الدليل النهائي لـ 5G: كل ما تحتاج إلى معرفته

من العدل أن نقول أنه في العامين الماضيين، لم تكن هناك كلمة طنانة لها تأثير تسويقي قوي مثل كلمة 5G. الكلمة تعني الكثير لدرجة أن الصناعة كانت تروج لها في كل زاوية وركن. الهواتف الذكية الجديدة تدعم 5G. تتحدث عمليات نشر شركات النقل الجديدة عن خدمات 5G. يتحدث بائعو الرقائق عن أجهزة مودم 5G وSOCs. يبيع صانعو الأجهزة تقنية 5G باعتبارها "الشيء الكبير التالي" الذي "سيغير حياة المستخدمين". اعتمادًا على من تتحدث إليه، ستسمع أشياء مختلفة حول 5G. هل هي ترقية طفيفة للنطاق العريض المتنقل من الجيل الرابع، أم أنها التكنولوجيا التي ستربط الصناعات و الخدمات، وتشغيل عدد كبير من أجهزة إنترنت الأشياء، وتكون بمثابة العمود الفقري للدعم في المستقبل ابتكار؟ ما هو 5G بالضبط؟ هل يستحق هذه الضجة؟

ستكون شبكة الجيل الخامس (5G) جزءًا كبيرًا من عصر الهاتف المحمول في عشرينيات القرن الحالي، وسيكون من الصعب فصل القمح عن القشر. ما الذي يحتاج المستهلكون إلى معرفته؟ هذا هو دليلنا المتعمق لـ 5G حيث سنضع الإجابات على هذه الأسئلة.

ما هي 5G؟

5G هي شبكة الهاتف المحمول من الجيل الخامس. 5G NR (الراديو الجديد) هو الواجهة الهوائية التي تعمل على تشغيل 5G، خلفًا لـ 4G LTE. تم تطوير مواصفات 5G بواسطة 3GPP، هيئة معايير الصناعة. الإصدار 15 تم الانتهاء من المواصفات في عام 2018، بينما الإصدار 16 تم الانتهاء منه في يونيو 2020.

على غرار 4G، فإن 5G عبارة عن شبكة متنقلة خلوية تعمل على تشغيل النطاق العريض المتنقل. ويستخدم موجات تردد راديوي (RF) إضافية لم تكن متاحة لـ 4G، ولكن المبدأ الأساسي هو نفسه: الشبكات مقسمة إلى خلايا، وتحصل الأجهزة على اتصال خلوي عن طريق الاتصال بموجات الراديو المنبعثة من شركة اتصالات مثبتة العقدة. تتمثل المزايا الكبيرة لـ 5G مقارنة بـ 4G في زيادة السعة وعرض النطاق الترددي الأعلى والسرعات الأعلى.

الخلفية

كل عشر سنوات أو نحو ذلك، تحصل شبكات الهاتف المحمول على ترقية تكنولوجية فيما يتعلق بالمعيار. كانت شبكات الجيل الأول (1G) في الثمانينات عبارة عن شبكات تناظرية. كان إصدار 2G GSM بمثابة علامة فارقة كبيرة في عام 1991، حيث كانت شبكات 2G عبارة عن شبكات رقمية. على سبيل المثال، قدمت شبكات الجيل الثاني (2G) الدعم للرسائل النصية القصيرة. كانت هناك ثلاثة أنواع من شبكات الجيل الثاني: GSM، وTDMA، وCDMA. جلبت شبكات GSM 2G لاحقًا بيانات متنقلة بدائية وبطيئة في شكل GPRS وEDGE (2.5G و2.75G على التوالي). كان تصفح الويب باستخدام تقنية 2G يعني انتظار دقائق حتى يتم تحميل صفحة الويب، ولكن هذه كانت مجرد بداية للإنترنت عبر الهاتف المحمول.

تم إطلاق أول شبكات الجيل الثالث التجارية في عام 2001. في حين أن 2G تشير إلى الاتصال الصوتي الرقمي، فإن 3G تشير إلى بيانات الهاتف المحمول. تمامًا مثل 2G، كان 3G من أنواع متعددة: W-CDMA (الذي تم استخدامه في الهواتف العالمية وتطور لاحقًا ليصبح HSPA)، وUMTS، وCDMA2000 على سبيل المثال لا الحصر. لقد استغرق انتشار شبكات الجيل الثالث في جميع أنحاء العالم وقتًا طويلاً؛ فالهند، على سبيل المثال، لم يكن لديها شبكات الجيل الثالث حتى عام 2010. على الرغم من أن الإنترنت عبر الهاتف المحمول كان مشروعًا قابلاً للتطبيق مع شبكة الجيل الثالث، إلا أن سرعات البيانات لم تكن جيدة، حيث كان هدف سرعة البيانات 3G UMTS هو 144 كيلوبت في الثانية فقط في البداية. لقد أدى كل من HSPA وHSPA+ (3.5G) إلى تحسين سرعات البيانات، ولكن في معظم الأحيان، كان تصفح الويب على 3G تجربة بطيئة بسرعات تتراوح من 1 ميجابت في الثانية إلى 10 ميجابت في الثانية في المتوسط.

