5G چیست؟ سرعت، پوشش، مقایسه، و موارد دیگر

سال ها از ساخت آن می گذرد، اما 5G - فصل بزرگ بعدی در فناوری بی سیم - بالاخره به جریان اصلی نزدیک می شود. در حالی که هنوز به نقطه‌ای نرسیده‌ایم که در همه جا در دسترس باشد، تقریباً همه بهترین تلفن‌های هوشمند این روزها دارای قابلیت 5G هستند و شما به احتمال زیاد نماد 5G را روی تلفن خود روشن کنید تا نه.با این حال، 5G چیزی بیش از یک شماره جدید فانتزی است. عرضه این فناوری برای اپراتورها بسیار پیچیده‌تر بوده است، زیرا دامنه بسیار وسیع‌تری از فرکانس‌ها را نسبت به فناوری قدیمی‌تر 4G/LTE پوشش می‌دهد و برای هرکدام مبادلات متفاوتی دارد. همچنین این یک فناوری بی‌سیم بسیار گسترده‌تر است که نوید دهنده نوعی اتصال جهانی است که زمانی صرفاً رویایی بود که در رمان‌های علمی تخیلی آینده‌نگر یافت می‌شد.

خرید انواع لوازم جانبی موبایل

همه این هیاهوها در مورد 5G ممکن است شما را به این فکر وادار کند که دقیقاً چه کاری باید انجام دهید، اما خبر خوب این است که آنقدرها هم که فکر می کنید برای مصرف کنندگان پیچیده نیست. در نهایت به دانستن خدمات 5G در محل زندگی و کار شما، تصمیم گیری در مورد بهترین تلفن 5G و انتخاب بهترین طرح تلفن همراه 5G بستگی دارد.

با این حال، با قابلیت‌های قدرتمند جدید ارائه شده توسط شبکه‌های 5G، درک عمیق‌تر از نحوه عملکرد آن می‌تواند به شما در تصمیم‌گیری درست کمک کند. در اینجا همه چیزهایی است که باید در مورد 5G بدانید.

خرید اقساطی موبایل

خرید انواع ساعت هوشمند

خرید ایرپاد و هندزفری

5G چیست؟

به زبان ساده، 5G پنجمین نسل از شبکه های تلفن همراه است که به آرامی جایگزین شبکه های 4G/LTE می شود. و 5G پتانسیل سرعت دانلود و آپلود فوق‌العاده سریع‌تری را نسبت به شبکه‌های 4G ارائه می‌دهد، به علاوه تأخیر قابل‌توجهی کمتر - مدت زمانی که دستگاه‌ها برای برقراری ارتباط با شبکه‌های بی‌سیم نیاز دارند.

همچنین، شبکه‌های 5G ذاتاً کارآمدتر هستند و اتصالات بیشتری را در هر برج و با سرعت‌های بالاتر در هر دستگاه انجام می‌دهند. همچنین به گونه‌ای طراحی شده است که در طیف وسیع‌تری از فرکانس‌های رادیویی (معروف به طیف) کار کند، و امکانات جدیدی را در باندهای میلی‌متری موج (موج میلی‌متری) فرکانس متوسط و فرکانس بسیار بالا (EHF) در اختیار اپراتورها قرار می‌دهد تا پیشنهادات شبکه خود را گسترش دهند. از آنجایی که 5G یک فناوری کاملاً جدید است که بر روی فرکانس‌ها و سیستم‌های جدید کار می‌کند، تلفن‌های فقط 4G با شبکه‌های جدید 5G ناسازگار هستند.

اولین شبکه‌های 5G در سال 2019 شروع به کار کردند، اما مقدمات شبکه نسل بعدی سال‌ها زودتر فراهم شد. معماری استاندارد 5G در سال 2016 ایجاد شد، در آن زمان هر شرکت و شخص درگیر از هر دو طرف شبکه و مصرف کننده می‌توانند شروع به ساخت دستگاه‌هایی کنند که با استاندارد جدید 5G مطابقت دارند.

