هوائيات 4G مقابل هوائيات 5G: الاختلافات الرئيسية والأداء والاتجاهات المستقبلية

مع استمرار التطورات التي يشهدها عصر الجيل الرابع (4G)، فإن الجيل الخامس (5G) يلوح في الأفق. إن التطورات في السرعة والكفاءة والقدرة التي تقدمها الأجهزة المحمولة في وقت قصير مذهلة. تساعد هذه المقالة القراء في كيفية فهم الاختلافات بين هوائيات الجيل الرابع والجيل الخامس وميزاتها.

سيمثل ذلك قفزة كبيرة في الاتصال والسرعة والقدرة في تطور تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية المشتركة 1TP15 من الجيل الرابع إلى الجيل الخامس. وقد نجحت الهوائيات في الواقع في تمكين هذه الأنظمة اللاسلكية. تمضي هذه المقالة في شرح جميع الاختلافات في نطاقات التردد وأنواعها ومزاياها وعيوبها المختلفة المرتبطة بهوائيات الجيل الرابع والجيل الخامس، وميزاتها فيما يتعلق بوقت الاستجابة والسعة والإنتاجية وكفاءة الطاقة. كما يفحص سيناريوهات التطبيق والاتجاهات المستقبلية لها، موضحًا كيف أن الهوائيات هي العمود الفقري للاتصالات الحديثة.

جدول المقارنة: هوائيات الجيل الرابع 4G مقابل هوائيات الجيل الخامس 5G

الميزة	هوائيات 4G	هوائيات 5G
نطاقات التردد	700 MHz - 2.6 GHz (على سبيل المثال، النطاق 12/20/3/7)	الفرعية 6 GHz GHz (600 MHz - 6 GHz) و mmWave (24 GHz فما فوق، على سبيل المثال، 28/39 GHz)
الكمون	30-50 مللي ثانية	<1 مللي ثانية (منخفضة جداً للتطبيقات في الوقت الحقيقي)
معدلات بيانات الذروة	حتى 100 ميجابت في الثانية (تنزيل) و50 ميجابت في الثانية (تحميل)	10+ جيجابت في الثانية (الذروة النظرية)
التقنيات الرئيسية	MIMO، تشكيل الشعاع الأساسي	MIMO هائل MIMO, تشكيل الشعاع المتقدم, mmWave, الخلايا الصغيرة
التغطية	تغطية واسعة النطاق؛ اختراق أفضل للعوائق	مدى أقصر (خاصةً mmWave)؛ صعوبة في مواجهة العوائق
السعة	يدعم حوالي 2,000 جهاز لكل كيلومتر مربع	يدعم أكثر من 1 مليون جهاز في الكيلومتر المربع الواحد (قابلية التوسع الهائل لإنترنت الأشياء)
كفاءة الطاقة	طاقة أقل لكل وحدة ولكنها غير فعالة لأحمال البيانات العالية	استخدام أولي أعلى للطاقة ولكن تم تحسينه من خلال أوضاع تشكيل الحزمة/النوم
تكلفة النشر	أقل (بنية تحتية ناضجة)	أعلى (يتطلب شبكات خلايا صغيرة كثيفة وأجهزة متطورة)
التطبيقات النموذجية	النطاق العريض المتنقل والبث عالي الدقة وإنترنت الأشياء (الأجهزة القابلة للارتداء والعدادات الذكية)	الواقع الافتراضي/الواقع المعزز, المركبات ذاتية القيادة, الجراحة عن بُعد, المدن الذكية
المزايا	- تغطية واسعة - فعالة من حيث التكلفة - موثوقة للمناطق الريفية	- سرعات عالية جداً - زمن استجابة منخفض - اتصال الجهاز الضخم
العيوب	- سرعة/سعة محدودة - وقت استجابة أعلى	- تكلفة نشر عالية - نطاق محدود (mmWave) - ضعف اختراق العوائق

ما هو هوائي 4G؟

4G هو الجيل الرابع من تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية المتنقلة 4G. مقارنةً بالأجيال السابقة، تتميز تقنية 4G للاتصالات اللاسلكية المتنقلة من الجيل الرابع 4G بمعدلات نقل بيانات أعلى، ووصول أكثر استقراراً إلى الشبكة، وقدرات أكبر على إجراء المكالمات الصوتية والمرئية. يمكن أن تسمح شبكات 4G بمعدلات تحميل تصل إلى 50 ميجابت في الثانية وسرعات تنزيل تصل إلى 100 ميجابت في الثانية. نظرًا لأنها توفر زمن انتقال منخفض وتخزين مؤقت ضئيل، يمكن للمستخدمين الوصول إلى التطبيقات كثيفة البيانات والألعاب عبر الإنترنت وبث الفيديو عالي الدقة على الأجهزة المحمولة بسهولة.

