اینترنت 5G چیست و چه تفاوتی با اینترنت 4G دارد؟

احتمالا تاکنون نام فناوری 5G به گوشتان خورده است. امروزه گوشی‌های زیادی در بازار موجود هستند که از اینترنت 5G پشتیبانی می‌کنند. حتما می‌دانید که سرعت ارتباطات 5G بالاست؛ اما این سرعت به چقدر می‌رسد؟ درواقع تفاوت سرعت اینترنت 5G با اینترنت 4G چیست؟ در این مطلب، اینترنت 5 جی را به زیر ذره‌بین می‌بریم تا به تمام سوال‌های بالا پاسخ دهیم. با کالاتیک همراه شوید.

5G نسل پنجم شبکه تلفن همراه است و استاندارد جهانی بی‌سیم جدیدی پس از شبکه‌های 1G تا 4G محسوب می‌شود. 5G نوع جدیدی از ارتباط را فعال می‌کند که برای اتصال تقریبا همه دستگاه‌ها مانند گوشی‌های هوشمند، ماشین‌ها، لوازم هوشمند و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آنچه از اینترنت 5G گفته شده است برخورداری از سرعت بیشتر در انتقال داده خواهد بود که می‌تواند به چند گیگابیت بر ثانیه برسد. علاوه بر آن، تاخیر انتقال اطلاعات از منبع به مقصد نیز بسیار کمتر خواهد بود. مواردی که ذکر شد، می‌توانند به گسترش دسترسی کاربران در سطح جهانی به یکدیگر را در شرایطی فراهم کند که امکان انتقال فایل‌های حجیم را در عرض چند ثانیه داشته باشند. در ادامه بیشتر به توضیح فناوری اینترنت 5G و تفاوت آن با نسل‌های گذشته خواهیم پرداخت.

سرعت شبکه 5G چقدر است؟

طبق اصول ارتباطی، هرچه طول فرکانس کوتاه‌تر باشد، پهنای باند نیز بیشتر می‌شود. استفاده از فرکانس کوتاه‌تر (امواج میلی‌متری بین 30 گیگاهرتز تا 300 گیگاهرتز) برای شبکه‌های 5G نشان‌دهنده سرعت بالای این شبکه است. این پهنای باند بالا باعث افزایش سرعت و ظرفیت، تاخیر کم و کیفیت بالا می‌شود. با این حال، سرعت دانلود 5G بسته به هر منطقه متفاوت است.

آنچه به‌صورت تئوری مطرح شده، اینترنت 5G می‌تواند از سرعت انتقال داده به مراتب بیشتری نسبت به اینترنت 4G برخوردار باشد، اما دسترسی به چنین سرعتی بسیار دشوار خواهد بود. درواقع هنوز هیچکدام از اپراتورها نتوانسته‌اند چنین سرعتی را به دست بیاورند. بسته به میزان پوشش شبکه، سرعت دانلود معمولا بین 1 تا 10 گیگابیت بر ثانیه متغیر خواهد بود و تاخیر یا مدت زمانی که برای ارسال داده لازم است تا 1 میلی ثانیه کاهش می‌یابد.

فناوری 5G نرخ تاخیر بسیار کمی در ارسال و دریافت اطلاعات دارد. برای مقایسه، تاخیر شبکه 4G برابر با 200 میلی‌ثانیه است. توجه داشته باشید که متوسط زمان واکنش انسان به محرک بینایی 250 میلی‌ثانیه است و افراد با آموزش مناسب می‌توانند این میزان را به 190 یا 200 میلی‌ثانیه برسانند. تصور کنید که این شبکه می‌تواند به صدها اطلاعات دریافتی پاسخ دهد و واکنش خود نسبت به این اطلاعات را به وسایل دیگر، در کمتر از چند میلی‌ثانیه ارسال کند.

