اینترنت 5G چیست و چرا جای 4G یا LTE را می‌گیرد؟

شبکه‌های مخابراتی نسل دوم یا ۲G، سوم یا ۳G، نسل چهارم یا ۴G که با نام LTE و LTE-A شناخته می‌شود و در نهایت ۵G، دسترسی به اینترنت از طریق سیم‌کارت معمولی یا سیم‌کارت‌های دیتا را ممکن می‌کنند. در ادامه به تفاوت GPRS، EDGE، HSPA و ۳G و LTE می‌پردازم.

وقتی در مورد شبکه و اینترنت صحبت می‌کنیم، سه کمیت اصلی مطرح می‌شود: سرعت دانلود، سرعت آپلود و تأخیر. مورد سوم یعنی تأخیر زمانی مهم است که با بسته‌های کوچک و متعدد داده سروکار داشته باشیم. هنگامی که فایلی را دانلود می‌کنیم یا مشغول تماشای استریم ویدیویی حجیم هستیم، تأخیر کم‌اهمیت‌تر از سرعت دانلود است.

تاکنون چند نسل از تکنولوژی‌های ارتباط مخابراتی معرفی و پیاده‌سازی شده که نام ساده‌ای دارند. نسل ۲G و ۲٫۵G در گذشته مورد استفاده قرار می‌گیرد. اینترنت نسل سوم یا ۳G جای آن را گرفته و در حال حاضر LTE یا همان نسل چهارم یا ۴G قلمروی کاربردش را گسترش می‌دهد. حتی در کشورهایی که سرعت اینترنت بسیار پایین است و از جمله ایران هم شبکه‌ها و آنتن‌های مخابراتی نسل چهارم تدریجاً متداول می‌شوند.

برگی از تاریخ، پیشرفت اینترنت

شبکه‌های ارتباط بی‌سیم متعددی تاکنون معرفی شده که شاید نام برخی را اصلاً نشنیده باشیم چرا که کاربردشان به اندازه‌ی نسل سوم و چهارم گسترده نبوده است. استانداردهایی مثل EV-DO، UMTS، وای‌مکس، iBurst و HYPERMAN همگی در نقاطی از دنیا متداول شده‌اند اما استانداردهای مرتبط با GSM یعنی GPRS، EDGE و HSPA یا HSPA+ و در نهایت LTE را کم و بیش می‌شناسیم و نامشان را شنیده‌ایم.

به عنوان مثال اگر در شهر تهران از اینترنت سیم‌کارت استفاده کنید، معمولاً در کنار آیکان قدرت آنتن، حرف E، H و H+ را مشاهده می‌کنیم که نمایانگر اینترنت EDGE و HSPA و نسخه‌ی پلاس آن است. آیکان ۴G و ۳G هم معنای واضحی دارد.

شبکه‌ی نسل دوم یا ۲G

در تصویر زیر نام چند شبکه‌ی اینترنت همراه که متداول‌تر است را مشاهده می‌کنید، سرعت دانلود هر یک در مقابل آن درج شده است؛ سرعت  شبکه‌ی نسل دوم بسیار پایین و در حد دایال‌آپ (تلفظ دقیق دیال‌آپ) است.

چند شبکه‌ی اصلی اینترنت بی‌سیم

در مورد اینترنت نسل دوم یا ۲G وضعیت کمی گیج‌کننده می‌شود اگر بخواهیم نام تمام شبکه‌هایی که در سراسر دنیا وجود دارند را ذکر کنیم. GSM یا TDMA نام شبکه‌ی اصلی و جهانی است اما همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید، در ژاپن شبکه‌ی PDC و در آمریکان شبکه‌ی iDEN مورد استفاده قرار گرفته است:

چند شبکه‌ی اصلی اینترنت بی‌سیم

علاوه بر اینترنت، سرویس‌های دیگری هم در کنار اینترنت همراه ارایه می‌شود. سرعت اینترنت نسل دوم به صورت تئوری معادل ۵۲٫۸ کیلوبیت بر ثانیه است اما در عمل سرعت متوسط آن ۱۳٫۲ کیلوبیت بر ثانیه است. سرویس صدا، فاکس و پیامک نیز در کنار آن ارایه می‌شود.