هوائي للجيل الرابع 4G مخصص خصيصًا لاستقبال وإرسال الإشارات في شبكة الجيل الرابع الخلوية، ويستخدم هوائي الجيل الرابع لتعزيز قوة الإشارة وتغطية شبكة الجيل الرابع لزيادة معدلات نقل البيانات بشكل أسرع وموثوق. تدعم هذه الهوائيات تقنيات المدخلات المتعددة والمخرجات المتعددة (MIMO) التي توفر بيانات عالية السرعة وكفاءة أفضل في الطيف. تعمل هوائيات الجيل الرابع 4G عادةً بتغطية واسعة النطاق وسرعات صغيرة نسبيًا وموثوقية؛ وعادةً ما تعمل ضمن نطاقات ترددات تتراوح من 700 MHz إلى 2.6 GHz. ومن أجل تعزيز الاتصال وأداء الشبكة، غالباً ما يتم نشر هوائيات الجيل الرابع في تلك المناطق، سواء الريفية أو النائية، حيث تكون الإشارات ضعيفة جداً أو غير مستقرة.

ما هو هوائي 5G؟

5G هو الجيل الخامس من تكنولوجيا الشبكات الخلوية اللاسلكية. يمكن ذكرها بشكل أساسي كبديل لشبكة الجيل الرابع LTE، حيث تأتي بسعة أعلى وزمن استجابة أقل وسرعات أعلى نسبيًا. تتطلب شبكة الجيل الخامس 5G تطبيقات مثل الواقع الافتراضي والواقع المعزز والسيارات ذاتية القيادة وإنترنت الأشياء (IoT) باستخدام نطاقات عالية التردد وتقنيات هوائيات معقدة لتحقيق معدلات بيانات أسرع.

يلعب هوائي 5G دورًا مهمًا في توفير اتصال عالي السرعة ومنخفض الكمون في أجهزة بنية شبكة الجيل الخامس لإرسال الإشارات واستقبالها. تدعم هذه الهوائيات تقنيات متقدمة مثل تشكيل الحزمة و MIMO الهائل وترددات الموجة المليمترية (mm Wave) لتمكين ميزات عالية المستوى. وهي تعمل بشكل أساسي في نطاقات الترددات من GHz دون 6 إلى mm Wave (24 GHz وأعلى).

يساعد هذا الهوائي للاتصال اللاسلكي من الجيل الخامس 5G المشترك mm، في إرسال واستقبال الإشارات في كل من نطاقي التردد mm Wave و6GHz الفرعي. تعتمد هوائيات 5G على نطاق التردد والمتطلبات المحددة لشبكة 5G.

نطاقات التردد

نطاق تردد هوائي 4G 4G

تم تصميم هوائيات 4G لتعمل بين نطاقات التردد 700 MHz و2600 MHz، مما يسمح بتشغيلها في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، قد تختلف النطاقات المحددة حسب المنطقة ومزود الشبكة. يتأثر الأداء العام للهوائي بنطاق التردد الخاص به، وهو أمر ضروري في تحديد منطقة التغطية واختراق الإشارة عبر العوائق.

نطاقات التردد الأكثر استخدامًا لشبكات الجيل الرابع هي 700 MHz (النطاق 12/13/17)، 800 MHz (النطاق 20)، 900 MHz (النطاق 8)، 1800 MHz (النطاق 3)، 2100 MHz (النطاق 1)، 2600 MHz (النطاق 7)

يتم استخدام هذه النطاقات من قبل العديد من تقنيات الجيل الرابع 4G مثل WiMAX (قابلية التشغيل البيني العالمي للوصول بالموجات الدقيقة) و LTE (التطور طويل الأمد). يعتمد تحديد نطاقات التردد التي سيتم استخدامها بواسطة هوائي 4G على كل من مزود الشبكة والمنطقة التي يتم استخدامها فيها.