موارد استفاده اصلی 5G چیست؟

شبکه 5G در سه نوع اصلی خدمات ارتباطی مانند پهنای باند موبایل پیشرفته، ارتباطات Mission Critical (ارتباطاتی که یک ثانیه قطع شدن آن‌ها باعث ضرر مالی و جانی می‌شود) و اینترنت اشیا (IoT) مورد استفاده قرار می‌گیرد. ویژگی مهم 5G را می‌توان سازگاری پیشرو یا Forward Compatibility (توانایی پشتیبانی منعطف از خدمات آینده که امروزه ناشناخته هستند) دانست.

پهنای باند موبایل پیشرفته

فناوری 5G علاوه بر بهبود گوشی‌های هوشمند، می‌تواند تجربه‌های کاربری جدیدی مانند AR و VR را با سرعت انتقال داده سریع‌تر و یکنواخت‌تر در کنار تاخیر و هزینه کمتر امکان‌پذیر سازد و کاربران می‌توانند با پرداخت هزینه به مراتب کمتری از اینترنت پرسرعت و بدون قطعی استفاده کنند.

ارتباطات Mission Critical

5G خدمات جدیدی فراهم می‌کند که صنایع را با ارتباطات قابل اعتماد، در دسترس و کم تاخیر (مانند کنترل از راه دور زیرساخت‌های حیاتی، وسایل نقلیه و غیره) به هم متصل می‌کند. سازمان‌های خدمات اضطراری مانند اورژانس و پلیس می‌توانند بدون قطعی و تاخیر زیاد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و همین امر باعث می‌شود که زمان پاسخ و مقابله با حوادث کمتر شود.

اینترنت اشیا (IoT)

5G به طور یکپارچه تعداد زیادی از حسگرهای تعبیه شده در وسایل مختلف را با کاهش نرخ داده، قدرت و جابه‌جایی به یکدیگر متصل می‌کند و راه‌حل‌های ارتباطی بسیار کم‌هزینه‌تری ارائه می‌دهد. اینترنت 5G زندگی‌ها را نسبت به قبل هوشمندتر می‌کند و ارتباط بین لوازم هوشمند را راحت‌تر می‌سازد.

5G چگونه مورد استفاده قرار می‌گیرد؟

تحلیلگران اعتقاد دارند مصرف‌کننده عادی در سال 2022 به طور متوسط ماهانه حدود 11 گیگابایت از اینترنت 5G استفاده کند. فناوری 4G کاملا نحوه استفاده از اطلاعات را تغییر داد و طی دهه گذشته میلادی شاهد جهش‌های صنعت برنامه‌های تلفن همراه در زمینه‌های خدماتی مانند پخش ویدئو، تاکسی‌های اینترنتی، تحویل غذا و محصول و غیره بودیم.

اینترنت 5G اکوسیستم موبایل را به صنایع جدیدتری گسترش خواهد داد. این کار به تجربه کاربری پیشرفته مانند واقعیت تعمیم‌یافته یا XR (اصطلاحی که به کلیه محیط‌های ترکیبی واقعی، مجازی و تعامل‌های انسان با ماشین که توسط فناوری رایانه و گجت‌های پوشیدنی ایجاد شده اشاره دارد)، قابلیت‌های IoT یکپارچه، برنامه‌های کاربردی سازمانی جدید، محتوای تعاملی محلی و دسترسی سریع به داده‌های ابری کمک می‌کند.

به علاوه 5G با سرعت انتقال اطلاعات بالا و اطمینان شبکه بیشتر، تاثیر زیادی روی مشاغل خواهد گذاشت. این فناوری باعث افزایش کارایی کسب‌وکارها می‌شود و در عین حال، کاربران با سرعت بیشتری به اطلاعات دسترسی پیدا می‌کنند.

برخی مشاغل بسته به صنعت خود، می‌توانند از قابلیت‌های 5G به طور کامل استفاده کنند؛ به خصوص مشاغلی که به سرعت بالا، تاخیر کم و ظرفیت شبکه 5G نیاز دارند. به عنوان مثال، کارخانه‌های هوشمند می‌توانند از 5G برای اجرای اترنت صنعتی استفاده کنند تا بهره‌وری و دقت کارهایشان افزایش پیدا کند.

