فناوری 5G mmWave

mmWave Wireless به‌صورت اختصاری به ظهور استانداردهای جدید فناوری 5G می‌پردازد و برای شبکه‌های تلفن همراه و چگونگی تحقق پتانسیل آن‌ها با استفاده از انتقال اتباطات بی‌سیم به کار می‌رود. طیف خدمات 5G نه تنها باندهای زیر ۶ گیگاهرتز را شامل می‌شود، بلکه از جمله باندهایی است که در حال حاضر برای شبکه‌های 4G LTE نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این فناوری باندهای فرکانسی بالا را نیز پشتیبانی می‌کند که تا پیش از این برای شبکه‌های موبایل استفاده نشده بود و هم اکنون می‌تواند گسترش پیدا کند. این مورد، استفاده از باندهای فرکانسی در محدوده ۲۴ گیگاهرتز تا ۱۰۰ گیگاهرتز را امکان پذیر می‌کند که به موج میلی‌متری یا همان mmWave نیز معروف شده است و مزایای جدید و جذابی را برای شبکه‌های 5G فراهم کند. با توجه به اینکه شبکه 5G به تازگی به گوشی‌های سری ۱۲ آیفون راه پیدا کرده است، خریداران می‌توانند از این فناوری بهره مند شوند.

تمرکز اصلی این فناوری، روی گسترده کردن انقلابی است که با ظهور 5G شاهد آن هستیم. طیف موجود برای mmWave، پهنای باند پشتیبانی شده و چگونگی همکاری فناوری‌های آنتن برای ارائه نرخ داده‌های چند گیگابایتی به کاربران، از جمله بحث‌های مهمی است که در این مسئله به آن پرداخته می‌شود. سرانجام، سناریوهای دیگری هم برای استقرار روی این فناوری وجود دارد که شبکه‌های 5G mmWave تاثیر خودشان را روی ارتباطات بی‌سیم روزمره خواهند گذاشت.

پهنای باند 5G mmWave

تقاضاهای باورنکردنی که روی پهنای باند داده‌های بی‌سیم وجود دارد، باعث نخواهد شد که سرعت آن‌ها در آینده نه چندان دور، کاهش پیدا کند. تجربه داده‌های تلفن همراه نشان داده است که این سیستم همواره گسترش یافته و توسعه آن سبب فشار بیشتر روی استفاده از طیف بی‌سیم موجود در شبکه شده است. با توجه به این رشد پیش بینی شده، صنعت گوشی‌های همراه می‌تواند باندهای فرکانسی دیگری را برای توسعه فناوری‌های جدید بی‌سیم 5G مورد استفاده قرار دهد.

باندهای با فرکانس بالا در طیف بالای ۲۴ گیگاهرتز برای پشتیبانی از پهنای باند بزرگ و استفاده از نرخ داده بالا، ظرفیت ایده‌آلی را برای افزایش ظرفیت شبکه‌های بی‌سیم در نظر می‌گیرند. به دلیل طول موج کوتاهی که این باندها دارند، می‌توان آن را در واحد میلی متر اندازه گیری کرد و آن‌ها را mmWave می‌نامیم.

اگرچه باندهای mmWave تا ۳۰۰ گیگاهرتز می‌توانند افزایش یابند، اما معمولا در شبکه بین ۲۴ تا ۱۰۰ گیگاهرتز در چرخش بوده و می‌توانند برای فناوری 5G مورد استفاده قرار گیرند. باندهای mmWave تا ۱۰۰ گیگاهرتز قادر به پشتیبانی از پهنای باند تا ۲ گیگاهرتز هستند و نیازی هم به جمع آوری باند برای ارائه بازدهی بیشتر داده‌ها نخواهند داشت.

گام‌هایی برای ارائه هرچه بهتر پهنای باند mmWave در کشور صورت گرفته است و می‌توانیم در آینده طیف بیشتری را برای فناوری 5G شاهد باشیم. همین موضوع نشان داده است که باندهای مجاز بیشتری برای استفاده در اختیار مخاطبین خواهند بود. حال در ادامه قصد داریم که به موضوع طیف موج این باند نیز بپردازیم.

