چرا کاربران از سرعت 5G راضی نیستند

به گزارش فوربز، سرعت بسیار بالای دانلود یا با دستگاه‌ها و شبکه‌های 5G مجهز به موج میلیمتری (mmWave) امکان پذیر است، که دسترسی به چنین سیگنال‌هایی محدود است و برد کوتاهی دارند یا باید ازفرکانس‌های میانی (mid-band) (2.5-3.5 GHz) که به تازگی در دسترس قرار گرفته‌اند استفاده شود. با این حال سرعت پایینی که کاربران اولیه تکنولوژی 5G شاهد هستند را می‌توان ناشی از کامل نبودن شبکه‌های 5G فعلی دانست.

خوشبختانه راه حلی برای تقویت این شبکه‌ها وجود دارد؛ افزایش تراکم. افزایش تراکم شبکه 5G به معنای استفاده از عناصر بیشتر در فضای مد نظر است. بسیاری فرض می‌کنند که این فرایند به معنای افزایش نقاط انتقال در یک شبکه است. بله درست است اما این تنها بخشی از راه حل است. در حال حاضر بسیاری در تلاشند تعداد یا حجم سیگنال‌هایی که قابلیت حمل روی شبکه‌های بی‌سیم دارند را افزایش دهند، هم از لحاظ افزایش برد فرکانس‌هایی که قابلیت حمل سیگنال را دارند و هم افزایش ظرفیت اطلاعاتی هر سیگنال. روی هم رفته هدف تمامی این فعالیت‌ها سرعت بخشیدن به شبکه‌های 5G و کاهش تاخیر یا تعداد دفعات افت سرعت است.

در ساده‌ترین شکل برای افزایش تراکم می‌توان برج‌های مخابراتی را افزایش داد. مسئله اینجاست که چنین فرایندی به هیچ وجه ساده نیست، ارائه دهندگان برای نسب این دکل‌ها با دولت‌های محلی و زمین‌داران به مشکل خورده‌اند. در همین راستا و برای حل این مشکلات، اداره ارتباطات دولت امریکا قوانینی را برای گسترش زیرساخت شبکه 5G وضع کرده است. این قوانین در واقع اختیارات دولت محلی برای جلوگیری از پیشرفت زیرساخت‌های شبکه فعلی همچون دکل‌های مخابراتی را محدود می‌کند.

همچنین افزایش تراکم 5G عمدتا به ساخت و نصب تعداد زیادی فرستنده‌های سلول کوچک ،درواقع جعبه‌های ارسال، یا حتی به اندازه جعبه کفش وابسته است که می‌توان از آن برای تقویت شبکه استفاده کرد.  مشکل اینجاست که برای ساخت فرستنده‌های کوچک به پیشرفت در راستای موج میلیمتری (mmWave) نیاز است اما این روند آهسته تر از آنی است که تصور می‌شود. نه تنها دستیابی به فرستنده‌های سلول کوچک دشوار است، بلکه هزینه تجهیزات بالا است و بسیاری از ارائه کنندگان از بازده مالی چنین اقدامی مطمئن نیستند.

علاوه بر فرستنده‌های کوچک سلولی، بخش مهمی از اقدامات مربوط به افزایش تراکم به آنتن‌ها و تکنولوژی MIMO عظیم (چند-ورودی، چند خروجی) (Massive MIMO) بستگی دارد. در واقع MIMO عظیم اجازه می‌دهد تا تعداد زیادی آنتن به طور همزمان سیگنال ارسال کنند و درنتیجه تعداد اتصال در ازای هر آنتن کاهش و سرعت بالقوه هر اتصال افزایش پیدا می‌کند. بسیاری از ارائه دهندگان بزرگ اینترنتی از آنتن MIMO برای شبکه‌های 4G خود استفاده کرده‌اند و اکنون سعی دارند که آنتن‌هایی بهینه‌تری برای 5G طراحی کنند. نکته جالب توجه این است که هرچه فرکانس پایین‌تر باشد، به آنتنی بزرگ‌تر و هرچه فرکانس بالاتر باشد به آنتن کوچکتری نیاز است. دلیل اصلی اینکه امکان فرستنده‌های سلولی کوچک برای mmWave فراهم اما برای 5G پایین‌تر از 6 فراهم نشد همین است. آنتن MIMO برای استفاده در فرکانس‌های میان‌برد (در 2.5-3.5 GHz) که در حال حاضر T-Moblie به دلیل مالکیت Sprint در اختیار دارد ساختار مناسبی است که می‌تواند به سادگی در برج های مخابراتی حاضر جای گیرد.

