شبكة الجيل الخامس 5G الفايف جي – ميزاتها وعيوبها

5G الفايف جي تعني شبكة الجيل الخامس من الاتصالات المتنقلة. يعتمد معيار الاتصال الجديد على الجيل السابق أي الجيل الرابع (LTE)، ولكنه يتيح نقل البيانات بشكل أسرع بكثير بأقل زمن انتقال وبالتالي مناطق تغطية جديدة تمامًا.

ما هو الفايف جي – 5G؟

الفايف جي 5G هي خليفة لمعايير الاتصالات المتنقلة السابقة GSM (2G) و UMTS (3G) و LTE (4G). يتم تنفيذ التطوير والتوحيد القياسي من قبل منظمة معايير 3GPP ولم يتم الانتهاء منها بعد. يتجاوز معيار الاتصال الجديد المهاتفة الرقمية والإنترنت السريع عبر الهاتف المحمول. يُنظر إليه على أنه استجابة لحركة البيانات المتزايدة في جميع أنحاء العالم في سياق الرقمنة ، والتي تحركها أشياء مثل التدفق ، والبيانات الضخمة ، وإنترنت الأشياء (IoT). من المتوقع أن تضع 5G معايير جديدة من حيث سرعة البيانات وسعة الشبكة ووقت الاستجابة والموثوقية وأمن البيانات وتمكين اتصال البيانات في الوقت الفعلي لأول مرة. يعد هذا بالعديد من إمكانيات التطبيق الجديدة ، كما هو الحال في مجالات إنترنت الأشياء ، والسيارات ذاتية القيادة ، والصناعة 4.0 (IIoT).

كيف تعمل شبكة الجيل الخامس – 5 الفايف جي؟

عادةً ما لا تزال تقنية الفايف جي 5G المتاحة حتى الآن تتطلب أن تكون شبكة 4G موجودة لإنشاء اتصال ، لذا فهي لا تعمل بشكل مستقل. هذا هو السبب في أن الفايف جي 5G يعتبر غير مستقل (5G NSA). سيتم استغلال الإمكانات الكاملة لـ 5G فقط مع الشبكات المستقلة (5G المستقلة ، 5G SA) ، والتكنولوجيا المطورة خلف أبراج الإرسال ، والأجهزة المتوافقة.

بعض المعلومات حول الفايف جي 5G

نطاقات التردد الأعلى تسمح بنقل البيانات بشكل أسرع

بالمقارنة مع LTE ، يتم استخدام نطاقات تردد جديدة والمزيد من الهوائيات لشبكة الفايف جي 5G. بينما تستخدم LTE نطاقات أقل من 3 جيجاهرتز على وجه الخصوص ، فإن نطاق تردد 5 جيجاهرتز يمتد إلى 6 جيجاهرتز وسيتم توسيعه على المدى الطويل ليشمل ترددات من 24 جيجاهرتز إلى 100 جيجاهرتز كحد أقصى. هذا يعني أن المزيد من النطاق الترددي متاح لنقل البيانات. ومع ذلك ، تتطلب تغطية الفايف جي 5G واسعة النطاق أيضًا محطات قاعدية أكثر بكثير من LTE. وذلك لأنه كلما زاد التردد ، يمكن إرسال المزيد من البيانات عبره. في الوقت نفسه، حيث يتناقص النطاق بشكل متناسب.

تقطيع الشبكة: شبكة محسّنة لكل متطلبات

تتمثل إحدى أهم الابتكارات التقنية لشبكة الجيل الخامس في القدرة على تقسيم الشبكة إلى طبقات خاصة بالتطبيق وفقًا للمتطلبات وتشغيل العديد من الشبكات الفرعية الافتراضية بشكل متزامن. يعتمد هذا على تقنيات مثل التمثيل الافتراضي لوظائف الشبكة (NFV) والشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN). يتم تقطيع شبكة 5G إلى عدة شرائح ، إذا جاز التعبير ، ولهذا السبب يشار إليها أيضًا باسم “تقطيع الشبكة”. تم تحسين كل طبقة أو شريحة لمتطلبات معينة:

النطاق العريض المتنقل المحسن (eMBB): للإتصالات ذات اعلى سرعة ممكنة مع معدلات بيانات عالية (على سبيل المثال ، بث فيديو فائق الدقة)
اتصالات نوع الماكينة الضخمة (mMTC): لأكبر عدد ممكن من الاتصالات بمعدلات بيانات منخفضة إلى حد ما واستهلاك منخفض للطاقة (على سبيل المثال ، إنترنت الأشياء)
اتصالات منخفضة الكمون فائقة الموثوقية (uRLLC): للاتصالات الأكثر موثوقية بزمن انتقال منخفض (على سبيل المثال ، المركبات ذاتية القيادة والأتمتة الصناعية)

يتيح هذا التقسيم إمكانية توفير مجموعة متنوعة من التطبيقات بالموارد التي يحتاجونها بالضبط. بهذه الطريقة ، يمكن تكييف شبكة الجيل الخامس 5G بمرونة مع مجموعات عملاء وخدمات وقطاعات معينة من السوق.

يتيح تكوين الشعاع التغطية الراديوية المستهدفة

توفر تقنية الهوائي النشط “Beamforming” قدرة وكفاءة أكبر في التغطية الراديوية. على عكس الهوائيات المنفعلة ، التي تشع إشارات بلا هدف في جميع الاتجاهات ، يمكن لصواري 5G المزودة بهوائيات نشطة توجيه موجات الراديو إلى الأجهزة الفردية في نصف قطر الإرسال ، وتكييفها بمرونة مع الاحتياجات الفعلية. يتم استخدام تقنية الهوائي النشط إلى حد ما في LTE ، ولكن في شكل أقل نضجًا.

ما هي مزايا وعيوب شبكة الجيل الخامس – الفايف جي 5G؟

من الناحية النظرية ، تتيح تقنية الفايف جي 5G معدلات بيانات تصل إلى 20 جيجابت / ثانية وبالتالي نقل بيانات أسرع بما يصل إلى 20 مرة من الجيل السابق. في الوقت نفسه ، تعد شبكة الفايف جي 5G بأوقات زمن انتقال أقل من ميلي ثانية واحدة ، والتي تسمح لأول مرة بالاتصال بالبيانات في الوقت الفعلي. من المتوقع أيضًا أن يكون استهلاك الطاقة أقل من 4G ، وينبغي أن يكون من الممكن توصيل ما يصل إلى 1000ضعف من الأجهزة لكل كيلومتر مربع. هذا يفتح العديد من إمكانيات التطبيق الجديدة في البيئات المهنية والخاصة.

مميزات/ مزايا الفايف جي 5G

• تحسين الاتصال من آلة إلى آلة (M2M) للأتمتة (على سبيل المثال ، روبوتات التصنيع المتصلة لاسلكيًا).
• الاتصال في الوقت الفعلي كأساس لحركة المرور على الطرق والمركبات ذاتية القيادة.
• توفر الشبكة المضمون (على سبيل المثال ، لخدمات الطوارئ) من خلال مستويات الخدمة وشبكات الحرم الجامعي الخاصة (شبكات 5G المغلقة لمواقع الشركة المحلية أو الجامعة أو المباني الفردية).
• التطبيب عن بعد (على سبيل المثال ، الواقع المعزز ، اتصال الفيديو المباشر ، والعدادات الذكية).
• الزراعة الرقمية (على سبيل المثال ، التحكم عن بعد في الآلات الزراعية واستخدام القياس الرقمي وتكنولوجيا التحكم).
• أوقات تحميل أقصر وتحميل أسرع للصفحة (على سبيل المثال ، عند التصفح أو دفق الفيديو).
• وقت استجابة منخفض جدًا (على سبيل المثال ، عند اللعب عبر الإنترنت أو الألعاب السحابية).
• تغطية واستقرار أفضل للاتصال (على سبيل المثال ، في الأحداث الكبيرة أو في القطار).
• تحسين الهاتف المحمول (الصوت عبر 5G).
• بديل محتمل للشبكات الثابتة للإنترنت جيجابت.
• مجالات التطبيق الجديدة مثل الواقع المعزز أو الافتراضي في الوقت الحقيقي ، والبث التلفزيوني المباشر فائق الدقة (بث 5G) ، وهاتف فيديو بدقة 4K.