نطاق تردد هوائي 5G 5G

اعتمادًا على التطبيق، يتم استخدام مجموعة كبيرة من الترددات بواسطة الجيل الخامس، بما في ذلك نطاقات GHz دون 6 ونطاقات mmWave (24 GHz وأعلى).

• دون 6 GHz: يتضمن ذلك ترددات مثل 600 MHz و2.5 GHz و3.5 GHz التي تقل جميعها عن 6 GHz. هذه الأنواع من الترددات جيدة نسبياً في اختراق الجدران والحواجز الأخرى؛ ويمكن استخدامها لتوفير تغطية واسعة النطاق.

• موجة mm (موجة مليمترية): تغطي الترددات التي تزيد عن 24 GHz، مثل 28 GHz و39 GHz. وتتميز هذه الترددات بتغطية محدودة، ويمكن حجبها بسهولة بسبب العوائق، ولكنها تُستخدم للاتصالات عالية السرعة mm على مسافات قصيرة وتوفر معدلات نقل بيانات عالية جداً.

تعد نطاقات الترددات المنخفضة والمتوسطة والعالية طريقة أخرى لتصنيف 5G. للحصول على الأداء الأمثل، يمكن للجيل الخامس 5G استخدام المزيد من الترددات في النطاقات الثلاثة، ومن المحتمل أن تستخدم ترددات متعددة في وقت واحد. ولهذا السبب، فإن نطاقات 5G أكثر قابلية للتكيف من الأجيال الخلوية السابقة وتوفر تغطية وموثوقية أفضل. لكل نطاق تردد خصائص وقدرات مميزة.

1. نطاق منخفض:

بالمقارنة مع النطاقات الأخرى، يوفر النطاق المنخفض 5G تغطية أكبر ولكن معدل نقل البيانات أبطأ لأنه يستخدم ترددات أقل من 1 GHz. يعد إرسال الإشارات لمسافات طويلة واختراق الإشارة عبر العوائق مثل الأشجار والمباني من ميزات الهوائيات منخفضة النطاق. وبصفة عامة، فهي أكبر حجماً وذات مكاسب أقل من الهوائيات ذات الترددات الأعلى.

2. النطاق المتوسط:

تتراوح الترددات التي يستخدمها النطاق المتوسط 5G من 1 GHz إلى 6 GHz. مع تغطية أصغر من النطاق المنخفض، فهي توفر معدلات بيانات أسرع مع الحفاظ على التوازن بين السعة والتغطية. توفر هوائيات النطاق المتوسط كسباً أفضل وأصغر من هوائيات النطاق المنخفض. وكثيراً ما يتم استخدامها في المدن لمنح العديد من العملاء إمكانية الوصول إلى الإنترنت السريع.

3. النطاق العالي:

تشير الموجة mmWave (الموجة المليمترية)، أو الموجة عالية النطاق 5G، إلى 5G على ترددات أعلى من 24 GHz. على الرغم من أنها ذات نطاق خدمة محدود للغاية وتحجبها المباني والعوائق الأخرى بسهولة، إلا أنها توفر سرعات عالية جدًا. الهوائيات عالية النطاق صغيرة الحجم وذات مكاسب عالية جداً لتعويض التغطية المحدودة. وعادةً ما يتم تركيب هذه الهوائيات في المدن المكتظة بالسكان وتوفر اتصالاً سريعاً للغاية وبسرعات منخفضة.

قد يتغير نطاق التردد الدقيق نظرًا لأن البلدان والمناطق المختلفة قد تستخدم نطاقات تردد مختلفة للجيل الخامس.

أنواع الهوائي

نظرة عامة على common أنواع هوائيات 4G

• هوائي MIMO (هوائي متعدد المدخلات متعدد المخرجات)

يستخدم هذا النوع من هوائيات الجيل الرابع 4G هوائيات إرسال واستقبال متعددة لزيادة سرعات البيانات وموثوقيتها. لتوفير معدلات بيانات عالية للغاية، تستخدم شبكات الجيل الرابع للهاتف المحمول تقنية MIMO في كل من قنوات الوصلة الصاعدة والهابطة. ويتمثل أساس تقنية MIMO في استخدام عدة أنظمة هوائيات في كل من المحطة الأساسية والمحطة الطرفية المتنقلة.