تلاش برای افزایش تراکم در زمینه استفاده دوباره و واگذاری دوباره طیف فرکانس رادیویی و همچنین طیف فرکانس جدید رادیویی انجام می‌گیرد. مسئله طیف شاید برای بسیاری گیج کننده باشد، به یاد داشته باشید که طیف همانند جاده‌های بزرگراه است و سیگنال‌هایی که در یک شبکه بی‌سیم منتقل می‌شوند همان خودروهای حاضر در این جاده‌ها هستند. پس هر تلاشی که برای افزایش تعداد جاده‌ها، عریض کردن جاده، یا حتی قراردادن جاده‌ای روی جاده دیگر همچون مسیرهای چند طبقه انجام گیرد روی تعداد خودروهایی که می‌توانند از آن جاده استفاده کنند (یا تراکم سیگنال ها) موثر خواهد بود.

یکی از نکات مهم این است که هرچه طیف بیشتری داشته باشیم بهتر است. بعلاوه مکان فرکانس (همراه با برد کلی فرکانس های موجود) نیز اهمیت بالایی دارد. درست همانطور که یک بزرگراه چهار باندی در شهری شلوغ بسیار مفیدتر از جاده‌ای هشت باندی در خارج شهر است، داشتن طیف مناسب نیز به انتقال ترافیک بهتر در شبکه 5G کمک خواهد کرد.

با این حال بسیاری متوجه نیستند که در خطی با یک اندازه مشخص، فرکانس انتقال سیگنال ثابت است، همانطور که عرض خطوط جاده‌ای در بزرگ راه‌های شهری با روستا‌ها متفاوت نیست. از لحاظ طیف، شما همان مقدار داده‌ای را می‌توانید از کانالی با پهنای باند 10 MHz در طیف 600 MHz 5G زیر-6 منتقل کنید که از پهنای باند 10MHz در طیف 30Ghz mmWave امکان پذیر است. تفاوت این است که همانطور که در خارج از فضای آزاد بیشتری در اختیار دارید، در طیف فرکانس mmWave هم طیف آزاد بیشتری نسبت به باندهای کوچکتر زیر-6 GHz وجود دارد.

به موضوع افزایش تراکم برگردیم، با استفاده از فناوری‌های جدید می‌توان از یک سری فرکانس‌ها به شکل متفاوتی استفاده کرد. به‌علاوه ارائه‌دهندگان خدمات مخابراتی نیز برای استفاده از طیفی که در اختیار دارند تصمیم‌های متفاوتی می‌گیرند. فناوری تازه‌ای به نام اشتراک گذاری طیف پویا (DSS) به این ارائه دهندگان اجازه می‌دهد که برخی فرکانس‌ها را همزمان برای دستگاه‌های 4G و 5G استفاده کنند. این موضوع از آنجایی که اهمیت دارد که حالا ارائه دهندگان می‌توانند در عین ارائه خدمات به کاربران بیشمار 4G LTE، دسترسی دستگاه‌های 5G را نیز به این شبکه فراهم کنند. پس از سال‌ها بحث در این زمینه چند شرکت به DSS روی آورده اند و حالا درنتیجه کاربران 5G “خطوط” بیشتری برای انتقال داده‌های خود دارند.

دیگر شرکت‌ها رویکردی متفاوتی داشته‌اند. شرکت T-Moblie به ویژه تلاش می‌کند برخی طیف‌های جدید 600-MHz با پهنای باند پایین که به 5G اختصاص داده است را تقویت و همچنین برخی فرکانس‌های آن را به کاربردهای دیگری نیز اختصاص دهد. این شرکت با وجود نداشتن وابستگی به DSS اعلام کرده است که برای یک سری شرایط از این فناوری استفاده خواهد کرد. با این حال هدف اصلی این شرکت استفاده از طیف استفاده نشده و آزاد کردن بخش عمده-تا 100MHz- در باند فرکانس 2.5GHz (که معمولا باند-متوسط نامیده میشود) است و با خرید Sprint حقوق آنرا در اختیار دارند. در حال حاضر قسمتی از طیف باند متوسط برای ترافیک 4g LTE استفاده می‌شود اما با حرکت ترافیک LTE به سمت 1.9 GHz (که هردو شرکت پیشتر برای 3G و 4G استفاده می کردند)، می‌توانند خطوط زیادی را برای ترافیک 5G آزاد کنند. این شرکت در حال‌حاضر برخی از این قابلیت‌ها را برای نیویورک فعال کرده است و براساس گزارشات عملکرد دستگاه‌های 5G را به شکل قابل توجه بهبود بخشیده است. در واقع حتی در چند مورد گزارش سرعت دانلود بالاتر از 750 Mbps برای طیف باند-متوسط 5G آنها در2.5 GHz گزارش شده است.