ثم جاءت شبكات 4G LTE ابتداءً من عام 2010. كان 4G هو المعيار الذي جعل بيانات الهاتف المحمول السريعة والقابلة للاستخدام حقيقة واقعة. كان هدف سرعة تنزيل البيانات هو 100 ميجابت في الثانية، ولكن الكثير من شبكات 4G هذه الأيام لديها سرعات تنزيل أقل بسبب الازدحام. لقد فتحت صناعات جديدة مثل مشاركة الركوب. لقد جلبت الاتصالات الهاتفية القائمة على IP في شكل Voice over LTE (VoLTE). كان 4G LTE هو خليفة كل من 3G العالمي (WCDMA/UMTS/HSPA) وEVDO Rev A. كانت شبكات 4G هي الأفضل حتى الآن، وكانت الهواتف الذكية التي تتميز بتقنية 4G أقوى من أي وقت مضى. لقد تم تكرار تقنية 4G بواسطة LTE-Advanced، وتستمر التطورات في تقنية 4G مع إصدار شرائح مودم جديدة كل عام. 4G هي تقنية ناضجة وغيرت العالم.

ومع تزايد متطلبات البيانات باستمرار، لم تتمكن تقنية 4G من مواكبة ذلك. بدأت شبكات 4G تصبح مزدحمة، ومع استخدام المزيد من المستهلكين لها، بدأت سرعات البيانات في الانخفاض.

لقد حان الوقت لجيل خلوي جديد.

ظلت شبكات وأجهزة المودم 5G قيد التطوير منذ أربع سنوات حتى الآن، لكن 5G التجارية بدأت تصبح حقيقة واقعة فقط في عام 2019. في عام 2020، تم طرح المزيد من شبكات 5G، وتم طرح المزيد من أجهزة 5G في السوق. لا تزال تقنية الجيل الخامس (5G) ليست حقيقة سائدة لأكثر من نصف العالم، ولكن على مدى السنوات الخمس المقبلة، سوف يتغير ذلك. لقد اكتمل طرح شبكات 4G بشكل أو بآخر، وبالتالي، تحول شركات الاتصالات انتباهها إلى 5G.

تطبيقات الجيل الخامس: البيانات الخلوية والصوت، وحلول المؤسسات، وإنترنت الأشياء

5G هو مصطلح واسع. بشكل عام، لها تطبيقات في ثلاثة مجالات:

• بيانات الجوال والصوت
• حلول المشاريع
• اتصال إنترنت الأشياء

تتناول تقنية 5G لمستخدمي الهواتف الذكية المجال الأول. ومما لا شك فيه أن قطاع المؤسسات سيستفيد منه أيضًا، مع تطبيقات في مثل هذه الصناعات كالسيارات ذاتية القيادة، المدن الذكية، الاستخدامات في القطاع الطبي، الآلات الذكية، التصنيع الذكي، إلخ. وفيما يتعلق بالمجال الثالث، وهو إنترنت الأشياء، فقد أعلنت صناعات الاتصالات والمحمول منذ سنوات أن شبكة الجيل الخامس 5G ستربط أجهزة إنترنت الأشياء (IoT) بأعداد هائلة. سيتم ربط كل شيء من حولنا. هل سيحدث ذلك؟ ربما. بالنسبة لمستخدمي الهواتف الذكية، يعد المجالان الأخيران مثيرين للاهتمام من الناحية الأكاديمية، ولكن المجال الأول - بيانات الهاتف المحمول والصوت - هو الذي يهم المستخدمين النهائيين بالفعل.

