האבולוציה של רשתות סלולריות

מדריך חומרה » רשתות » האבולוציה של רשתות סלולריות

עולם המובייל הוא כנראה זה שהתפתח הכי הרבה בעולם הטכנולוגי בשנים האחרונות. שינויים אלה הושפעו מההתפתחויות השונות של רשתות סלולריות חיבור עבור סוג זה של מכשיר. החל מהגישה לאינטרנט בהישג יד ועד להפיכת המיידיות למציאות יומיומית, ראינו התפתחויות רבות. מסיבה זו, במאמר זה נחקור את האבולוציה של רשתות נתונים אלחוטיות אלו.

מבוא

בשנות ה-70, כאשר ה- טלפונים ניידים ראשונים, היו גדולים ומסורבלים, וניתן היה להשתמש בהם רק לשיחה. קשה להבין זאת כיום, אך כאשר הודעות SMS שולבו בטלפונים ניידים ברשתות סלולריות 2G, השגנו שיטת תקשורת חדשה שתהיה לה בסופו של דבר השפעה עצומה על עתידנו. פריצת הדרך הגדולה הראשונה הגיעה כאשר הרשת הראשונה אפשרה לנו אינטרנט מתפקד במלואו בטלפונים הניידים שלנו - 3G, אשר התפתח מאוחר יותר ל-4G ולמהירויות ה"מסחררות" שלו. אנו חווים כעת את מהפכת 5G, מה שגורם לנו להיראות כאילו אנו חיים בעתיד, אך למעשה אנו חיים בהווה. 6G כבר מפותח כדי להדיח את הטכנולוגיה הנוכחית, אך זה העתיד, לעת עתה...

מהם G?

איש לא יכול היה לדמיין שהמהפכה תוביל לרשתות מודרניות ול-5G בעבר. המציאות היא שחיינו נשלטים במידה מסוימת על ידי רשתות טלפון וחיבורי אינטרנט ניידים, אשר התפתחו עם הזמן עד כדי... טכנולוגיית ה-5G הנוכחית, שנויה במחלוקת רבה.

La איגוד הטלקומוניקציה הבינלאומי (ITU), אשר קובע את המפרטים לרשתות הטלפון, מפקחת עליהן. ועדת IMT-Advanced, בין היתר, קובעת את הקריטריונים לטכנולוגיה שתיחשב עכשווית.

לאס ג'ס, זו פשוט דרך לזהות את הדור של טכנולוגיה מסוג זה. 5G יהיה החמישי בדורו, לדוגמה.

רשת סלולרית 1G

אזור המטרופולין של טוקיו היה המקום הראשון שהציע שירות סלולרי אלחוטי המבוסס על טכנולוגיית 1G בשנת 1979באותה תקופה, זה עדיין היה תקן אנלוגי בעיקרו, שהצית את המהפכה הטכנולוגית הראשונה. עם זאת, לטכנולוגיה זו היה פגם מהותי: רק אדם אחד בכל פעם יכול היה להשתמש בפס תדרים מסוים.

לאס רשתות 1G היו אנלוגיות בלבד ויכולות להעביר רק קולבאותה תקופה, כיסוי צר היה אופייני משום שטכנולוגיה זו הייתה עדיין פרימיטיבית מאוד. למרות שהתקנים זהים במידה רבה ברחבי העולם, התקנים עבור סוג מוקדם זה של רשת סלולרית לא יושמו באופן אחיד, מכיוון שהם היו הראשונים מסוגם. TMA היה בשימוש בספרד, Radiocomm 200 בצרפת, RTMI באיטליה ו-TACS בבריטניה, שהוא אחד משלושה הקיימים ביפן, כולל TZ-801, TZ-802 ו-TZ-803.

רשת סלולרית 2G

הרשת הדיגיטלית הראשונה GSM הייתה מערכת ה-2Gהיא נולדה עם מפרט ה-GSM. רוחב הפס של הרשת הוגדל, מה שהוביל למהירויות גבוהות יותר ולתכונות חדשות כגון קישוריות SMS, MMS ו-WAP. שינוי חברתי-תרבותי מרכזי התרחש כאשר SMS הושק לראשונה ברשת 2G. הודעות קצרות באורך 160 תווים, ששינו את האופן שבו אנו מתקשרים, היו בין הראשונות ששלחנו.

