تقنية الجيل الخامس ماذا تعرف عنها
الآن في عصر شبكات الجيل الخامس ، لم نعد نفكر مليًا في تنزيل ملف ، حتى عندما يكون اتصالنا الخلوي على شريط واحد أو شريطين ، أو الدردشة عبر الفيديو أو حتى بث الأفلام الرائجة. غالبًا ما يكون أداء مثل هذه الأنشطة سلسًا مثل تدفق الموسيقى.تُعد تقنية 5G NR (أو ماتعرف بتقنية الراديو الجديد) ذات MIMO الضخم (متعددة المدخلات والمخرجات) التي تُعتبر واحدة من المفاتيح الرئيسية لإطلاق تجارب استخدام شبكة 5G. ونظرًا لتزايد قدرات شبكات الهاتف المحمول اليوم بشكل كبير مع الانتشار العالمي لشبكات الجيل الخامس ، ترتفع توقعات المستخدمين أيضًا.
إقرأ أيضًا:
في سلسلتنا المستمرة من منشورات المدونة التي تهدف إلى شرح الاختراعات الهائلة التي تجعل شبكات 5G حقيقة واقعة. سنقوم بالبداية بشرح تقنية MIMO ، ثم بعد ذلك سنلقي نظرة على تقنية Massive MIMO في شبكة 5G NR وكيف تقدم هذه التقنية تحسينات لكل من مستخدمي الأجهزة المحمولة والشبكات.
تقنية MIMO اصبحت ضخمة
تتطلب أنظمة MIMO مزيجًا من تمدد الهوائي وخوارزميات معقدة. وذلك كونها متعددة الأوجه ، على أي حال تم استخدام تقنية MIMO في الاتصالات اللاسلكية لفترة طويلة الآن.
من الشائع لكل من الأجهزة المحمولة والشبكات أن تحتوي على هوائيات متعددة لتعزيز الاتصال وتقديم سرعات وتجارب مستخدم أفضل. تلعب خوارزميات تقنية MIMO دورًا في التحكم في كيفية ترتيب البيانات في الهوائيات ومكان تركيز الطاقة في الـspace. تحتاج كلًا من الشبكة والأجهزة المحمولة إلى تنسيق وثيق فيما بينها لجعل عمل تقنية MIMO أكثر سهولة.
الآن ، مع تصميم شبكات 5G NR الجديدة ، أصبحت MIMO "الضخمة" حاسمة لعمليات نشر شبكات 5G NR.
شرح Massive MIMO
Massive MIMO هو امتداد لتقنية الـ MIMO بحيث أنها تُعد تطويرًا لنظام MIMO من خلال إضافة عدد أكبر بكثير من الهوائيات على المحطة الأساسية.
يساعد هذا العدد "الهائل" من الهوائيات على تركيز الطاقة ، مما يؤدي إلى تحسينات جذرية في الإنتاجية والكفاءة. إلى جانب زيادة عدد الهوائيات ، تقوم كل من الشبكة والأجهزة المحمولة بتنفيذ تصميمات أكثر تعقيدًا لتنسيق عمليات MIMO. هذا كل ما يقال ، تهدف جميع هذه التطورات والتقنيات إلى تحقيق تحسينات في الأداء اللازمة لدعم تجارب شبكات 5G التي ينتضرها المستخدمون في هذا العصر الجديد.
إزالة الغموض عن تقنية Massive MIMO 5G
دعونا نتعمق أكثر في اللبنات الأساسية لأنظمة MIMO ، بحيث أن هذه الأنظمة بُنيت على ثلاثة مفاهيم رئيسية وهي كالتالي:
- التنوع المكاني "Spatial Diversity".
- تعدد الإرسال المكاني "Spatial Multiplexing".
- تشكيل الحزمة "Beamforming".
