منذ إطلاقه في عام 2019، شبكات 5G اللاسلكية لقد تزايدت في كل من التوافر و استخدم حالات. كانت شركة Apple واحدة من أوائل الشركات المصنعة التي اختبرت الرغبة في استخدام 5G في عام 2020 من خلال تقديم أحدث هواتفها iPhone المتوافقة مع 5G. ومن هناك انفتحت البوابات، واليوم بقدر ما تم تصميم 62% من الهواتف الذكية بتقنية اتصال 5G (الرابط موجود خارج ibm.com.) ويستمر عدد الشبكات أيضًا في النمو، مع وجود العديد من موفري خدمات الإنترنت المشهورين (ISPs) مثل Verizon وGoogle وAT&T، الذين يقدمون اتصال 5G في كل من المنازل والشركات. 

ولكن ماذا يخبئ المستقبل؟ لقد تم الترحيب بشبكة 5G باعتبارها تقنية مدمرة، يمكن مقارنتها بـ XNUMXG الذكاء الاصطناعي (AI), التعلم الآلي (ML) و إنترنت الأشياء (تقنيات عمليات) من حيث أنواع التغيير الذي سيحدثه. ما مدى صحة ذلك وكم هو مجرد ضجيج؟ للإجابة على هذا السؤال، يجب علينا أولاً أن ننظر إلى كيفية عمل 5G وما يجعلها مختلفة عن التقنيات الأخرى.

ما هو شنومكسغ؟

تعد تقنية 5G (تقنية الهاتف المحمول من الجيل الخامس) معيارًا جديدًا للشبكات الخلوية التي طورها مشروع شراكة الجيل الثالث (3FPP) في عام 3 لتحل محل المعايير السابقة لشبكات 2018G و3G و4G LTE. وكان هدفها تحديد مجموعة جديدة من المعايير للأجهزة والتطبيقات المتوافقة مع شبكات 4G. مثل سابقاتها، تستخدم تقنية 5G موجات الراديو لنقل البيانات. ومع ذلك، وبسبب التحسينات في زمن الوصول والإنتاجية وعرض النطاق الترددي، يمكن لشبكات 5G الوصول إلى سرعات تنزيل وتحميل أسرع بكثير، مما يمنحها نطاقًا أوسع بكثير من التطبيقات.  

كيف تختلف تقنية 5G عن الأجيال السابقة من الشبكات اللاسلكية؟

بسبب التحسينات التكنولوجية، تمت الإشادة بشبكة الجيل الخامس لإمكاناتها التحويلية في عدد من الصناعات. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى قدرتها على نقل كميات كبيرة من البيانات بسرعة وأمان بين الأجهزة المتصلة بسرعات لم يتم تحقيقها من قبل. منذ اختراع النطاق العريض المتنقل وتوسعه التدريجي في كل ركن من أركان العمل والحياة المنزلية، زادت كمية البيانات الناتجة عن الشبكات والأجهزة المحمولة التي تعمل عليها بشكل كبير. اليوم، تتطلب بعض التقنيات (مثل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي) قدرًا كبيرًا جدًا من البيانات لتشغيلها بالسرعات التي توفرها الأجيال السابقة من الشبكات اللاسلكية. ومن ناحية أخرى، فإن شبكة الجيل الخامس 5G، بسرعاتها الفائقة وتردداتها عالية النطاق (5 جيجا هرتز - 24 جيجا هرتز)، مناسبة تمامًا للتطبيقات التي تتطلب وصولاً سريعًا وآمنًا إلى كميات كبيرة من البيانات.

فيما يلي بعض أهم الاختلافات بين 5G وأسلافه:

• بصمة مادية أصغر: تعد أجهزة إرسال 5G أصغر من تلك الموجودة على الشبكات السابقة، كما أن "خلاياها" - وهي المناطق الجغرافية التي تعتمد عليها التكنولوجيا اللاسلكية للاتصال - أصغر وتتطلب طاقة أقل.
• تحسين معدلات الخطأ: يعد نظام التعديل والترميز التكيفي (MCS) الخاص بشبكة 5G، وهو مخطط تخطيطي لنقل البيانات، أقوى من المخططات المستخدمة في شبكات 3G و4G. وهذا يجعل معدل خطأ الكتلة (BER) - تكرار الأخطاء على شبكاتها - أقل بكثير.
• عرض النطاق الترددي أفضل: باستخدام ترددات راديوية أكثر من شبكات الاتصالات اللاسلكية السابقة، بما في ذلك النطاق المنخفض (أقل من 1 جيجا هرتز)، والنطاق المتوسط ​​(1 جيجا هرتز - 6 جيجا هرتز) والنطاق العالي (24 جيجا هرتز - 40 جيجا هرتز)، يمكن لـ 5G دعم المزيد من الأجهزة على نفس الوقت.
• وقت استجابة أقل: 5G منخفض كمون- قياس الوقت الذي تستغرقه البيانات للانتقال من موقع إلى آخر - أفضل من الشبكات السابقة، مما يجعل الأنشطة الروتينية مثل تنزيل ملف أو العمل في السحابة أسرع بكثير. 

