ما هي نطاقات ترددات الجيل الخامس 5G؟

شبكة الجيل الخامس 5G الخلوية هو تكامل بين تقنيات مبتكرة متعددة مثل إنترنت الأشياء (IoT)، وتقنيات متعددة المدخلات والمخرجات (ميمو)، والموجات المليمترية (mmWave)، والوظيفة الافتراضية للشبكة (NFV)، والشبكة المعرفة بالليونة (SDN)، وغيرها الكثير. ستوفر تقنية الجيل الخامس (5G) معدل بيانات فائق السرعة وسعة أعلى ونطاق تردد أكبر لهذه التقنيات لتعمل بأقصى طاقتها وتستجيب لطلبات المستخدمين في وقت قصير. سيتم نشر خدمات الجيل الخامس 5G في البداية على 4G LTE (شبكة التطور طويل الأمد)، والتي يُطلق عليها اسم شبكة الجيل الخامس غير الستاندالونية (NSA). وستتشارك هذه الشبكة مساحة حركة المرور مع شبكة الجيل الرابع LTE باستخدام ترددات تتراوح بين 6 GHz الفرعية التي تستخدمها شبكة الجيل الرابع LTE أيضًا لتوفير الخدمات للمستخدمين.

ومع ذلك، بمجرد نشر بنيتها الأساسية بالكامل، ستستخدم شبكة الجيل الخامس 5G شبكتها في جميع العمليات والخدمات، لتصبح شبكة الجيل الخامس المستقلة (SA). في هذه المقالة، نقدم نظرة عامة مفصلة عن ماهية نطاقات ترددات الجيل الخامس والتقنيات التي ستعمل فيها. لذا، دعونا نبدأ:

ما هي نطاقات ترددات الجيل الخامس 5G؟

ترددات الجيل الخامس 5G هي جزء من نطاق الطيف الراديوي الذي ينقل بيانات المستخدم من المصدر إلى الوجهة. وبعبارة أخرى، توفر ترددات الجيل الخامس الراديوية وسيطًا لنقل بيانات المستخدم من جهاز المستخدم (UE) إلى البُنى التحتية المتطورة (eNB) أو المحطة الأساسية (BS) إلى المستخدم النهائي.

في الجيل الخامس، سيتم استخدام نطاقات التردد الأعلى في الغالب في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية أو التطبيقات الداخلية لخدمات الاتصالات المشتركة قصيرة المدى. في حين سيتم استخدام نطاقات التردد المنخفضة في التطبيقات الخارجية التي تغطي مناطق أقل كثافة سكانية لخدمات الاتصالات المشتركة طويلة المدى. في الترددات المنخفضة، تنتقل البيانات بسرعة أبطأ مقارنةً بالترددات الأعلى ولكنها تنتقل إلى مسافات أطول. ومع ذلك، مع معدلات بيانات الجيل الخامس، لن يشعر المستخدمون بأي تأخير على الإطلاق في الاتصالات المشتركة قصيرة المدى communication طويلة المدى.

4G LTE مقابل 5G الطيف الترددي 4G LTE مقابل 5G الطيف الترددي 5G

وفقاً ل 3GPP، يتراوح طيف التردد الذي تعمل فيه شبكات الجيل الرابع LTE بين 700 MHz إلى 2.7 GHz. وتبلغ معدلات البيانات القصوى النظرية لشبكة LTE 75 ميجابت في الثانية لإرسال الوصلة الصاعدة و300 ميجابت في الثانية لإرسال الوصلة الهابطة مع تعدد الإرسال المكاني، أي هوائي MIMO النظام.

ينقسم نطاق الطيف 5G إلى نطاقين: النطاق الأول نطاق التردد الأول من 450 MHz إلى 6 GHz، حيث يتم تضمين نطاق تردد LTE أيضًا. يُشار إلى هذا النطاق باسم Sub-6 GHz. أما النطاق الثاني فيُشار إليه باسم طيف الموجة mmWave، ويغطي من 24.25 GHz إلى 52.6 GHz. وتبلغ معدلات البيانات القصوى النظرية لشبكة الجيل الخامس 20 جيجابت في الثانية لبث الوصلة الهابطة و10 ميجابت في الثانية لبث الوصلة الصاعدة لشبكة الجيل الخامس المنتشرة بالكامل.

نطاقات التردد الممكنة للجيل الخامس 5G

5G سيكون لها نطاق موسع من الترددات لتوفير تغطية إشارة عالية الجودة. وعلى غرار شبكات الهاتف المحمول السابقة، ستستخدم شبكات الجيل الخامس أيضًا تقنية ازدواجية تقسيم التردد (FDD) لنطاقات التردد المنخفضة، وازدواجية تقسيم الوقت لنطاقات التردد الأعلى، وتحديدًا فوق 10 GHz. سيكمل نطاق التردد الأعلى نطاقات التردد المنخفض من خلال توفير سعة أكبر للنظام وعرض نطاق ترددي كبير للتعامل مع حركة البيانات العالية في المناطق المكتظة بالسكان. تنقسم نطاقات أطياف الجيل الخامس إلى الأجزاء الثلاثة التالية:

1. طيف النطاق الترددي المنخفض 5G

يشير نطاق التردد المنخفض إلى نطاق الطيف الأقل من 1GHz. في شبكات الجيل الخامس، سيُستخدم نطاق الطيف هذا في الغالب لتغطية مناطق أوسع ولكن بمعدل بيانات أبطأ ووقت استجابة أبطأ، ومع ذلك سيكون أفضل من شبكات الجيل الرابع LTE. سيعتمد أداء 5G في نطاق الترددات المنخفضة على مدى قربك من البادئ النووي الإلكتروني. وعلاوة على ذلك، يمكن لإشارات الترددات المنخفضة أن تخترق جدران المباني أو النوافذ بسهولة، مما يوفر خدمات الجيل الخامس الخلوية.

