راديو الجيل الخامس الجديد

الوضع المستقل

علم الأعداد (تباعد الموجات الحاملة الفرعية)

وفي السياق ذاته، يشير وضع التشغيل المستقل (SA) لشبكات الجيل الخامس - الراديو الجديد إلى استخدام خلايا الجيل الخامس لكلٍ من الإشارة ونقل المعلومات، أي شبكة الجيل الخامس بدون أي بنية تحتية قديمة للجيل الرابع. وهو يتضمن بنية 5G Packet Core الجديدة بدلًا من الاعتماد على بنية 4G Evolved Packet Core، مما يسمح بنشر الجيل الخامس بدون شبكة LTE. ومن المتوقع أن يكون أقل تكلفة، وأكثر كفاءة، وأن يُسهم في تطوير حالات استخدام جديدة. ومع ذلك، قد يشهد النشر الأولي سرعة أبطأ من الشبكة الحالية بسبب تخصيص الطيف الترددي. ويستعمل شبكة أساسية جديدة مخصصة للجيل الخامس.

علاوةً على ذلك، يدعم الجيل الخامس - الراديو الجديد سبعة مسافات بين الموجات الحاملة الفرعية:

وفي هذا السياق، يتناسب طول البادئة الدورية عكسيًا مع تباعد الموجات الحاملة الفرعية. فهو يبلغ 4.7 ميكروثانية عند تباعد 15 كيلوهرتز، و4.7 / 16 = 0.29 ميكروثانية عند تباعد 240 كيلوهرتز. علاوةً على ذلك، يسمح التباعد الأعلى للموجات الحاملة الفرعية بتقليل زمن الاستجابة وزيادة دعم نطاقات التردد العالية، وهو أمر ضروري لتطبيقات الاتصالات فائقة الموثوقية ومنخفضة زمن الاستجابة (URLLC) وتطبيقات النطاق العريض المحسَّن للهواتف المحمولة (eMBB) في شبكات الجيل الخامس.

عمليات نشر الشبكات

وفي السياق ذاته، كانت شركة Ooredoo أول شركة اتصالات تطلق شبكة 5G NR تجارية، في مايو 2018 في قطر. وقد حذت شركات اتصالات أخرى حول العالم حذوها.

NR-Light / RedCap

وعلى صعيد آخر، تكوينات الهوائي المبسطة: يقلل العدد الإلزامي لفروع الاستقبال إلى فرع واحد أو فرعين (1Rx أو 2Rx)، مما يقلل إلى حدّ كبير من حجم الجهاز وتكلفته.

ومن ناحية أخرى، التعايش: تعمل أجهزة RedCap على نفس ناقلات 5G مثل أجهزة NR القياسية ، مما يضمن استفادتها من تغطية الشبكة الحالية وانخفاض زمن الوصول.

علاوةً على ذلك، توفير الطاقة المحسن: يستعمل الاستقبال المتقطع الممتد (eDRX) وإدارة موارد الراديو المخففة (RRM) لزيادة عمر البطارية إلى أقصى حد، مما يتيح لأجهزة الاستشعار العمل لسنوات دون صيانة.

من جهة ثانية، الأجهزة القابلة للارتداء: بما في ذلك الساعات الذكية وأجهزة المراقبة الطبية التي تتطلب اتصالًا مستمرًا ولكن بسعة بطارية محدودة.

وفي هذا الصدد، في الإصدار 17 من معيار 5G NR، قدمت منظمة 3GPP تقنية NR-Light، المعروفة رسميًا باسم «الأجهزة ذات القدرة المنخفضة» (RedCap). صُممت RedCap لسد الفجوة في القدرات بين تقنية 5G NR عالية الأداء وتقنيات NB-IoT أو LTE-M منخفضة الطاقة. توفر هذه التقنية حلًا فعّالًا من حيث التكلفة واستهلاك الطاقة للأجهزة التي لا تتطلب معدلات نقل بيانات متعددة الجيجابت كما في تقنية 5G القياسية، لكنها تحتاج إلى أداء أعلى من معايير إنترنت الأشياء التقليدية.

إضافةً إلى ذلك، قدم الإصدار 18 (5G-Advanced) تقنية «ErDCap المحسّنة» (eRedCap)، والتي تعمل على خفض معدل البيانات ومتطلبات التعقيد بشكل أكبر لاستهداف سوق LPWA (عالي الجودة) على وجه التحديد، مما يوفر مسار انتقال سلس من LTE Cat-1 إلى 5G.

وفي السياق ذاته، تستهدف تقنية NR-Light فئات الأداء المتوسطة، وهي مثالية لتطبيقات مثل:

ومن ناحية أخرى، المنازل والمدن الذكية: اتصال فعال للأجهزة الذكية وأجهزة الاستشعار البيئية.

• انظر كذلك
• خدمة الشبكة
• محاكاة الشبكة
• التعليق الصوتي NR

ومن جهة أخرى، أجهزة الاستشعار الصناعية: تمكين الصناعة 4.0 من خلال أجهزة استشعار الضغط اللاسلكية والمشغلات وكاميرات المراقبة في المصانع الذكية.

علاوةً على ذلك، نطاق ترددي مخفّض: يدعم نطاقات ترددية قصوى أضيق تبلغ 20 ميجاهرتز في نطاق الترددات دون 7 جيجاهرتز (FR1) و100 ميجاهرتز في نطاق الموجات المليمترية (FR2)، مما يقلل من تعقيد الأجهزة.