همچنین، شهرهای هوشمند می‌توانند از 5G به روش‌های مختلفی برای تغییر سبک زندگی شهروندان خود استفاده کنند. از این موارد می‌توان به اتصال بیشتر بین افراد و دستگاه‌ها، سرعت انتقال داده بیشتر و تاخیر کمتر در زمینه‌هایی مانند ایمنی خودرو، زیرساخت‌ها، واقعیت مجازی و سرگرمی اشاره کرد.

شبکه 5G چطور کار می‌کند؟

معماری شبکه نسل پنجم نشان می‌دهد که 5G و 4G با هم کار می‌کنند تا با کمک سرورهای مرکزی و محلی، محتوا را سریع‌تر و با تاخیر کمتر به کاربران و برنامه‌های کاربردی برسانند. یک شبکه تلفن همراه دارای دو جزء اصلی است: شبکه دسترسی رادیویی و شبکه اصلی.

شبکه دسترسی رادیویی

این شبکه شامل انواع مختلفی از تاسیسات مانند سلول‌های کوچک، برج‌ها، دکل‌ها و سیستم‌های اختصاصی داخلی و خانگی است که کاربران موبایل و دستگاه‌های بی‌سیم را به شبکه اصلی متصل می‌کند.

سلول‌های کوچک (به ویژه در فرکانس‌های موج میلی‌متری جدید (mmWave) که محدوده اتصال بسیار کوتاه است) از ویژگی‌های اصلی شبکه‌های 5G هستند. سلول‌های کوچک برای ایجاد اتصالی پیوسته، بنا به جایی که کاربران به اتصال نیاز دارند، در خوشه‌های مکمل شبکه ماکرو توزیع می‌شوند و پوشش وسیعی نیز فراهم می‌کنند.

سلول‌های ماکرو 5G از آنتن‌های MIMO (ورودی چندگانه، چند خروجی) استفاده می‌کنند. این آنتن‌ها چندین اتصال برای ارسال و دریافت همزمان داده‌های بیشتر دارند. این کار باعث می‌شود تا افراد بیشتری به صورت همزمان به شبکه وصل شوند و در عین حال، توان عملیاتی شبکه نیز ثابت بماند.

شبکه اصلی

شبکه اصلی، تبادل اطلاعات بین تلفن همراه و شبکه داده را امکان‌پذیر می‌کند و وظیفه مدیریت تمامی اتصالات صوتی تلفن همراه، داده و اینترنت را بر عهده دارد. در فناوری 5G شبکه اصلی برای هماهنگی بیشتر با اینترنت و خدمات ابری، دوباره طراحی شده است.

اغلب ویژگی‌های پیشرفته 5G مانند مجازی‌سازی عملکرد شبکه و برش‌بندی شبکه برای برنامه‌ها و خدمات مختلف، در شبکه اصلی مدیریت خواهند شد.

برش‌بندی شبکه روش ارتباطی هوشمندی برای یک صنعت، کسب‌وکار یا برنامه خاص فراهم می‌کند. به عنوان مثال، خدمات اضطراری (مانند ‌اتشنشانی و پلیس) می‌توانند روی شبکه‌ای مستقل از دیگر کاربران با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

مجازی‌سازی عملکرد شبکه (NVF) به توانایی نمونه‌سازی عملکردهای شبکه در زمان واقعی و مکانی دلخواه در بستر ابری اپراتور گفته می‌شود. توابع شبکه که قبلا روی سخت‌افزار اختصاصی اجرا می‌شدند (مانند فایروال)، حالا می‌توانند روی نرم‌افزار یک ماشین مجازی کار کنند.

توضیح انواع پهنای باند 5G

در ادامه انواع پهنای باند شبکه 5G را مورد بررسی قرار می‌دهیم تا بیشتر با این فناوری آشنا شویم:

باند mmWave

5G اولین استاندارد بی‌سیم است که از موج mmWave (موج میلی‌متری) استفاده می‌کند. موج میلی‌متری بالاتر از باند 24 گیگاهرتزی کار می‌کند و همانطور که مشخص است، سرعت انتقال داده بسیار بالایی نیز دارد.