• تشكيل الشعاع:

إرسال الإشارات مباشرة إلى المستخدمين لزيادة السعة والتغطية. يتم استخدام تقنية تشكيل الحزم، وهي تقنية متطورة لمعالجة الإشارات، بواسطة هوائيات الجيل الرابع لتوجيه طاقة الإرسال إلى مستخدم أو جهاز معين. وبالإضافة إلى تحسين جودة التغطية وكفاءة الإشارة، فإن ذلك يقلل أيضاً من التداخل وإهدار الطاقة.

لمحة عامة عن أنواع هوائيات الجيل الخامس 5G

• MIMO هائل MIMO:

تُستخدم تقنية تعدد المدخلات والمخرجات المتعددة الضخمة (Massive MIMO) عادةً في هوائيات الجيل الخامس. من خلال استخدام العشرات أو حتى المئات من عناصر هوائي البث والاستقبال، تعزز هذه التقنية سعة الشبكة وكفاءتها، مما يتيح خدمة المزيد من العملاء في وقت واحد. ومقارنةً بتقنية MIMO للجيل الرابع، يمثل ذلك زيادة كبيرة في كمية الهوائيات وتعقيدها.

• الخلايا الصغيرة:

يمكن جعل هوائيات الجيل الخامس أصغر حجمًا وأكثر إحكامًا نظرًا لأن الإرسال عالي التردد له أطوال موجية أقصر. وهذا يجعل من الممكن نشرها بحرية أكبر في مجموعة من الأماكن، بما في ذلك المرافق الداخلية وأسطح المباني وأعمدة الإنارة.

مزايا هوائي الجيل الرابع 4G وهوائي الجيل الخامس 5G

هوائيات 4G

• تغطية منطقة واسعة:

بالمقارنة مع أجهزة توجيه Wi-Fi التقليدية، يمكن أن توفر هوائيات 4G مساحة تغطية أكبر. وهذا يضمن للمستخدمين الحد الأدنى من تدهور الإشارة حتى على مسافات أكبر من مصدر الشبكة. هذا مفيد بشكل خاص في الأماكن التي تكون فيها خدمة النطاق العريض محدودة أو في الأماكن النائية حيث قد لا يمكن الوصول إلى اتصالات الإنترنت السلكية.

• تكنولوجيا ناضجة مع بنية تحتية راسخة

إن تركيب وتهيئة هوائي 4G أبسط بكثير مقارنة بهوائي 5G. حيث يمكن توصيلها بجهاز كمبيوتر أو شبكة بسهولة عن طريق كابل إيثرنت أو منفذ USB، وغالباً ما تأتي مع تعليمات مباشرة. ولذلك، فهي خيار عملي جيد للمستخدمين الذين لا يتقنون التكنولوجيا أو الذين لا يفضلون التعامل مع متاعب العمل لإعداد اتصال تقليدي بالإنترنت.

• النشر الفعال من حيث التكلفة

قد تكون هوائيات 4G خياراً ميسور التكلفة، للمستخدمين الذين لا يستطيعون الوصول إلى الإنترنت أو المستخدمين غير الراغبين في الدفع مقابل الاتصال القياسي بالإنترنت. وعادةً ما توفر هذه الهوائيات خطط بيانات قابلة للتعديل وتتيح للعملاء تحديد مقدار البيانات التي يستخدمونها وتحديد فاتورتهم بشكل مناسب. وعادةً ما يجد المستخدمون الذين لديهم أنماط استخدام متغيرة للإنترنت أو أولئك الذين يحتاجون إلى الاتصال بالإنترنت لفترة قصيرة من الوقت فقط أن هذا مفيد بشكل خاص.