وفي السياق ذاته، تشمل الميزات التقنية الرئيسية التي تم تقديمها في الإصدار 17 والتي جرى تحسينها بشكل أكبر في تقنية الجيل الخامس المتقدمة (الإصدار 18) ما يلي :

التطوير

كذلك، في سنة 2024، أصدرت منظمة 3GPP الإصدار 18، معلنةً بذلك الانتقال الرسمي إلى تقنية الجيل الخامس المتقدمة (5G-Advanced). وقد أدخل هذا الإصدار دمج الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي ضمن شبكة الوصول الراديوي (RAN) لتحسين إدارة الحزم وتوفير الطاقة في الشبكة. كما وسّع من قدرات أجهزة القدرة المحدودة (RedCap)، وحسّن دقة تحديد المواقع لإنترنت الأشياء الصناعية، وعزّز دعم الشبكات غير الأرضية (NTN)، بما يسمح بتكامل أفضل مع خدمات الاتصال عبر الأقمار الصناعية للهواتف.

ومن جهة أخرى، بدأ العمل على الإصدار 18 في منظمة 3GPP. يُشار إلى الإصدار 18 باسم «NR Advanced»، مما يُمثل علامة فارقة أخرى في أنظمة الاتصالات اللاسلكية. سيشمل NR Advanced ميزات مثل الواقع الممتد (XR)، ودراسات الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي، وتحسينات التنقل. ويُعد التنقل أحد المفاهيم الأساسية في تقنية 3GPP، وقد كان يُعالج حتى الآن على مستوى الطبقة الثالثة (RRC)، بينما يتجه الإصدار 18 إلى إدخال تنقل مُفعَّل على مستويات طبقية أدنى.

الإصدار 18 (5G-Advanced)

ومن جهة أخرى، في عام 2018، نشرت منظمة 3GPP الإصدار 15، الذي يتضمن ما يُعرف بـ«المرحلة الأولى» من معايير الجيل الخامس - الراديو الجديد. أما الإصدار 16، الذي سيمثل «المرحلة الثانية من الجيل الخامس»، فقد حُدد تاريخ تجميده في مارس 2020 وتاريخ اكتماله في يونيو 2020. وكان من المقرر أصلًا إطلاق الإصدار 17 في سبتمبر 2021. ولكن بسبب جائحة كوفيد-19، أُعيد جدولة إطلاقه إلى يونيو 2022.

أنماط النشر

ومن جهة أخرى، ستعتمد عمليات إطلاق شبكات الجيل الخامس - الراديو الجديد الأولية على البنية التحتية الحالية لشبكات LTE في وضع غير مستقل (NSA)، قبل اكتمال تطوير وضع التشغيل المستقل (SA) مع شبكة الجيل الخامس الأساسية. علاوةً على ذلك، يمكن مشاركة الطيف الترددي ديناميكيًا بين شبكات LTE وشبكات الجيل الخامس - الراديو الجديد.

مشاركة الطيف الديناميكية

من جانب آخر، لتحسين استخدام الموارد الحالية، قد تختار شركات الاتصالات مشاركة الطيف الترددي ديناميكيًا بين شبكتي LTE و5G NR. يتم توزيع الطيف الترددي بمرور الوقت بين الجيلين بحسب طلب المستعمل، مع استمرار استخدام شبكة LTE لوظائف التحكم. يمكن تطبيق تقنية مشاركة الطيف الديناميكية (DSS) على معدات LTE الحالية طالما كانت متوافقة.

نطاقات التردد

من جهة ثانية، يشير مصطلح العقدة B لتكنولوجيا الراديو الجديد أو gNB (الجيل التالي من العقدة B) إلى محطة قاعدة لشبكات الجيل الخامس (5G). تقوم هذه المحطة بإرسال واستقبال البيانات اللاسلكية من وإلى أجهزة المستعملين. وتُسمى منطقة تغطيتها بالخلية. وقد تكون محطة gNodeB برجًا.

• تستعمل تقنيةُ الجيل الخامس - الراديو الجديد نطاقاتِ تردُّدٍ ضمن نطاقين رئيسيين:
• نطاق التردد 1 (FR1)، ويشمل الترددات من 410 ميجاهرتز إلى 7,125 ميجاهرتز.
• نطاق التردد 2 (FR2)، ويشمل الترددات من 24,250 ميغاهرتز إلى 71,000 ميجاهرتز.
• العقدة B لتكنولوجيا الراديو الجديد (gNodeB)

ومن ناحية أخرى، تُنشأ محطة gNodeB «غير المستقلة» (NSA) فوق محطة قاعدة LTE (الجيل الرابع) قائمة (eNodeB أو عقدة B).

الوضع غير المستقل

وفي هذا الصدد، يشير نمط 5G NR غير المستقل (NSA) إلى أسلوب نشر يعتمد فيه على مستوى التحكم في شبكة LTE الحالية، بينما يترك 5G NR مخصصًا لنقل بيانات المستعمل. ويُقال إن هذا الأسلوب يسرّع تبني تقنية الجيل الخامس، إلا أن بعض المشغلين والموردين انتقدوا إعطاء الأولوية له بحجة أنه قد يؤخر الانتقال إلى الوضع المستقل. يستعمل هذا النمط نفس الشبكة الأساسية للجيل الرابع، ولكن مع معدات راديوية مُطوَّرة.