فضاپیمایِ شگفت انگیزِ 5G – کاربردها و آینده 5G

مقاله کامل و جامع زیر درباره نسل پنجم تلفن همراه  و قابلیت‌های منحصربه فرد این فناوری و آینده‌ای آن است که توسط شرکت کویکتل تدوین و  در وب سایت www.iot-now.com منتشر گردیده است.

این مقاله خیلی زود به پربازدیدترین مقاله در سایت فوق تبدیل گشت و توانست نظر مثبت انبوهی از کارشناسان را به خود جذب نماید. مقاله ای که با ادبیات خاص خود شگفتی 5G را برای ما به زیبایی تشریح میکند.

سیسوگ نیز سعی کرده بدون کمترین دخل و تصرف آن را ترجمه و منتشر نماید. این مقاله را به زبان اصلی  از اینجا می‌توانید دانلود و مشاهده نمایید.

مقدمه

دسترسی به بیکرانه‌های IoT از طریق 5G

جمله مشهوری از رنه دکارت (René Descartes) فیلسوف معروف فرانسوی نقل شده است که” Je pense, donc je suis”

به این معنی که “من فکر می‌کنم پس هستم”. امروزه که همه چیز به هم متصل است، آنلاین نبودن غیر طبیعی به نظر میاید. پس ” من آنلاین هستم، پس هستم” یا ” آفلاین بودن برابر عدم موجودیت است!” می‌تواند معنایی مشابه جمله بالا در دنیای امروزی داشته باشد.

صدای گام‌های 5G  به وضوح به گوش میرسد که نوید امکانات بسیاری از جمله سرعت و بازدهی بالاتر و همچنین تأخیر زمانی کمتر را ارایه می‌کند.

5G  به طور ویژه درصدد است که تنگناها و مشکلات نسل‌های قبلی موبایل را در رابطه با  M2M/IoT حل نموده و رابط‌های رادیویی شبکه موبایل را در این راستا توسعه و بهبود دهد. در ادامه  خواهیم دید که  5G آن چیزی که ما امروزه به عنوان  IoT می‌شناسیم را به طور بنیادی تغییر خواهد داد و باعث خواهد شد که فرصت‌های بی‌شمار جدیدی که تکنولوژی بی‌سیم فعلی قادر به ارایه آن نمی‌باشد را در دسترس توسعه دهندگان فناوری قرار دهد.

1- شروع داستان

از اوایل دهه 90 میلادی, صنعت مخابرات در هر دهه شاهد نسل جدیدی از دستگاه‌های سیار مخابراتی بوده است. 3G، 2G و سپس 4G در فاصله زمانی 10 ساله راه اندازی شدند. امید است که 5G موارد زیر را ارائه کند:

 محرک‌های کلیدی 5G :

می‌بایستی توجه داشت که فناوری پهنای باریک  (Cat-NB and Cat-M) که بخشی از  5G بوده به عنوان ستون‌های اصلی زیرساخت ارتباطات شبکه اینترنت اشیاء باند باریک (Narrow Band IoT) تبدیل خواهد شد.

در  ساختارهای رادیویی جدید نسل پنجم می‌توان از بکارگیری تکنیک‌های بسیار پیشرفته در  فریم‌ها و شکل موج, فناوری انبوه آنتن‌ها (Massive MIMO) و بهره‌گیری از کدینگ‌ها و مدولاسیون پیشرفته نام برد.

موارد فوق از ویژگی‌های برجسته نسل پنجم هستند. با این وجود جهش بزرگ در توسعه پهنای باند حامل نهفته است، که بطرز چشمگیری از بیست مگاهرتز در LTE به چهارصد و در فرکانس‌های بالا، به ۸۰۰ مگاهرتر افزایش یافته است.

زمانی که  چنین پهنای باندی با فناوری ادغام باندهای فرکانسی (Carrier Aggregation) همراه شود, طیف دو گیگاهرتز و حتی بیشتر در هر اتصال قابل دستیابی است که دسترسی به سرعت‌های بالای ده گیگابیت بر ثانیه را میسر می‌سازد.

2- راز اعداد فرد در صنعت موبایل

احتمالا افراد کمی نسل اول موبایل را به خاطر می‌آورند و همان‌طور که مردم دوست ندارند درباره شکست صحبت کنند،  حتی درباره‌ی وجود آن نیز شک دارند.