عيوب الفايف جي 5G

• لم تقدم اتصالات جيجابت المحمولة حتى الآن سوى القليل من القيمة المضافة للمستهلكين
• لا يزال التوافر غير كافٍ (خاصة في المناطق الريفية)
• الأجهزة الحديثة مطلوبة
• مطلوب المزيد من هوائيات الإرسال لتغطية شبكة موحدة أكثر من 4G
• مسألة المخاطر الصحية من الإشعاع المحمول لم يتم توضيحها بشكل قاطع بعد

ما هي ميزات الأمان التي تتضمنها شبكة الجيل الخامس 5G؟

تهدف بعض آليات الحماية الإضافية إلى جعل شبكة الجيل الخامس أكثر أمانًا بشكل ملحوظ من الأجيال السابقة. على سبيل المثال ، يتم تأمين جميع مكونات الشبكة بشكل منفصل باستخدام حلول تشفير جديدة. إذا تم اختراق المكونات الفردية ، تظل المكونات الأخرى محمية. على عكس الأجيال السابقة من اتصالات الهاتف المحمول ، يتم أيضًا إرسال هوية المشتركين في الهاتف المحمول الدولي (IMSI) في شكل مشفر في شبكة الفايف جي 5G من أجل القضاء على نقاط الهجوم للتنصت (على سبيل المثال ، استخدام أجهزة IMSI).

عند التجوال ، أي عندما يكون الجهاز على شبكة أجنبية ، فإنه يرسل إثباتًا مشفرًا لهوية شركة الاتصالات الخلوية الأجنبية إلى شركة النقل المحلية. يضمن تأكيد المصادقة (AC) أن الجهاز موجود في شبكة معترف بها وأن البيانات المتبادلة عليه تظل محمية. بفضل تقطيع الشبكة ، يمكن أيضًا إنشاء شبكات افتراضية محمية بشكل خاص لتبادل البيانات الحساسة ، مثل بيانات المريض في المستشفى.

ما هي المخاطر المرتبطة بالفايف جي 5G؟

بالطبع ، لا يمكن أن يكون هناك أمان بنسبة مائة بالمائة في شبكة الجيل الخامس – الفايف جي 5G أيضًا. اكتشف الباحثون الأمنيون بالفعل العديد من الثغرات الأمنية في بروتوكولات الشبكة التي سمحت بهجمات man-in-the-middle وهجمات DoS ، من بين أشياء أخرى. بشكل عام ، تعد الثغرات الأمنية في البرامج إحدى البوابات الرئيسية لمجرمي الإنترنت. ونظرًا لأن البرمجيات تلعب دورًا مهمًا في البنية التحتية للجيل الخامس، فإن المخاطر المحتملة التي تشكلها هائلة أيضًا.

يمكن أيضًا أن تشكل الأبواب الخلفية المضمنة في مكونات الشبكة في المصنع أو في وقت لاحق خطرًا ، مثل السماح بالتجسس على البيانات أو حتى تنفيذ هجمات تخريبية. في هذا السياق ، هناك أيضًا خطر تدخل الحكومة. باعتبارها واحدة من الموردين الرئيسيين لمكونات الفايف جي 5G ، تعرضت شركة هواوي الصينية لمعدات الشبكات لانتقادات في العديد من الأماكن.

الولايات المتحدة ، على سبيل المثال ، تتهمها بالمشاركة في التجسس لصالح الحكومة الصينية. لهذا السبب ، ينص قانون أمن تكنولوجيا المعلومات المخطط في ألمانيا (IT-SiG 2.0) على إخضاع المكونات الهامة من الموردين لتدقيق صارم واستبعاد الشركات المصنعة “غير الموثوق بها” من طرح شبكة الفايف جي 5G.

نظرًا لأن المعيار الخلوي الجديد أصبح أكثر انتشارًا ، فإن تأثير هجمات DDoS القائمة على الروبوتات سيزداد حتمًا. هذا لأنه سيتم توصيل المزيد من أجهزة إنترنت الأشياء بمعدلات بيانات أعلى بشكل ملحوظ عبر الفايف جي 5G في المستقبل. إذا لم يتم تأمينهم بشكل كافٍ ، سيكون لدى مجرمي الإنترنت نطاق ترددي أكبر بكثير تحت تصرفهم ، مما قد يسيء استخدامه لشن هجمات أكثر قوة.

ما هو الوضع الحالي لنشر شبكة الفايف جي 5G؟

يشهد انتشار شبكات الجيل الخامس 5G نمواً متسارعاً حول العالم، حيث تسعى العديد من الدول والشركات إلى توفير تغطية أوسع لهذه التقنية المتطورة. ومع ذلك، فإن وتيرة الانتشار تختلف من دولة إلى أخرى، وتتأثر بعدة عوامل منها:

• البنية التحتية: تتطلب شبكات 5G بنية تحتية متطورة، بما في ذلك أبراج إرسال جديدة وأجهزة متوافقة.
• التنظيم الحكومي: تلعب اللوائح الحكومية دوراً هاماً في تحديد سرعة انتشار شبكات 5G.
• الاستثمارات: تتطلب نشر شبكات 5G استثمارات كبيرة من شركات الاتصالات.
• الجائحة: أثر جائحة كوفيد-19 على سلاسل الإمداد العالمية، مما أدى إلى تأخير في نشر بعض المشاريع.