بالنسبة لمستخدمي الهواتف الذكية، تشير تقنية 5G إلى بيانات أسرع، وأسرع بكثير في بعض الحالات. تعد الشبكات الجديدة أيضًا بزمن وصول منخفض بشكل لا يصدق، على قدم المساواة مع النطاق العريض السلكي. سيكون هذا أمرًا كبيرًا بالنسبة لحالات الاستخدام مثل الألعاب السحابية متعددة اللاعبين والتي تعتمد على زمن استجابة منخفض للغاية. في حين أن شبكات 4G لم تتمكن أبدًا من خفض زمن الوصول إلى مستويات النطاق العريض السلكية، فإن 5G تعد بذلك تمامًا.

سيكون لـ 5G أيضًا نطاق ترددي أكبر وقدرة بيانات الشبكة أعلى بكثير. من المفترض أنها لن تكون مرهقة مثل 4G عندما يبدأ عدد كبير من المستخدمين في استخدام الشبكة. بالنسبة لشركات النقل التي طغت على شبكات 4G، ستمثل 5G جودة خدمة محسنة، ووقت توقف أقل، وتجربة أفضل للعملاء.

الأمر كله يتعلق بالسرعات. تستهدف مواصفات 5G سرعات تنزيل قصوى تبلغ 20 جيجابت في الثانية، وهو ما يزيد بعشر مرات عن أعلى شريحة مودم 4G LTE (والتي تصل سرعتها إلى 2 جيجابت في الثانية). وبطبيعة الحال، فإن سرعة 20 جيجابت في الثانية ليست سوى هدف نظري حتى الآن. يمكن لأفضل شرائح المودم الصادرة عن بائعي الرقائق Qualcomm وSamsung أن تصل إلى حد أقصى نظري يبلغ 10 جيجابت في الثانية عند استخدام الموجة المليمترية 5G.

ومع هذه السرعات، يتوقع المستهلكون بطبيعة الحال أن تكون تقنية 5G أسرع بكثير من شبكات 4G LTE الحالية. لكن الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك. تعد الشبكات مثل شبكات T-Mobile وشبكات 5G منخفضة النطاق التابعة لشركة AT&T أسرع قليلاً من شبكات 4G. وفي بعض الحالات، قد تكون أبطأ. لا تعني شبكة 5G بالضرورة أنها ستكون أسرع بكثير من شبكة 4G، لأن الأمر كله يتعلق بطيف الترددات الراديوية. إن الفجوة هنا عميقة جدًا، لذا يمكنك الحصول على شبكات 5G بسرعات تنزيل بيانات تبلغ 30-50 ميجابت في الثانية فقط، بينما يمكن لشبكات 5G متوسطة النطاق الأخرى أن تصل إلى 500-600 ميجابت في الثانية. تختلف الشبكات. شبكة أنواع تختلف كذلك.

التكنولوجيا وراء 5G: OFDM والطيف والأوضاع

بشكل عام، يتم تشغيل 5G بنفس التقنية التي تعمل على تشغيل 4G: تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد (OFDM). OFDM هو نوع من الإرسال الرقمي وطريقة لتشفير البيانات الرقمية على ترددات حاملة متعددة. إنها قوية وفعالة، لذا فهي التكنولوجيا المفضلة. تتضمن تقنية 5G كلاً من تقنيات الطباعة المزدوجة بتقسيم التردد (FDD) والطباعة المزدوجة بتقسيم الوقت (TDD)، تمامًا مثل 4G (FDD-LTE وTDD-LTE).

السمة الرئيسية التي تفصل بين 5G و 4G هي الطيف. الطيف هو نطاق الترددات الكهرومغناطيسية المستخدمة لنقل البيانات عبر الهواء. يمكن أن تستخدم شبكة 5G نطاقًا أوسع من موجات التردد اللاسلكي مقارنة بشبكة 4G، مما يمنحها القدرة على توفير سرعات أعلى وسعة بيانات أعلى. 10-20 ميجا هرتز من طيف 5G في نطاق منخفض مثل 600 ميجا هرتز سيوفر سرعات تتراوح من 50 ميجا بت في الثانية إلى 100 ميجا بت في الثانية، ولكن مع تقدمك في طيف التردد، ترتفع السرعات بسرعة أيضًا.

يمكن أيضًا إعادة استخدام طيف 4G بفضل تقنية تسمى Dynamic Spectrum Sharing (DSS). هذا هو ما شركات النقل مثل تقوم شركة AT&T بعملها في الولايات المتحدة. ومع ذلك، لن يتم تحقيق أعلى سرعات 5G إلا بترددات أعلى.

