إنّ شبكات الجيل الخامس هي تقنية واعدة بسرعات فائقة عملت على إنهاء الازدحام ومن المتوقع أن تحدث التكنولوجيا ثورة في شبكات الهاتف المحمول وتخلق فرصة اقتصادية جديدة، كما يتم وصف تقنية اتصالات الهاتف المحمول من الجيل الخامس على أنّها خطوة تحسين في شبكات الهاتف المحمول، وتمتلك سرعات تنزيل أسرع بشكل كبير ومشاركة البيانات في الوقت الفعلي والمزيد من السعة الإجمالية في الشبكة.
أساسيات شبكة الجيل الرابع 4G والجيل الخامس 5G
على الرغم من استمرار توفر المشاكل على مستوى العالم فإنّ مشغلي شبكات الهاتف المحمول ومقدمي التكنولوجيا يسعون للنشر أكثر من أي وقت مضى لـ (5G)، كما ستمتلك شبكات الجيل الخامس ما يقرب من نصف جميع إمكانيات الهاتف المحمول بحلول عام (2027م)، حيث من المتوقع أن تصل إلى (4.4 مليار) وهذا ارتفاع من (660 مليون) في العام الماضي وكانت تغطية سكان العالم من الجيل الرابع أكثر من (80%) في نهاية عام (2020م).
إنّ (5G) هو نظام رقمي متطور لتحويل البايت أي وحدات البيانات عبر الهواء، ويعتمد واجهة راديو جديدة (5G) إلى جانب تقنيات جديدة أخرى، كما تعتمد ترددات راديو أعلى بكثير مقارنة بالجيل الرابع لنقل المزيد من البيانات بشكل عالي خلال الهواء لسرعات أسرع وتخفيض الازدحام وزمن انتقال أقل، وهو التأخير قبل بدء نقل البيانات باتباع التعليمات.
توفر هذه الواجهة الجديدة التي تعتمد طيف الموجات المليمترية (mmWave) استعمال المزيد من الأجهزة داخل نفس المنطقة الجغرافية، حيث يمكن أن يحمل (4G) تقريباً (4000 جهاز ⁄ م²)، وفي حين أنّ (5G) ستتضمن حوالي مليون جهاز، وهذا يعني المزيد من تدفق البث والمكالمات الصوتية وإرسال (You Tube) دون انقطاع عبر الفضاء الجوي المخصص.
تستخدم (5G) أيضاً تقنية رقمية جديدة تسمى (Massive MIMO)، والتي تعني مخرجات متعددة المدخلات والتي تستخدم حزمًا مستهدفة متعددة لتحديد المستخدمين ومتابعتهم حول موقع خلوي، ممّا يحسن التغطية والسرعة والسعة وتكون تقنيات الشبكة الحالية مثل الأضواء الظاهرة، وكما يتكون جزء من نشر (5G) تثبيت (Massive MIMO) و(5G New Radio) على جميع محطات شبكة المحمول الأساسية فوق البنية التحتية (4G) الحالية.
كيف تختلف شبكة 5G عن 4G
مقارنةً بشبكات الهاتف المحمول من الجيل الثالث فقد مكَّنت (4G) من دفق الفيديو عالي الجودة والمكالمات التي كانت مستحيلة سابقًا أثناء التنقل، ممّا يدل على أنّ البث التلفزيوني المباشر يتم مشاهدته بطريقة روتينية خلال التنقل اليومي ومع ذلك وفر المزيد من تدفق الفيديو إلى زيادة الازدحام في الشبكة.
كما انتقلت (4G) إلى الحدود الفنية لمقدار البيانات التي يمكن نقلها بسرعة عبر مجموعات من الطيف والفرق الرئيسي بين (5G) و(4G) هو أنّ هذا الازدحام سيتم التخلص منه، وهذا يعني عدم وجود خمسة أشرطة أكثر من إشارة الشبكة في ساعة الذروة ولكن عدم الإمكانية في الوصول إلى متصفح الويب.
ولكن إنّ أكبر ما يميز (5G) عن (4G) سيكون عبارة عن مقدمة لعالم متصل بإنترنت الأشياء على نطاق كبير ومن الممكن أن تكون النسخ اللاحقة لشبكات (5G) عبارة عن ثورة في الصناعات، التي تعتمد على البيانات والمدن الذكية وإدارة البنية التحتية؛ لأنّه سيكون من الممكن تشغيل العديد من الأجهزة بشكل موثوق وآمن ودون انقطاع في نفس المنطقة.
وبشكل عام نظراً للتقنيات المتطورة والطيف والترددات التي يتم استعمالها تمتلك (5G) العديد من الفوائد على (4G) وسرعات أعلى، وكذلك زمن وصول أقل وإمكانية على عدد أكبر من الأجهزة المرتبطة وتداخل أقل وكفاءة أفضل.
