هرچیزی که لازم است از 5G بدانیم
برای درک بهتر ابعاد مسئله پیش از ورود به صحبت درباره‌ی تکنولوژی 5G بد نیست نگاهی به سیر تکاملی آن داشته باشیم. می‌دانیم که ارتباط از راه دور به‌منزله‌ی یک تلاش مستمر در طول حیات هزاران ساله‌ی انسان بوده است و از مدت‌ها پیش وجود داشته، در این مقاله قصد نداریم سر نخ آن را تا علامت دادن با دود یا استفاده از کبوتران نامه‌بر پی بگیریم بلکه شروع استفاده انسان از امواج رادیویی یا آنچه که تحت عنوان 0G شناخته میشود را مبدا بررسی قرار می‌دهیم.
تکنولوژی‌های ارتباط از راه دور یا telecommunication در چهار دهه‌ی گذشته آنقدر پیشرفت سریعی داشته است که نمی‌توان تصور کرد از آشنایی انسان با امواج الکترومغناطیسی تنها دویست سال می‌گذرد. بله تنها در سال 1865 بود که کارل مکس‌ول امواج الکترومغناطیسی را به دنیا معرفی کرد و پس از او هرتس تصمیم گرفت از آن برای برقراری ارتباط از راه دور استفاده کند.
از آن زمان که بشر توانست به وسیله‌ی امواج رادیویی یا نسل صفر (0G) با نقاط دور دست ارتباط برقرار کند تا امروز جهان 5 نسل از تکنولوژی‌های شکبه‌های تلفن همراه را به خود دیده است.
1G و 2G
نسل اول شبکه‌ی تلفن همراه یا 1G در سال 1979 در توکیو ایجاد شد اما شکلی بسیار ابتدایی داشت. از امواج آنالوگ استفاده می‌کرد، کیفیت صدا در تماس مطلوب نبود، آنتن دهی ضعیفی داشت و بین آپراتورها خدمات رومینگ صورت نمی‌گرفت. مهم‌تر از همه، امواج کدگذاری نمی‌شد و از نظر امنیتی مسئله آفرین بود؛ با این حال در آن زمان 1G انقلابی در صنعت ارتباطات محسوب می‌شد. لازم به ذکر است که 1G تنها داده‌های صوتی یا همان مکالمه را انتقال می‌داد و از انتقال هرگونه داده‌ی متنی یا تصویری دیگری عاجز بود. سرعت انتقال داده هم در آن به 2.4 کیلوبایت بر ثانیه می‌رسید. تکنولوژی نسل اول با بیست سال تاخیر یعنی در حدود سال 1374 به ایران وارد شد و اگرچه ابتدا با اقبال عمومی مواجه نبود اما پس از اولین پیش ثبت‌نام که حدود 10 هزار نفر در آن شرکت داشتند، کم‌کم این پدیده‌ی جدید جای خود را بین مردم باز کرد.
نسل دوم تنها با فاصله‌ی 12 سال یعنی در سال 1991 در فنلاند ظهور کرد. در 2G از سیگنال دیجیتالی استفاده می‌شد و قابلیت رمزگذاری سیگنال‌ها هم فراهم شده بود، کیفیت صدا بهبود چشم‌گیری پیدا کرده بود و مهم‌تر از همه برای اولین بار ارسال پیام متنی (SMS)، تصویری و چندرسانه‌ای (MMS) از طریق موبایل امکان‌پذیر می‌شد.
سرعت انتقال داده‌ها در نسل دوم 9.6 کیلوبایت بر ثانیه بود که با بهتر شدن زیرساخت‌ها به 40 کیلوبایت بر ثانیه رسید. بین نسل دوم و نسل سوم تکتولوژی‌های GPRS (سرویس بسته امواج رادیویی) و EDGE (سرعت افزایش یافته‌ی داده برای تحول جی‌اس‌ام) به عنوان مقدمه‌ای برای ورود به عصر 3G ظهور کردند که از آن‌ها با نام 2.5G و 2.75G نیز یاد میشود. سرعت انتقال داده در پایان دوره‌ی نسل دوم به 500 کیلوبایت تا 1 مگابایت بر ثانیه می‌رسید. در ایران اما با چند سال تاخیر اولین پیامک در سال 1381 ارسال شد. پیامک در ابتدا برای همه فعال نبود و مشترکین برای راه‌اندازی این سرویس جدید باید با مراجعه به شرکت مربوطه فرم‌های لازم را تکمیل می‌کردند.