در این مرحله، 5G هنوز به اشباع کامل بازار نرسیده است - اما در حال نزدیک شدن است. برای ایجاد یک شبکه کاملا جدید، سرمایه گذاری قابل توجهی لازم است. به عنوان مثال، 4G/LTE پس از استقرار اولیه در سال 2010 در ایالات متحده، حدود سه سال طول کشید تا به وضعیت اصلی برسد، با این حال، 4G/LTE نیازی به تحمل دردسرهای رو به رشد مانند فناوری جدیدتر 5G نداشت، زیرا استقرار آن توسط آن آسان‌تر بود. مقایسه همه اپراتورهای بزرگ ایالات متحده از فناوری پایه 4G/LTE استفاده می کردند.

با 5G، اپراتورها مجبورند رویکردهای منحصر به فردی را برای کار در مورد استقرار 4G/LTE موجود در نظر بگیرند و در عین حال برای کسب مجوز برای فرکانس‌های بالاتر که برای تحقق بزرگترین وعده 5G ضروری هستند، کار کنند: سرعت‌های فوق سریع گیگابیت. این زمان بیشتری گرفته است و موانعی در این مسیر وجود داشته است.

احتمالاً هنوز یک یا دو سال طول خواهد کشید تا 5G به شبکه غالب در سراسر جهان تبدیل شود، اما قطعاً در حال نزدیک‌تر شدن هستیم، به خصوص در ایالات متحده که T-Mobile قبلاً به خود می‌بالد که سریع‌ترین پوشش 5G خود برای 260 میلیون نفر در دسترس است و انتظار دارد که تا پایان سال 2023 به بیش از 300 میلیون نفر - یا 90٪ از جمعیت ایالات متحده - افزایش یابد. در حالی که T-Mobile نسبت به رقبای خود یک شروع بزرگ داشت، سایر شرکت ها به سرعت در حال پیشرفت هستند: اوایل این ماه، Verizon اعلام کرد که این کار را انجام داده است. از مرز 200 میلیون فراتر رفت.

این اعداد همچنین فقط به شبکه های 5G پیشرفته اپراتورها اشاره دارد. بسته به شرکت مخابراتی، 5G استاندارد باند پایین در حال حاضر به 85 تا 95 درصد از جمعیت ایالات متحده رسیده است. در حالی که این فرکانس‌های باند پایین همان سرعت قابل‌توجهی را ارائه نمی‌دهند، مزایای دیگری نیز ارائه می‌کنند – و توانایی جایگزینی 4G/LTE.

فناوری شبکه 5G چگونه کار می کند؟

مانند 4G، فناوری 5G در طیف وسیعی از تخصیص‌های طیف رادیویی کار می‌کند، اما می‌تواند در محدوده وسیع‌تری نسبت به شبکه‌های فعلی اجرا شود. با 5G، سه محدوده فرکانس متمایز وجود دارد که به روش های مختلف کار می کنند. رایج ترین شکل 5G به طور سنتی به عنوان Sub-6 نامیده می شود، اما اخیراً به دو زیر شاخه تقسیم شده است. فراتر از آن mmWave است که روی فرکانس‌های بسیار بالاتری کار می‌کند - با برخی معاوضه‌های مهم.