هناك وضعان لشبكة الجيل الخامس: الوضع غير المستقل (NSA) والوضع المستقل (SA). في الوقت الحالي، تعتمد كل شركات النقل تقريبًا على NSA 5G. هنا، تعتمد شبكة 5G على محطات 4G الأساسية وشبكة 4G الأساسية. يتم نقل رابط البيانات في مثل هذه الشبكات باستخدام مرافق شبكة 4G. يعد نشر NSA أسهل بالنسبة لشركات النقل حيث يمكنهم إعادة استخدام شبكات 4G الأساسية ومرافق الشبكة. العيب هنا هو أنه يعتمد على التكنولوجيا القديمة المستخدمة لـ 4G، لذا لن تكون السرعات عالية، في حين أن زمن الوصول لن يكون منخفضًا كما يمكن أن يصل في وضع SA. ومع ذلك، لا تزال هناك فوائد لبروتوكول 5G نفسه والتي نأمل أن يدركها المستهلكون.

يعد وضع SA هو حلم 5G الحقيقي الذي بدأت شركات النقل في دفعه بالفعل. كلاهما تي موبايل في الولايات المتحدة وتقدم شركة Verizon شبكات 5G تجارية مستقلة، لكن AT&T لا تزال تتباطأ حاليًا. تعتبر شبكات SA 5G مستقلة تمامًا عن 4G، حيث تستخدم شبكة 5G أساسية ومرافق شبكة مستقلة. لا يعتمد نقل رابط البيانات هنا على تقنية 4G، مما يعني أن شبكات SA يمكن أن تعد بسرعات أعلى بكثير وزمن وصول أقل بكثير.

تدعم الإصدارات الأحدث من الهواتف الذكية المدعومة بأحدث أجهزة المودم كلا الوضعين، مما يعني أنها تدعم شبكات SA المستقبلية بالإضافة إلى شبكات NSA الحالية.

وأوضح نطاقات الشبكة

Sub-6 جيجا هرتز - النطاق المنخفض والنطاق المتوسط

هناك نوعان من 5G. أحدهما هو sub-6 جيجا هرتز 5G، والذي يمكن اعتباره الوريث الحقيقي لـ 4G LTE. والآخر هو الموجة المليمترية 5G (mmWave). عندما تقرأ عن سرعات الوصلة الهابطة البالغة 1 جيجابت في الثانية ومتطلبات خط البصر إلى العقدة، فأنت تقرأ عن mmWave. عندما تقرأ عن شبكات 5G الموثوقة التي تعمل فعليًا في الداخل وبسرعات حقيقية تبلغ 100-500 ميجابت في الثانية، فأنت تقرأ عن أقل من 6 جيجا هرتز.

سيواجه معظم المستهلكين فقط ترددات أقل من 6 جيجا هرتز لأن شركات الاتصالات على مستوى العالم كانت ذكية بما يكفي للتعامل مع mmWave بحذر. في بعض البلدان مثل الولايات المتحدة، على الرغم من ذلك، قامت شركات النقل (بشكل ساخر، في رأيي) بإطلاق mmWave أولاً بسبب النقص الأولي في الطيف الفرعي 6 جيجا هرتز المتوفر. في حين انضمت دول مثل روسيا واليابان وكوريا الجنوبية إلى عربة mmWave، فقد اختارت الغالبية العظمى من العالم اللعب بأمان مع النطاق الفرعي 6 جيجا هرتز.

ماذا تعني هذه المصطلحات؟

Sub-6 جيجا هرتز 5G (يُشار إليه أيضًا باسم sub-6) يعني أن ترددات الراديو لنطاقات الشبكة أقل من 6 جيجا هرتز. (جانبًا، جميع نطاقات 4G هي دون 6 جيجا هرتز.) mmWave، من ناحية أخرى، تعني ترددات الراديو للنطاقات أعلى من 6 جيجا هرتز. تتراوح نطاقات mmWave من 24 جيجا هرتز إلى 100 جيجا هرتز، ولكن من الناحية العملية، قامت شركات الاتصالات بطرح شبكات تتراوح من 26 جيجا هرتز إلى 39 جيجا هرتز حتى الآن.

Sub-6 جيجا هرتز هو من نوعين: النطاق المنخفض والنطاق المتوسط.