3G و 4G و 5G
نه سال بعد از معرفی 2G و در آغاز هزاره‌ی جدید میلادی، نسل سوم شبکه‌ی تلفن همراه در ژاپن رونمایی شد. 3G در خصوص کیفیت تماس صوتی یا پیامک تفاوتی با 2G نداشت اما در یک زمینه بسیار برتر از آن بود. سرعت انتقال داده در نسل سوم به 7.2 مگابایت بر ثانیه می‌رسید (تقریباً هفت برابر). مزیت دیگر 3G آنتن‌دهی بهتر بود و مشترکین از هر نقطه‌ای می‌توانستند به آن دسترسی داشته باشند. به خاطر اختلافی که 3G در سرعت انتقال داده نسبت به نسل قبل داشت بستر ارائه‌ی امکانات و خدمات تازه‌ای مثل ویدیو کنفرانس، تماشای آنلاین ویدیو و تماس آنلاین در این دوره برای مشترکین مهیا شد.
بین نسل سوم و چهارم هم میتوان از سه مرحله نام برد، 3.5G، 3.75G و 3.95G که گاهی از آن با عنوان 4G LTE هم یاد میشود چون مقدمه‌ی اصلی ورود به نسل چهارم بود. زمزمه‌های ورود نسل سوم به ایران از سال 1388 شکل می‌گیرد و تا سال 90 بخش زیادی از برنامه‌ی ایجاد زیرساخت‌های 3G عملی میشود.
نسل چهارم شبکه‌ی تلفن همراه در سال 2009 و در استکهلم معرفی میشود. سرعت انتقال داده در 4G تا 1 گیگابایت بر ثانیه هم میرسد. از نظر رمزگذاری و امنیت هم از 3G برتر است. با سرعت بالا و زمان پاسخ‌گویی پایین، اگر نسل سوم را دوره‌ی مطلوب ارتباطات ویدیویی آنلاین بدانیم نسل چهارم را باید دوره‌ی مطلوب رشد بازی آنلاین دانست. خدمات 4G در ایران برای اولین بار از سال 93 توسط ایرانسل به مشترکین ارائه گردید.
تعیین مبدا و خاستگاه نسل پنجم چندان کار ساده ای نیست چراکه در همه جای دنیا دانشمندان و موسسات در حال تحقیق و آزمایش درباره‌ی آن بودند. اولین بار سازمان ناسا در سال 2008 برای رسیدن به آن اقدام کرد و پس‌ازآن کره جنوبی، انگلیس، ژاپن، چین و بسیاری از کشوهای دیگر دنیا در آن سرمایه گزاری کردند و هرکدام از این کشورها ممکن است خود را اولین ارائه‌دهنده‌ی 5G قلمداد کنند. درهرصورت کره‌ی جنوبی اولین کشوری بود که در سال 2019 ادعا کرد برای نخستین بار این تکنولوژی را پیاده کرده است اگرچه ادعای او از سوی کشورهای رقیب رد شد.
5G چیست؟
تعریف دقیق 5G هم تا حدی مورد بحث بوده است در گزارش 2018 GSMA دو دیدگاه درباره‌ی تکنولوژی 5G وجود دارد تعریف اول میگوید 5G تکنولوژی جدیدی است که در آن از همه مشخصه‌های کاربردی نسل‌های قبل یعنی 3G، 2G و 4G برای ساخت سیستمی با عملکرد بهتر از 4G استفاده شده است. تعریف دوم میگوید 5G تکنولوژی استفاده از نسل جدید امواج رادیویی در شبکه‌ی تلفن همراه است.
بر خلاف نسل‌های قبل 5G می‌تواند باهر فرکانسی کار کند که این مسئله باعث به وجود آمدن سه نوع کانال متفاوت با پهنای باند محدود، پهنای باند متوسط و پهنای باند وسیع میشود. پهنای باند محدود (پایین) از امواجی با فرکانس 2GHz استفاده می‌کند که همان امواج مورد استفاده در تلویزیون‌هاست. بااینکه امواج پهنای باند پایین تا فاصله‌ی زیادی مخابره می‌شوند اما کندتر هستند چراکه کانال وسیعی برای استفاده از آن وجود ندارد و بسیاری از آن کانال‌ها هم‌اکنون در تکنولوژی 4G در حال استفاده است.