הבסיס לדור השני הזה, GPRS (שירות רדיו חבילות כללי), פותח בשנות ה-1980 ועדיין נמצא בשימוש. זוהי קפיצת מדרגה, אם כי האיטיות שלה מגבילה מאוד את החוויה. מהירויות העברת הנתונים משתנות. בין 56 kbps ל-114 kbpsמה שהופך אותו ללא מתאים לכל שימוש באינטרנט.

הטכנולוגיה תגיע מאוחר יותר EDGE (קצבי נתונים משופרים עבור התפתחות GSM) EGPRS (GPRS משופר) היא אבולוציה של מערכת ה-GPRS הקודמת. כשהוצגה, היא הייתה חיונית ביותר, שכן היא אפשרה לבצע את אותן משימות כמו GPRS אך עם גמישות רבה יותר, הודות למהירות של 384 Kbps. באותה תקופה, כבר היה ניתן לשלוח הודעות SMS גדולות, שכן ניתן היה לפתוח אותן במהירות. טכנולוגיית EDGE עדיין בשימוש כיום, וניתן לזהות אותה על ידי התבוננות בטלפון, שכן הוא יציג את האות E יחד עם הכיסוי, מה שמצביע על חיבור EDGE פעיל.

בנוסף, EDGE סללה את הדרך לאיכות 3G...

רשת סלולרית 3G

בתחילת שנות ה-2000, דרום קוריאה ויפן היו המדינות הראשונות שאימצו את הדור השלישי של טכנולוגיית האינטרנט הנייד, בעוד ספרד הייתה הראשונה לאמץ אותו בשנת 2005. תקן UMTS (מערכת תקשורת ניידת אוניברסלית), שהתפתח מתקן CDMA המשמש ברשתות 2G, הוא הבסיס לדור זה. נעשה שימוש בתדרים 850, 900, 1800 ו-2100 מגה-הרץ, המציעים רוחב פס גדול יותר. אינטרנט זמין בטלפונים ניידים עם 3G, שמהירות ההורדה שלה היא 21 מגה-ביט לשנייה.

עם חיבורי 3G, חילופי נתונים הם מהיר ואמין יותר, כך שניתן להשתמש בהם למטרות רבות יותר, כולל קבצי מולטימדיה, ממה שהיה אפשרי בעבר. כאשר הוצגה, מהירות החיבור של עד 2 מגה-ביט לשנייה הייתה פריצת דרך משמעותית בתחום זה.

מאוחר יותר יגיע כיסוי חדש תחת הכינוי "H", מה שמעיד על כך טכנולוגיית 3G+טכנולוגיית HSPDA הייתה תקן 3G משופר. היא סיפקה למשתמשים מהירויות הורדה של עד 14,4 מגה-ביט לשנייה. אפילו באותה תקופה, זה היה שינוי משמעותי. סטנדרטים נוספים הגיעו לאחר מכן: HSUPA ו-HSPA+ (HSPA+ Evolved). האחרון הציע מהירויות הורדה של עד 84 מגה-ביט לשנייה ומהירויות העלאה של 22 מגה-ביט לשנייה. הדבר הטוב ביותר ב-HSPA+ היה שהוא איפשר למשתמשים להעלות קבצים.

בשנת 2008, הטכנולוגיה נקראה 3G LTE, כלומר אבולוציה לטווח ארוך, מונח המשמש לציון התפתחות של תקן תקשורת לשיפור ביצועיו. הדבר החשוב ב-3G LTE הוא ה- הצגת טכנולוגיית MIMO, קלט מרובה, פלט מרובה ברשתות סלולריות.

רשת סלולרית 4G

האופן שבו אנו חיים את חיינו השתנה באופן קיצוני: כעת אנו יכולים לשלוח מיילים עם המכשירים הניידים שלנו, להוריד אפליקציות מחנות האפליקציות, לבצע שיחות וידאו עם וואטסאפ, וללכת מעבר לשליחת הודעות טקסט בעזרת אפליקציות העברה אחרות. והכל בזכות רשת ה-4G LTE החדשהב-27 ביוני 2011 (למרות שהטכנולוגיה פותחה בשנת 2010), היום בו ניתן הרישיון, החל סיפורה של LTE, רשת הסלולר מהדור הרביעי. המהירויות גבוהות משמעותית מ-3G, ומסתגלות לצרכים של תקשורת סלולרית חדשה ואינטרנט של הדברים (IoT). אלה אפשריים כעת: הזרמת וידאו HD ו-4K, הזרמת מוזיקה באיכות גבוהה ו-IoT, כאשר מכשירים תמיד מחוברים ונשלטים מכל מקום.