يشبه النطاق المنخفض 5G نطاقات FDD-LTE المستخدمة في شبكات 4G اليوم. تتمتع هذه النطاقات بأدنى ترددات راديو من "كعكة الطبقة" 5G التي يطلق عليها اسم T-Mobile. تمتلك T-Mobile شبكة 5G "على مستوى البلاد" بسرعة 600 ميجا هرتز في الولايات المتحدة، على سبيل المثال، بينما تمتلك AT&T شبكة مماثلة بسرعة 700 ميجا هرتز. تعد نطاقات الترددات الراديوية المنخفضة مثل هذه هي الأفضل في اختراق العوائق مثل المباني والأشجار والوصول إلى أبعد مسافة جغرافية ممكنة من عقدة معينة مثبتة على الناقل. وهذا يجعل هذه الأربطة الخيار الأمثل لتوفير تغطية داخلية رائعة. ومع ذلك، على العكس من ذلك، فإن تردداتها المنخفضة تعني أن لديها أقل قدرة على نقل البيانات، وهو ما يعني بدوره أن السرعات ليست عالية كما قد تتوقع من 5G.

الأسئلة الشائعة على بحث Google تطرح بالفعل: "لماذا تكون شبكة 5G بطيئة جدًا؟" إلى حد ما، هذه قضية خاصة بالولايات المتحدة. لقد بذلت الولايات المتحدة كل ما في وسعها مع النطاق المنخفض والموجات المليمترية، مفتقدة الجزء الأوسط الحاسم من المعادلة. تتوفر شبكات 5G التابعة لشركة T-Mobile وAT&T على مستوى البلاد لمئات الملايين من الأشخاص، لكن سرعات البيانات الخاصة بها ليست مثيرة للإعجاب على الإطلاق. على الأكثر، قد تصل سرعة التنزيل إلى بضع مئات من الميغابت في الثانية فقط، لكن في العالم الحقيقي، يكون الأمر أكثر بكثير من المحتمل أن تصل إلى 50-100 ميجابت في الثانية، مع سرعات منخفضة تصل إلى 20-30 ميجابت في الثانية، وهو ما لا يمكن تمييزه عن متوسط ​​4G.

ولا تعاني شبكات 5G في أجزاء أخرى من العالم، مثل كوريا الجنوبية واليابان والمملكة المتحدة، من هذه المشكلة لأنها أكدت على الحاجة إلى النطاق المتوسط. ستظل الشبكات منخفضة النطاق جزءًا من الكعكة، ولكن في الوقت الحالي، تركز الولايات المتحدة كثيرًا عليها. وتتفاقم المشكلة بسبب حقيقة أن شركات الاتصالات تفتقر إلى الطيف الحرج اللازم لتمكين هذه الشبكات ذات النطاق المنخفض من تحقيق إمكاناتها الكاملة من حيث سرعات البيانات.

النطاق المتوسط ​​هو الخيار الأمثل لبناء شبكة 5G. ترددات النطاق المتوسط ​​مثل النطاق 3.5 جيجا هرتز الشهير بالإضافة إلى النطاق 2.5 جيجا هرتز ليست الأفضل في اختراق العوائق على عكس ترددات النطاق المنخفض ولا يمكنها حمل قدر كبير من البيانات مثل mmWave الترددات. إنها ليست الأفضل للتغطية الداخلية أو لأعلى سرعات البيانات، ولكنها الأفضل في جميع المجالات. تعتبر تغطية النطاق المتوسط ​​مقبولة طالما أن شركات الاتصالات ترغب في تثبيت العدد المناسب من العقد في أي مكان محدد. كما أن سرعات البيانات ليست مشكلة طالما أن هناك ما يكفي من الطيف المتاح لاستخدام شركات النقل. بعد كل شيء، فإن نطاقات 4G مثل نطاق TDD-LTE 40 (2300 ميجا هرتز) هي أيضًا نطاق متوسط، وقد استخدمتها شركات الاتصالات مثل Jio وChina Mobile بنجاح في الهند والصين على التوالي.

مشكلة الطيف هي المكان الذي واجهت فيه شركات الطيران الأمريكية حاجزًا على الطريق. حتى الآن، لم تقم أي من شركات النقل الثلاث الكبرى في الولايات المتحدة بطرح شبكة متوسطة النطاق لمئات الملايين من الأشخاص. بعد الدمج مع Sprint، أصبحت T-Mobile بدأت في بناء شبكة متوسطة النطاق، ولكنه متاح فقط في عدد قليل من المدن حتى الآن. لم تقم Verizon و AT&T بعد بطرح شبكات 5G متوسطة النطاق لأنها لا تملك حتى الطيف المتاح. الولايات المتحدة. قامت لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بتحرير نطاق قيم في النطاق C في وقت سابق من هذا العام، في وقت متأخر بكثير عن البلدان الأخرى. قامت كل من Verizon و AT&T منذ ذلك الحين بطرح شبكات النطاق المتوسط ​​​​الخاصة بهما في بداية عام 2022، أي في وقت متأخر كثيرًا عن بقية العالم وأتأخر عما وعدت به كلتا الشركتين في البداية.