Sub-6 (Low-Band): مخفف Sub-6GHz، اصطلاح Sub-6 از نظر فنی شامل تمام فرکانس های 5G می شود که زیر آستانه 6GHz کار می کنند. با این حال، در روزهای اولیه 5G، تقریباً به طور کامل از فرکانس‌های باند پایین زیر 2 گیگاهرتز تشکیل شده بود - همان طیفی که سال‌ها توسط شبکه‌های 2G، 3G و 4G/LTE استفاده می‌شد. اکثر اپراتورها استقرار 5G خود را با استفاده از این فرکانس ها آغاز کردند زیرا ساده ترین و مقرون به صرفه ترین راه برای شروع بود. سخت‌افزار 5G می‌تواند همان برج‌ها و امواج هوایی مورد استفاده توسط سرویس 4G/LTE را به اشتراک بگذارد، و از آنجایی که فرکانس‌های باند پایین بسیار دورتر می‌روند و بدون زحمت به دیوارها، درختان و سایر موانع نفوذ می‌کنند، اپراتورها نیز مجبور به نصب تعداد زیادی برج های جدید برای پوشش مناطق با پوشش 5G. با این حال، استفاده از این طیف باند پایین یک نقطه ضعف داشت: عملکرد 5G به طور قابل توجهی سریعتر از خدمات 4G/LTE قبلی نبود. در واقع، در برخی موارد می‌تواند کندتر باشد، زیرا ترافیک 5G باید حق تقدم دیجیتالی را به سیگنال‌های قدیمی‌تر 4G/LTE با استفاده از فرکانس‌های یکسان بدهد.

mmWave: در انتهای دیگر طیف 5G، موج میلی متری قرار دارد، طیفی از طیف EHF که در آن 5G در حال حاضر در فرکانس های بین 24 گیگاهرتز و 39 گیگاهرتز کار می کند، اگرچه احتمال دارد در آینده حتی بیشتر شود. همانطور که از نام آن پیداست، این فرکانس ها طول موج بسیار کوتاهی دارند، به این معنی که آنها اصلاً خیلی دور سفر نمی کنند - در بهترین حالت چند بلوک شهر. نکته مثبت این است که 5G می‌تواند عملکرد خیره‌کننده‌ای را بر روی mmWave ارائه دهد - به راحتی در شرایط ایده‌آل به سرعت دانلود 4 گیگابیت در ثانیه می‌رسد. مهمتر از آن، این ظرفیت بالاتر همچنین امکان پوشش بهتر در مناطق پرجمعیت مانند استادیوم ها، مکان های کنسرت و فرودگاه ها را فراهم می کند. با این حال، برای پوشاندن یک منطقه با این پوشش فوق‌العاده سریع به هزاران سلول شبکه کوچک نیاز است - پوشش 95 درصد از شهر نیویورک به نزدیک به 60000 برج میلی‌متری موج جداگانه نیاز دارد. به همین دلیل است که پوشش اولیه 5G Verizon، که صرفاً بر روی mmWave متکی بود، فقط در مرکز شهر چند شهر بزرگ در دسترس بود.

Sub-6 (midband/C-band): برای تحقق وعده 5G، اپراتورها و رگولاتورها باید یک رسانه شاد بین mmWave فوق سریع اما بسیار کوتاه برد و فرکانس‌های باند پایین‌تر که محدوده وسیعی را ارائه می‌دهند، اما معنی‌دار نبود، بیابند. بهبود سرعت نسبت به شبکه های 4G/LTE که 5G قرار است جایگزین شود. پاسخ در محدوده (عمدتا) جدیدی از فرکانس های باند میانی، از شبکه 2.5 گیگاهرتز T-Mobile تا طیف باند C 3.7 تا 3.98 گیگاهرتز با مجوز Verizon و AT&T یافت شد. این طیف به نقطه شیرینی برای 5G تبدیل شده است و برد بسیار بهتری نسبت به mmWave ارائه می‌کند و در عین حال سطوح عملکردی نزدیک به گیگابیت را ارائه می‌کند که شبکه‌های 4G/LTE را در گرد و غبار باقی می‌گذارد.