זה מבוסס על הסטנדרט 3GPPבתיאוריה, המהירויות ביניהן נע חיבור זה הן עד 150 מגה-ביט לשנייה בהורדה והעלאה של עד 50 מגה-ביט לשנייה..

יש לומר שכמו עם 3G, היה גם 4G+, כלומר, חיבור 4G משופר. טכנולוגיית 4G+ הוא יכול להגיע למהירויות הורדה של 300 מגה-ביט לשנייה ולמהירויות העלאה של 50 מגה-ביט לשנייה. LTE Advanced, ‏4.5G, או LTE-A, הוצג בשנת 2015 כדי לשפר את ביצועי ה-4G. תדרי 700 מגה-הרץ ו-2600 מגה-הרץ משמשים כדי לספק קישוריות משופרת זו. שילוב תדרים אלה מביא לעלייה במהירות של 100-150 מגה-ביט לשנייה, המהווה שיפור של 50% לעומת חיבורי 4G קונבנציונליים.

רשת סלולרית 5G

בספרד כבר ישנם אזורים רבים שיש להם רשתות אלחוטיות 5G, אבל 5G אמיתי לא ייושם בזמן הקרוב. NSA (לא עצמאי) ו-SA (עצמאי) הם שני סוגים של טכנולוגיית 5G נוכחית. טכנולוגיית NSA אינה יכולה לפעול באופן עצמאי ברשתות 5G ולכן דורשת את תשתית ה-4G הנוכחית כדי לתפקד. במילים אחרות, התקן החדש משמש לחיבור המכשיר שלנו לאנטנה, אך תקן ה-4G משמש לחיבור האנטנות, וזו הסיבה שלעולם לא נגיע למהירויות 5G. בעזרת טכנולוגיית NSA, ניתן להשיג מהירויות הורדה של עד 2 ג'יגה-ביט לשנייה ומהירויות העלאה של עד 150 מגה-ביט לשנייה.

טכנולוגיית 5G מבטיחה א אמינות גבוהה במיוחד, מהירויות חיבור גבוהות יותר, השהייה נמוכה יותר וביצועים טובים יותר מאשר LTE בעת חיבור מספר גדול של מכשירים. התדרים המתוכננים להעברת אותות 5G הם: 700 מגה-הרץ (טלוויזיות משתמשות כיום בתדר זה), 3600-3800 מגה-הרץ ו-26 גיגה-הרץ (המשתמשים בגלים אלקטרומגנטיים גבוהים יותר מאשר אלה הנוכחיים).

עם מרחקים קצרים יותר בין המקלט למשדר, ניתן להעביר נתונים מהר יותר ומדויק יותר, בתנאי שמכשולים מהווים פחות בעיה. בנוסף, 5G מבטיח להביא כיסוי לאזורים שעד כה היו "גני עדן" ללא קישוריות אפשרית.

La ברית רשתות סלולריות מהדור הבא מגדיר "5G" כסטנדרט המסוגל לעמוד בתרחישים הבאים:

• מהירותהוא מובטח להיות מהיר פי 100 מ-4G קונבנציונלי. המהירות הפוטנציאלית המרבית היא 20 ג'יגה-ביט לשנייה, מה שמאפשר להוריד במהירות כמויות גדולות של נתונים. לדוגמה, הורדת סרט אורכת כמה שניות. המהירות שלו פרופורציונלית ישירות למספר הלקוחות שמתחברים לרשת, כך שזה לא רק היתרונות.
• צריכת אנרגיהידוע שלסלולרי 5G יש צריכת חשמל מוגבלת, אפילו כשהם תחת עומס. לכן, יש לצייד אותם במצב חיסכון בחשמל כאשר הם במצב סרק.
• קיבולת: קיבולת העברת הנתונים תגדל, וכך גם המהירות. לכן יהיו גם אפשרויות חדשות שאינן אפשריות כיום עם ה-4G הנוכחי.
• חֶבִיוֹןיש לו פער זמן בין שידור האות לקליטתו שהוא קצר פי 30 עד 50 מ-4G, מה שהופך אותו למהיר בהרבה. זה מאפשר שליטה מרחוק ובזמן אמת על מכשירים ומכשירים (כלי רכב אוטונומיים, ניתוחים מרחוק, ניהול תנועה בכבישים, נמלים ושדות תעופה, מכשירי IoT, Industry 4.0, ניטור בזמן אמת וכו').
• צפיפותמאפשר חיבור של עד מיליון מכשירים לקמ"ר, פי 2 יותר מ-100G הנוכחי, מבלי לפגוע במהירות החיבור. דווקא מאפיין זה הוא המעניין ביותר עבור האינטרנט של הדברים או האינטרנט. בעתיד, רשתות לא ישמשו עוד רק עבור מכשירים ניידים, אלא גם לתקשורת בין אובייקטים, החל ממכשירי חשמל ביתיים ועד כלי רכב מחוברים, כולל רמזורים, חיישנים, מכונות תעשייתיות, צעצועים ועוד. זה, בסיוע טכנולוגיות מחשוב ענן, מחשוב ערפל ומחשוב קצה, יציע אפשרויות אינסופיות בעתיד.