2. طيف النطاق المتوسط 5G 5G

يغطي طيف النطاق المتوسط نطاق تردد يتراوح بين 1 GHz إلى 6 GHz. يعتبر هذا الطيف الترددي مثاليًا لخدمات الجيل الخامس (5G) حيث يمكنه الانتقال لمسافات طويلة مع حمل كمية كبيرة من البيانات. وفقًا لـ الاتحاد العالمي للاتصالات المتنقلةفإن الطيف الترددي من 3.3 GHz إلى 3.8 GHz جذاب للغاية بالنسبة للجيل الخامس حيث خصصته العديد من الدول لخدمات الجيل الخامس.

ومع ذلك، تستخدم بعض البلدان أيضًا نطاقات تردد متوسطة أخرى للجيل الخامس، بما في ذلك الصين واليابان اللتان تفكران في نطاق التردد من 4.5 GHz إلى 5 GHz للجيل الخامس. بينما في الولايات المتحدة وكندا، ينشر المشغلون بالفعل خدمات الجيل الخامس على نطاقات التردد 2.3 GHz و2.5 GHz إلى 2.6 GHz.

3. طيف التردد العالي 5G 5G فوق 6 GHz

ستوفر تقنية الجيل الخامس معدلات بيانات أعلى من أجيال الشبكات السابقة، والتي ستكون في نطاقات تردد أعلى، أي أعلى من 6 GHz. في مثل هذه النطاقات الأعلى، ستعمل تقنية mmWave في خلايا صغيرة الحجم باستخدام هوائيات موجهة من شأنها تقليل زمن الاستجابة والتداخل إلى مستوى منخفض للغاية.

ووفقًا لتوصية الاتحاد العالمي للاتصالات المتنقلة GSMA، يجب على مزودي الخدمة نشر تقنية الموجات mm في 26 GHz و40 GHz و50 GHz و66 GHz لتقديم خدمات الهاتف المحمول. ومع ذلك، تفكر بعض الشركات أيضًا في استخدام 26 GHz و28 GHz نظرًا لأنها مناسبة جدًا للمشغلين بالفعل ولأنها نطاقات متجاورة، سيكون من الأسهل على الأجهزة المحمولة دعمها.

توفر تقنية الموجة mmWave معدل بيانات مرتفع للغاية يصل إلى 1 جيجابت في الثانية إلى 3 جيجابت في الثانية أو أعلى من ذلك. ومع ذلك، فهي تغطي مسافات صغيرة جدًا مثل أقل من ميل واحد وتتعرض أيضًا للتداخل من الأشجار والمباني. ولهذا السبب فإن تقنية mmWave مناسبة للخدمات قصيرة المدى في الأماكن المغلقة.

لماذا الطيف الترددي ضروري؟

الطيف الترددي هو العنصر الأكثر أهمية في أي شبكة اتصالات من الجيل الخامس (5G) لأنه يسمح للمشغلين بتوفير خدمات الشبكة على نطاقات طيف محددة لعملائهم. في شبكة الجيل الخامس، سيوفر لك النطاق عالي الطيف سرعة فائقة لم يختبرها أحد من قبل. ومع ذلك، سيغطي نطاق 5G منخفض الطيف الترددي مناطق أكبر ويتيح الاتصال المشترك لمسافات طويلة.

يتنافس المشغلون بصرامة لتقديم خدمات الجيل الخامس 5G عالية الجودة للعملاء من خلال زيادة التغطية الحالية والاستفادة من التقنيات الجديدة وشراء طيف إضافي لتحقيق أقصى قدر من التغطية.

الخاتمة

في هذه المقالة، تعرفت في هذه المقالة على ماهية نطاقات ترددات الجيل الخامس والفرق بين طيف التردد التشغيلي للجيل الرابع LTE وطيف التردد التشغيلي للجيل الخامس. وعلاوة على ذلك، فإنه يقدم أيضًا نظرة عامة مفصلة عن نطاقات الترددات المحتملة لشبكة الجيل الخامس التي تم تصنيفها إلى ثلاثة أجزاء: طيف النطاق المنخفض، وطيف النطاق المتوسط، وطيف النطاق العالي. شبكة الجيل الخامس 5G هي عبارة عن تكامل بين تقنيات متعددة حيث سيشهد الناس شبكة خلوية وشبكة Wi-Fi وإنترنت الأشياء وإنترنت الأشياء وآلة إلى آلة (M2M) التي تخدم الناس مع ميزاتها المبتكرة. وعلى الرغم من أنها ستستخدم في البداية بنية شبكة الجيل الرابع 4G، إلا أنها ستحدث ثورة في كل جانب من جوانب الحياة البشرية بمجرد نشرها بالكامل.