2G  را می‌توان به عنوان انقلابی‌ترین تکنولوژی بی‌سیم در تمام تاریخ بشریت به شمار آورد.  نسل دوم زمانی که صنعت از نفوذ آهسته شبکه دیجیتال ثابت (ISND) خسته شده بود، از راه رسید. آن دسته از شرکت‌هایی که پارادایم تغییرفناوری را از باسیم به بی‌سیم درک نمودند، توانستند صنعت را راهبری کنند و به ستاره‌های آن تبدیل شوند. Nokia و Qualcomm در مدت چند سال رشد کردند و باعث شدند شرکت هایی نظیر Alcatel و Siemens , Telcom ناپدید شوند.

در این رابطه دلایل متعددی وجود دارد که به دلیل کوتاه شدن این مقاله، آنرا به موعد دیگری موکول می‌کنیم. به هر حال به نظر می‌آید که صنعت موبایل اعداد فرد را دوست ندارد. ?

نسل جدید که به نام LTE-long term evaluation نام‌گذاری شد (که به معنای توسعه تدریجی  می‌باشد)، با ایده‌ و هدف  تکامل تدریجی معرفی شد و این معنی را می‌رساند که تکنولوژی و مهم‌تر از آن بازار به بالغ شدن در طول زمان نیاز دارد.

LTE زمانی عرضه شد که مردم نسبت به صنعت موبایل بر پایه 3GPP بدبین شده بودند و WiMAX با سرعت اینترنت حداقل ده برابر سریع‌تر از 3G ستاره‌ی صنعت محسوب می‌شد. با این اوصاف LTE به موفق‌ترین فناوری بی‌سیم تبدیل شد و جهان را به جامعه‌ی متصل و مبتنی به شبکه های اجتماعی رهنمون کرد.

با نامگذاری رسمی نسل جدید به 5G  به نظر می‌آید صنعت ارتباطات مجددا با اعداد آشتی کرده است. ولی هنوز ریسک یک عدد فرد وجود دارد چون اگر اندکی خرافاتی باشیم 5G نیز به سرنوشت 1G و  3G دچار شده و ممکن است ناموفق باشد، که البته در این مقاله سعی شده دلایلی برای نفی این بدبینی ارایه شود.

واضح است که مصرف پهنای باند اینترنت یک رشد نمایی دارد،  از این رو این ویژگی‌  قطعا با استقبال مشترکین روبرو می‌شود. پیش بینی می‌شود که تا سال 2025 تعداد مشترکان نسل پنجم به 1.5میلیارد نفر برسد (رجوع به نمودار زیر)

بر طبق اطلاعات موسسه GSMA بیش از 159 اپراتور تلفن همراه , نسل پنجم را در 110 بازار تا سال 2025 گسترش خواهند داد.

3-دغدغه نسل پنجم “اشیاء” است

یک دلیل دیگر هم وجود دارد که نحسی اعداد فرد دامن‌گیر 5G  نشود. آیا فکر می‌کنید تاخیر در حد یک میلی ثانیه می‌تواند تنها برای تجربه کاربری بهتر مشترکین تلفن همراه استفاده گردد؟

پاسخ واضح است, اما پرسش هم‌چنان باقی می‌ماند.

بیشترین استفاده از  نسل پنجم جهت دسترسی بی‌سیم ثابت (FWA)، پهنای باند تلفن همراه، خدمات و دوریین های مدار بسته و… هستند. همان‌طور که در تصویر زیر نشان داده شده است، پیش‌بینی می‌شود تا سال 2025 اندازه بازار IoT  مبتنی بر فناوری نسل پنجم به عدد 62 میلیون برسد.

4- کاربردها و موارد استفاده

4.1- دسترسی بیسیم ثابت

یکی از موارد پر استفاده از نسل پنجم  فراهم کردن نرخ بیت بر ثانیه بالاتری برای مشترکان ثابت است. تکنولوژی موبایل (سیار) از زمانی که 2G و    LTE تلفن ثابت و به ترتیب ADSL/VDSL را شکست داده‌اند به عنوان دشمن اصلی شبکه ثابت (Fixed Network) مطرح شده‌اند. حال زمان آن است که  نسل پنجم موبایل شبکه فیبر نوری خانگی Fiber to the Home) FTTH) را حتی پیش از آن که توسط صنعت متولد شود، از بین ببرد.

4.2- لپ‌تاپ‌های و تبلت های صنعتی

طرفداران “لپ تاپ‌های همیشه متصل” در حال افزایش است و به محصولی محبوب تبدیل گشته که این روند توسط توسعه نسل پنجم شتابان خواهد شد.

دور کاری این اجازه را به‌ کارمندان می‌دهد که تمامی کارهای دفتر را از راه دور هدایت کنند و این رویه جز عادت کاری و به نُرم مورد قبول جامعه تبدیل  می‌شود و دفاتر بیش از پیش به خانه‌ها منتقل می‌شوند.

