معلومات

تقنية 5G: اتصالات المحمول 5G

تقنية 5G: اتصالات المحمول 5G

يوفر نظام الاتصالات المتنقلة 5G مستوى أداء أعلى بكثير من الأجيال السابقة لأنظمة الاتصالات المتنقلة.

إن تقنية 5G الجديدة ليست مجرد الإصدار التالي من الاتصالات المتنقلة ، التي تتطور من 1G إلى 2G ، و 3 G ، و 4 G ، ولكنها توفر نهجًا جديدًا يتيح الاتصال في كل مكان.

تقنية 5G مختلفة تمامًا. تطورت الأنظمة السابقة مدفوعة أكثر بما يمكن فعله بأحدث التقنيات. كانت تقنية 5G الجديدة مدفوعة باستخدامات تطبيقات إعلانية محددة.

كانت اتصالات الهاتف المحمول 5G مدفوعة بالحاجة إلى توفير اتصال في كل مكان لتطبيقات متنوعة مثل اتصالات السيارات ، والتحكم عن بعد مع ردود الفعل على النمط اللمسي ، وتنزيلات الفيديو الضخمة ، بالإضافة إلى تطبيقات معدل البيانات المنخفض للغاية مثل أجهزة الاستشعار عن بعد وما يسمى بـ إنترنت الأشياء ، إنترنت الأشياء.

5G قادرة على توفير قدر أكبر من المرونة وبالتالي فهي قادرة على دعم نطاق أوسع بكثير من التطبيقات ، من متطلبات إنترنت الأشياء ذات معدل البيانات المنخفض إلى معدل البيانات السريع للغاية والتطبيقات ذات زمن الانتقال المنخفض للغاية.

توحيد 5G

مثل جميع الأنظمة المستخدمة على نطاق واسع ، تخضع اتصالات الهاتف المحمول 5G لسلسلة من المعايير. بناءً على 2G GSM و 3G UMTS ثم 4G LTE ، يأتي معيار 5G تحت رعاية 3GPP - مشروع شراكة الجيل الثالث.

3GPP لديها عدد من مجموعات العمل المختلفة ، كل منها يتناول عناصر مختلفة من المعايير المطلوبة. إنهم يعتمدون على خبراء الصناعة الذين يكرسون وقتهم ويتم رعايتهم من قبل شركات الاتصالات المتنقلة ذات الصلة. بهذه الطريقة يتم كتابة المعايير وتطويرها.

من خلال وجود منظمة صناعية رئيسية تتحكم في المعايير ، تكون الأطراف المهتمة قادرة على التأثير على المعايير لضمان الحصول على الوظيفة المطلوبة. أيضًا نظرًا لأن المعيار دولي ، لا يمكن للشركات المختلفة فقط العمل على عناصر مختلفة من النظام ومعرفة أنها ستتفاعل ، ولكن أيضًا للمستخدم ، تتوفر إمكانيات مثل التجوال ، ويتم تقليل تكلفة الهواتف والمكالمات وما إلى ذلك نتيجة لذلك من وفورات الحجم ، إلخ.

يتم تحديث معايير 3GPP كإصدارات محددة - كل إصدار يقوم بتحسين العناصر التي تم وصفها بالفعل ، وإدخال وظائف جديدة. تضمنت الإصدارات السابقة معايير GSM و UMTS و LTE. مع بدء تطوير 5G ، تم دمجها أيضًا في المعايير.


إصدارات 3GPP
3GPP الإصداريوم الاصدارتفاصيل
الإصدارات السابقة--GSM و UMTS و LTE
الإصدار 14منتصف عام 2017عناصر على الطريق إلى 5G
الإصدار 15نهاية 2018مواصفات 5G المرحلة 1
الإصدار 162020مواصفات 5G المرحلة 2
الإصدار 17~ سبتمبر 2021

تحتوي الإصدارات الجديدة أيضًا على تحديثات للأنظمة السابقة - الإصدار 14 ، على سبيل المثال ، احتوى على العديد من العناصر الجديدة لوظائف LTE بالإضافة إلى تحديثات وما إلى ذلك ، لنظام UMTS و GSM.