• الموثوقية

بالمقارنة مع الشبكات التقليدية وأجهزة توجيه Wi-Fi، قد يوفر هوائي 4G اتصال إنترنت أكثر موثوقية وثباتاً بالإنترنت. ويأتي ذلك نتيجة لاستخدامها للإرسال الخلوي، والذي غالباً ما يكون أقل عرضة للتداخل وأكثر موثوقية من اتصالات Wi-Fi. لذلك، تقل احتمالية تعرض المستخدمين لانقطاع الاتصال بالإنترنت بشكل غير متوقع أو انخفاض في سرعة الإنترنت.

هوائيات 5G

• سعة وسرعات عالية جداً

مقارنةً بهوائيات 4G، صُممت هوائيات 5G لدعم سرعات بيانات أعلى بكثير. ولهذا السبب، سيتمكن العملاء من تحميل البيانات وتنزيلها بمعدلات أسرع، مما يتيح لهم ممارسة الألعاب عبر الإنترنت ومشاهدة مقاطع الفيديو عالية الدقة وتنزيل الملفات الكبيرة بشكل أسرع.

• زمن استجابة منخفض في تطبيقات الوقت الحقيقي

تتميز شبكة الجيل الخامس بزمن استجابة أقل بكثير مقارنةً بشبكة الجيل الرابع، مدعومًا بالتحسينات في تكنولوجيا الهوائي وبنية الشبكة. الكمون هو الفارق الزمني بين إرسال الطلب وتلقي الاستجابة. مع انخفاض زمن الاستجابة، يمكن للمستخدمين التواصل بشكل فوري تقريباً. هذا الكمون مطلوب في تطبيقات مثل الواقع الافتراضي والجراحة عن بُعد والمركبات ذاتية القيادة.

• اتصال إنترنت الأشياء مع قابلية توسع كبيرة

نظرًا لأن هوائيات الجيل الخامس (5G) أكثر قدرة على استيعاب سعة أكبر، يمكنها التعامل مع المزيد من الأجهزة في وقت واحد. وهذا مهم للغاية في المناطق التي يتصل فيها العديد من الأشخاص بالشبكة في وقت واحد، مثل الملاعب ومراكز التسوق والمطارات.

• استخدام تقنية تشكيل الشعاع

تتمتع هوائيات 5G بتقنية تشكيل الحزمة المتقدمة التي لديها القدرة على تركيز الإشارة على اتجاه معين. وهذا يساعد على رفع الأداء الكلي من خلال تقليل التداخل وتحسين جودة الإشارة.

عيوب هوائي الجيل الرابع 4G وهوائي الجيل الخامس 5G

هوائيات 4G

• مقارنةً بشبكة 5G، السرعة والسعة المحدودة

يتمتع هوائي الجيل الخامس بإمكانية التعامل مع سرعة بيانات تصل إلى 10 جيجابت في الثانية بينما تتوقف هوائيات الجيل الرابع عند 100 ميجابت في الثانية. هذا هو السبب في أن هوائيات 4G أبطأ قليلاً ولا يمكنها التعامل مع قدر المعلومات الذي تتمتع به هوائيات 5G.

• وقت استجابة أعلى

كمون هوائي 4G أعلى مقارنةً بهوائي 5G. الكمون هو الوقت الذي تستغرقه البيانات للانتقال من مصدرها إلى وجهتها. هوائيات 5G لديها تأخير أقل من 1 ميلي ثانية، في حين أن هوائيات 4G عادةً ما يكون زمن التأخير أكثر من 50 ميلي ثانية. تطبيقات مثل الجراحة عن بُعد أو المركبات ذاتية القيادة التي تتطلب اتصالاً في الوقت الفعلي1TP15من الضروري أن يكون زمن الاستجابة أقل.

• سعة محدودة

تتمتع هوائيات 4G بقدرة محدودة على دعم العديد من الأجهزة في نفس الوقت. هذه مشكلة أثناء الأحداث التي يستخدم فيها جميع الأشخاص أجهزتهم أو الأماكن ذات الكثافة السكانية العالية. من ناحية أخرى، تعد هوائيات 5G أكثر ملاءمة للمناطق ذات الكثافة السكانية العالية حيث يمكنها دعم عدد كبير من الأجهزة في نفس الوقت.

هوائيات 5G

• تكاليف النشر المرتفعة

بالمقارنة مع هوائيات الجيل الرابع، فإن هوائيات الجيل الخامس (5G) أكثر تكلفة في الإنتاج والإعداد. ويرجع ذلك إلى ما تتطلبه تقنية الجيل الخامس من معدات أكثر تقدماً وتعقيداً.