امروزه، اپراتورهای بزرگ ایالات متحده، 5G را در هر سه این طیف مستقر کرده‌اند، اگرچه رویکردهای متفاوتی در پیش گرفته‌اند. Verizon قبل از راه‌اندازی شبکه 5G با باند پایین در اواخر سال 2020 با mmWave در چند شهر شروع به کار کرد و سپس فرکانس‌های باند C خود را در اوایل سال 2022 عرضه کرد. T-Mobile با شبکه بسیار کم باند 600 مگاهرتز شروع به کار کرد که به آن اجازه داد برای اولین بار در سراسر 50 ایالت ایالات متحده 5G را ارائه می دهد و سپس از طیف باند میانی 2.5 گیگاهرتزی که از ادغام سال 2020 با Sprint به دست آورده است استفاده می کند تا در ساخت شبکه 5G سریعتر خود شروع کند. mmWave سریع‌تر را فقط در مکان‌هایی مانند استادیوم‌ها مستقر می‌کرد، جایی که ظرفیت بالاتر کاملاً ضروری بود. AT&T اندکی از هر دو رقیب خود عقب افتاده است. این یک شبکه بزرگ 5G با باند پایین دارد و مانند T-Mobile از فرستنده‌های میلی‌متری موج برای پوشش مناطق متراکم‌تر استفاده می‌کند، اما استقرار باند C آن تاکنون تنها به حدود ده شهر رسیده است.

سرعت 5G چقدر است؟

واضح است که 5G سریعتر از 4G است، اما چقدر؟ پاسخ کوتاه این است: "بستگی دارد." استانداردهای فن‌آوری‌های مخابراتی که توسط 3GPP توسعه یافته‌اند، تا حدودی پیچیده هستند، اما در اینجا خلاصه‌ای از سرعت‌هایی که 5G می‌تواند در شرایط بهینه به آن دست یابد، آورده شده است:

اوج سرعت داده: 5G سرعت داده بسیار سریعتری را ارائه می دهد. اوج سرعت داده می تواند به 20 گیگابیت بر ثانیه لینک پایین و 10 گیگابیت بر ثانیه در هر ایستگاه پایه تلفن همراه برسد. این سرعتی نیست که با 5G تجربه می‌کنید (مگر اینکه اتصال اختصاصی داشته باشید) – این سرعتی است که همه کاربران در سلول به اشتراک گذاشته‌اند. حتی در این صورت، این یک حداکثر تئوری است که محدودیت های بالای استاندارد 5G را نشان می دهد.
سرعت 5G در دنیای واقعی: در حالی که اوج نرخ‌های داده به نظر چشمگیر به نظر می‌رسد، سرعت‌های واقعی به‌طور قابل‌توجهی پایین‌تر خواهند بود و بر اساس عوامل بسیاری، از جمله طیفی که سیگنال شما در حال حرکت است و فاصله شما از نزدیک‌ترین برج، بسیار متفاوت است. سرعت های معمولی 5G می تواند از 50 مگابیت در ثانیه تا بیش از 3 گیگابیت در ثانیه برای دانلود متغیر باشد. گزارش های اخیر میانگین سرعت دانلود در سراسر کشور را بین 100 مگابیت بر ثانیه و 200 مگابیت بر ثانیه تعیین کرده اند.
تأخیر: تأخیر به زمانی اشاره دارد که برای برقراری اتصال شبکه قبل از اینکه بتوانید انتقال داده را شروع کنید، طول می کشد. این تأثیر زیادی بر فعالیت هایی مانند موج سواری و بازی دارد، جایی که مقادیر کمتری از داده ها به طور منظم به عقب و جلو ارسال می شوند. در شرایط ایده آل، تاخیر باید کمتر از 4 میلی ثانیه باشد، اما کمتر همیشه بهتر است. بهترین شبکه های فیبر نوری سیمی می توانند تاخیری بین 1 تا 2 میلی ثانیه ارائه دهند.
بهره وری: رابط های رادیویی باید در هنگام استفاده از انرژی کارآمد باشند و در صورت عدم استفاده به حالت کم انرژی کاهش یابد. در حالت ایده‌آل، رادیو باید بتواند در مدت 10 میلی‌ثانیه زمانی که استفاده نمی‌شود به حالت کم انرژی تبدیل شود.
بازده طیفی: بازده طیفی عبارت است از "استفاده بهینه از طیف یا پهنای باند به طوری که حداکثر مقدار داده را بتوان با کمترین خطای انتقال انتقال داد." به عنوان مثال، 5G باید بازده طیفی را نسبت به LTE در 30 بیت/Hz downlink و 15 bit/Hz uplink بهبود بخشد.
تحرک: با 5G، ایستگاه های پایه باید از سرعت 0 تا 310 مایل در ساعت پشتیبانی کنند. این بدان معناست که ایستگاه پایه باید با وجود حرکت آنتن کار کند. فرکانس‌های 5G با باند پایین و باند میانی نسبت به طیف mmWave در کنترل این موضوع بسیار بهتر هستند. با این حال، به احتمال زیاد این یک نگرانی عملی نیست، زیرا پس از شروع حرکت با سرعت‌های بالاتر، احتمالاً پوشش mmWave را ترک خواهید کرد.