نظرة عامة على أنظمة 5G الخلوية

مع تطور الأجيال المختلفة للاتصالات الخلوية ، أدخل كل واحد تحسيناته الخاصة. وينطبق الشيء نفسه على تقنية 5G.

  • الجيل الأول ، 1G: كانت هذه الهواتف تناظرية وكانت أول هواتف محمولة أو خلوية يتم استخدامها. على الرغم من كونها ثورية في وقتها ، إلا أنها قدمت مستويات منخفضة جدًا من كفاءة الطيف والأمان.
  • الجيل الثاني ، 2G: كانت تستند إلى التكنولوجيا الرقمية وتقدم كفاءة طيف وأمن وميزات جديدة أفضل مثل الرسائل النصية والاتصالات ذات معدل البيانات المنخفض.
  • الجيل الثالث 3G: كان الهدف من هذه التقنية هو توفير بيانات عالية السرعة. تم تحسين التقنية الأصلية للسماح ببيانات تصل إلى 14 ميجابت في الثانية وأكثر.
  • الجيل الرابع 4G: كانت هذه تقنية قائمة على بروتوكول الإنترنت بالكامل وقادرة على توفير معدلات بيانات تصل إلى 1 جيجابت في الثانية.
  • تقنية 5G: عندما تم افتراض 5G لأول مرة ، تم تقديم عدد من حالات الاستخدام: نقل البيانات بسرعة عالية جدًا حيث أصبحت تنزيلات الفيديو أكبر وأكثر شيوعًا ؛ التحكم عن بعد مع زمن انتقال منخفض - أمثلة على المركبات المستقلة التي تتواصل مع البنية التحتية الراديوية لتوفير النقل الآمن بالإضافة إلى مثال الجراحين المتمرسين القادرين على إجراء جراحة دقيقة عن بُعد باستخدام رابط 5G ، يتطلب كلا المثالين اتصالات محمولة بزمن انتقال منخفض للغاية ؛ مزيد من القدرة على اتصالات البيانات العامة ؛ القدرة على استيعاب معدل البيانات المنخفض للغاية والاتصالات العرضية لإنترنت الأشياء ، وإنترنت الأشياء حيث يلزم عمر بطارية طويل جدًا.

بدلاً من مجرد تقديم المزيد مما كان موجودًا في أجيال الاتصالات المحمولة السابقة ، كانت تقنية 5G بحاجة إلى تقديم إمكانات جديدة واتصال في كل مكان. سيتطلب هذا ليس فقط استخدام المحطات القاعدية الخارجة التي يمكن تحويلها إلى 5G ، ولكن أيضًا العديد من الخلايا الصغيرة أيضًا.

متطلبات 5G

كتمهيد للعمل في نظام الاتصالات المتنقلة الجديد 5G ، تم وضع متطلبات المخطط. تم تعريف هذه من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات كجزء من IMT2020. حتى الآن مع 5G كنظام اتصالات محمول نشط ، من المفيد الرجوع إلى هذه المتطلبات.