كيف تعمل 5G؟

مثل جميع الشبكات اللاسلكية الأخرى، تعتمد تقنية الجيل الخامس على "الخلايا" لتعمل. داخل كل خلية، يتم توصيل جهاز لاسلكي، مثل الهاتف أو الكمبيوتر المحمول أو الجهاز اللوحي، بالإنترنت باستخدام موجات الراديو التي ترتد بين هوائيات 5G والمحطة الأساسية. نفس التقنية التي كانت تدعم كل جيل سابق من الشبكات اللاسلكية تعمل أيضًا على تشغيل شبكات الجيل الخامس، ولكن مع بعض التحسينات. ومن الجدير بالذكر أن شبكات 5G تنقل البيانات بسرعة تصل إلى 5 أو حتى 5 جيجابت في الثانية (Gbps) - أي أسرع بأكثر من 10 مرة من شبكة 20G.

مع زيادة عدد الأجهزة المصممة لتقنية 5G، يزداد الطلب على الشبكات نفسها. وفي أمريكا الشمالية، تقدم جميع شركات الاتصالات الشهيرة خدمة 5G الآن، تغطي أكثر من 200 مليون منزل وشركة (الرابط موجود خارج موقع ibm.com)، ومن المتوقع أن يتضاعف هذا الرقم في السنوات الأربع المقبلة.

فيما يلي ثلاثة مجالات مهمة تتفوق فيها تقنية 5G على سابقاتها.

معيار RAT الجديد

يحدد معيار 5G NR (الراديو الجديد) للشبكات الخلوية الجيل التالي من مواصفات تقنية الوصول إلى الراديو (RAT) لجميع شبكات الهاتف المحمول 5G. اليوم، 45% من الشبكات في جميع أنحاء العالم متوافقة مع الجيل الخامس، ومن المتوقع أن يرتفع هذا العدد إلى 5% بحلول نهاية العقد وفقًا لـ تقرير حديث لشركة إريكسون (الرابط موجود خارج ibm.com).

قدرات تقطيع الشبكة

في شبكات 5G، يمكن لمشغلي الاتصالات تقديم شبكات افتراضية متعددة مستقلة (بالإضافة إلى الشبكات العامة) على نفس البنية التحتية 5G، مما يسمح للمستخدمين بالقيام بالمزيد من الأشياء عن بعد بأمان أكبر من أي وقت مضى.

شبكات خاصة

بالإضافة إلى تقطيع الشبكة، تتيح تقنية 5G للمستخدمين إنشاء شبكات خاصة ذات تخصيص وأمان معززين. تتجه الشركات التي تسعى إلى مزيد من التحكم والتنقل للموظفين بشكل متزايد إلى تصميم شبكات 5G الخاصة بدلاً من الشبكات العامة.

مستقبل 5G: الابتكارات في السنوات القادمة

يعد الاهتمام بشبكات 5G والأجهزة والتطبيقات التي تعمل عليها مرتفعًا بشكل مفهوم بين المستهلكين وقادة الأعمال. وفق هذه الورقة البيضاء الأخيرة لـ IDC (الرابط موجود خارج موقع ibm.com)، في الولايات المتحدة وحدها، من المتوقع أن يتم شحن ما يقرب من 120 مليون جهاز 5G بحلول نهاية عام 2023 - بزيادة قدرها 9.3٪ عن العام السابق. وبحلول عام 2027، وهو العام الأخير الذي يغطيه التقرير، من المتوقع أن يتم شحن 155 مليون وحدة، وهو ما يمثل معدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 7.4%.

