نگاهی تخصصی به فناوری 5G معماری اینترنت نسل پنجم چگونه است

به گزارش «شیعه نیوز»، شهرها، کارخانه‌ها و خودروهای هوشمند مواردی هستند که مدتی می‌شود درباره آن‌ها در دنیای مجازی صحبت می‌شود. تا به امروز بسیاری از شرکت‌ها سعی داشته‌اند با قدم نهادن در تولید موارد فوق دنیا را به سمت و سوی جدیدی سوق دهند و حالا بسیاری از کاربران دنیا تا حدودی با این موارد آشنایی دارند.

تا پیش از عرضه فناوری 5G پرورش این وسایل هوشمند برای شرکت‌ها سخت‌تر بود چرا که با محدودیت‌هایی مانند نرخ تأخیر ارسال داده‌ها مواجه بودند، اما حالا با گسترش فناوری 5G و رشد پر سرعت آن دنیا در مسیری جدید و انقلابی قرار گرفته است. هر نسل از اینترنت‌های گوشی اختراعات و قابلیت‌های جدیدی را با خود به همراه داشته که توانسته مسیر زندگی انسان‌ها را مدرن‌تر کند.

با این وجود تمامی افراد از این امر آگاه هستند که اینترنت نسل پنجم از نمونه‌های پیشین خود قدرتمندتر و تأثیرگذارتر خواهد بود. با وجود تأثیرگذاری بالای این فناوری همچنان شناخت قابل قبولی از نحوه عملکرد آن وجود ندارد. با داغ شدن مبحث فناوری 5G این بهترین زمان است که اطلاعات خود را نسبت به اینترنت نسل پنجم افزایش دهیم و دانش خود را بالا ببریم. به دنبال ورود فناوری 5G به ایران و برقراری زیرساخت‌های لازم در کشور، مطلع شدن از معماری اینترنت نسل پنجم برای علاقه‌مندان می‌تواند بسیار مفید واقع شود.

تفاوت معماری اینترنت گوشی در نسل‌های مختلف

هدف اصلی نسل‌های گذشته شبکه اینترنت گوشی افزایش سرعت دسترسی کاربران و راحتی استفاده از این فناوری بود اما حالا با توسعه 5G کاربران سراسر جهان از اینترنتی برخوردار خواهند شد که می‌تواند از تمامی دستگاه‌های هوشمند آن‌ها پشتیبانی کند. این فناوری که تمرکز زیادی بر روی هوشمندسازی شهری و اینترنت اشیاء دارد، به راحتی میلیون‌ها و حتی میلیاردها دستگاه را از اینترنت برخوردار خواهد کرد.

فناوری اینترنت نسل پنجم گوشی‌ها به طرز شگفت‌انگیزی چارچوبی پویا، منسجم و انعطاف پذیر را در اختیار دارد و برنامه‌های بسیاری را بر روی تعداد بالایی از دستگاه‌ها اجرا می‌کند. این فناوری همچنین از یک معماری فوق‌العاده هوشمندتر استفاده می‌کند که به دسترسی رادیویی به شبکه‌ها (RAN) مجهز است. یکی از تفاوت‌ها این فناوری با نسل‌های گذشته عدم محدودیت سیستم RAN به دلیل وجود زیرساخت‌های پیچیده است. فناوری 5G مسیر خود را با RAN جدا، انعطاف‌پذیر و مجازی طی می‌کند که دسترسی به داده‌ها را با یک رابط کاربری متفاوت فراهم می‌کند.
پروژه مشارکت نسل سوم در معماری 5G

پروژه مشارکت نسل سوم یا Third Generation Partnership Project که با عنوان 3GPP شناسایی می‌شود فناوری‌های ارتباط از راه دور در سیستم RAN، هسته نقل و انتقالات شبکه و قابلیت‌های سرویس را پوشش می‌دهد. سیستم 3GPP مجموعه‌ای کامل و با مشخصات فنی گسترده را برای 5G فراهم ساخته که به مراتب از شبکه معماری موجود در شبکه اینترنت همراه نسل‌های گذشته پیشرفته‌تر است.

خدمات از طریق یک چارچوب مشترک برای عملکردهای شبکه، که مجاز به استفاده از این سرویس‌ها هستند ارائه می‌شوند. امکاناتی همچون قابلیت استفاده مجدد، مدولار بودن و خود مختار بودن فعالیت‌های شبکه از ویژگی‌هایی هستند که توسط 3GPP به معماری اینترنت نسل پنجم اضافه شده است.

فرکانس اینترنت نسل پنج

امروزه دیگر چندین محدوده فرکانسی به شبکه رادیویی اینترنت 5G اختصاص داده شده است. این شبکه رادیویی با عنوان NR نیز شناسایی می‌شود. از آن‌جایی که طول موج‌های فرکانسی دامنه‌ای بین ۱ الی ۱۰ میلی‌متر را به خود اختصاص می‌دهند، تمامی فرکانس‌های بین ۳۰ الی ۳۰۰ گیگاهرتز با عنوان موج میلی‌متری یا همان mmWave شناخته می‌شوند.