ההערכה היא שרשת ה-5G תהיה זמינה ל-40% מאוכלוסיית העולם עד... בסוף 2024, וכי 1.500 מיליארד איש יהיו מנויים אליה. רשתות 5G יהיו רשתות של רשתות, המשתמשות ב"תאים קטנים" (טכנולוגיה הדומה ל-MIMO) שתספק כיסוי נרחב בכל הסביבות על ידי הצבת אנטנות זעירות בתבנית דמוית נימיות (יותר אנטנות עם פליטות נמוכות יותר).

רשת סלולרית 6G

טכנולוגיית ה-5G טרם יושמה במלואה וכבר מתחילה להיות מיושמת. מדברים על 6Gמוחות רבים כבר מתכננים ומפתחים מה יהיה עתיד הקישוריות הסלולרית. היא צפויה להגיע עד 2030, והיא תהיה עמוסה במהירויות גבוהות יותר ותכונות חדשות בהשוואה ל-5G. אבל לעת עתה, זה רק מדע בדיוני.

בקרב חלקם אופי שיכולים להגיע עם 6G כוללים:

• מהירויות העברה שיבוטאו בטרה-בייט במקום ג'יגה-בייט.
• הכיסוי יהיה גדול אף יותר מאשר עם 5G, שכבר מאפשר חיבור לאזורים כפריים, ועם 6G, כמעט כל כדור הארץ יוכל להיות מכוסה על ידי טכנולוגיה זו.
• צריכת האנרגיה תופחת בהשוואה לרשת ה-5G, דבר שיהיה חיובי בתחומים רבים שבהם יעילות חשובה.
• זמן ההשהיה של רשתות 6G אלו יהיה נמוך יותר מזה של 5G, מה שאומר חיבורים מהירים יותר שיהיו כמעט מיידיים.
• זה יכול להיות המפתח לפיתוח טכנולוגיות כמו בינה מלאכותית, רובוטיקה, תעשייה 5.0, בין היתר.

רשת סלולרית 7G

למרות ש-5G עדיין לא פעיל במלואו ו-6G רק מתחילים להיות בשימוש, יש גם מידע על מה זה יכול להיות. 7G, עתיד הקישוריות. כמובן, יהיו לו תדרים גבוהים יותר, השהיות נמוכות בהרבה ומהירות גבוהה יותר. אבל הוא יגיע גם עם שיפורים פוטנציאליים מעניינים אחרים.

לדוגמה, יש דיבורים על כך שתשתית המחשוב 7G תוכל להחליט באופן עצמאי המקום המתאים ביותר לדברים לקרות, לעשות זאת בצורה המהירה והיעילה ביותר.

יש גם דיבורים על היפותטיות פתרונות 7G כמו:

• גילוי איומי סייבר.
• שליטה רבה יותר.
• אפשרויות עם ממשקי BCI חדשים (ממשקי מוח-מחשב).
• אפשרויות חדשות לניטור בריאות באמצעות חיישנים ביומטריים בזמן אמת עבור כל מטופל.
• חיזוי אסונות טבע בעזרת טכנולוגיות אחרות.
• שיפורים בניהול האינטרנט של הדברים.

מחלוקות ברשתות הסלולריות

מאחר וטכנולוגיית הטלפונים הניידים מתקדמת בצעדי ענק, לא נערכו מחקרים על ההשפעות הבריאותיות, מה שמותיר תיאוריות רבות לגבי... קונספירציה ותופעות לוואי אפשריות עוברים דרך רשתות. כמו הטכנולוגיה עצמה, חששות לגבי ההשפעות הבריאותיות של שידורים אלחוטיים אינם דבר חדש.