تراکم اتصال: 5G می تواند دستگاه های متصل بسیار بیشتری را نسبت به 4G/LTE پشتیبانی کند. این استاندارد بیان می کند که 5G باید قادر به پشتیبانی از 1 میلیون دستگاه متصل در هر کیلومتر مربع باشد. این تعداد زیاد تعداد زیادی از دستگاه‌های متصل را در نظر می‌گیرد که به اینترنت اشیا (IoT) انرژی می‌دهند. اینکه چه نوع عملکردی با تعداد زیادی دستگاه متصل خواهید داشت، موضوع دیگری است، اما این جایی است که mmWave یک مزیت قابل توجه ارائه می دهد.
در دنیای واقعی، سرعت واقعی 5G بسیار متفاوت است. در نهایت، شبکه‌های باند میانی قادر خواهند بود از طریق فناوری‌هایی مانند Carrier Aggregation، سرعت‌های چند گیگابیت در ثانیه (Gbps) را ارائه دهند، اما در حال حاضر، می‌توانید انتظار داشته باشید که سرعتی در حدود 200 مگابیت بر ثانیه تا 400 مگابیت در ثانیه داشته باشید اگر روی باند میانی/C- هستید. شبکه باند و کمتر از 100 مگابیت در ثانیه در خدمات 5G با باند پایین. این اعداد ممکن است در شرایط ایده آل بالاتر بروند - ما سرعت گیگابیت را در فرکانس های باند C اندازه گیری کرده ایم، اما این خیلی از معمول نیست. به طور معمول، برای دریافت این نوع سرعت ها باید در نزدیکی یک فرستنده گیرنده mmWave نسبتاً تنها باشید. به یاد داشته باشید که شما همچنین پهنای باندی را که با استفاده از همان برج در دسترس است با دیگران به اشتراک می گذارید، بنابراین عملکرد شما در ساعات اوج روز در یک منطقه شلوغ کاهش می یابد.

اگر از 5G با باند پایین استفاده می کنید، احتمالاً متوجه خواهید شد که سرعت اتصال شما از 4G/LTE بیشتر نیست. در برخی موارد، حتی ممکن است کندتر باشد. این تا حد زیادی به دلیل ترافیک 4G/LTE است که هنوز از آن فرکانس ها استفاده می کند. استقرار اولیه 5G با باند پایین با استفاده از فناوری موسوم به اشتراک‌گذاری طیف پویا (DSS) بر روی دکل‌های 4G/LTE «پیگ‌بک» انجام شد. این اجازه می دهد تا ترافیک 5G و 4G/LTE در یک امواج رادیویی همزیستی داشته باشند، اما از آنجایی که DSS یک ویژگی 5G است، این ترافیک 5G است که باید فضا را برای سیگنال های 4G/LTE باز کند. خبر خوب این است که عملکرد 5G با باند پایین با تغییر بیشتر افراد به سمت تلفن های هوشمند 5G بهبود می یابد و ترافیک 4G/LTE کمتری برای مقابله با آن وجود دارد.