برای فناوری 5G در سراسر دنیا فرکانسی بین ۲۴ الی ۱۰۰ گیگاهرتز فراهم است. در رابطه با mmWave، تمامی موج‌های فرکانسی کم مصرف UHF که بین ۳۰۰ مگاهرتز تا ۳ گیگاهرتز قرار دارند نیز برای فناوری 5G تغییر شکل می‌دهند. تنوع فرکانس‌ها می‌تواند بسته به نوع برنامه‌ها و استفاده کاربران مختلف باشد. برای مثال فرکانس‌های mmWave برای ایجاد ارتباط در مناطق شلوغ مناسب هستند اما برای ایجاد ارتباط با فاصله‌های بسیار زیاد تأثیر قابل قبولی ندارند. به این منظور هر دکل مخابراتی فرکانس مناسب با هدف ساخت خود را عرضه می‌کند.
المان MEC در معماری فناوری 5G

دسترسی چندگانه به مرزهای محاسباتی یک المان بسیار مهم برای معماری 5G است. این المان یک انقلاب در محاسبات فضای ابری است که برنامه‌ها را از مراکز داده متمرکز به سرویسی نزدیک به مرزهای شبکه تبدیل می‌کند. این قابلیت به کاربران امکان دسترسی سریع به داده‌هایشان را می‌دهد. دستگاه‌ها همواره در شرف دریافت داده‌های لازم قرار دارند.

چنین فناوری جدیدی در واقع یک میانبر برای نقل و انتقال داده‌ها بین کاربران و سرویس‌های اینترنتی است که راه طولانی میان این دو را از میان برمی‌دارد. گفتنی است؛ سرویس MEC به صورت اختصار برای 5G طراحی نشده است اما مطمئناً در این فناوری شاهد توسعه چشمگیری بوده که قابلیت‌های فوق‌العاده‌ای را در اختیار افراد قرار داده است. مشخصات اصلی قابلیت‌های MEC شامل کاهش نرخ تأخیر، پهنای باند قدرتمند و دسترسی زنده به اطلاعات RAN می‌شود.
مجازی‌سازی عملکرد شبکه و اینترنت نسل پنجم

مجازی‌سازی عملکرد شبکه یا همان NFV نرم افزارها را از سخت افزار با استفاده از جایگذاری عملکردهای مختلف شبکه جدا می‌کند. این جایگذاری‌ها می‌تواند فایروال‌ها و یا روترها با موارد مجازی در حال اجرا به عنوان نرم افزار باشند.

این مسئله کمک می‌کند که هزینه سرمایه‌گذاری بر روی المان‌های سخت افزاری قطع شود و همچنین زمان نسب نرم افزارها کاهش یابد. فناوری NFV به اینترنت نسل پنج کمک می‌کند زیرساخت‌های مجازی خود در شبکه را فعال کند و به این صورت چندین شبکه مجازی به صورت همزمان فعالیت خواهند کرد.

برش‌های شبکه‌ای در اینترنت نسل پنجم

می‌توان گفت یکی از اجزاء کلیدی برای فعال‌سازی پتانسیل کامل معمار فناوری 5G برش‌های شبکه‌ای است. این فناوری با صدور اجازه فعالیت چند شبکه منطقی روی یک زیرساخت فیزیکی امکان برخورداری از بعدهای جدید را به دامنه NFV می‌دهد. این مسئله با ساخت شبکه مجازی سراسری به یک انتگرال در معماری 5G تبدیل می‌شود. گفتنی است؛ این شبکه مجازی همواره که از کارایی‌های یک حافظه داخلی برخوردار است فرآیندهای شبکه‌سازی را نیز به خوبی پشتیبانی می‌کند.

اپراتورها می‌توانند با استفاده از چنین برش‌هایی استفاده‌های گوناگون از فناوری 5G را با مدیریت بر روی میزان تأخیر، توان عملیاتی و دسترسی کنترل کنند. برش‌های شبکه‌ای برای برنامه‌هایی که کاربران زیادی از آن‌ها استفاده می‌کنند، مانند اینترنت اشیاء بسیار مفید واقع می‌شود. مواردی همچون هزینه‌ها، مدیریت و عملکرد شبکه با استفاده از این برش‌ها و امکان شخصی‌سازی فراهم می‌شوند.

معماری هسته فناوری 5G

معماری هسته شبکه 5G از زیرساخت سرویسی بر پایه فضای ابری با عنوان SBA استفاده می‌کند که در تمامی مراحل فعالیت‌های این فناوری نقش دارد. هسته اینترنت نسل پنجم بر روی تمامی عملکردها و ارتباطات همچون احراز هویت، امنیت، مدیریت جلسات و تجمع ترافیک‌ها نظارت دارد. هسته 5G در نهایت سیستم NFV را با استفاده از نرم افزارهای مجازی خود به بستری مناسب برای توسعه سرویس MEC و زیرساخت‌های این دسته از سرویس‌ها تبدیل می‌کند.

تفاوت معماری هسته فناوری 5G و 4G

هسته فناوری 4G به طرز قابل توجه‌ای با طراحی معماری اینترنت نسل پنجم فرق دارد. فناوری جدیدترین نسل اینترنت‌های همراه تمرکز بالایی بر روی مجازی شدن و همچنین ذخیره داده‌ها بر روی فضای ابری دارد. از دیگر تفاوت‌های معماری این دو می‌توان به تغییرات در موج‌های mmWave، سیستم MIMO و برش‌های شبکه‌ای اشاره کرد. در کنار تمامی تفاوت‌های معماری هسته 5G با اجداد خود عملکرد UPF و AMF نیز وجود دارند تا به کنترل و مدیریت بخش‌ها و جلسات مختلف اتصال و عملکرد کمک کنند.