עד היום, וגם אחרי מחקרים מקיפיםאין השפעות בריאותיות שליליות המיוחסות סיבתית לחשיפה לאלחוט, למרות שעדיין מדובר בקרינה בלתי מייננת שאליה יש להגביל את החשיפה. אין ראיות בספרות המדעית המצביעות על כך שאנשים המשתמשים בטלפונים ניידים נמצאים בסיכון מוגבר לחוות השפעות בריאותיות שליליות כאשר מיושמים הנחיות החשיפה המומלצות (המכשירים חייבים לעבור אישורים מסוימים לפני שניתן למכור אותם).

מצד שני, אתה צריך יש להתייחס לזהירות למידע שמגיע דרך הרשתות, שכן מאחוריהם עומדים אינטרסים רבים, הן בטענה שהם מזיקים והן בטענה להיפך. מבלי להמשיך הלאה, 5G הצית מלחמה גיאופוליטית וטכנולוגית בין ארה"ב לסין, שכן הענקית האסייתית הייתה הראשונה לכבוש את הטכנולוגיה החדשה הזו.

למרות מספר המחקרים הרב שנערכו על ההשפעות הבריאותיות של טלפוניה סלולרית בשני או שלושת העשורים האחרונים, אין ראיות לכך שהסיכון הבריאותי עולה עם החשיפה ל... EMF או EMF (שדות אלקטרומגנטיים) נמוכות מהרמות שנקבעו על ידי ארגונים בינלאומיים. על פי ראיות מדעיות זמינות, אין סיכון בריאותי הקשור לחשיפה לרמות הנמוכות ביותר של קרינת אלקטרומגנטית בתדרי רדיו שאליהן נחשפים בני אדם באמצעות טלפונים ניידים, מגדלי טלפונים סלולריים, אנטנות ומכשירי 5G. לכן, באופן עקרוני, הם לא יהיו מסרטנים כפי שחלק מהאנשים מציעים.

כן, כפי שראינו בעבר, ילדים סופגים כמויות גבוהות יותר של קרינה, פגיעים יותר להשפעות בריאותיות עקב התפתחות גופם, ויהיו חשופים למצבים מצטברים גדולים יותר לאורך חייהם משום שהם ילידים דיגיטליים. מסיבה זו, מחקרים נמשכים, וזה נותר נושא לדאגה.

ההשפעות הפיזיולוגיות של קרינה אלקטרומגנטית משתנה בהתאם לתדר, כך שהגעת טכנולוגיית ה-5G הובילה לסקירה בינלאומית מקיפה של הנחיות בטיחות קרינה רלוונטיות, אשר הסכימה כי אין מספיק נתונים כדי לאפשר הערכת סיכונים בריאותיים משמעותית. עם זאת, ממשלות רבות מודאגות וממשיכות להזמין מחקרים מהקהילה המדעית.

מבלי להמשיך הלאה, כמה מדענים שואלים את נציבות אירופאיות לעכב את הרחבת רשתות ה-5G עד שהסיכונים הפוטנציאליים לבריאות האדם ולסביבה ייחקרו במלואם על ידי מדענים שאינם תלויים בתעשייה.

בנוסף, אנשים רבים טוענים כי הם רגישים לסוג זה של קרינה אלקטרומגנטית וסובלים מסוגים שונים של מחלות בעת חשיפה אליה. עם זאת, היא אינה מסווגת כמחלה.

למרות שתיקתם של רבים בנוגע לטכנולוגיות תקשורת אלחוטיות חדשות, התפוצצות אותות כאלה כבר נקשרה לסרטן, בעיות רבייה ואינספור בעיות בריאותיות אחרות. אפילו עם הגעתם של 5G וחיסונים התעוררה מחלוקת נוספת, אם כי לאחרונה אין בסיס מדעי.

לבסוף, חשוב שיהיה סוּס הַרבָּעָהחוקרים עצמאיים, שאינם ממומנים על ידי ממשלות או חברות המעוניינות ביישום טכנולוגיה מסוג זה, שכן הדבר כרוך במניפולציה של התוצאות כדי להשיג את התשובות שהן מחפשות, ולא את האמת. לכן, לעת עתה, ניתן להשתמש בכל הטכנולוגיות במתינות, עד למחקרים רלוונטיים יותר.