• کنفرانس‌های ویدئویی  با کیفیت 4K ،
• اشتراک گذاری آنی مدارک،
• ERP  مبتنی بر فضای ابری,
• دستیارهای مترجم بلادرنگ،
• بهره‎گیری وسیع از رباتیک و غیره

از ویژگی‌های این دفاتر از راه دور هستند. این روند زندگی را لذت بخش‌تر می‌کند و هزینه حمل ونقل، راهبندان‌ها، مصرف سوخت و نیاز به فضای کاری بزرگ‌تر را کاهش می‌دهد.

4.3- واقعیت افزوده و مجازی (AR/VR)

در گذشته AR/VR به طور عمده بخش سرگرمی بازار را هدف قرار می‌داد، در نتیجه با ظهور 5G کاربران تلفن همراه خواهند توانست از نسل بعدی سرگرمی‌های همه جانبه لذت ببرند. با این حال AR/VR بدون شک در حال تبدیل شدن به عضو اقتصاد دیجیتال است؛ برای مثال در نحوه‌ی طراحی محصولات جدید توسط مهندسان  تغییرات بنیادی به وقوع می‌پیوندد.

4.4- پهپادها (Drones)

عصر حمل و نقل عمومی سه بعدی از دهه‌ی آینده بصورت گسترده آغاز خواهد شد. تاریخ بشر با حمل و نقل یک بعدی آغاز شد، زمانی که انسان روی پاهای خود ایستاد و شروع به راه رفتن کرد. دوره‌ی حمل و نقل دو بعدی با اهلی کردن اسب شروع شد و با اختراع قطار و خودرو ادامه پیدا کرد. هواپیماها, هلی کوپترها و حتی زیر دریایی‌ها را نمی‌توان به عنوان حمل و نقل 3 بعدی در نظر گرفت؛ شاید بهتر باشد آنان را در گروه 2.5 بعدی دسته بندی کرد.

پهپادها ماشین‌هایی هستند که می‌توانند آزادانه در سه بعد حرکت کنند. با این حال برای اینکه به طور گسترده در دسترس باشند، باید به چالش‌هایی فنی، قانونی مرتبط و مقرون به صرفه بودن فائق آیند.

پهپادها می‌بایستی بسیار هوشمند بوده و همیشه به مرکز کنترل و هدایت متصل باشند تا از برخورد اجتناب کنند و به مناطق محدود شده وارد نشوند. از این رو آنها باید به سیستم خودکار پرواز بسیار پیشرفته‌ای که از نظر اقتصادی و تجاری مقرون به صرفه است ، مجهز باشند که این مٌهم از طریق اتصال دائم به فضای ابری میسر می‌گردد.

5.4 خودروهای بدون راننده و فناوری C-V2X -Cellular Vehicle-to-Everything

C-V2X  مثال بارز برای کاربرد نسل پنجم است. خودروهای همیشه متصل و وسایل نقلیه خودران نیاز به سرعت بالای ارتباطی و تاخیر بسیار کم دارند. رابط رادیویی جدید می‌تواند سطح بالاتری از پیش بینی پذیری را فراهم کند. فناوری C-V2X پلت فرم قوی را ارائه می‌کند تا آگاهی از وضعیت (Situation Awareness) را میسر نماید.

کاملا واضح است که در ارتباط با پیشرفت‌های صورت گرفته در زمینه رانندگی خودران و تجاری سازی آن در سطح 1 و 2 ، تولیدکنندگان خودرو آماده شده‌اند تا بکارگیری C-V2X را تسریع نمایند. هیچگاه رقابت برای ساختن بهترین خودروی بدون راننده از این داغ‌تر نبوده و که با فعال شدن شبکه نسل پنجم شتابی دو چندانی می‌گیرد. پیش بینی جالب دیگری برای سال 2030 این است که اگر خودروهای متصل و خودران اجازه شرکت در مسابقات فرمول 1 را بدست آورند، می‌توانند مسابقه را در حضور قهرمانان این رشته به نفع خود پایان دهند.

احتیاجی به گفتن نیست که  نسل پنجم امکانات بیشتری مانند سرگرمی‌های داخل خودرو را برای خودروهای متصل فراهم می‌کند تا سفر را بیش از پیش لذت بخش‌تر نماید.