5G UW در مقابل 5G UC در مقابل 5GE

از آنجایی که میان‌باند 5G عملکرد بسیار بهتری نسبت به فرکانس‌های باند پایین‌تر 5G ارائه می‌دهد، هر شرکت مخابراتی سخت تلاش کرده است تا این خدمات پیشرفته 5G را با نام‌های تجاری منحصربه‌فرد و نمادهای نوار وضعیت ویژه در تلفن شما تبلیغ کند. این به مشتریان امکان می دهد بدانند چه زمانی از بهترین 5G استفاده می کنند و در عین حال آنها را از رقبای خود متمایز می کند.

AT&T در واقع اولین کسی بود که یک نام تجاری ویژه 5G را معرفی کرد، اما متأسفانه، آن تلاش اولیه فقط آب را گل آلود کرد زیرا حتی یک شبکه 5G واقعی را نشان نمی داد. شبکه به اصطلاح 5G Evolution (5GE) AT&T چیزی بیش از یک شیرین کاری بازاریابی بود. این اپراتور شبکه جدید ارتقا یافته 4G/LTE Advanced خود را تغییر نام داد و ادعا کرد که این اولین گام در "تکامل به سمت 5G" است. در واقع، این همان فناوری شبکه 4G/LTE بود که Verizon و T-Mobile قبلاً ارائه کرده بودند، با برچسب دروغینی به مردم فکر می کردند که AT&T دیگران را در راه اندازی 5G شکست داده است.

AT&T پس از اینکه به درستی برای آن حرکت احمقانه مورد سرزنش قرار گرفت، با برنامه های 5G خود کمی محافظه کارتر شد. با این حال، هنوز اولین کسی بود که در اوایل سال 2020 یک نام منحصر به فرد را معرفی کرد تا سرویس mmWave خود را از شبکه گسترده تر باند پایین خود متمایز کند. AT&T این را "5G Plus" (5G+) نامید و در ابتدا در مرکز شهر حدود 35 شهر در دسترس بود. در اوایل سال 2022، AT&T طیف باند C جدید خود را به شبکه 5G+ اضافه کرد و در طول آن سال پوشش دهی را در حدود 12 شهر ایالات متحده افزایش داد.

Verizon در اواخر سال 2020 با 5G Ultra Wideband (5G UW) دنبال شد. برخلاف AT&T، این تغییر نام تجاری کل شبکه 5G آن تا آن نقطه از زمانی بود که ورایزون 5G را تنها با mmWave شروع کرد. نام 5G UW بعد از اینکه مدیر عامل Verizon از فرصت استفاده کرد و در رویداد معرفی آیفون 12 اپل روی صحنه رفت و سرویس جدید 5G سراسری این اپراتور را اعلام کرد - یک شبکه 5G با باند پایین که 5G را به بقیه کشور می‌آورد، ضروری شد. همانند AT&T، Verizon سرویس 5G Ultra Wideband خود را گسترش داد تا فرکانس‌های باند C جدید را در اوایل سال 2022 در بر بگیرد و پوشش 5G UW را تقریباً یک شبه به بیش از 100 میلیون مشتری افزایش داد.

در همین حال، T-Mobile از زمانی که این طیف را از Sprint در سال 2020 به دست آورد، به آرامی در حال ساخت یک شبکه باند میانی 2.5 گیگاهرتز بود. کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) و مبارزه با ترس از صنعت هوانوردی. با این حال، T-Mobile تا سال 2021 شبکه میان باند خود را به طور کامل برندسازی نکرد و آن را 5G Ultra Capacity (5G UC) نامید تا آن را از شبکه با باند پایین 5G Extended Range خود متمایز کند.