علاوه بر استفاده هوشمندانه در طیف موجود، چند فناوری شبکه دیگر را نیز شاهد هستیم که تاثیر مثبتی بر عملکرد این شبکه دارند. یکی از مهمترین آنها حالت Standalone است که به SA مخفف می‌شود و بسیاری از ارائه دهندگان بزرگ اینترنت از جمله T-Mobile از استفاده از آن را در سال آینده خبر داده‌اند. در واقع SA به معنای به روز رسانی زیرساختی است که بین برج‌های سلولی با ارائه دهندگان خدمات ابری، مراکز داده‌ها و دیگر منابع محاسباتی قرار دارد، جایی که چیزهایی همچون وبسایت، آخرین پست‌های شبکه اجتماعی یا هرگونه اطلاعاتی که شما بخواهید روی گوشی هوشمندتان مشاهده کنید پردازش می‌شود.

اولین نسخه‌های شبکه 5G، نسخه‌هایی که در حال حاضر هم فعال هستند، از (NSA (Non Standalone Mode در زیرساخت شبکه استفاده می‌کنند. دلیل این موضوع هزینه و تجربه است. تحول به سوی شکل تازه سیگنال‌های رادیویی و همچنین مجموعه فرکانس‌های جدیدی که برای 5G ضرورت داشت به خودی خود امر دشواری است. بعلاوه شرکت های ارائه دهنده دریافتند که با انتقال از 4G به 5G باید زیر ساخت های خود را نیز به روز کنند. در نتیجه انجام همزمان این دو باعث تاخیر شده است. راه‌حل 5G NSA به این شرکت‌ها اجازه می دهد که به استفاده از همان زیرساخت‌های 4G LTE ادامه دهند و تنها بخش‌های رادیویی شبکه را براساس استانداردهای 5G به روزرسانی کنند. با اجرای SA، فرایند گزار دو مرحله‌ای به 5G “واقعی” کامل خواهد شد، زیرا برای پشتیبانی کامل از ویژگی های 5G باید زیرساخت ها هم به روز رسانی شوند.

اما تحولات فرکانسی که پیشتر به آن اشاره شد، استثنائی در این رویه محسوب می‌شوند. با باز شدن باندهای فرکانسی جدید برای شبکه های 5G که قرار است با راه‌اندازی فرکانس‌های باند(C- (C-Band و همچنین تا حدی با استفاده از CBRS انجام گیرد، عملکرد شبکه 5G جهش بزرگی خواهد داشت.

اما در آخر اقدام دیگری که می‌تواند به افزایش تراکم و بهبود عملکرد این شبکه کمک کند بهینه سازی نرم افزاری است. برای مثال یک سری قابلیت‌های “ناظر” موقعیت شما را در شبکه تلفن همراه نشان می‌دهد و اگر حرکت زیادی ندارید می‌توان این قابلیت‌ها را غیرفعال کرد. به این ترتیب تولید کنندگان نرم افزارهای گوشی می‌توانند خروجی اتصال اینترنتی را افزایش دهند. همچنین راه کارهایی وجود دارد که از طریق آن می‌شود اندازه بسته‌هایی که در شبکه منتقل می‌شوند را تنظیم کرد و درنتیجه عملکرد شبکه را بهبود بخشید. هیچکدام از این قابلیت‌ها خودکار نیستند، تولید کنندگان نرم افزار باید در این راستا تلاش کنند. مشخصا این تغییرات برای نرم‌افزارهای حساس به تاخیر از جمله بازی‌ها سودمند خواهند بود.

اما روی هم رفته خبر خوش این است که شبکه‌های 5G هم از لحاظ عملکرد و هم از لحاظ پاسخگویی در حال رشد هستند. این خبر به ویژه برای کاربران فعلی 5G خوشحال کننده است زیرا درنتیجه چنین تغییراتی، سرعت اکثر گوشی‌های 5G منجر افزایش خواهد یافت. اما استثنا وجود دارد ، برخی گوشی‌های اولیه 5G سخت افزار مورد نیاز برای پشتیبانی از این پیشرفت‌ها را در اختیار ندارند. اما خوشبختانه تعداد زیادی از گوشی‌های اینچنینی به فروش نرسیده است و مدل‌های جدید گوشی‌های 5G همچون گلکسی اس 20 سامسونگ و مدل‌های ارزان A71 و A51 5G از این پیشرفت‌ها پشتیبانی می‌کنند. در برخی موارد شاید نیاز باشد نرم افزار گوشی را بروز رسانی کنید اما ظرفیت استفاده وجود دارد.

مسیر افزایش تراکم و بهبود عملکرد شبکه‌های 5G نسبتا طولانی و پیچیده خواهد بود. به یاد داشته باشید که در دوره اول راه‌اندازه شبکه‌های 4G هم شاهد مشکلاتی این چنینی بودیم و نباید تجربه 5G باعث حیرت ما شود.