1. “3 ميزات” تعد بها شبكة 5G

إن 5G (نظام الاتصالات المتنقلة من الجيل الخامس) هو الإصدار القادم من معيار الاتصالات (4G/LTE) الذي نستخدمه عادة في هواتفنا الذكية. ومع ذلك، فإن 5G لا يقتصر فقط على “تنزيل مقاطع الفيديو على الهاتف الذكي بسرعة أكبر”. كبنية تحتية لربط كل الأشياء في المجتمع بالإنترنت، فإنه يتميز بالميزات الثلاث الرئيسية التالية:

1. السرعة الفائقة والسعة الكبيرة (eMBB): أسرع بحوالي 20 مرة من 4G. سرعة تتيح لك تنزيل فيلم مدته ساعتان في بضع ثوانٍ.
2. الزمن الكامن المنخفض للغاية (URLLC): تأخر الاتصال هو عُشر ما هو عليه في 4G (حوالي 1 مللي ثانية). يتيح التحكم في الروبوتات عن بُعد في الوقت الفعلي.
3. الاتصال المتزامن الكثيف (mMTC): اتصال مليون جهاز في وقت واحد لكل كيلومتر مربع. يحل مشكلة الازدحام المروري للاتصالات في القطارات المزدحمة أو الملاعب.

2. التقنيات الأساسية التي تحقق 5G

يتم تحقيق هذه الميزات السحرية من خلال مزيج من خصائص الموجات اللاسلكية الفيزيائية وتقنيات الشبكات الجديدة.

① نطاقات التردد العالي “الموجات المليمترية” و “Sub6”

لزيادة سرعة الاتصال، من الضروري توسيع الطريق (عرض النطاق الترددي). في 4G، تم استخدام ترددات منخفضة (مثل النطاق البلاتيني)، ولكن لم يعد هناك مساحة خالية. لذلك، في 5G، يتم استخدام ترددات عالية جداً لم تُستخدم من قبل (الموجات المليمترية: مثل نطاق 28 جيجاهرتز). ومع ذلك، تمتلك الموجات المليمترية نقطة ضعف تتمثل في “قابليتها العالية للانتشار في خط مستقيم وضعفها أمام العوائق (لا يمكنها المرور عبر الجدران)"، لذلك يتم دمجها مع Sub6 (أقل من 6 جيجاهرتز) المتوازنة لبناء منطقة التغطية.

② تشكيل الشعاع (Beamforming) و Massive MIMO

التقنية التي تتغلب على نقاط ضعف الموجات المليمترية مثل “الضعف أمام العوائق” و"عدم القدرة على السفر لمسافات طويلة” هي تشكيل الشعاع (Beamforming).

  graph LR
    Antenna["هوائي المحطة الأساسية (Massive MIMO)"] --> |"تركيز الموجات اللاسلكية وتوجيهها بدقة"| Smartphone1["الهاتف الذكي أ"]
    Antenna --> |"تركيز الموجات اللاسلكية وتوجيهها بدقة"| Smartphone2["الهاتف الذكي ب"]

كانت المحطات الأساسية التقليدية تنشر الموجات اللاسلكية في كل الاتجاهات مثل الدش، ولكن هذا يؤدي إلى تضاؤل الموجات اللاسلكية ذات التردد العالي. لذلك، من خلال التحكم في العديد من الهوائيات (Massive MIMO)، يتم تجميع الموجات اللاسلكية في شكل شعاع رفيع و استهداف الهاتف الذكي المتصل بدقة. هذا يقلل من فقدان الموجات اللاسلكية إلى الحد الأدنى.

③ حوسبة الحافة (MEC)

إنها تقنية لتحقيق “الزمن الكامن المنخفض للغاية”. عادةً، تقطع البيانات من الهاتف الذكي مسافة طويلة ذهاباً وإياباً “المحطة الأساسية ← الإنترنت ← خادم سحابي بعيد”، مما يؤدي حتماً إلى حدوث تأخير زمني (زمن كامن). في 5G، من خلال وضع الخوادم (الحافة) بالقرب من المحطة الأساسية القريبة من المستخدم، ومعالجة البيانات هناك، يتم تقصير مسافة الاتصال فيزيائياً وتحقيق زمن كامن منخفض للغاية يبلغ 1 مللي ثانية.

3. حالات الاستخدام المستقبلية التي ستغيرها 5G

الفائدة الحقيقية من 5G لن تعود على الهواتف الذكية بل على “الصناعة”.

• القيادة الذاتية: من خلال الاتصال الدائم بين السيارات وإشارات المرور (V2X)، والمشاركة الفورية لمعلومات المشاة الذين يظهرون من النقاط العمياء، فإنه يمنع الحوادث قبل وقوعها.
• الطب عن بعد: بفضل الزمن الكامن المنخفض للغاية واتصالات الفيديو عالية الدقة، يصبح من الممكن لجراح ماهر في منطقة حضرية إجراء عملية جراحية عن طريق التحكم عن بعد في ذراع آلي في منطقة نائية.
• المصانع الذكية: من خلال توصيل عشرات الآلاف من المستشعرات داخل المصنع لاسلكياً، يقوم الذكاء الاصطناعي بتحسين خط الإنتاج واكتشاف الحالات الشاذة في الوقت الفعلي (5G المحلي).

4. الخلاصة

إذا كان التطور حتى 4G “يربط الناس بالناس، والناس بالإنترنت”، فإن 5G هي شبكة عصبية لـ “ربط جميع الأشياء (IoT) في الوقت الفعلي”. حالياً، لا يزال في طور الانتشار حيث تقتصر منطقة الموجات المليمترية على مناطق محدودة، ولكن عندما تكتمل البنية التحتية بالكامل، سيتجاوز مجتمعنا إطار الهاتف الذكي ويدخل مرحلة جديدة يندمج فيها الفضاء السيبراني والفضاء المادي تماماً.