طیف موج 5G mmWave

تا پیش از این، استفاده از باندهای فرکانسی بسیار بالاتر از ۶ گیگاهرتز، به دلیل تلفات انتشار زیاد و همچنین سهولت مسدود شدن سیگنال‌ها توسط مصالح ساختمانی یا برج‌های بلند و حتی بدن انسان، ارتباط نامناسبی را برای شبکه‌های موبایل فراهم می‌کرد. در همین راستا شرایط تغییر پیدا کرده و چالش‌ها و محدودیت سبب شد که استقرار mmWave در اولویت شرکت‌های ارتباطی قرار گیرد. فناوری‌های جدید آنتن همراه نیز با درک بهتر از مشخصات کانال و انتشار سیگنال، تعداد زیادی از سناریوهای درگیر را در نظر گرفته و برای شبکه‌های تلفن همراه اضافه شد.

ضریب نفوذ زیاد و مسدودسازی بدان معنی است که استقرار mmWave محیط‌های بیرونی یا داخلی را تحت پوشش قرار می‌دهد، اما اتصال فضای باز به داخل را فراهم نمی‌کند. بنابراین، اندازه هر سلول mmWave کوچک‌تر شده و چگالی بیشتری هم خواهد داشت. همچنین ما می‌توانیم انتظار داشته باشیم که mmWave در یک تلفیق فشرده با استقرار 5G زیر 6 گیگاهرتز، می‌تواند همزیستی خوبی هم با فناوری نسل قبل 4G داشته باشد. انطباق سریع با امکان تغییر شرایط کانال، امکان تعویض محتویات درون سلول را برای حفظ‌ عملکرد و پوشش آن فراهم خواهد کرد. به علاوه، این موضوع نقشی اساسی در شبکه تعریف شده داشته و می‌تواند توسط نرم افزار SDN و NFV نیز استفاده شود که نحوه کار شبکه‌ها و ایجاد اتصال بی نقص را برای کاربران امکان پذیر می‌کند.

زیربنای فناوری پایه 5G mmWave، در واقع یک رابط هوایی جدید مبتنی بر روش‌های دوبلکس سازی تقسیم زمان و چندبرابر سازی تقسیم فرکانس متعامد است که به همراه روش‌های مشابه در شبکه‌های LTE و Wi-Fi استفاده می‌شود. این فناوری با حداکثر سرعت توان ۱۰ گیگابیت بر ثانیه یا بیشتر و قابلیت پشتیبانی از تعداد زیادی دستگاه، اهداف عملکردی شرکت‌های ارتباطی را فراهم می‌کند. این موضوع می‌تواند تحول بزرگی در نحوه استفاده از ارتباطات بی‌سیم ایجاد کند.

چالش‌های استقرار 5G mmWave

می‌دانیم که اندازه کوچک سلول‌های 5G mmWave نه تنها توان عملیاتی بالایی را فراهم می‌کند، بلکه امکان استفاده کارآمد از طیف را نیز امکان پذیر می‌کند. این روند بدان دلیل است که فرکانس‌ها می‌توانند در فواصل نسبتا کوچک دوباره مورد استفاده قرار گیرند. پیش بینی شده است که اندازه سلول‌های فضای باز به‌طور معمولی ۱۰۰ تا ۲۰۰ متر بوده  استقرار با چگالی بالا در محیط‌های داخلی فراهم می‌شود. بنابراین بخش مهمی از عملکرد 5G mmWave به انتشار سیگنال‌ها و طراحی LOS بستگی دارد و حتی می‌توانیم NLOS را نیز در آن دخیل بدانیم.

خوشبختانه، پیشرفت‌های بزرگی در سیلیکون RF ایجاد شده است و اجازه می‌دهد که تعداد زیادی زنجیره RF در آرایه‌های آنتن‌های بزرگ مورد استفاده قرار گیرند. ظرفیت محاسباتی و سوئیچینگ موجود، آنتن‌هایی با چند ورودی عظیم را قادر می‌سازند که از پرتوهای جهت‌دار برای انتقال انرژی استفاده کنند. بدین ترتیب شبکه متمرکزتر شده و می‌تواند بر تلفات مسیر نیز غلبه کند. بدین ترتیب مشاهده می‌کنیم که این سیستم برای عملکرد بهتر 5G لازم بوده و می‌تواند انقلاب بزرگی را در سرعت انتقال داده و کیفیت آن فراهم کند. پتانسیل بالای این پهنای باند می‌تواند در آینده بیشتر مورداستفاده قرار گرفته و نسل‌های بعدی اینترنت تلفن همراه را نیز معرفی کند. شما نیز می‌تواند نظرات خود را در این رابطه با ما درمیان گذارید.