5G نیست، اما چندین کمپانی هستن که در اکوسیستم موبایل تلاش برای رسوندن 5G به دنیای انسانی کردن. کوالکام (Qualcomm) نقش مهمی رو در ابداع 5G و بسیاری از فناوری‌های دیگه داشته و استاندارد بعدی ارتباطات رو، رو به جلو سوق داده. اونا قلب 3GPP (پروژه مشارکت نسل 3) بودن، از اون زمان این سازمان مشخصات جهانی استاندارد ها از 3G UMTS (شامل HSPA)، 4G LTE، و بخش‌های 5G رو تعریف میکنن.

فناوری 5G چیه؟

فناوری 5G پنچمین نسل شبکه‌های موبایله. این یه استاندارد جهانی جدیدِ که بعد از شبکه‌های 1G، 2G، 3G، و 4G قرار میگیره. 5G یک نوع جدید شبکست که برای ارتباط مجازی همه افراد و همه چیز باهم دیگه شامل مکانیک، دستگاه‌ها و اشیا میشه.

تکنولوژی 5G به هدف تحویل سرعت‌های چندین گیگابیتی از داده‌ها، تاخیر بسیار پایین (در حد میکروثانیه)، و اطمینان بیشتر، ظرفیت بالای شبکه، ارتقای دسترسی پذیری، و تجربه یکنواخت‌تر برای کاربران بیشتره. عملکرد بهترو بهره وری بهبود یافته باعث میشه تجارب جدید کاربر توامند بشه و صنایع جدید به هم متصل بشن.

نسل 5G جانشین موفق 4G محسوب میشه. خب تا اینجا اطلاعات کافی بود؟ خب، نه. مطمعنا اگر از کسی بپرسید رایج‌ترین پاسخ هر کسی "نسل بعدی اینترنت" می‌تونه باشه. از نظر فنی 5G NR نامیده میشه که NR به معنی رادیو جدید (New Radio) هست. به این خاطر که تکنولوژی همچنین امکان استفاده از فرکانس‌های بالاتر و mmWave رو خارج از باندهای اصلی 4G LTE فراهم می‌کنه.

این فناوری چطور کار می‌کنه؟ آیا باعث افزایش سرعت میشه؟ قیمت اینترنت ارزان تر میشه؟ بیاین جوابش رو پیدا کنیم.

امکانات 5G

با هر نسل جدید، تعداد زیادی انتظارات وجود داره که چند مورد اونا شامل افزایش سرعت و کاهش چشمگیر زمان تاخیر، امکان اتصال گسترده تر، و … میشه. اما اگر تفاوت نسل 4G تا 5G رو بررسی کنیم خیلی بهتره چرا که در حال حاضر داریم از فرکانس‌های بالا استفاده می‌کنیم. همچنین به مواردی مانند امواج میلی متری میرسیم که بحث‌های زیادی در ادامه خواهیم داشت.

• سرعت بالاتر شبکه و استفاده از پتانسیل بیشتر در شبکه.
• کاربردی برای اتوموبیل‌های خودران، VR (واقعیت مجازی) و… .
• توانایی تحمل ترافیک بیشتر در مناطق مشخص در مقایسه با نسل قبلی.
• 100 برابر ظرفیت بیشتر شبکه در مقایسه با نسل چهارم
• زمان تاخیر (پینگ) پایین تر
• مقایسه حداقل پینگ‌ها در شبکه:
• حداقل پینگ در شبکه 4G – 0.045ms
• حداقل پینگ در شبکه 5G – 0.001ms

خب تمام چیزایی که اون بالا خوندید امکاناتش بود اما احتمالا اگر اهل تکنولوژی نباشید نمی‌دونید منظور از اونا چیه. من قصد ندارم همه چیز رو توضیح بدم اما تا جایی که همه موارد مهم براتون قابل فهم باشه باهم بررسیش می‌کنیم.

استقرار حالت مستقل

این استقرار به این معنی که هیچ نیازی به زیرساخت‌های قبلی 3G و 4G نداره و بستر این فناوری کاملا جداگونه باید تاسیس و استفاده بشه. عملا از زیرساخت‌های نسل‌های قبلی نمیشه برای استقرار 5G استفاده کرد.