أبلغ مستهلكو شبكات 5G متوسطة النطاق في دول مثل كوريا الجنوبية عن سرعات كبيرة، وهذا هو النموذج الذي يجب على بقية العالم اتباعه.

الطبيعة المثيرة للجدل لـ mmWave

mmWave 5G أمر مختلف تمامًا. اتضح أن جميع الاعتراضات التي وجهها العديد من الأشخاص المطلعين في صناعة الاتصالات على mmWave كانت صحيحة. نعم، إنها توفر سرعات عالية بشكل لا يصدق، حيث يمكن للسرعات أن تكسر بانتظام حاجز 1 جيجابت في الثانية للوصلة الهابطة. نعم، لديها الكمون المنخفض. ومع ذلك، لا شيء من هذا يهم إلى حد ملموس عندما تفكر في القيود المفروضة على التكنولوجيا.

يتطلب mmWave خط رؤية للعقدة المثبتة على الناقل. تستخدم نطاقات mmWave ترددات راديو عالية بشكل لا يصدق، بدءًا من 24 جيجا هرتز وحتى 40 جيجا هرتز. يتم حظر هذه الترددات بواسطة عوائق مثل المباني والأشجار وحتى يد المستخدم. وحتى المطر سيضعف الإشارة، ويبلغ المدى الجغرافي لهذه الترددات حوالي 500 متر فقط. وهذا يعني أنه ما لم تقم شركات الاتصالات بتثبيت العقد في كل حارة وشارع وحي، فإن إشارة mmWave لن تكون متاحة أبدًا لمعظم المستهلكين. يمكنك استخدام تقنية تكوين الشعاع ووضع وحدات هوائي متعددة في الهاتف، لكن لا يمكنك التغلب على الفيزياء في نهاية المطاف. نطاق mmWave الممتد لـ الوصول اللاسلكي الثابت (FWA) قيد التطوير حاليًا والذي سيوسع تغطيته إلى حوالي 7 كيلومترات، على الرغم من أنه من المحتمل أن يكون بعيدًا عن الوصول إلى المستهلكين حتى الآن ولن يعمل حقًا مع الهواتف الذكية.

نعم، هذه القيود بسبب الفيزياء. هناك سبب لعدم استخدام الكثير من الطيف في هذه الترددات العالية. إن استخدامها لشبكة الهاتف المحمول التي تعتمد في الواقع على وصول موجات الراديو إلى أقصى حد ممكن هو فكرة سيئة. إنها فكرة سيئة من حيث المبدأ، وقد بدأت شركات النقل في إدراك ذلك الآن فقط. في الولايات المتحدة، على سبيل المثال، توقفت T-Mobile عن الترويج لشبكة mmWave 5G المتوفرة في مواقع محددة في مدن مختارة في البلاد. شبكة mmWave الخاصة بـ AT&T ليست متاحة حتى لعامة المستهلكين لأنها تقتصر على الشركات. إنها شركة Verizon الوحيدة التي لا تزال تعلن عن شبكة mmWave "5G Ultra Wide Band" الخاصة بها، ولكن بمجرد أن يتلاشى عامل الحداثة المتمثل في سرعات 1 جيجابت في الثانية، فإن هناك فائدة قليلة ثمينة لهذه الشبكات الجديدة.

يمكن القول بأن mmWave 5G يعمل بشكل أفضل عندما يكون مخصصًا للأماكن المزدحمة مثل المعالم والملاعب وقاعات الاجتماعات وما إلى ذلك. ما زلت لا أوافق على ذلك، لأن شبكة 5G متوسطة النطاق هي مجرد حل وسط أفضل بكثير. أيهما يبدو أفضل: شبكة 5G بسرعة 1 جيجابت في الثانية مع إشارة تختفي بمجرد الابتعاد عن المعلم العام، أم شبكة 5G بسرعة 600 ميجابت في الثانية مع إشارة تستمر فعليًا عندما تتوجه إلى الداخل؟ أنا أعرف أي واحد سأختار. علاوة على ذلك، فهو خيار أسهل بكثير لشركات الاتصالات أيضًا: أنفق أموالًا أقل على تثبيت عقد mmWave، واحصل على شبكة يمكن استخدامها من قبل عدد أكبر من الأشخاص عبر منطقة جغرافية أوسع.