• نطاق محدود

بالمقارنة مع بث الجيل الرابع، فإن إشارات الجيل الخامس (5G) لها مدى أقصر بسبب طولها الموجي الأقصر. لضمان التغطية، يجب تركيب المزيد من هوائيات 5G في منطقة معينة.

• اختراق العوائق

العوائق مثل الأشجار والمباني تجعل من الصعب على إشارات 5G المرور عبرها. ويتطلب ذلك عموماً المزيد من الهوائيات الموضوعة بكثافة أعلى للحصول على تغطية موثوقة مع شبكة الجيل الخامس، وغالباً ما يكون ذلك بدعم من تقنية الخلايا الصغيرة.

الكمون

الكمون هو الوقت الذي تستغرقه البيانات للانتقال من المرسل إلى المستقبل والعكس. في أنظمة الجيل الرابع، عادةً ما يكون وقت الاستجابة في حدود 30 إلى 50 ميلي ثانية. هذا الكمون مناسب تماماً لمعظم التطبيقات التقليدية، مثل بث الفيديو والتصفح عبر الإنترنت. ومع ذلك، فإنه يمثل قيدًا على تطبيقات الوقت الفعلي أو التطبيقات ذات المهام الحرجة، مثل الألعاب عبر الإنترنت والتحكم عن بُعد في الأجهزة.

حيث تم تصميم أنظمة الجيل الخامس 5G لتوفير زمن كمون منخفض يصل إلى 1 ميلي ثانية، ويسمح هذا الانخفاض الكبير في زمن الكمون هذا بالاتصال المشترك في الوقت الحقيقي بسلاسة وبالتالي تمكين التطبيقات التي تشمل المركبات ذاتية القيادة والواقع المعزز وحتى الجراحة عن بُعد. يتم الحصول على وقت الاستجابة المنخفض في الجيل الخامس من خلال نشر تقنيات متقدمة مثل تشريح الشبكة، والحوسبة الطرفية، وبنى الهوائي المحسّنة.

تتمثل بعض تقنيات هوائيات الجيل الخامس في تشكيل الحزمة و MIMO الهائل، والتي تعمل على تحسين قوة الإشارة وتقليل التداخل، وبالتالي تقليل زمن الاستجابة بشكل كبير وضمان نقل البيانات بسرعة عالية.

السعة والإنتاجية

تُعد سعة الشبكة اللاسلكية وإنتاجيتها أمرًا بالغ الأهمية للتعامل مع حركة البيانات وإدارتها بالإضافة إلى دعم عدد من التطبيقات. بالنسبة لشبكة الجيل الرابع 4G، تصل معدلات البيانات إلى ذروة تصل إلى 1 جيجابت في الثانية في الظروف المثالية. على الرغم من أن هذا كافٍ للعديد من التطبيقات المستخدمة اليوم، بما في ذلك بث الفيديو عالي الدقة والاستخدام العام للإنترنت، إلا أن الجيل الرابع 4G يعاني في كثير من الأحيان من كثافة المستخدمين العالية ومتطلبات البيانات المتزايدة باستمرار.

تضمن شبكات الجيل الخامس 5G تحسينات في السعة والإنتاجية. تتجاوز السرعة القصوى 10 جيجابت في الثانية، بينما سيكون النظام قادرًا على دعم الاتصال الهائل، حتى مليون جهاز لكل كيلومتر مربع. كل ذلك مدفوع بالتقنيات المتقدمة: مثل تقنية MIMO الضخمة مع إمكانية نقل العديد من تدفقات البيانات في وقت واحد وعرض نطاق ترددي أكبر مع نطاقات تردد أعلى.

سيناريوهات التطبيق

التطبيقات النموذجية التي تم تمكينها بواسطة هوائيات 4G

• أجهزة التوجيه اللاسلكية وإنترنت النطاق العريض المتنقل: من خلال استخدام هوائيات 4G، يقوم جهاز التوجيه اللاسلكي بتوصيل عدة أجهزة بالإنترنت في وقت واحد.