موج‌های میلی متری Millimeter Waves

از اونجایی که دستگاه‌های بیشتری در طیف باشن، سرعت افت می‌کنه. 5G قصد داره با هدف افزایش و بدست آوردن پهنای باند بیشتری روی روش‌های میلی متری کار کنه. این طیف باند مابین 30 گیگاهرتز تا 300 گیگاهرتزه. امواج میلی متری نمی‌تونن راه طولانی رو طی کنن یا از دیوارها عبور کنن. نه تنها موانع مثل دیوار بلکه تغییرات آب و هوایی هم می‌تونه سیگنال‌ها رو تحت تاثیر قرار بده. در صورت ضعیف بودن امواج ، امواج میلی متری با فرکانس بالاتر می‌تونن قبل از دستیابی مسدود بشن. آنتن‌ها برای موج‌های میلی متری ممکنه از نظر ارتقاع کوچک باشن و در هر کیلومتر مربع شعاع به آنتن‌های بیشتری نیاز هست. به این ترتیب، اونا می‌تونن با استفاده از فناوری‌های زیر به همه جا در مراکز خرید، دفاتر و … دسترسی پیدا کنن. این به این خاطر که از نظر تئوری، اندازه آنتن‌ها ¼ طور موج هست. برای طول موج‌های میلی متری، فرکانس بالا و طول موج کمتره.

سلول‌های هوشمند

برای رفع مشکل امواج میلی متر استفاده شده دو راه وجود داره. اولی اینکه برج‌های بیشتری ساخته بشه که عملا انجام چنین کاری در سرتاسر کره زمین غیر ممکنه. راه دوم استفاده از سلول‌های هوشمنده. (مثل رپیتر‌ها که از منبع میگیرن و گسترش میدن که ممکنه توی خونتون هم باشه) اونا با کم مصرف هستن و به منبع و موج‌های میلی برای از بین بردن مسافت کمک می‌کنن.

تکنولوژی MIMO

واژه MIMO مخفف Multiple Input Multiple Output (ورودی و خروجی چندگانه) هست. با استفاده از این یک برج سیگنال ظرفیتش رو می‌تونه به سطح بالایی ارتقا بده. این MIMO یه تکنولوژی آنتنه که برای ارتباطات بی‌سیم از چندین آنتن برای اتصال به منبع و انتقال داده از منبع استفاده میشه. (شبیه 4.5 که شما به دو فرکانس متصل میشید و برج هم از دو فرکانس برای شما داده ارسال می‌کنه) این آنتن‌ها هر کدوم در انتهای مدار ارتباطات برای به حداقل رسوندن خطاها و بهینه سازی سرعت داده‌ها باهم ترکیب میشن. این فناوری به آنتن‌های بیشتر و جریان‌های بیشتر در هر آنتن نیاز داره.

این تکنولوژی به دلیل کاربردهای احتمالیش در تلویزیون‌های دیجیتال DTV، شبکه‌های محلی بی سیم WLAN، ارتباطات سیار MAN علاقه زیادی رو به خودش جذب کرده. هر چند که به دلیل ورودی و خروجی گسترده تداخلاتی رو ایجاد می‌کنه. اما این مشکل می‌تونه با تغییر اینکه این سیگنال‌ها چطور منتقل میشن حل بشه.

تشکیل پرتو Beam Forming

به جای ارسال سیگنال در یک محدوده وسیع، سیگنال می‌تونه به شکل پرتو در جهت خاصی برای کاربر خاص ارسال بشه. به عنوان مثال به نور یک چراغ قوه و لیزر فکر کنید. این می‌تونه کیفیت ارسال داده‌ها روی مقدار اونا کمک می‌کنه و تداخل رو از بین میبره.

دوبلکس کامل Full Duplex

در تعریف ساده. به این معنی که از یک مسیر برای ارسال و دریافت داده استفاده بشه. به معنی دیگه، این یک راه یک طرفه هست که داده می‌تونه بدون لگ ارسال و دریافت بشه. به این مثل دو قطار نگاه کنید که روی یک جاده واحد در جهت مخالف بدون هیچ اختلالی حرکت میکنن.

تفاوت نسل‌های مختلف شبکه‌های موبایل:

نسل اول – 1G

در سال 1980: نسل اول صدای آنالوگ رو فراهم میکرد.

نسل دوم – 2G

اوایل 1990: نسل دوم صدای دیجیتال (مثل CDMA) رو معرفی کرد.