التنوع المكاني وتعدد الارسال المكاني Spatial diversity and spatial multiplexing
يتطور التنوع المكاني إلى مفهوم أكثر تعقيدًا ، وهو "مضاعفة الإرسال المكاني". الآن ، لا تُستخدم التجارب المتنوعة للقنوات الهوائية فقط لتحسين الأداء ، ولكن يمكن إرسال رسائل متعددة في وقت واحد دون حدوث تداخل مع بعضها البعض نظرًا لأنها منفصلة في الهواء.
إقرأ أيضًا:
لتصور مفهوم تعدد الإرسال المكاني بشكل أفضل ، فكر في خط أنابيب تتدفق من خلاله البيانات بين المحطة الأساسية مثل "eNode-B" والهاتف على شبكة المحمول. تخيل أن في المحطة الأساسية هناك هوائي "sector" واحد يربط مع هوائي واحد على الهاتف المحمول - يسمح بتدفق الكثير من البيانات ، ولكن سيكون هذا التدفق على مسار واحد فقط.
الآن ، من خلال تثبيت المزيد من الهوائيات على كلا الجانبين مع فصل مكاني مناسب (انظر الشكل أدناه) ، يمكن إنشاء خطوط افتراضية متعددة في الفراغ بين الهاتف والمحطة الأساسية.
يؤدي هذا إلى إنشاء مسارات متعددة "Multiple paths" لنقل الكثير من البيانات بين المحطة الأساسية والهاتف المحمول.
هذا الحل بطبيعته ديناميكي للغاية. مع الحركة المستمرة لمستخدم الهاتف المحمول والتغيرات في البيئة المحيطة ، يتطلب الهاتف المحمول والشبكة إمكانيات أكثر تقدمًا لتنسيق الارتباط بشكل مستمر وإدارة نقل البيانات.
هذا الحل بطبيعته ديناميكي للغاية. مع الحركة المستمرة لمستخدم الهاتف المحمول والتغيرات في البيئة المحيطة ، يتطلب الهاتف المحمول والشبكة إمكانيات أكثر تقدمًا لتنسيق الارتباط بشكل مستمر وإدارة نقل البيانات.
تقنية تكوين الشعاع "Beamforming"
Beamforming هي تقنية لاسلكية رئيسية أخرى تستخدم تقنيات الهوائي المتقدمة على كل من الأجهزة المحمولة والمحطات الأساسية للشبكات وهذا من أجل تركيز الإشارة الاسلكية في اتجاه معين ، بدلاً من البث إلى منطقة واسعة والذي أحيانًا يؤدي إلى حدوث تداخلات مع users آخرين.على سبيل المثال ، استخدام المصباح اليدوي الذي يضيء على كل فرد في الغرفة - مقابل مؤشر الليزر ، الذي يمكنه تحديد فرد "مستخدم" معين وتركيز معظم الطاقة عليه وتتبعه باستمرار.
إقرأ أيضًا:
تقنية 3D Beamforming
تسمح ردود فعل المحمول على الشبكة لشعاع الشبكة بالعثور على أي نقطة في الفراغ "الهواء" ، لذلك يمكن دائمًا تقديم حزمة موجزة لمستخدم الهاتف المحمول إلى أجهزتهم ، أثناء تحركهم في الشارع أو بين طوابق مختلفة في المبنى. كما أن وجود مثل هذه الحزم الضيقة والمباشرة يقلل التداخل بين الحزم الموجهة في اتجاهات مختلفة.
ماهو MU-MIMO
MIMO system متعدد المستخدمين
تقنية MIMO متعدد المستخدمين أو مايسمى بـ "MU-MIMO" وهي إختصار لـ Multi users-MIMO تسمح لرسائل المستخدمين المختلفين بالسفر بأمان على طول خطوط البيانات نفسها ، ثم يتم فرزها للمستخدمين الفرديين عند وصول البيانات إلى أجهزتهم المحمولة.
فكر في الأمر على أنه مشابه لطلب التسوق عبر الإنترنت الذي يسافر في شاحنة توصيل مع طلبات أخرى.