قابلیت‌های شبکه‌های اینترنتی

شبکه‌ی نسل دو و نیم یا ۲٫۵G

دو سرویس GPRS و EDGE مبتنی بر شبکه‌ی مخابراتی نسل ۲٫۵ هستند. سرعت بیشتر و قابلیت‌هایی مثل ارسال و دریافت پیامک مالتی‌مدیا یا MMS از جمله ویژگی‌های این نسل است.

GPRS فقط ۱۰ کیلوبایت بر ثانیه سرعت دارد! چه می‌توان کرد؟

سرعت GPRS در حالت دانلود بین ۰٫۰۶ تا ۰٫۰۸ مگابیت در ثانیه است، به عبارت دیگر ۶۰ الی ۸۰ کیلوبیت بر ثانیه که سرعت بسیار پایینی است. البته سرعت تئوری آن ۱۷۲ کیلوبیت بر ثانیه است ولیکن در عمل ممکن است سرعتی بین ۳۰ تا ۴۰ کیلوبیت بر ثانیه داشته باشد. سرعت EDGE معادل ۱٫۶ مگابیت بر ثانیه یا ۲۰۰ کیلوبایت بر ثانیه است. سرعت کمی نیست به خصوص برای ما ایرانی‌ها اما در قیاس با نسل سوم و چهارم، ناچیز است. در حقیقت زمانی که اج ظهور کرد، اغلب کاربران از اینترنت دایال‌آپ استفاده می‌کردند؛ همان مودم‌هایی که به خط تلفن متصل می‌کردیم و پس از چندین ثانیه تکاپو، به اینترنت متصل می‌شدند. سرعت هم بیش از ۵۶ کیلوبیت بر ثانیه معادل ۷ کیلوبایت بر ثانیه نبود. در چنین شرایطی سرویس جدید EDGE واقعاً سریع به نظر می‌رسید. البته در کشور ما اج مدت‌ها بعد معرفی و کاربردی شد. به همین جهت چندان معروف و شناخته شده نیست چرا که رقیب هم‌دوره‌ی آن، ADSL است.

کیلوبیت بر ثانیه را تقسیم بر ۸ کنیم، کیلوبایت بر ثانیه به دست می‌آید. عددی که نرم‌افزارها و اپ‌های دانلود ذکر می‌کنند، سرعت بر حسب کیلوبایت، بایت و مگابایت بر ثانیه است. بیت کاربردی ندارد. دقت کنید که هر بایت شامل ۸ بیت است.

با سرویس EDGE که در ایران سرعت دانلودی در حد ۱۰ تا ۵۰ کیلوبایت بر ثانیه دارد و گاهاً بیشتر یا کمتر می‌شود، می‌توان یک گوشی معمولی یا هوشمند را به اینترنت مربوط کرد و برخی امور ساده مثل گشت و گذار در فضای وب، ارسال و دریافت ایمیل و حتی دانلود و آپلود عکس‌های کم‌حجم را به پایان رساند اما از استریم ویدیویی، چت ویدیویی و بازی‌های آنلاین نمی‌توان استفاده کرد.

دقت کنید که می‌توان نسلی از شبکه‌های مخابراتی را هم در گروه ۲٫۷۵G قرار داد. در حقیقت سرویس EDGE که حدود ۴ تا ۵ برابر سریع‌تر از GPRS است را می‌توان یک نسل متفاوت تلقی کرد ولیکن تفاوت قابلیت‌های آن با GPRS و نسل ۲G آن قدر زیاد نیست که نام ۳G برای آن در نظر گرفته شود. سرعت EDGE و GPRS را در تصویر زیر مقایسه کنید:

شبکه‌ی مخابراتی نسل ۲٫۷۵ در برابر ۲٫۵G

ظهور هوشمندها مقدمه‌ی رشد سریع‌تر اینترنت سیم‌کارت

اولترابوک، تبلت، گوشی و فبلت به اینترنت سریع و همراه نیاز دارند.