نسل سوم – 3G

اوایل 2000: نسل سوم داده موبایل رو آورد. (مثل CDMA2000)

نسل چهارم – 4G LTE

در سال 2010: نسل چهارم آغاز پهن باند تلفن همراه بود.

نسل‌های 1G، 2G، 3G، و 4G همگی هدایت به سمت 5G بودن، که طراحی شده تا ارتباطات بهتر در مقایسه با همیشه رو به وجود بیاره. 5G یک رابط یکپارچه با ظرفیت بیشتره که برای ارتقای ظرفیت و فعال کردن تجربه کاربری نسل بعدی معرفی شده و قابلیت توامندسازی مدل‌های جدید و ارائه خدمات جدید رو فراهم کرده. با سرعت‌های بالا، قابلیت اطمینان برتر و تاخیر ناچیز، 5G اکوسیستم تلفن‌ها رو به قلمرو جدیدی میکشونه. 5G بر هر صنعت تاثیر میذاره، حمل و نقل ایمن تر، مراقبت‌های بهداشتی از راه دور، کشاورزی دقیق، تدارکات دیجیتالی و موارد دیگه رو به واقعیت تبدیل می‌کنه.

خطرات سلامتی 5G

تمام شبکه‌های فعلی شامل 2G، 3G، 4G، و حتی نسل جدید 5G بر پایه طول موج غیر یونیزه هستن. تشعشعات غیر یونیزه سرطان ایجاد نمیکنن، اما پرتوهای یونیزه باعث ایجاد سرطان میشن. در هند، SAR (میذان جذب خالص) 1.6 وات بر کیلوگرم که بسیار ناچیزه. این به این معنی که تلفن‌های فروخته شده در هند باید SMR کمتر از 1.6 وات یا کمتر در هر کیلوگرم داشته باشن. هرچند که کشورهای اتحادیه اروپا دارای حد SAR 2 وات بر کیلوگرم هستن و به هر حال این میزان انرژی برای ایجاد خطرات سلامتی بسیار کمه. از طرفی این نکته رو در نظر داشته باشید که هر چقدر دستگاه (مثل موبایل) از بدن شما دورتر باشه اثراتش کمتره و به چشم نمیاد.

آیا امواج الکترومغناطیسی (امواج رادیویی) باعث سرطان میشن؟

در سال 2009 بر اساس گزارش Literature Review گفته شده که اطلاعات کافی برای کشف اینکه آیا تلفن‌های همراه باعث سرطان میشن در دسترس نیست. بعد از اون در 2011، Who (سازمان بهداشت جهانی) با تحقیقات اومد و گفت که تلفن‌های همراه در تولید ترکیب سرطانی کلاس 2 تاثیر دارن. با این حال، هیچ رابطه مستقیمی از اون به غیر از ایجاد ارتباط در تولید ترکیب وجود نداره.

به دنبال مطالعات در 2016، یک آزمایش انجام شد که در اون موش‌ها در سیگنال‌های GSM و CDMA نگهداری شدن که SAR بالایی به حد 15 وات بر کیلوگرم (9 برابر بیشتر از حالت نرمال) برای 2 سال قرار داده شدن. نتایج نشون داد که اکثر موش‌ها ایمن بودند و بقیه هم هیچ اثری نداشتند. این یک قرار گرفتن در معرض تمام بدن برای موش‌ها بود، در حالیکه انسان فقط از طریق قرار گرفتن در معرض جزئی از بدن با انتشار SAR خیلی کمتره. اما به طور کلی برای کاهش همین مقدار هم می‌تونید هنگام تماس گوشی رو نزدیک خودتون نگیرید.

تابش‌های 5G

صحبت کردن از 5G به معنی امواج میلی متریه، اونا روی فرکانس‌های 24 گیگاهرتز تا 300 گیگاهرتز کار میکنن، اکثر امواج میلی متری در شبکه‌های رادیویی فرکانسی بین 24 گیگاهرتز تا 60 گیگاهرتز به صورت مجزا دارن. میزان بازتاب این امواج بیشتره. به عنوان نتیجه، حتی اگر این امواج روی بدن شما بیوفتن، به عقب برمیگردن و جذب بدن شما نمیشن. اگرچه به دلیل سرعت انحراف زیاد تابش‌های 5G این مورد مشکل چندانی نداره. به همین دلیله که شما نیاز به برج‌های 5G بیشتری برای نفوذ سیگنال دارید.