على الرغم من أن نفس الأرقام غير متوفرة في جميع أنحاء العالم، تقرير ستاتيستا (الرابط موجود خارج موقع ibm.com) يربط الانتشار العالمي للهواتف الذكية المتوافقة مع شبكات الجيل الخامس بنسبة 5% في عام 59، ومن المتوقع أن يصل هذا الرقم إلى أكثر من 2023% بحلول عام 82.

ولكن إذا نظرنا إلى ما هو أبعد من الأرقام، فماذا يعني هذا الارتفاع في الاهتمام حقاً؟ في بعض الأحيان، مع التقنيات الجديدة، قد يكون من الصعب فصل ما هو حقيقي عن كل الإثارة. فيما يلي نظرة فاحصة على بعض المجالات التي من المتوقع أن تؤثر عليها تقنية 5G والتغييرات المحتملة التي ستجلبها.

الرعاية الصحية

وفي قطاع الرعاية الصحية، تتيح تقنية الجيل الخامس بالفعل كفاءات أكبر ورؤى أعمق من البيانات وتحسينات في نتائج المرضى. سيساعد زمن الوصول المنخفض والسرعة العالية وعرض النطاق الترددي المتزايد الأطباء على اكتشاف علاجات جديدة وتنفيذ الإجراءات الحرجة عن بعد باستخدام الروبوتات والوصول إلى معلومات المرضى في الميدان بغض النظر عن مكان وجودهم.

وبشكل أكثر تحديدًا، ستواصل 5G القيام بما يلي:

• أضف إلى عدد أجهزة إنترنت الأشياء المستخدمة لمراقبة صحة المرضى عن بعد.
• قم بتوفير اتصال يمكن الاعتماد عليه مع نتائج في الوقت الفعلي، مما يمكّن الموظفين من اتخاذ قرارات أسرع وأكثر استنارة بشأن رعاية المرضى.
• قم بنقل الصور ومقاطع الفيديو عالية الدقة - مثل الأشعة السينية وتصوير الثدي بالأشعة السينية - بسرعة وأمان حتى يمكن قراءة نتائجها عن بعد.

سلاسل التوريد

مع انتشار اتصال 5G، ستستفيد سلاسل التوريد في كل مكان من سرعاتها الفائقة وموثوقيتها المتزايدة. نظرًا لأن الشبكات التي تعتمد عليها التجارة العالمية أصبحت رقمية بشكل متزايد، فهي تعتمد أكثر من أي وقت مضى على قدرات نقل البيانات عالية السرعة وسرعات 5G لتعمل. كلما زادت الرقمنة والأتمتة في سلسلة التوريد، كلما أمكن الاستفادة من تقنية الجيل الخامس لزيادة الكفاءة وخفض التكاليف وزيادة الأمان.  

واليوم، يتم بالفعل استخدام خدمة 5G في المطارات والموانئ ومحطات القطارات وغيرها من المراكز اللوجستية ذات الأهمية الحيوية للبنية التحتية لسلسلة التوريد، ولكن إمكاناتها لم يتم استغلالها إلا بالكاد. ومن المتوقع قريبًا أن يلعب اتصال 5G دورًا أكبر في تعزيز تجربة الموظف والعملاء. وتشمل البرامج التي يتم تجريبها بالفعل أجهزة إنترنت الأشياء، مثل أجهزة استشعار الرف التي تعرف متى يكون أحد العناصر غير متوفر في المخزون وتعيد طلبه على الفور، وعمليات الدفع بدون أمين الصندوق، والكاميرات عالية الدقة والطائرات بدون طيار لتحل محل حراس الأمن.

شبكات لاسلكية ثابتة

إن مفهوم الاتصالات اللاسلكية "الثابتة" - وهو اتصال بالإنترنت يوفر تجربة لاسلكية سلسة في المنزل أو العمل عبر موجات الراديو بدلاً من الكابل أو الألياف - يمكن أن يساعد في توصيل الإنترنت بتكلفة زهيدة لعدد أكبر من الأشخاص والأماكن. في نظام 5G البيئي الثابت، يتم توصيل هوائي بمنزل أو مكان عمل يتصل بأقرب جهاز إرسال 5G. يمكن للشبكات اللاسلكية الثابتة 5G أن توفر نفس السرعات والاتصال والموثوقية التي توفرها اتصالات الألياف أو الكابلات بجزء بسيط من التكلفة.  