يشترك طلبك في مساحة في الشاحنة ، ومع ذلك يتم تسليمه إليك فقط - أي بمعنى "المستلم المقصود".
إقرأ أيضًا:
إن القيام بخدمة عدة مستخدمين بنفس الإرسال "التردد" يزيد من السعة وكذلك يسمح باستخدام أفضل للموارد. هذا يضيف ميزة إلى القدرة على التنزيل أو البث مع تجربة محسنة للمستخدم حتى في المناطق المزدحمة. يعني هذا النقل المشترك للبيانات يوفر نظامًا أسرع وأكثر كفاءة لجميع المستخدمين (انظر الشكل أدناه).
أيضًا ، يمكن كذلك للشبكات القيام ديناميكيًا بالتبديل بين خدمة مستخدم واحد (SU-MIMO) أو عدة مستخدمين (MU-MIMO).
عندما يتم تقديم الخدمة لمستخدم واحد ، عادةً ما تكون الحزمة مباشرة بشكل أكثر وتكون القوة أكثر تركيزًا. ومع ذلك ، مع تعدد المستخدمين ، تميل الحزم إلى أن تكون أوسع حيث قد ينتشر المستخدمون في اتجاهات مختلفة.
فوائد تقنية Massive MIMO في شبكات الجيل الخامس 5G
يُمكننا تلخيص الفوائد الأساسية لتكنولوجيا Massive MIMO للشبكة والمستخدمين النهائيين على النحو التالي:
5g massive mimo benefits
زيادة سعة الشبكة "Increased Network Capacity"
يتم تعريف سعة الشبكة "Network Capacity" على أنها إجمالي حجم البيانات التي يمكن تقديمها للمستخدم والحد الأقصى لعدد المستخدمين الذين يمكن خدمتهم بمستوى معين من الخدمة المتوقعة. تُساهم تقنية Massive MIMO في زيادة السعة ، وهذا أولًا من خلال تمكين نشر 5G NR في نطاق تردد أعلى في Sub-6 GHz (على سبيل المثال ، 3.5 GHz).
ثانيًا، من خلال استخدام تقنية MU-MIMO حيث يتم تقديم الموارد (Resources) لعدة من المستخدمين على نفس التردد وأيضًا بنفس الوقت.
تغطية محسّنة "Improved Coverage"
مع تقنية Massive MIMO ، يتمتع المستخدمون بتجربة أكثر اتساقًا عبر الشبكة ، حتى على أطراف الخلية أو مايُسمى بـ"Cell Edge" يمكن للمستخدمين في كل مكان تقريبًا توقع معدل بيانات عالي وبالتالي خدمة ذات جودة عالية.
علاوة على ذلك ، يتيح تكوين الحزم ثلاثية الأبعاد التغطية الديناميكية المطلوبة لنقل المستخدمين (على سبيل المثال ، المستخدمون الذين يسافرون في السيارات أو السيارات المتصلة) ويضبط التغطية لتناسب موقع المستخدم ، حتى في المواقع التي بها تغطية شبكة ضعيفة نسبيًا.
تجربة المستخدم "User Experience"
في النهاية ، تؤدي هذه المميزات المذكورة أعلاه إلى تجربة مستخدم أفضل بشكل عام ، بحيث يمكن للمستخدمين نقل ملفات البيانات الكبيرة أو تنزيل الأفلام ، أو استخدام التطبيقات المتعطشة للبيانات أثناء التنقل ، أينما تأخذهم الحياة.
إقرأ أيضًا:
في نهاية الحديث يمكننا القول أن تقنية Massive MIMO التي تُدعى بـ"الهوائيات الضخمة" تُعتبر مجرد مثال واحد على الاختراعات العديدة التي قُدمت من عقود من البحث والتطوير لإطلاق شبكة 5G لصناعة الهاتف المحمول وما وراءها ، وتحويل كيفية قيام العالم بالحساب والتواصل وكذلك الاتصال.
إرسال تعليق