كيف تعمل 5G من حيث النطاق الترددي والكمون والطيف
يحتوي كل مشغل كتلًا من الطيف وهي مجموعة من ترددات الراديو الكهرومغناطيسية المستعملة لنقل الصوت والبيانات والفيديو عبر البلد، حيث يتم زيادة هذا الطيف معًا لتكوين سعة الشبكة الإجمالية التي تحدد مدى سرعة نقل البيانات.
كما قد يكون لدى المشغل اليوم (100 ميجاهرتز) من الطيف الكامل لاستخدامه لجميع العملاء، ولكن في النهاية مع (5G) سيرتفع هذا إلى حوالي (1000 ميجاهرتز) وهذا هو التغيير الحقيقي مع (5G)، وسيؤدي هذا أيضًا إلى تقليل وقت الاستجابة في النظام ممّا يعني أنّه سيتم نقل البيانات في الوقت الفعلي، كما يبلغ زمن إرسال (4G) تقريباً (20-30 مللي ثانية) ولكن في الشبكة (5G) سيصل إلى أقل بكثير من (10 مللي ثانية) وفي أحسن الظروف تقريباً (1 مللي ثانية).
ما مدى أمان شبكة 5G
يمكن أن تستفيد العديد من حالات التطبيق هذه من تقطيع الشبكة، حيث تتجزء الشبكة لتخصيص السرعة والسعة والتغطية والترميز والأمان والتي يمكن تحقيقها بسهولة أكبر مع (5G)، ويمكن أن يتيح هذا عنصرًا إضافيًا من الأمان لا تقدمه (WI-FI) والذي يتم مشاركته مع الآخرين في الطيف وبالتالي يمكن التداخل معه بسهولة أكبر والوصول إليه بسهولة أقل مع (4G).
متى سيتم استخدام شبكة 5G
يتم نشر الشبكة غير الحرة التي تدعمها شبكة (4G Core) وهي في الأساس مزيج من الاثنين، وإنّ الانتقال من هذا إلى شبكة (5G) الأساسية يتطلب تحديثًا للبرنامج، حيث أنّه يتوقع أن يبدأ هذا في الحدوث في وقت ما من هذا العام، وأطلق عدد قليل فقط مثل: (T-Mobile) خدمات قائمة بذاتها تجاريًا، كما يتم أيضًا نشر الشبكات الخاصة التي يتم استخدامها عادةً.
ومع ذلك لا تزال هناك مناطق لا تحتوي على تغطية الألياف أو (4G) ومن غير الواضح كيف سيتم نشر (5G) في هذه المناطق التي لا تكون عادةً مجدية تجاريًا لمشغلي شبكات الهاتف المحمول، وقد يكون هناك دور لوصول اللاسلكي الثابت (5G)، وهو وسيلة للوصول إلى الشبكة باستخدام راديو جديد بطول موجة المليمتر الذي يوفر الوصول إلى الإنترنت من خلال جهاز توجيه، وفي خدمة هذه المناطق.
في عالم مثالي يتحسن كل جيل بناءً على أفضل صفات أسلافه ويزدهر بطرق لم تستطع الأجيال السابقة ذلك وبطريقة ما تستجيب الأجيال الجديدة للقضايا التي خلقتها الأجيال الأكبر سناً، وهذا مهم بشكل خاص لأجيال شبكات المحمول والتكنولوجيا الخلوية.
وفي حالة الجيل الرابع اللاسلكي بالاختلاف مع الجيل الخامس اللاسلكي لا تعمل شبكة الجيل الخامس (5G) على تعدي إمكانيات شبكة الجيل الرابع فحسب، بل تسعى أيضًا إلى تحقيق أهداف الجيل الرابع وتجاوزها فيما يتعلق بالسرعات العامة ووقت الاستجابة والكثافة.
كما شهد عصر (4G) ابتكار اتجاهات الشبكات المختلفة مثل: نمو إنترنت الأشياء وزيادة أعداد الهواتف الذكية والقوى العاملة عن بُعد والمتنقلة، وتحسنت هذه الاتجاهات بشكل كبير خلال العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ممّا أدى إلى الحاجة إلى دعم سرعات أعلى وكثافة أكبر للخلايا.
في النهاية، إنّ شبكة الجيل الخامس هو أحدث جيل من تقنيات الشبكات الخلوية، بدأت عمليات النشر المبكرة الصغيرة في أواخر عام (2010م)، وإنّ (4G) هو الجيل الرابع اللاسلكي هو سابق لـ (5G) والجيل الرابع من تقنية شبكات الهاتف المحمول وفي عام (2010م) سادت شبكة (4G) باعتبارها أحدث جيل من التكنولوجيا الخلوية.