• الهواتف المحمولة: لتسهيل الاتصال الصوتي الثابت إلى جانب النقل السريع للبيانات، تم تزويد الهواتف المحمولة بهوائيات 4G مدمجة.

• تطبيقات إنترنت الأشياء: تعتمد بعض أجهزة إنترنت الأشياء مثل الأجهزة القابلة للارتداء والعدادات الذكية والكاميرات الأمنية على هوائيات 4G للاتصال بالإنترنت ونقلها.

• وسائل النقل العام: يتم تركيب هوائيات الجيل الرابع 4G على الحافلات والقطارات والترام لتوفير الوصول إلى الإنترنت للركاب وتمكين تتبع المركبات ومراقبتها في الوقت الفعلي.

• الاستخدامات الصناعية: تُستخدم هوائيات 4G في الصناعات للاتصال المشترك من آلة إلى آلة1TP15، وتتبع الأصول، والمراقبة عن بُعد.

• خدمات الطوارئ: تستخدم مركبات خدمات الطوارئ هوائيات 4G لضمان استمرار الاتصال ونقل البيانات أثناء المواقف التي تهدد الحياة.

• المناطق النائية والريفية: توفر هوائيات الجيل الرابع 4G إنترنت عالي السرعة للشركات والمنازل في تلك المناطق التي يكون فيها الاتصال السلكي منخفضاً.

• البحرية والطيران: يتم تركيب هوائيات 4G على القوارب والسفن والطائرات لتوفير الوصول إلى الإنترنت للركاب وأفراد الطاقم.

• الأماكن العامة: تستخدم المطاعم والفنادق والمتاجر هوائيات 4G لتوفير الإنترنت اللاسلكي للعملاء والموظفين.

• عمليات النشر المؤقتة: تُستخدم هوائيات 4G في فعاليات الحفلات الموسيقية والأحداث الرياضية ومواقع البناء، فقط لتوفير تسهيلات الإنترنت للزوار والعاملين.

التطبيقات الناشئة التي تتيحها هوائيات الجيل الخامس 5G

• الواقع الافتراضي والواقع المعزز: هوائيات 5G مفيدة لمتطلبات النطاق الترددي العالي والكمون المنخفض للغاية الناشئة في الواقع الافتراضي والواقع المعزز. سواء كان الأمر يتعلق بممارسة الألعاب أو مشاهدة الأفلام أو حضور الاجتماعات افتراضيًا، فإن الهوائي يوفر للمستخدمين جلسة سلسة وتفاعلية.

• المركبات ذاتية القيادة: يمكن للمركبات ذاتية القيادة استخدام هوائيات 5G للتواصل مع البنية التحتية مثل إشارات الطرق وإشارات المرور. تتيح هذه الهوائيات مشاركة المعلومات في الوقت الفعلي بين السيارات، وبالتالي تعزيز الملاحة والتدفق والسلامة.

• تتضمن المدن الذكية مصابيح الشوارع الذكية، وأنظمة إدارة النفايات، وشبكات النقل العام، من بين العديد من الأنظمة والأجهزة الأخرى التي تربطها هوائيات 5G لجعل المدن الذكية حقيقة واقعة. تعمل الهوائيات على تسهيل الاتصال المشترك للبيانات وتسمح بنقل أكثر فعالية.

• الجراحة عن بُعد والتطبيب عن بُعد: تتيح هوائيات 5G مجموعة واسعة من تطبيقات الرعاية الصحية، من مراقبة المرضى عن بُعد إلى التطبيب عن بُعد. يتيح ذلك نقل المرضى ونقل البيانات الطبية في الوقت الفعلي من قبل المتخصصين في الرعاية الصحية أو المراقبة والتشخيص والعلاج عن بُعد عن بُعد افتراضيًا.

• إنترنت الأشياء: من الأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة الاستشعار الصناعية إلى الأجهزة المنزلية الذكية، يمكن لهوائيات الجيل الخامس دعم وتوصيل مجموعة من أجهزة إنترنت الأشياء. فهي تساعد في الانتقال السلس والفعال للبيانات من هذه الأجهزة إلى الإنترنت.