لحسن الحظ، كما ذكرت، ظلت الغالبية العظمى من شركات الاتصالات بعيدة عن mmWave. يعتمد نشر شبكات الجيل الخامس (5G) في أماكن مثل المملكة العربية السعودية وأوروبا والصين على النطاق المتوسط، وفي بعض الحالات، يتم استكماله بالنطاق المنخفض.

النظام البيئي 5G

التكنولوجيا نفسها لا شيء بدون نظامها البيئي. يتكون النظام البيئي 5G من شركات النقل التي تطرح شبكات 5G، ومصنعي شرائح الشبكات، وبائعي الرقائق الذين يبيعون شرائح المودم لتمكين الهواتف الذكية من الاتصال بهذه الشبكات، وشركات تصنيع الأجهزة التي تبيع الهواتف للمستهلكين النهائيين. يشمل أصحاب المصلحة الآخرون في الصناعة الحكومات وهيئات مكافحة الاحتكار التابعة لها والمقاولين وغيرهم.

شركات النقل

في يونيو 2020، أطلقت 35 دولة شكلاً من أشكال شبكة الجيل الخامس حتى الآن. هناك 195 دولة في العالم، لذلك لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن تتوفر شبكات 5G حتى في نصف دول العالم. في هذه المرحلة، ستشير شركة Qualcomm إلى أن اعتماد 5G كان أسرع من 4G LTE حتى الآن. الآن في عام 2022، وفقًا لتقرير GSA، 85 دولة أطلقت شبكات الجيل الخامس بما يتوافق مع 3GPP.

بائعي الرقائق

الآن، هناك نوعان من بائعي الرقائق. يبيع البائعون مثل Huawei وNokia وEricsson وSamsung وZTE شرائح شبكة 5G لشركات النقل لبناء المحطات الأساسية وعقد الناقل. وبفضل الادعاءات السياسية والأمنية، تم منع شركة هواوي من البيع أو المشاركة في أي شيء شبكات 5G في الكثير من الدول الغربية، مثل الولايات المتحدة. وهذا يترك إريكسون ونوكيا لتحمل المسؤولية عباءة. من ناحية أخرى، من المقبول عمومًا أن تتمتع هواوي بميزة تكنولوجية في رقائق الشبكات، وقد قامت شركة هواوي ببناء شبكات الجيل الخامس 5G في الصين. ومع الحظر التجاري على HiSilicon، فمن غير الواضح كيف ستسير الأمور في المستقبل.

النوع الآخر من بائعي الرقائق هم أولئك الذين يبيعون شرائح المودم لصانعي أجهزة الهواتف الذكية. تعد شركة Qualcomm المثال الرئيسي هنا، لكن أنظمة Samsung Systems LSI وMediaTek تلعب أيضًا دورًا. تم استخدام شرائح المودم الخاصة بمجموعة HiSilicon التابعة لشركة Huawei من قبل شركة Huawei نفسها، ولكن مع حل HiSilicon القادم، يبدو أن هذا قد وصل إلى نهايته.

نظام مودم RF من الجيل الأول من Qualcomm X50 5G تم الإعلان عنه مرة أخرى في أكتوبر 2016، وقد قامت بتشغيل الموجة الأولى من هواتف 5G في أوائل عام 2019. الجيل الثاني 7 نانومتر نظام مودم-RF X55 قامت بتشغيل عدد قليل من الهواتف التي تعمل بمعالج Snapdragon 855 في أواخر عام 2019، ولكنها دخلت حيز الاستخدام على نطاق واسع في عام 2020. يتم إقرانه مع الرائد سناب دراجون 865 شركة نفط الجنوب، التي لا تحتوي على مودم متكامل خاص بها. الجيل الثالث 5 نانومتر مودم X60 أعلنت عنها شركة كوالكوم في فبراير 2020، وظهرت في الجيل التالي من شرائح كوالكوم. لقد جلبت ابتكارات مثل تجميع شركات الاتصالات لأوضاع 5G المختلفة وسرعات الوصلة الهابطة الأعلى والمزيد. أحدث مودم Qualcomm 5G هو Snapdragon X70، ويأتي مع Snapdragon 8 Gen 2.