پهنای باند متوسط از امواجی بین 2 تا 10GHz استفاده می‌کند که شبیه امواج به‌کاررفته در وای فای هاست و حدوداً 800 متر از دکل مخابراتی را تحت پوشش قرار می‌دهد، اکثر کشورهای دنیا وقتی از ارائه‌ی خدمات 5G صحبت می‌کنند همین پهنای باند متوسط مد نظرشان است. پهنای باند وسیع (بالا) از امواج میلی‌متری بهره می‌گیرد که فقط 200 متر برد دارد اما با وجود اینکه ناحیه بسیار محدودتری را پوشش می‌دهد، سرعت انتقال داده در آن به شدت بالاتر است.
پیش از این امواج میلی‌متری در ایستگاه‌ها مخابراتی و فرایندی که به آن دورگشت (backhaul) می‌گویند مورد استفاده قرار می‌گرفت، مثلاً در فیلم‌برداری زنده با کیفیت بالا دوربین داده‌ها را از طریق این امواج به یک اتوموبیل ارسال می‌کرد و سپس از آن ماشین که نقش یک ایستگاه مخابراتی را داشت آن داده‌ها را برای شبکه ارسال می‌کردند. از این امواج تابه‌حال برای استفاده در دیوایس‌های عمومی استفاده نشده بود.
پس به طور کلی باید گفت 5G در سه جنبه وضعیت شبکه‌های تلفن همراه را متحول کرده است.
1. پهنای باند وسیع‌تر که سرعت انتقال داده را افزایش می‌دهد
2. سرعت پاسخ‌گویی (latency) پایین‌تر
3. قابلیت اتصال تعداد خیلی بیشتری از دیوایس‌ها به آن
در 5G رمزگذاری داده‌ها OFDM نامیده میشود که تا حدی شبیه به 4G است با این تفاوت که اگر در هردو از یک نوع موج استفاده کنیم اصلاحات صورت گرفته در رمزگذاری داده‌ها باعث میشود 5G سی درصد سریع‌تر باشد. جدای از بحث رمزگذاری چیزی که باعث میشود 5G سرعت بسیار بالایی داشته باشد استفاده از کانال‌های وسیع‌تری از 4G است.
سیستم رادیویی که 5G از آن استفاده می‌کند و با عنوان 5G-NR شناخته میشود همانی نسیت که در تکنولوژی 4G از آن استفاده می‌شد اما در مرحله‌ی اول ارائه‌ی 5G دیوایس‌ها (مخصوصاً در ایالات متحده) برای اتصال اولیه به 5G نیاز دارند تا از 4G استفاده کنند که به این نیاز اولیه NSA یا non- stand alone گفته میشود. مرحله بعدی 5G ارائه‌ی SA خواهد بود که دیگر در آن برای اتصال اولیه به 4G نیازی نیست.
چرا 5G
5G هم مثل هر تکنولوژی جدید دیگری مخالفانی دارد که میتوان آن‌ها به دو دسته تقسیم کرد، دسته‌ی اول نگران مضر بودن امواج آن هستند و دغدغه‌ی سلامت عمومی دارند اما آنچه درباره‌ی مضر بودن این امواج گفته میشود در حد شایعه است و تاکنون هیچ بررسی علمی آسیب‌زا بودن این امواج را ثابت نکرده است.
دسته‌ی دوم اما اذعان دارند که 5G فراتر از نیاز روزمره است و می‌گویند چه کسی به سرعت دانلود تا 20 گیگابایت بر ثانیه نیاز دارد و آیا اساساً 5G ارزش این مقدار سرمایه‌گذاری را دارد یا نه در پاسخ باید گفت مجموع امکاناتی که 5G در اختیار ما می‌گذارد همان چیزی است که در بسیاری از فیلم‌های علمی-تخیلی به عنوان تصویری از آینده‌ی بشر به ما ارائه شده است.
برای آن‌ها که به دنبال تکنولوژی‌های جدید نیستند باید بگوییم از نظر کیفیت تماس و اینترت 5G خدمات بهتری ارائه می‌دهد و کیفیت تماس و اینترنت در آن کاملاً باثبات است؛ اما برای کسانی که به دنبال کشف امکانات و دریچه‌های جدیدی هستند که این تکنولوژی به روی انسان می‌گشاید باید گفت 5G مقدمه‌ای برای استفاده از تکنولوژی‌های تازه‌ی دیگری مثل اینترنت اشیاء، واقعیت افزوده، واقعیت مجازی، اشتراک عظیم داده‌ها و رانندگی اوتوماتیک خودرو است. 5G امکان بهره‌مندی عموم مردم از این امکانات را فراهم می‌کند و در کل نه تنها انقلابی در صنعت شبکه‌های تلفن همراه محسوب میشود بلکه دوازه‌ای برای ورود به عصر جدیدی از تمدن بشری است.