• الوصول اللاسلكي الثابت: تُستخدم هوائيات الجيل الخامس 5G لتوفير إمكانية الوصول إلى الإنترنت عالي السرعة للمنازل والشركات دون استخدام التوصيلات التقليدية المتصلة. وتتميز الهوائيات بالمرونة والخفة، حيث يمكن أن تحل بسهولة محل التوصيلات الكبلية من خلال استقبال إشارة الجيل الخامس وتوزيعها لاسلكياً داخل المبنى.

• الأتمتة الصناعية: توفر هوائيات 5G في البيئات الصناعية الاتصال اللاسلكي بين الأجهزة والأنظمة. وتساهم هذه الهوائيات في زيادة الإنتاج والكفاءة والسلامة من خلال تمكين المراقبة والتحكم عن بُعد وتسهيل تدفق المعلومات في الوقت الفعلي بين الآلات.

• شبكات الهاتف المحمول: تسهّل هوائيات الجيل الخامس 5G تمكين الأجهزة المحمولة من الاتصال لاسلكيًا بمعدلات عالية، وبالتالي تمكين المستخدمين من تبادل الرسائل وإجراء المكالمات والوصول إلى البيانات بسرعة عالية أكثر من الأجيال التكنولوجية السابقة.

• السلامة العامة وخدمات الطوارئ: يتم دعم خدمات الطوارئ، بما في ذلك الشرطة وإدارة الإطفاء وسيارات الإسعاف، بهوائي 5G. يتم تحسين أوقات الاستجابة والتنسيق في حالات الطوارئ من خلال قنوات اتصال مشتركة أسرع وأكثر موثوقية بين مراكز إرسال الطوارئ وأول المستجيبين.

• الترفيه والألعاب: توفر هوائيات الجيل الخامس 5G تطبيقات منخفضة الكمون وعالية السرعة للترفيه والألعاب. تعمل هذه الهوائيات على تحسين تجربة المستخدم للاعبين من خلال بث محتوى فيديو عالي الجودة دون تخزين مؤقت، كما تتيح اللعب السلس للألعاب عبر الإنترنت دون تأخير.

استهلاك الطاقة

على الرغم من أن هوائيات الجيل الرابع تستخدم طاقة أقل لكل وحدة، إلا أنها تواجه مشكلة في التعامل بفعالية مع متطلبات البيانات الكبيرة. على الرغم من أنها تستهلك طاقة كبيرة في البداية، إلا أن هوائيات الجيل الخامس تعمل على تحسين استخدام الطاقة من خلال استخدام تقنيات مثل التشكيل الفعال للحزم وأوضاع السكون. بالمقارنة مع الجيل الرابع، تستخدم تقنية الجيل الخامس 5G طاقة أكبر للعمل. وهذا يعني أن هوائيات الجيل الخامس قد تحتاج إلى المزيد من الطاقة، مما قد يزيد من نفقات التشغيل. أصبح من الممكن استخدام أنظمة هوائيات أكثر مراعاة للبيئة وأكثر استدامة في كل من شبكات الجيلين الرابع والخامس بسبب التطورات في المواد، وإدارة الشبكات القائمة على الذكاء الاصطناعي، وتقنيات تجميع الطاقة.

الخاتمة

تمثل هوائيات الجيل الرابع 4G وهوائيات الجيل الخامس 5G، بفضل قدرات ومتطلبات كل منهما، تقدمًا كبيرًا في الاتصالات اللاسلكية المشتركة 1TP15. تقوم هوائيات الجيل الخامس 5G بتحديث الاتصال بسرعة وسعة فائقة ووقت استجابة منخفض، بينما تتفوق هوائيات الجيل الرابع 4G في التغطية والتكلفة. تُعد هوائيات الجيل الخامس 5G جزءًا أساسيًا من شبكات الجيل التالي اللاسلكية لأنها توفر سرعة وسعة وتغطية وأداء شبكة أفضل بشكل عام من هوائيات الجيل الرابع. سوف يتشكل مستقبل الاتصالات اللاسلكية من خلال التطورات في كفاءة الطاقة وتصميم الهوائيات مع تطور التكنولوجيا، مما يفتح تطبيقات ثورية ويسد الفجوة الرقمية. بشكل عام، تقدم هذه المقالة مراجعة شاملة للميزات والاختلافات الرئيسية لهوائيات الجيل الرابع والجيل الخامس.