5G در مقابل 4G: تفاوت چیست؟
5G جدیدترین استاندارد در ارتباطات بی سیم است که جایگزین 4G شده است و نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در سرعت، تأخیر، ظرفیت و اتصال است.
استقرار 5G در حال انجام است، اما کندتر از حد انتظار بوده است. در دسترس بودن و عملکرد شبکه های 5G بسته به منطقه و ارائه دهنده خدمات بسیار متفاوت است.
5G تأخیر کمتر و سرعت بالاتری نسبت به 4G ارائه می‌کند و از برنامه‌هایی مانند بازی آنلاین، کنفرانس ویدیویی، دستگاه‌های IoT و دیجیتالی‌سازی صنعتی سود می‌برد.
کسب‌وکارهای دنیای واقعی از 5G برای بهبود ارتباطات، پیاده‌سازی IoT و افزایش کارایی در صنایعی مانند مراقبت‌های بهداشتی، تولید و تدارکات استفاده می‌کنند.
5G در مقابل 4G: تفاوت چیست؟
شبکه های ارتباطی سیار از سه بخش تشکیل شده است:
شبکه اصلی: مرکز شبکه است که تماس ها و خدمات را به کاربران مناسب متصل می کند.
شبکه دسترسی رادیویی: دستگاه ها را از طریق امواج رادیویی که از طریق آنتن های نصب شده بر روی دکل ها، برج ها و پشت بام ها ارسال می شود، به هم متصل می کند.
شبکه حمل و نقل: شبکه دسترسی رادیویی و شبکه اصلی را به هم متصل می کند.
پیشرفت فناوری 3G، 4G با افزایش تراکم سلولی و پهنای باند بیشتر، امکان پخش ویدئو و تماس با کیفیت بالاتر از طریق شبکه های تلفن همراه را فراهم کرد.
با این حال، با افزایش ازدحام شبکه و تکثیر برنامه‌های با پهنای باند بالا، 4G به محدودیت‌های فنی رسیده است که می‌تواند به اندازه کافی سریع اطلاعات را در سراسر طیف تلفن همراه منتقل کند تا از تقاضا پشتیبانی کند.
تکامل بلندمدت (LTE) به عنوان یک استاندارد پهنای باند بی‌سیم 4G برای پشتیبانی از انواع ترافیک توسعه داده شد و پایه‌ای را برای بهبود شبکه‌های 5G ایجاد کرد. هر دو 4G و LTE از انواع مختلف ترافیک پشتیبانی می‌کنند، کاری که نسل‌های قبلی برای انجام آن تلاش زیادی داشتند و اکنون باید 5G آن را بهبود بخشد.
به عنوان نسل بعدی فناوری، 5G از فرکانس‌های رادیویی بالاتر برای انتقال داده‌های بیشتر برای دستیابی به سرعت‌های بیشتر، تأخیر یا تأخیر کمتر و کاهش تراکم استفاده می‌کند. استقرار اولیه در اواخر دهه 2010 آغاز شد، اما اپراتورهای شبکه هنوز در حال توسعه زیرساخت 5G هستند.
طیف موج میلی متر
تمایز اصلی بین 5G و 4G در امواج فرکانسی است که آنها استفاده می کنند.
در حالی که 4G عمدتاً بر روی امواج با فرکانس پایین تر کار می کند، 5G از طیف گسترده تری از جمله امواج میلی متری با فرکانس بالاتر استفاده می کند که به دستگاه های بیشتری اجازه می دهد در همان منطقه متصل شوند.
طیف موج میلی‌متری (mmWave) که سیگنال‌های ضعیف‌تری دارد که نمی‌توانند مسافت‌های طولانی را طی کنند، اپراتورهای شبکه را ملزم می‌کند که ایستگاه‌های پایه سلول کوچک جدید برای شبکه‌های 5G نصب کنند تا سیگنال‌ها بتوانند در محدوده مسافت مورد نیاز به کاربران برسند.
استفاده از سلول های کوچک به حامل های شبکه 5G اجازه می دهد تا تراکم سلولی و ظرفیت شبکه بیشتری را ارائه دهند. این در محیط‌های شهری پرجمعیت که در آن دستگاه‌های متعددی برای سیگنال‌های شبکه رقابت می‌کنند، مؤثرتر است.
در حالی که 4G می تواند حدود 4000 دستگاه در هر کیلومتر مربع را پشتیبانی کند، 5G می تواند حدود یک میلیون دستگاه را پشتیبانی کند. این امر می‌تواند امکان پخش ویدیو و تماس‌های بدون وقفه بیشتری را در فضای محدود هوایی فراهم کند.
فن‌آوری‌های شبکه بی‌سیم کنونی سیگنال‌ها را در مناطق وسیعی ارسال می‌کنند که منجر به هدر رفتن می‌شود، در حالی که 5G از خروجی چندگانه ورودی چندگانه (MIMO) برای هدف قرار دادن پرتوهای متعدد برای دنبال کردن کاربران در اطراف یک سایت سلولی استفاده می‌کند و پوشش را بهبود می‌بخشد.