مرگ پرندگان در تست 5G هلند

همه ما توی اخبار و همه جا از مرگ تعداد زیادی پرنده حین تست 5G در هلند شنیدیم. واقعیت اینکه پرندگان در 19 اکتبر 2018 تا 3 نوابر 2018 که 337 بچه و 2 کبوتر بودن تلف شدن. در حالیکه آزمایش در این زمینه در تاریخ 28 ژوئن 2018 تحت مدت 1 روز با هدایت FCC انجام شد. بنابراین ما رابطه مستقیمی یا دلیل علمی درباره اون نمی‌بینیم.

گوشی‌های بالا رده و پایین رده در زمینه 5G

حالا یک نکته مهم که به اون برخوردیم استفاده از باندهای فرکانسی میلی متری بود که مسافت زیادی رو طی نمیکنن و به همین دلیل 5G از یک باند دوم Sub-6GHz برای کابران دورتر استفاده می‌کنه. زمانی‌که شما از شعاع پوشش دور باشید باند فرکانسی به طور خودکار تغییر می‌کنه. حالا اکثر گوشی‌های میان رده که از 5G پشتیبانی می‌کنن از هر دو باند پشتیبانی نمی‌کنن و فقط گوشی‌های گران قیمت از فرکانس های میلی متری پشتیبانی میکنن. بنابراین بهره مندی از حداکثر سرعت در گوشی‌های میان رده شانس پایین تری داره.

سوالات رایج در مورد 5G

آیا 5G در نهایت سرعت اینترنت رو افزایش میده؟

بله، قطعا. 5G حداقل 20 برابر سریع تر از 4G و دارای پینگ 0.001ms هست. اگر سوال اینکه دقیقا چقدر سریعتر این کاملا بستگی به شبکه، نوع پیاده سازی داره اگر مثلا در شرایط فعلی سرعت 4G شما 20 مگابیت هست حداقل سرعت 5G (که به نحوه صحیح ارائه بشه) 400 مگابیت برثانیست.

آیا 5G باعث کاهش قیمت بسته‌ها میشه؟

متاسفانه در حال حاضر هیچ اطلاعاتی در این مورد نیست.

چه کسانی روی 5G کار میکنن؟

در حال حاضر تیم 3GPP روی اون کار میکنن سایر شرکتها مثل کوالکام، اینتل و … هم دست به کار شدن.

آیا 5G در ایران در دسترسه؟

در حال حاضر تنها چند سایت 5G در تهران، شیراز، مشهد و کیش افتتاح شده.

آیا 5G در ایران با استاندارهای جهانی برابری می‌کنه؟

خیر، بر اساس یافته‌ها و عملکرد اخیر اپراتورها، 5G تنها در مقایسه با 4G ایران بهتر عمل می‌کنه و نمیشه عملکرد مشابه بین المللی رو برای اون انتظار داشت.

آیا 5G به زودی در کلانشهر‌های ایران در دسترس قرار میگیره؟

خیر، با توجه به هزینه‌های بالا و عملکرد چندسال اخیر شبکه ارتباطات ایران، انتظار میره 5G تا 10 سال آینده به گستردگی 4G فعلی در دسترس قرار بگیره.

آیا 5G باعث مصرف بیشتر باتری میشه؟

در ابتدا ممکنه باشه. اما طبق گفته کوالکام در صورت دسترسی بیشتر به سرعت بالاتر و تاخیر کمتر باعث صرفه جویی باتری بشه.

هزینه گوشی‌های 5G چقدره؟

باتوجه به اینکه 5G استاندارد‌های مختلفی داره میتونه از گوشی‌های 200 دلاری تا 3000 دلاری رو پوشش بده اما کیفیت و پشتیبانی باندها متفاوته.

5G می‌تونه یک نقطه عطف برای زمینه ارتباطی در اطراف ما باشه. این تحقیقات از اواخر سال 2020 هستن و بر پایه داده‌های این زمان ارائه شدن. در حال حاضر بنده در شهر شیراز به طور دائمی سرعت 50 مگابیت دانلود و 45 مگابیت آپلود با پینگ 70 از سرورهای اروپا با 4.5G همراه اول تجربه کردم و باتوجه به منابع 5G می‌تونه این تجربه رو حداقل 10 برابر بهتر کنه.

منابع استفاده شده: Tecgag – Qualcomm – Wikipedia