وفقًا مدونة حديثة للبنك الدولي (يوجد الرابط خارج شركة IBM)، ويساعد توفير الاتصال بالإنترنت - وعلى وجه التحديد الوصول اللاسلكي - على انتشال الملايين من الفقر كل عام. إن تقنية 5G التي يمكنها تقديم نفس الفوائد بتكلفة أقل بكثير لملايين الأشخاص يمكن أن تغير قواعد اللعبة، حيث تجلب فوائد الاتصال بالإنترنت إلى المجتمعات التي كانت تعيش بدونه لسنوات.

المدن الذكية

ربما لا توجد بيئة أخرى مستعدة للتغيير بنفس القدر بسبب اتصال 5G مثل المراكز الحضرية المزدحمة حيث أدت حركة السير والسيارات منذ فترة طويلة إلى الازدحام وتلوث الهواء والضوضاء. تساعد تقنية الجيل الخامس المدن بالفعل على تحسين تدفق حركة المرور وجودة الهواء من خلال أجهزة الاستشعار المتصلة عبر إنترنت الأشياء، ولكن من المرجح أن يجلب المستقبل المزيد من الابتكارات في هذا المجال.

واحدة من أكبر المجالات التي يمكن للمدن الذكية فيها الاستفادة من تقنية الجيل الخامس بشكل أكبر هي قدرات الذكاء الاصطناعي. حاليًا، يتم اختبار البرامج التي من شأنها أن تساعد الذكاء الاصطناعي الذي يدعم تقنية 5G في كل شيء بدءًا من إدارة الطاقة الأكثر ذكاءً وحتى توجيه مكالمات 5. في فيينا، WienBot، روبوت محادثة يعمل بالذكاء الاصطناعي (الرابط موجود خارج ibm.com)، يساعد المستخدمين على حل المشكلات البسيطة مثل العثور على أقرب نافورة للشرب أو مكان لتناول العشاء للقيام بمهام معقدة مثل تجديد جوازات السفر والحصول على تأشيرات السفر.

الحوسبة المتطورة والذكاء الاصطناعي

وأخيرًا، فإن حوسبة الحافة - وهي إطار عمل حوسبة يعتمد بشكل كبير على شبكة الجيل الخامس لإجراء عمليات حسابية أقرب إلى مصادر البيانات - مستعدة لمساعدة المؤسسات على تحقيق سيطرة غير مسبوقة على بياناتها واستخلاص الرؤى بشكل أسرع مما هي عليه بالفعل. إحدى المجالات التي تكون فيها الحوسبة الطرفية في وضع جيد للنمو بشكل خاص هي الحوسبة السحابية، حيث يتطلب الذكاء الاصطناعي كميات كبيرة من الطاقة للتعامل مع البيانات المكلفة بتحليلها. وهنا، يعد الاتصال والموثوقية عبر تقنية 5G أمرًا أساسيًا لتحقيق القيمة للمؤسسات. على سبيل المثال، يتطلب إرسال البيانات من نقطة إلى أخرى في الدردشة أو تطبيق التمويل الشخصي قوة وموارد إضافية ليست ضرورية إذا كان يتم تحليل البيانات من مصدرها.

ومن المحتمل قريبًا أن تجعل الحوسبة المتطورة تحليل الذكاء الاصطناعي في الوقت الفعلي لكميات كبيرة من البيانات حقيقة واقعة لكل شيء بدءًا من تطبيقات اللياقة البدنية والصحة وحتى المركبات التي يتم تشغيلها عن بعد مثل الأقمار الصناعية والطائرات بدون طيار. نظرًا لإمكانياتها، أصبح استخدام الحوسبة الطرفية التي تدعم تقنية 5G هو المعيار القياسي لمعالجة بيانات المؤسسة. وفق هذه الورقة البيضاء من جارتنر (الرابط موجود خارج ibm.com)، بحلول عام 2025، ستتم معالجة 75% من بيانات المؤسسة على الحافة (مقارنة بـ 10% فقط اليوم).

حلول 5G مع IBM Cloud Satellite

قبل أن تتمكن من الاستفادة من جميع الاحتمالات المحتملة التي يحملها مستقبل 5G، فأنت بحاجة إلى منصة مصممة خصيصًا لذلك. يتيح لك IBM Cloud Satellite نشر التطبيقات وتشغيلها بشكل متسق عبر بيئات الحوسبة المحلية والبيئات السحابية العامة على شبكة 5G. ويتم تمكين كل ذلك من خلال الاتصالات الآمنة والقابلة للتدقيق داخل IBM Cloud.

اكتشف IBM Cloud Satellite