MIMO عظیم و رادیو 5G جدید (5G NR) در ایستگاه های پایه شبکه تلفن همراه در بالای زیرساخت 4G موجود نصب شده اند، با 5G NR که برای جایگزینی LTE طراحی شده است تا صرفه جویی بیشتری در مصرف انرژی برای دستگاه های متصل و افزایش اتصال فراهم کند.
تأخیر کم
سرعت 5G چقدر است؟
بزرگترین وجه تمایز بین 4G و 5G تأخیر کمتری است که 5G ارائه می‌کند – کمتر از 5 میلی‌ثانیه (ms) در مقایسه با تأخیر 4G بالای 30 میلی‌ثانیه. سرعت نیز بسیار مهم است، زیرا هدف 5G رسیدن به حداکثر سرعت دانلود 10 گیگابیت در ثانیه است، در حالی که در آزمایش‌های سرعت 5G در مقابل 4G نشان داده شده است که در 4G حدود 1 گیگابیت بر ثانیه است.
از آنجایی که ترافیک داده ها هر ساله از طریق کاربران متصل به اینترنت بیشتر می شود که ویدئوهای با کیفیت بالاتر را پخش می کنند و از خدمات متصل بیشتری استفاده می کنند، تأخیر تأثیر بیشتری بر ارائه خدمات تلفن همراه دارد. تأخیر کمتر، اتصالات پایدار و پاسخ‌های تقریباً آنی وب‌سایت‌ها و برنامه‌ها را به کاربران ارائه می‌دهد و به بازی‌های آنلاین و کنفرانس ویدیویی اجازه می‌دهد تا روان‌تر اجرا شوند. این همچنین امکان استفاده جدید از دستگاه های هوشمند و دیجیتالی شدن صنعتی را فراهم می کند.
تأخیر کمتر و سرعت بالا به ویژه برای کاربردهای صنعتی، از جمله استفاده از دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) و کنترل از راه دور ماشین‌آلات سنگین مهم است. انتظار می‌رود شبکه 5G پیشرفته، شهرهای هوشمند و مدیریت زیرساخت‌ها و همچنین صنایع مبتنی بر داده را تسهیل کند.
قابلیت‌های جدید 5G شامل کدگذاری متعامد تقسیم فرکانس (OFDM) است که سیگنال‌های بی‌سیم مختلف را به کانال‌های مجزا تقسیم می‌کند تا از تداخل جلوگیری شود، و برش شبکه، که امکان چندگانه‌سازی مجازی‌سازی و مستقل را در زیرساخت شبکه فیزیکی یکسان فراهم می‌کند.
قدرت پردازش بالاتر 5G به آن اجازه می دهد تا فراتر از عملیات شبکه حرکت کند و به عنوان یک مرکز داده توزیع شده با استفاده از منابع متمرکز یا محاسبات لبه برای انجام وظایف پردازشی عمل کند.
این شبکه می‌تواند وظایف پردازشی شدیدی مانند فیلترهای واقعیت افزوده (AR) بازی را برای بهبود عملکرد و صرفه‌جویی در مصرف باتری دستگاه‌هایی مانند عینک‌های AR سبک انجام دهد.
کسب و کارها چگونه از 5G استفاده می کنند؟
کسب و کارهای دنیای واقعی از 5G برای بهبود عملکرد خود استفاده می کنند. از ارتباطات بهبودیافته تا پیاده‌سازی دستگاه‌های IoT، 5G فرصت‌هایی را برای افزایش کارایی و بهره‌وری باز می‌کند. صنایعی مانند مراقبت‌های بهداشتی، تولید و تدارکات در حال بررسی راه‌های جدیدی برای استفاده از قابلیت‌های شبکه‌های 5G هستند.
5G می‌تواند برای برنامه‌هایی مورد سوء استفاده قرار گیرد که کارشناسان می‌گویند با 4G یا Wi-Fi کارآمدتر و چالش‌برانگیزتر هستند. اینها شامل اتوماسیون کارخانه، نظارت تصویری در مقیاس بزرگ، و کاربردهای لمسی، از جمله جراحی از راه دور، شهرهای هوشمند متصل، و وسایل نقلیه خودران است.
موارد استفاده از 5G در دنیای واقعی چیست؟
چند نمونه از برنامه های کاربردی دنیای واقعی عبارتند از:
بوش
شرکت تولیدی آلمان بوش فناوری موقعیت یابی دقیق مبتنی بر 5G را با ارائه دهنده تجهیزات شبکه تلفن همراه نوکیا توسعه داده است که در کارخانه بوش در آلمان مستقر شده است.
این فناوری دستگاه های سیار و قابل حمل متصل به شبکه 5G را ردیابی می کند تا موقعیت آنها را در جایی که هیچ پوشش خدمات ماهواره ای ناوبری جهانی در دسترس نیست، مانند کارخانه ها، انبارها یا تأسیسات زیرزمینی تعیین کند.