اقترح أداء 5G اللاسلكي
معاملالأداء المقترح
معدل بيانات الذروةما لا يقل عن 20 جيجابت في الثانية للوصلة الهابطة و 10 جيجابت في الثانية للوصلة الصاعدة لكل محطة قاعدة متنقلة. وهذا يمثل زيادة بمقدار 20 ضعفًا في الوصلة الهابطة عبر LTE.
كثافة اتصال 5Gما لا يقل عن مليون جهاز متصل لكل كيلومتر مربع (لتمكين دعم إنترنت الأشياء).
5G التنقل0 كم / ساعة إلى وصول "للمركبة عالية السرعة 500 كم / ساعة".
5G كفاءة الطاقةتستدعي مواصفات 5G واجهات لاسلكية موفرة للطاقة عند وجود حمل ، ولكنها أيضًا تسقط في وضع الطاقة المنخفضة بسرعة عندما لا تكون قيد الاستخدام.
كفاءة طيفية 5G30 بت / هرتز للوصلة الهابطة و 15 بت / هرتز للوصلة الصاعدة. هذا يفترض 8x4 MIMO (8 طبقات مكانية أسفل ، 4 طبقات مكانية).
معدل بيانات 5G في العالم الحقيقيتتطلب المواصفات "فقط" سرعة تنزيل لكل مستخدم تبلغ 100 ميجابت في الثانية وسرعة تحميل تبلغ 50 ميجابت في الثانية.
زمن انتقال 5Gفي ظل الظروف المثالية ، يجب أن توفر شبكات 5G للمستخدمين وقت استجابة يصل إلى 4 مللي ثانية بحد أقصى (مقارنة بـ 20 مللي ثانية لشبكات LTE).

نظام اتصالات 5G

يعد نظام الاتصالات الخلوية المتنقلة 5G بمثابة تحول كبير في طريقة عمل شبكات الاتصالات المتنقلة. تم تحديد وتنفيذ هياكل الشبكات الجديدة وشبكات الوصول وما شابه ذلك.

  • 5G راديو جديد ، 5G NR: راديو 5G الجديد هو الاسم الجديد لشبكة الوصول اللاسلكي 5G. وهو يتألف من العناصر المختلفة اللازمة لشبكة الوصول الراديوي الجديدة. باستخدام تقنية أكثر مرونة بكثير ، يكون النظام قادرًا على الاستجابة للاحتياجات المختلفة والمتغيرة لمستخدمي الأجهزة المحمولة سواء كانوا عقدة إنترنت الأشياء صغيرة ، أو مستخدم بيانات عالية ، ثابت أو متنقل.
  • شبكة 5G NextGen Core: على الرغم من أن عمليات النشر الأولية لـ 5G استخدمت الشبكة الأساسية لـ LTE أو ربما حتى شبكات 3G ، فقد احتاجت الشبكة إلى الانتقال إلى هيكل أكثر انبساطًا لتوفير قدرة البيانات ووقت الاستجابة المنخفض المطلوب.

تقنيات 5G

تتضمن 5G أيضًا العديد من التقنيات ، والعديد منها جديد ، لتمكينها من توفير مستويات عالية جدًا من الأداء المطلوب منها.

تشمل تقنيات اتصالات الهاتف المحمول 5G ما يلي:

  • أشكال الموجة والتعديل: استندت إحدى المناقشات الرئيسية عندما كان يتم تطوير 5G حول نوع شكل الموجة الذي سيتم استخدامه. في النهاية ، استند المخطط إلى OFDM ، مع أنساق تشكيل فعلية تعتمد على الوصلة وتشمل QPSK و 16QAM و 64QAM و 256QAM وللوصلة الصاعدة عند استخدام DFT-OFDM ، يمكن استخدام π / 2-BPSK.

    بالنسبة للمستقبل ، يمكن تطوير أشكال أخرى من شكل الموجة ، ولكن شكل الموجة حاليًا يعتمد على OFDM.


  • وصول متعددة: مرة أخرى تمت مناقشة مجموعة متنوعة من مخططات الوصول ، ولكن تم تنفيذ OFDMA للراديو الجديد 5G. بالنسبة للوصلة الهابطة ، تم استخدام CP-OFDM وفي الوصلة الصاعدة يمكن استخدام CP-OFDM أو DFT-OFDM.

  • اتصالات الموجة المليمترية: لم يتم تنفيذ الاتصالات المتنقلة ذات الموجات المليمترية لعمليات النشر الأولية لنظام الاتصالات المتنقلة 5g حيث لم يتم تطوير تقنية اتصالات الموجات المليمترية الفعالة من حيث التكلفة. سيتطلب استخدام mmWave لاتصالات الهاتف المحمول 5G عددًا كبيرًا من المحطات الأساسية لتوفير التغطية المطلوبة.