جلبت Qualcomm أيضًا 5G إلى فئة الأسعار المتوسطة العليا مع إطلاق كوالكوم سناب دراجون 765 في ديسمبر 2019، والتي كان لديها مودم Snapdragon X52 5G المدمج الخاص بها. كانت ذات مواصفات أقل ولكنها تدعم كلاً من الترددات الفرعية 6 جيجا هرتز وكذلك mmWave. في يونيو 2020، قامت الشركة بعد ذلك بنقل تقنية 5G إلى فئة السعر المتوسط ​​​​الأدنى مع الإعلان عن سناب دراجون 690، الذي يدعم شبكة الجيل الخامس 5G (وليس mmWave).

كان أول مودم 5G من Samsung Systems LSI هو إكسينوس 5100، والتي قامت بتشغيل أول هواتف Exynos 5G في العام الماضي. وقد نجح في ذلك مودم اكسينوس 5G 5123، والذي يتم استخدامه في الإصدارات التي تعمل بتقنية 5G Exynos 990 لسلسلة Galaxy S20 وGalaxy Note 20. إن Exynos 980 SoC متوسط ​​المدى قادر أيضًا على 5G. وبصرف النظر عن كوالكوم، فإن سامسونج هي شركة تصنيع الرقائق الوحيدة التي تنتج وتبيع أجهزة مودم mmWave 5G. تتمتع متغيرات 5G Exynos لجهاز Galaxy S20 وGalaxy Note 20 وما بعده بدعم mmWave.

من ناحية أخرى، دخلت MediaTek عصر 5G بإطلاق سلسلة 5G Dimensity الجديدة من SoCs. أول شركة نفط الجنوب يتم الإعلان عنها في هذه السلسلة كانت البعد 1000 في نوفمبر 2019. وقد أعقب ذلك الإطلاق بإطلاق المدى المتوسط البعد 800، المطورة البعد 1000+ و البعد 820، وكذلك الطبقة المتوسطة الدنيا البعد 720 في عام 2020. تختار أجهزة مودم 5G من MediaTek التخلي عن دعم mmWave، وتختار الالتزام بتردد فرعي 6 جيجا هرتز.

الوضع الحالي للنظام البيئي 5G والتوقعات المستقبلية

قبل سنوات، كان نظام الجيل الخامس البيئي غير ناضج وغير مكتمل. تم نقله إلى الهواتف التي تزيد تكلفتها عن 1000 دولار. في عام 2020، نضج النظام البيئي كثيرًا من حيث توفر الأجهزة، وجودة شبكات 5G، وجودة مودم 5G، وحجم الشبكات نفسها. كانت بعض هواتف الجيل الأول من الجيل الخامس غير ناضجة لدرجة أنها تطورت مواقف غريبة. إصدارات Sprint من OnePlus 7 Pro 5G وGalaxy S10 وLG V50 ThinQ لم يعد بإمكانها الاتصال بأي شبكة 5G بسبب اندماج T-Mobile مع Sprint. لا يمكن لهواتف الجيل الأول من mmWave 5G التي تم إطلاقها على T-Mobile الاتصال بشبكة النطاق المنخفض التابعة لشركة الاتصالات على مستوى البلاد. تستخدم شركات الاتصالات نطاقات شبكات مختلفة، لذا يتعين على صانعي الأجهزة دمج أكبر عدد ممكن من النطاقات حتى يتمكنوا من إلغاء قفل الهواتف المتوافقة مع جميع الشبكات.

خاتمة

5G موضوع معقد. في هذه المقالة، قمنا فقط بخدش سطح المواضيع الفرعية المختلفة لـ 5G. تشمل المواضيع الفرعية الأخرى التي لم يتم تناولها هنا إمكانية استخدام 5G كبديل للنطاق العريض المنزلي، وكفاءة استخدام الطاقة في أجهزة مودم 5G، تأثير 5G على أسعار الهواتف الذكية الرائدةوهيكل تكلفة خدمات 5G وغير ذلك الكثير.

لقد كتب الكثير عن تقنية الجيل الخامس (5G)، وسوف نستمر في كتابة الكثير عنها حتى يخلفها حتماً الجيل اللاسلكي التالي. سيكون هناك الكثير من المناقشات حول الحاجة إلى 5G وفعاليتها. سيكون هناك الكثير من المصطلحات التسويقية. سيكون هناك الكثير من البيع. لقد تقاربت الصناعة حول 5G لأن هناك الكثير من الأموال التي يمكن جنيها هنا. سواء أعجبك ذلك أم لا، يبدو أن تقنية 5G موجودة لتبقى.

مراجع

1. ما هي 5G؟ - كوالكوم
2. إريكسون - تقرير توفر أجهزة 5G - يونيو 2020
3. GSMA - دليل 5G