موج میلی‌متری مانند پرتو لیزری دقیق و متراکم است که فقط محدوده کوچکی را پوشش می‌دهد. به علاوه، نمی‌تواند اختلال زیادی را تحمل کند. حتی یک مانع کوچک، مانند سقف ماشین یا ابر باران‌زا می‌تواند مانع انتقال امواج میلی‌متری شود.

در شرایط ایده‌آل، گوشی 5G همیشه به باند mmWave متصل می‌شود؛ اما برای جبران پوشش نامناسب موج میلی‌متری، به تعداد زیادی آنتن mmWave نیاز است و به نظر نمی‌رسد که اپراتورها برای برپایی آنتن mmWave در هر کوچه پول خرج کنند. بنابراین، فناوری Adaptive Beam Switching یا به اختصار ABS که سوئیچینگ پرتو تطبیقی نامیده می‌شود، کاری می‌کند تا گوشی شما هر زمان که از اتصال mmWave به باند میانی می‌رود، با مشکل مواجه نشود.

در گذشته تنها باندهای 24 و 28 گیگاهرتز برای استفاده از 5G مجوز داشتند. سال 2020، کمیسیون فدرال ارتباطات (FCC) باندهای 37، 39 و 47 گیگاهرتز را برای استفاده از 5G به حراج گذاشت و آن‌ها را فروخت. این سه باند در طول موج بالاتری کار می‌کنند و سرعت بالاتری نیز دارند. با اضافه شدن این باندها به امواج میلی‌متری، فراگیری 5G نیز بیشتر خواهد شد.

باند میانی (Sub-6)

باند میانی (که Sub-6 نیز نامیده می‌شود) کاربردی‌ترین موج برای انتقال داده‌های بی‌سیم محسوب می‌شود و بین فرکانس‌های 1 تا 6 گیگاهرتز (2.5، 3.5 و 3.7 تا 4.2 گیگاهرتز) کار می‌کند. اگر موج میلی‌متری مانند لیزر باشد، موج باند میانی مانند چراغ قوه است. این موج می‌تواند محدوده مناسبی با سرعت اینترنت معقول را پوشش دهد. علاوه بر این، از اکثر دیوارها و موانع نیز عبور می‌کند.

اکثر باندهای Sub-6 برای انتقال داده بی‌سیم مجوز دارند و 5G نیز از این باندها استفاده خواهد کرد. همچنین، 5G از باند 2.5 گیگاهرتز نیز استفاده می‌کند که قبلا برای امور آموزشی به کار می‌رفت. باند 2.5 گیگاهرتز در انتهای پایین باند میانی کار می‌کند و نسبت به باندهای میانی که امروز برای 4G استفاده می‌کنیم، پوشش وسیع‌تری (و سرعت کمتری) ارائه می‌دهد.

باند پایین

از زمانی که فناوری 2G در سال 1991 راه‌اندازی شد تا به امروز، از باند پایین برای انتقال داده استفاده می‌شود. این امواج رادیویی فرکانس پایینی دارند و زیر آستانه 1 گیگاهرتز (یعنی باندهای 600، 800 و 900 مگاهرتز) کار می‌کنند.

از آنجایی که باند پایین از امواج با فرکانس پایین تشکیل شده است، عملا در برابر اعوجاج غیرقابل نفوذ است؛ برد زیادی دارد و می‌تواند از دیوار نیز رد شود. با این حال، فرکانس ضعیف منجر به سرعت انتقال داده پایین نیز می‌شود.

در حالت ایده‌آل، گوشی شما هیچ‌وقت وارد اتصال باند پایین نمی‌شود؛ اما برخی دستگاه‌ها مانند لامپ‌های هوشمند نیازی به انتقال داده با سرعت گیگاهرتز ندارند. اگر سازنده‌ای لامپ هوشمندی ساخته شود، احتمالا در باند پایین کار خواهد کرد.