6.4 همگرایی 5G،  هوش مصنوعی ، بلاک‌چین و فضای ابری

گزارش جدید GSMA نشان می‌دهد که به چه میزان نسل پنجم، هوش مصنوعی و IoT آمریکایی‌ها را دگرگون می‌کند. فناوری پردازش در لبه و در تجهیز انتهایی در  IoT   تا حدی با معرفی Edge Device ها که محاسبه، اتصال و حافظه را در یک دستگاه واحد جمع کردند, دچار تغییر شده است که خود طیف گسترده‌ای از موارد استفاده از IoT را ارائه کند، که ما تعدادی از آنها را در این مقاله لیست کرده‌ایم.

هم‌زمان با اینکه 5G  یک بستر انتقال بسیار کارآمد را ارائه می‌کند, دستگاه‌ها می‌توانند محاسبات ابری و قدرت در پردازش از آن را هر زمان که نیاز باشد، به کار گیرند. هوش مصنوعی هنوز نیاز به قدرت پردازش بالا در تجهیز دارد و هزینه محاسبات آن هنوز هم برای استفاده در دستگاه‌های کوچک بالاست؛ به هر حال تغییرات بالا هوش مصنوعی را برای رنج بیشتری از موارد بر پایه هوش مصنوعی در نودهای IoT مقرون به صرفه می‌کند.

در عین حال بلاکچین یک پلتفرم منحصر به فرد را برای امن کردن 5G از درون ارائه می‌کند که باز هم به یک مسیر ارتباطی همتا به همتا (Peer to Peer)، فراگیر، همه جانبه و  همچنین بسیار سریع (همانند  5G ) نیاز دارد.

Quectel  پیش‌تاز در 5G

در Quectel ما با یک استراتژی کاملا مشخص هم در فرکانس‌های زیر شش گیگاهرتز،  هم در  mmWave و هم به عنوان پیشگام در ارائه ماژول‌های 5G  مطرح هستیم.

ما بدون توقف و با همکاری شرکای تجاری‌مان و با سرعتی که Quectel را به یک بازیگر اصلی زیست‌بوم IoT مبتنی بر 5G تبدیل کند، حرکت می‌کنیم.

 Quectel از یک دنبال‌کننده به یک رقیب تبدیل و هم اکنون به تدریج ثابت شده است که رهبر بلامنازع بازار ماژول‌ها است.

قدرت نفوذ Quectel در بازار سودآور 5G  مبتنی بر تجارب ارزنده در ارتباط با ماژول‌های گیگابیتِ LTE-A و گستردگی طیف محصولات ماژول‌ها از NB-IoT تا 5G   می‌باشد، که باعث می‌گردد بیانیه‌ی ماموریت کوئیکتل مخاطبان را تحت تاثیر قرار ‌دهد:

نتیجه گیری

شکی نیست که 5G  تاثیر ژرفی بر پیشرفت تمدن بشری خواهد گذاشت.

مشترکین موبایل 5G  از مزایای گوناگون این فناوری بهرمند خواهند شد که بطور خلاصه میتوان بدان “تجربه رابط کاربری”  بهتر نام نهاد. اما تاثیر اصلی بر جهان مربوط به ماشین‌ها و اشیاء هستند که تبدیل به موجودیت‌هایی بسیار هوشمند و متصل خواهند شد. پی و بنیاد این تغییر شگرف 5G  خواهد بود.

بیشتر شرکت‌های بزرگ اینترنتی در زمان عرضه نسل سوم موبایل یا وجود نداشتند یا در مراحل ابتدایی تشکیل بودند. بطور مشابه LTE  موج جدیدی از استارت آپ‌ها را به وجود آورد که بعضی در کمتر از یک دهه تا ارزش بازار چند میلیاردی بزرگ شدند. در دهه بعد ما شاهد ظهور شرکت‌های جدیدی خواهیم بود که زمان و امکانات مالی خود را برای فناوری‌ها  و کسب و کارهایی سرمایه‌گذاری می‌کنند که 5G  زیر ساخت ارتباطی آنرا شکل خواهد داد. تنها هوشمندی و مهمتر از آن چابکی با قابلیت تطابق با تغییرات است که منجر به نجات شرکت‌ها شده و آنان‌ را راهبران فناوری خواهد نمود.

یک دهه بعد بر اساس پیش بینی نویسنده, ما در مورد نسل ششم صحبت می‌کنیم که ظاهرا می‌تواند تا سال 2030 تجاری سازی شده باشد. به صورت بالقوه 6G  نوید سرعت یک ترابیتی با تاخیر چند ده میکرو ثانیه ای را بدهد.

آینده هیچگاه آنقدر هیجان انگیز و الهام بخش نبوده است, پس از آن لذت ببریم.

نویسنده مقاله مرجع: فرامرز اویسی