أبرز التطورات الحالية:

• تغطية واسعة في الدول المتقدمة: تتمتع العديد من الدول المتقدمة بتغطية واسعة لشبكات 5G، مثل الولايات المتحدة والصين وكوريا الجنوبية واليابان.
• التركيز على المناطق الحضرية: تتركز التغطية حالياً في المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية، حيث يكون الطلب على البيانات مرتفعاً.
• توسع التغطية في المناطق الريفية: تسعى العديد من الدول إلى توسيع تغطية شبكات 5G لتشمل المناطق الريفية، لتحسين الخدمات الرقمية في هذه المناطق.
• تطبيقات جديدة: يتم تطوير العديد من التطبيقات التي تعتمد على شبكات 5G، مثل إنترنت الأشياء، والسيارات ذاتية القيادة، والصحة الرقمية.
• التنافس بين الشركات: تشهد صناعة الاتصالات تنافساً شديداً لجذب العملاء وتوفير أفضل الخدمات عبر شبكات 5G.

التحديات التي تواجه نشر شبكات 5G:

• التكلفة العالية: تتطلب بناء وتشغيل شبكات 5G استثمارات كبيرة.
• الأمن السيبراني: تتعرض شبكات 5G لتهديدات أمنية متزايدة، مما يتطلب اتخاذ تدابير أمنية قوية.
• التأثير الصحي: تثار بعض المخاوف بشأن التأثيرات الصحية المحتملة للإشعاع المنبعث من أبراج 5G، على الرغم من عدم وجود أدلة علمية قاطعة تدعم هذه المخاوف.

مستقبل شبكات 5G:

من المتوقع أن يشهد انتشار شبكات 5G تسارعاً أكبر في السنوات القادمة، مع ظهور المزيد من التطبيقات والخدمات التي تعتمد على هذه التقنية. كما من المتوقع أن تساهم شبكات 5G في تحفيز النمو الاقتصادي وتطوير العديد من الصناعات.

هل لديك أي أسئلة أخرى حول شبكات الجيل الخامس 5G؟

يمكنني تقديم المزيد من التفاصيل حول مواضيع محددة، مثل:

• تأثير 5G على حياتنا اليومية.
• مقارنة بين 4G و 5G.
• تطبيقات 5G في مختلف المجالات.
• التحديات المستقبلية لشبكات 5G.

ما تحتاج لمعرفته حول شبكة الجيل الخامس أو الفايف جي – 5G

يعد الجيل الخامس من الاتصالات المتنقلة بمعدلات بيانات أعلى بشكل ملحوظ مع الحد الأدنى من أوقات الاستجابة واستهلاك الطاقة المنخفض على المدى الطويل. بفضل الفايف جي 5G ، سيكون اتصال البيانات في الوقت الفعلي ممكنًا لأول مرة ، مما يفتح العديد من مجالات التطبيق الجديدة. سيعود ذلك بالفائدة على الصناعة والأعمال على وجه الخصوص ، كما هو الحال في مجالات إنترنت الأشياء ، وأتمتة الإنتاج ، والخدمات اللوجستية ، والقيادة المتصلة بالشبكة أو القيادة الذاتية.

يمكن للمستهلكين التطلع إلى أنواع جديدة من تطبيقات الواقع المعزز والافتراضي ، بالإضافة إلى دفق الفيديو فائق الدقة. بحلول عام 2025 ، يجب أن تكون 5G متاحة للجميع تقريبًا في ألمانيا. ومع ذلك ، فإن الفرص التي توفرها التكنولوجيا الجديدة تأتي أيضًا مع مخاطر: العدد المتزايد من الأجهزة المتصلة بالشبكة التي تشارك كميات هائلة من البيانات عبر الفايف جي 5G يزيد أيضًا من فرص الهجوم المحتملة.

ملاحظة: المعلومات الواردة في هذا المقال هي معلومات عامة، وقد تتغير مع تطور التكنولوجيا.