هوشمند شدن گوشی‌ها نقطه‌ی عطفی برای شبکه‌های مخابراتی است چرا که با هوشمندی گوشی‌ها، لپ‌تاپ و دستاپ تا حدی کنار گذاشته شد، امور ساده به تبلت، گوشی و فبلت‌ها محول گشته و همگی به یک شبکه‌ی سریع‌تر مخابراتی نیازمند شدیم. برای تماشای یک ویدیو در تبلتی که با خود به اقصی نقاط شهر برده‌ایم، شبکه‌ی نسل دوم و سرویس‌های کندی مثل EDGE کافی نیست. در ضمن لپ‌تاپ‌ها هم کم‌کم به اولترابوک‌هایی سبک و راحت بدل شدند. برخی اولترابوک‌ها هم اسلاتی برای نصب سیم‌کارت دارند و با توجه به قابلیت حمل عالی، ممکن است برای چت ویدیویی یا ویدیوکنفرانس، تماشای ویدیوهای آنلاین، به اشتراک‌گذاری تعداد زیادی فیلم و عکس به خدمت گرفته شوند.

یکی دیگر از نقاط عطف این است که امروزه کاربران اینترنت را صرفاً ابزاری برای مرور سایت‌ها نمی‌دانند. اینترنت در حال حاضر محملی برای رشد و شکوفایی سرویس‌ها و اپلیکیشن‌های نقشه، آب و هوا، اخبار، اطلاع‌رسانی و فروشگاهی، دیکشنری‌های آنلاین و سرویس‌‎های ترجمه و … است. بدیهی است که در این دهکده‌ی رو به تکامل جهانی، اینترنت نمی‌تواند آن ابزار کند و قدیمی باقی بماند.

و به هر حال شبکه‌های سریع‌تر مخابراتی با نام HSPA و LTE معرفی شدند و با توجه به نیاز کاربران، رشد سریعی داشتند. همان‌طور که در تصویر قبلی دیدیم، HSPA 3.6 و ۷٫۲  در گروه ۳G قرار می‌گیرد اما HSPA+ و HSPA 14 که در حقیقت که سرعت دانلود تئوری معادل ۵۶ و ۱۴ مگابیت بر ثانیه دارند، در گروه شبکه‌ها و سرویس‌های ۴G قرار می‌گیرند. دقت کنید که WiMAX هم مقدمه‌ی برای ظهور ۴G و حداکثر سرعت تئوری آن بیش از ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه است.

در حال حاضر شهرهای بزرگ و پرجمعیت از نظر دسترسی به شبکه‌ی ۴G مشکلی ندارند اما از مراکز شهرها که دور شویم و به نقاط دورافتاده کوچ کنیم، سرعت اینترنت پایین و پایین‌تر می‌آید چرا که آنتن‌های مربوط به شبکه‌های جدید، در این مناطق نصب نشده است.

انتخاب شبکه‌های اینترنت همراه در یک گوشی اندرویدی

اینترنت نسل پنجم یا ۵G چیست؟

در حال حاضر شبکه‌ی LTE و در برخی نقاط دنیا شبکه‌ی LTE-A متداول است. اهداف نسل بعدی که نام بسیار ساده‌ای دارد، توسط اتحادیه‌ی شبکه‌های همراه تدوین شده و شامل موارد زیر است:

• سرعتی در حد چند ده مگابایت بر ثانیه (برای ده‌ها هزار کاربر)
• اینترنت ۱ گیگابیت بر ثانیه‌ای برای ۱۰ کارمندی که در یک دفتر کاری مشغول فعالیت هستند.
• چندصد هزار کانکشن یا مسیر ارتباطی برای اتصال شبکه‌ای عظیم از حسگرها به اینترنت (در اینترنت اشیاء و وسایل هوشمند)
• بازدهی شبکه بایستی به مراتب بهینه‌تر از ۴G باشد؛ به عبارت دیگر بتوان از پهنای باند موجود، استفاده‌ی کامل‌تری کرد.
• پوشش بهینه‌تر باشد.
• بازدهی سیگنال‌دهی افزایش یابد.
• تأخیر شبکه به مراتب کمتر از شبکه‌ی ۴G باشد.