5G و شبکه‌های قدیمی موبایل

در ادامه مرور کوتاهی بر تاریخ شبکه‌های قدیمی موبایل خواهیم انداخت:

1G نسل اول شبکه‌های مخابراتی است که در سال 1979 راه‌اندازی شد و کاربران فقط می‌توانستند با یکدیگر مکالمه کنند و سرعت انتقال پایین بود.

2G شبکه دوم مخابراتی است و در سال 1991 راه‌اندازی شد. این فناوری امکان انتقال صدای دیجیتالی با کیفیت را فراهم می‌کرد و امکان ارسال پیام و رومینگ نیز وجود داشت.

3G در سال 2004 به گوشی‌ها راه پیدا کرد و کاربران برای اولین بار توانستند از اینترنت موبایل استفاده کنند و همین امر باعث به وجود آمدن اکوسیستم برنامه‌های موبایل شد.

4G سال 2011 راه‌اندازی شد و دنیا را تغییر داد. با این نسل، تجربه اینترنت پهن باند سریع، با معماری و پروتکل‌های شبکه یکپارچه وارد دنیای موبایل شد. در نسل چهارم بود که امکان استریم یا به اشتراک‌گذاری آنلاین ویدئو فراهم شد.

5G برای اولین در سال 2019 راه‌اندازی شد. همانطور که در این مقاله اشاره کردیم، این فناوری داده تلفن همراه را به اینترنت اشیا و ارتباطات Mission Critical گسترش داد.

در زیر جدول مقایسه شبکه‌های مختلف موبایل آمده است:

تفاوت‌های اصلی شبکه 5G با 4G چیست؟

در ادامه بزرگ‌ترین تفاوت‌های شبکه‌های 4G و 5G را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

سرعت

یکی از اصلی‌ترین تفاوت‌های بین شبکه 5G و 4G، سرعت این دو نسل است. هر نسل نسبت به شبکه پیش از خود از سرعت بالاتری بهره می‌برد. ارتباطات 5G نیز سرعت بیشتری در مقایسه با 4G دارد. درواقع سرعت شبکه 4G از نظر تئوری می‌تواند به حداکثر 100 مگابیت بر ثانیه برسد. 5G این توانایی را دارد تا با بالاترین سرعت تئوری حدود 20 گیگابیت بر ثانیه برسد. البته سرعت هر دو نسل از ارتباطات در دنیای واقعی به عوامل مختلفی بستگی دارد و می‌تواند متغیر باشد.

نرخ تاخیر

نرخ تاخیر، زمانی است که یک بسته اطلاعاتی بین دو نقطه طی می‌کند. نرخ تاخیر فعلی شبکه‌های 4G حدود 50 میلی ثانیه است؛ در حالی که این مقدار برای شبکه‌های 5G تا 1 میلی ثانیه کاهش پیدا کرده است. نرخ تاخیر کاهش یافته 5G برای پردازش اطلاعات ابری بسیار حیاتی خواهد بود.

پوشش شبکه

حتی پس از گذشت یک دهه از ظهور 4G، هنوز مناطق دورافتاده و روستایی زیادی در سراسر جهان هستند که از پوشش ضعیف 4G برخوردارند. در طرف دیگر، فناوری 5G به تازگی راه‌اندازی شده و طبیعی است که هنوز مناطق محدودی از شهرهای بزرگ در کشورهای توسعه‌یافته از آن پشتیبانی کنند. شاید چند دهه طول بکشد تا اینترنت 5G به پوششی مشابه 4G برسد.

پس از راه‌اندازی کامل این فناوری در ایران (که در ادامه به آن خواهیم پرداخت)، دسترسی به این شبکه پرسرعت برای افراد بیشتری نسبت به شبکه 4G امکان‌پذیر خواهد بود.

پهنای باند

شبکه 5G پهنای باندی یا ظرفیت بسیار بیشتر نسبت به 4G دارد؛ چون این شبکه به طور بهینه‌تری از موج‌های موجود استفاده می‌کند. 4G از بخش باریک موج 600 مگاهرتز تا 2.5 گیگاهرتز استفاده می‌کند؛ اما 5G به سه باند مختلف تقسیم می‌شود که در بالا توضیح دادیم.