یک شبکه خصوصی 5G پیشرفته می‌تواند موقعیت دقیق دارایی‌هایی مانند وسایل نقلیه هدایت‌شونده خودکار (AGV)، ربات‌های متحرک و پانل‌های کنترل سیار را تعیین کند و حرکات آنها را در سراسر کارخانه در زمان واقعی ردیابی کند.
بولیدن
شرکت معدنی سوئدی Boliden از سکوهای حفاری خودکار متصل به 5G در معدن مس اتیک خود برای حفاری در مسیرهای از پیش تعریف شده و انجام کارهای تکراری به صورت مستقل استفاده می کند. دکل ها مجهز به دوربین هستند تا اگر یک کار یا حرکت مورد نیاز از پیش تعریف نشده باشد، اپراتور بتواند آن را از راه دور کنترل کند.
حفاری خودکار می تواند ساعات کار را از 5000 به 7000 ساعت در سال افزایش دهد و به شرکت اجازه می دهد عملیات انفجار مشابه را با دکل های کمتر انجام دهد.
این اتوماسیون اجازه می دهد تا کار پس از انفجارها ادامه یابد و گازهای سمی ایجاد کند که قبل از ورود انسان به منطقه برای کار باید از بین بروند. همچنین نیاز به پرسنل اضافی، ایستگاه های خدمات و حمل و نقل خطرناک کارکنان در داخل معدن را از بین می برد.
Boliden تنها در معدن Aitik سالانه حدود 2.5 میلیون یورو صرفه جویی می کند.
فورد
کارخانه فورد وسایل نقلیه هدایت خودکار خودکار (AGV) را بر اساس برنامه های کاربردی تشخیص حرکات انسانی، مدیریت ناوگان و واقعیت مجازی (VR) ارائه شده توسط شرکت تجهیزات مخابراتی سوئدی اریکسون در کارخانه خود در والنسیا، اسپانیا آزمایش کرده است.
این پروژه از محاسبات لبه‌ای استفاده می‌کرد که داده‌ها را به‌جای یک پایگاه داده مرکزی، نزدیک‌تر به جایی که تولید می‌شود، ذخیره می‌کند، و این امکان را برای توان عملیاتی بیشتر داده‌ها برای مدیریت تصاویر و جریان‌های ویدیویی برای استفاده با پردازش هوش مصنوعی (AI) فراهم می‌کند.
انتظارات 5G در مقابل واقعیت
علیرغم وعده 5G، گسترش جهانی زیرساخت ها و پذیرش خدمات هنوز به طور کامل همانطور که انتظار می رود محقق نشده است.
داده‌ها نشان می‌دهد که تاکنون 145917 استقرار 5G در 233 اپراتور 5G در سراسر جهان وجود دارد.
مناطق مختلف با موانعی مانند موانع نظارتی و هزینه‌های زیرساختی مواجه شده‌اند که باعث تأخیر شده است. چالش‌هایی در آزادسازی بلوک‌های بزرگ طیف پیوسته برای شبکه‌های 5G وجود دارد.
همه گیری کووید-19 برخی از حراج ها را برای مجوزهای طیف به تعویق انداخت. پس از تصمیم دولت برای جایگزینی سخت افزارهای عرضه شده توسط یک تولیدکننده چینی به دلایل امنیت ملی، تاخیرهایی در بریتانیا وجود داشت.
در همین حال، در ایالات متحده، اپراتورهای مخابراتی AT&T و Verizon مجبور شدند استقرار در نزدیکی فرودگاه ها را متوقف کنند زیرا اداره هوانوردی فدرال (FAA) در مورد تداخل سیگنال هشدار داده بود.
از آنجایی که عرضه‌های به تعویق افتاده به دلیل همه‌گیری شروع به از سرگیری می‌کنند و تقاضا با دیجیتالی‌سازی شتاب‌دهی که در طول همه‌گیری پدیدار شد افزایش می‌یابد، در دسترس بودن 5G افزایش یافته است.
نقشه Ookla 5G، عملیات 5G را در سراسر جهان نشان می دهد.
سخن پایانی
از آنجایی که زیرساخت های 5G همچنان در سطح جهان مستقر می شود، پذیرش جریان اصلی در افق است. با این حال، در دسترس بودن گسترده 5G در مقیاس جهانی – تا سطح 3G و 4G – ممکن است مدتی طول بکشد.
فراگیر بودن 5G به غلبه بر چالش‌هایی که فناوری با زیرساخت‌ها، مقررات و پیشرفت‌های فناوری با آن مواجه است، بستگی دارد. استفاده کامل از 5G در مقابل 4G نوید دنیایی متصل‌تر و کارآمدتر را می‌دهد، با سرعت‌های بالا و تأخیر کم، استفاده از طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها و برنامه‌های متصل به اینترنت را پیش می‌برد. شکاف بین پتانسیل 5G و حضور آن در دنیای واقعی به ناچار کم خواهد شد و دوران جدیدی را در ارتباطات سیار رقم خواهد زد.