در میان موارد فوق، حداقل سرعت ۱ گیگابیت بر ثانیه که چند برابر بیشتر از سرعت LTE است، تأخیر زیر ۱ میلی‌ثانیه و مصرف انرژی بهینه‌تر، بسیار مهم هستند. در حقیقت شبکه‌ی ۵G تنها برای تجربه‌ی سرعت بالاتر معرفی نمی‌شود بلکه قرار است وسایل هوشمند منزل، محیط کار و شهر را وارد شبکه‌ای بزرگ و گسترده کند. طبیعی است که مصرف انرژی و تأخیر برای چنین شبکه‌ی عظیمی، لازم است.

چرا ۵G بسیار مهم است؟

شبکه‌های مخابراتی به سرعت اشباع می‌شوند، به سرعت و تأخیر بهتر نیاز داریم.

شبکه‌های مخابراتی LTE در حال حاضر رو به رشد هستند ولیکن تعداد وسایل متصل به شبکه، با سرعت بیشتری افزایش پیدا می‌کند و در ضمن هنوز آن گونه که باید و شاید وارد دوران وسایل هوشمند نشده‌ایم. در دوران پیش رو، فقط گوشی و تبلت به شبکه متصل نیستند بلکه یخچال، ماشین‌لباس‌شویی، اجاق‌ها و مایکروفرها، قهوه‌جوش‌ها و سماورهای برقی، کولرها و سیستم‌های تهیه مطبوع، لامپ‌ها و وسایل الکترونیکی منزل مثل تلویزیون و اسپیکر، همه و همه از طریق اینترنت با کاربر در ارتباط هستند. هر کجا که باشیم فرقی نمی‌کند، می‌توانیم با وسایل هوشمند منزل ارتباط برقرار کنیم و دستور بدهیم و این چیزی است که به شبکه‌ای با بازدهی بالاتر، سرعت بیشتر و تأخیر کمتر نیاز دارد.

در صنایع و کارخانجات و همین‌طور وسایل هوشمند داخل شهر مثل اتوبوس‌ها، خودروها، چراغ‌های راهنمایی، دوربین‌ها ترافیک و حتی سیستم آبیاری خودکار پارک و فضای سبز هم می‌توان با هوشمندی بیشتر و دسترسی گسترده به اینترنت، کارها را ساده کرد. به همین جهت است که شبکه‌ای سریع‌تر و بهینه‌تر می‌تواند همگام با دنیای هوشمند امروز، معرفی شده و رشد کند.

با نگاهی کوتاه به نمودار زیر متوجه می‌شویم که در سال‌های اخیر بخشی از شبکه‌های مخابراتی که از نوع LTE است، نه فقط از نظر تعداد بلکه  از نظر درصدی رشد زیادی داشته و به عبارت دیگر LTE انتخاب کاربران زیادی بوده است. منطقی است که در سال‌های پیش رو، به شبکه‌های بیشتر و حتی شبکه‌ای بهینه‌تر محتاج شویم.

رشد استفاده از شبکه‌‎ی LTE در سال‌های اخیر

برنامه‌ریزی کمپانی‌های بزرگ عرصه‌ی مودم، شبکه و اینترنت به گونه‌ایست که شاید در سال ۲۰۲۰ (حدود ۴٫۵ سال دیگر) شبکه‌های نسل پنجم عملیاتی شوند. به این ترتیب معرفی و کاربرد گسترده‌ی ۵G نزدیک است.