5G چگونه به طور هماهنگ با 4G کار می کند؟

هر گاه اتصال 5G برقرار می شود، دستگاه هم به شبکه 4G متصل می شود (برای ایجاد کنترل سیگنال در بُرد بلند) و هم شبکه 5G (جهت افزایش سرعت با استفاده همزمان از ظرفیت های نسل چهارم و پنجم). هر جا پوشش 5G محدود باشد، اطلاعات از طریق 4G منتقل می شوند تا در فرآیند ایجاد ارتباط قطعی موقت ایجاد نشود؛ بنابراین می توان گفت نسل پنجم با این طراحی تکمیل کننده نسل پیشین خود می باشد.
در بسیاری از کشورها باندهای فرکانسی اولیه 5G زیر 6 GHz (در بسیاری از موارد بین 3.3 – 3.8 GHz) و مشابه شبکه های Wi-Fi و موبایل کنونی هستند. طیف بالای 6 GHz، که شامل باندهای 26 – 28 GHz یا همان امواج میلیمتری نیز می شود، ظرفیت های بی نظیری در مقایسه با فناوری های حاضر ارائه می دهد. طیف جدید و ظرفیت بالاتر امکان اتصال کاربران بیشتری را فراهم کرده، سرعت اتصالات را بالاتر برده و حجم اطلاعات را نامحدود کرده است. طیف مورد استفاده در امواج میلیمتری پوششی موضعی فراهم می سازد، چرا که بُرد این امواج بسیار کوتاه است؛ با این حال ایستگاه های 5G آینده فرکانس های این امواج را در باندهایی تا 86 GHz نیز استفاده خواهند کرد.
تصویر زیر طیف موبایل را در محدوده فرکانس های رادیویی بین 3 – 100 GHz نشان می دهد که 5G بالای 6 GHz قرار می گیرد.

اینترنت 5G در ایران

یک سال از راه‌اندازی شبکه موبایل 5G در ایران می‌گذرد، اما هنوز کاربران عادی امکان استفاده از آن را ندارند و نمی‌توان این فناوری را در ایران فراگیر دانست. در حال حاضر دو اپراتور ایرانسل و همراه اول چندین سایت 5G تجاری راه‌اندازی کرده‌اند و مبین نت نیز اعلام کرده که مرداد ماه سال جاری سایت‌های 5G خود را برپا می‌کند.

به نظر می‌رسد که به دلیل کمبود گوشی‌های 5G در کشور، اپراتورها تا به امروز تمایل زیادی به راه‌اندازی عمومی این فناوری نداشته‌اند. با بیشتر شدن این گوشی‌ها و قیمت پایین برخی از این دستگاه‌ها که حتی در دسته گوشی‌های ارزان‌قیمت نیز دیده می‌شوند، باید منتظر ماند و دید که اپراتورها برای پاسخ به این تقاضا چه کار خواهند کرد. جهت مشاهده لیست این گوشی ها به مقاله بهترین گوشی های 5G سال 2024 مراجعه کنید.

نظر شما در مورد اینترنت 5G چیست؟ فکر می‌کنید چه زمانی می‌توانیم از این فناوری در ایران استفاده کنیم؟ نظرات خود را با ما در میان بگذارید.

پرسش‌های متداول

چه گوشی‌هایی در ایران قابلیت 5G دارند؟

در حال حاضر تمام گوشی‌های پرچمدار موجود در بازار و اغلب گوشی‌های میان‌رده فعلی قابلیت پشتیبانی از فناوری 5G را دارند.

آیا در ایران فناوری 5G قابل استفاده است؟

اپراتورهای تلفن همراه سایت‌های 5G تجاری خود را در برخی از شهرها راه‌اندازی کرده‌اند، اما هنوز کاربران عادی امکان استفاده از آن را ندارند.