    استعدادًا لتنفيذ mmWave ، يتم تخصيص الترددات وتقع ضمن مجموعة تخصيصات FR2 (نطاق التردد 2).


  • تقنية MIMO الهائلة مع توجيه شعاع: أتاحت تقنيات الهوائي الخاصة بشبكة الجيل الخامس فرصًا كبيرة لتحسين الأداء عبر 4G. على الرغم من استخدام MIMO مع 4G LTE ، فقد تم تطوير التكنولوجيا إلى أبعد من ذلك.

    كما تم اعتماد تقنية توجيه الحزمة لتمكين حزم هوائي المرسل والمستقبل من التركيز على الهواتف المحمولة التي يتصلون بها. يمكن أن يكون لكل محمول شعاع خاص به ، باستخدام تقنية الهوائي المتقدمة ، وهذا يركز على الطاقة المرسلة حيث تكون مطلوبة ويقلل التداخل بين الهواتف المحمولة. هذا يعطي تحسنا كبيرا في الأداء.


  • شبكات كثيفة: يوفر تقليل حجم الخلايا استخدامًا أكثر فعالية بشكل عام للطيف المتاح. بينما سيتم الاحتفاظ بخلايا الماكرو الكبيرة للاتصالات العامة ، سيتم نشر العديد من الخلايا الصغيرة لضمان إمكانية توفير سعة البيانات.

    يوفر استخدام الخلايا الأصغر حجمًا أكبر لإعادة استخدام التردد ونتيجة لذلك يمكن للشبكة الكلية توفير مستوى متزايد بشكل كبير من سعة البيانات. نظرًا لأن استخدام البيانات يتزايد بسرعة ، فإن هذا مطلب واضح وملح.

هذه بعض التقنيات الرئيسية التي يتم تطويرها ومناقشتها للاستخدام في 5G.

الجدول الزمني لـ 5G والتواريخ

تطورت تقنية 5G بسرعة. بدأت عمليات النشر الحقيقية الأولى في عام 2019 ، وسرعان ما تبعها عمليات نشر أخرى. على الرغم من وجود بعض مشاكل التسنين ، لاحظ الكثيرون زيادة كبيرة في السرعة.

تم إطلاق أجهزة جديدة لاستيعاب التكنولوجيا الجديدة ، وقد مكنت المستخدمين من الاستفادة من سرعات تنزيل أعلى بكثير.

حرصت العديد من الدول على نشر تقنية 5G بسرعة لأن الاتصالات الفعالة تمكن من النمو الاقتصادي وتعتبر عنصرًا أساسيًا في الحياة العصرية والصناعة.

ملاحظة حول الجدول الزمني والتاريخ 5G:

كانت اتصالات الهاتف المحمول 5G قيد التطوير لعدد من السنوات قبل نشرها لأول مرة ، وحتى بعد ذلك تم نشرها أيضًا لعدد من السنوات. اشتمل تاريخ تقنية 5G على العديد من الأشخاص والشركات قبل نشرها بنجاح واستخدامها على نطاق واسع.

اقرأ المزيد عن تاريخ 5G.

تتطور تقنية اتصالات الهاتف المحمول 5G بسرعة وأصبحت التكنولوجيا التي يتجه إليها الجميع. لن يكون قادرًا على استيعاب السرعات الفائقة المطلوبة منه فحسب ، بل سيكون من الممكن أيضًا استيعاب متطلبات معدل البيانات المنخفض لتطبيقات إنترنت الأشياء وإنترنت الأشياء. على هذا النحو ، ستكون اتصالات الهاتف المحمول 5G قادرة على استيعاب عدد كبير من التطبيقات المختلفة ، واستيعاب العديد من أنواع البيانات المختلفة.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: تعرف على تقنية 5G المرتقبة وماذا سيحمل لنا هذا الجيل من الاتصالات! (شهر نوفمبر 2021).