تقنية 5G و البنية التحتية للألياف البصرية

تقنية 5G والبنية التحتية للألياف البصرية

تقنية الجيل الخامس في عالم الاتصالات 5G تعتبر خطوة كبيرة مقارنة مع الشبكات الحالية   4G و 3G كونها توفر تأخير أقل في االتحميل و حزمة ذات نطاق أعرض أي سرعة أعلى و موثوقية فائقة وقدرة على توصيل المزيد من الأجهزة في مساحات أصغر.

بفضل تقنية 5G يمكن أن تصل سرعة التحميل إلى ما يصل إلى 10 أضعاف سرعة 4G مع تخفيض نسبة التأخير في نقل الحزم بنسبة 20 مرة على الأقل إلى 1 مللي ثانية. بالإضافة إلى ذلك ، ستسمح الكثافة المتزايدة للأجهزة المتصلة بالشبكة بوصل مليون جهاز في كل كيلومتر مربع واحد في شبكة 5G.

من المتوقع أن توفر 25 شركة اتصالات حول العالم خدمة الجيل الخامس 5G في عام 2019، ومن المتوقع أن يتضاعف هذا العدد في عام 2020. و وفقًا لتقرير " The Mobile Economy 2019" الصادر عن جمعية الاتصالات المحمولة العالمية GSMA، من المتوقع أن تستحوذ تقنية 5G على 15٪ من اتصالات المحمول العالمية في عام 2025.

بدأت تركيا، مثلها مثل العديد من الدول الأخرى ، بعمل اختبارات تركيب شبكة 5G و التي تتم من قبل مهندسين مرخصين من منظمة ICTA، وسوف يتم توفر خدمة تقنية 5G في عام 2020.

 تتطلب تقنية 5G الكثير من الاختبارات و الدراسات من أجل الحصول على خدمة قوية ومستقرة. لا يكفي استبدال الهوائيات القديمة في محطات الإرسال الخلوية الحالية بأخرى جديدة. يجب إعادة تصميم البنية التحتية الجديدة بشكل تام و تركيبها و فحص عملها. وكل هذه العمليات ستولد المزيد من الصعوبات والتحديات.

لا يتم تثبيت شبكة الجيل التالي من شبكة للمحمول 5G في لحظة. كما هو موضح في الرسم البياني أدناه ، ستظل تقنية  4G هي المهيمنة بنسبة 57٪ حتى عام 2025.

تتطلب هندسة شبكة 5G الكثير من التغييرات التي يجب مراعاتها عند التركيب جميع عناصر الشبكة من البداية حتى النهاية و التي يمكن تلخيصها بما يلي:

1.  يجب تركيب المزيد من الهوائيات و محطات الشبكات الخلوية

يصل مدى اشارة محطات الشبكة الخلوية الحالية 4G إلى 25 كيلومتر مربع لكل محطة. أي يمكن ترك مسافة كبيرة بين المحطات دون ضياع الإشارة. لن تتمكن المحطات الموجودة حالياً من استيعاب شبكة 5G كونها بحاجة لمحطات و هوائيات أصغر لكن متقاربة كثيراً و بكثافة عالية لتتمكن من تحمل عدد المستخدمين و سرعة التحميل. يتم توزيع هوائيات 5G المصغرة على مساحة أضيق، تسمى "small cell" أو "fimtocell" أو "picocells". في شبكات الجيل الخامس ستتطلب تغطية مساحة صغيرة تبلغ 3 كيلومتر مربع تركيب ما يصل إلى 60 محطة أو هوائي مصغر. وفقًا لذلك ، سيتم زيادة عدد الهوائيات المطلوبة إلى 600 ضعف عدد الهوائيات المحطات المستخدمة في شبكات 4G الحالية.

جميع هذه الهوائيات ومحطات الخلوي الصغيرة ستكون متصلة بالبنية التحتية للألياف الضوئية FTTA باستخدام الوحدات الموزعة ذات النطاق الترددي العالي 5G ، والتي يمكن أن تسمى 5G Distribution Unit.

2. أماكن تركيب محطات و هوائيات 5G

بالإضافة إلى هوائيات الأسطح الحالية والهوائيات البرجية سيتطلب تركيب شبكات 5G هوائيات إضافية مصغرة يتم تركيبها على مستوى منخفض لتوفير أفضل تغطية.لهذا الغرض سيتم تركيبها على العديد من أعمدة الكهرباء  وأضواء الشوارع  و إشارات المرور و محطات الحافلات و زاويا الأبينة وبسب تردد التشغيل العالي ستحتاج هوائيات 5G أيضًا إلى التثبيت داخل المباني لضمان أفضل النتائج.

3. تحديث البنية التحتية لكابلات الألياف البصرية

كما هو موضح في الرسم التوضيحي أدناه يشتمل العمود الفقري الرئيسي للبنية التحتية لشبكة 5G على العديد من العناصر المثبتة على نطاق واسع في جميع أنحاء الشبكة ، مثل: NGC (Next Generation Core), MEC (Multi-Access Edge Computing) Data Centers and AAS (Active Antenna Systems)  و التي يجب أن تدعم تقنية 5G NR.

تحتاج البنية الأساسية المستخدمة في نظام الهوائي النشط AAS في شبكة 5G و الذي يسمة شبكة الوصول في شبكة الهاتف المحمول (RAN-Fronthaul) إلى ميزات و تقنيات متعددة تستخدم معًا  مثل: NGPON و CWDM و DWDM و eCPRI و RATIO وما إلى ذلك. وتتطلب هذه التقنيات بنية تحتية من الألياف الضوئية متوافقة مع تقنية 5G.

نظرًا لارتفاع النطاق الترددي ومتطلبات السرعة لشبكة المحمول 5G ، يلزم تثبيت البنية تحتية بكابلات الألياف الضوئية  التي سوف تصل إلى كل هوائي على حدى.

 

لذلك ، بالإضافة إلى زيادة سعة الألياف الأساسية الرئيسية ، من الضروري تثبيت شبكة  الألياف الضوئية الخاصة بشبكة 5G للهاتف المحمول لتصل حتى أقرب نقاط ممكنة من الهوائيات الخلوية أي أنه يجب زيادة كثافة البنية التحتية لشبكة الألياف البصرية و تفريعها بشكل مكثف في لتصل الى جميع الهوائيات الجديدة في المناطق التي لا تكفي فيها سعة الكابلات القديمة.

4. Edge Computing

معنى Edge Computing هو وجود مراكز معالجة البيانت بشك قريب جداً من وحدات التوزيع في نهايات البنية التحتية لشبكة 5G. و بمعنى أخر بما أن شبكة 5G ستوفر سرعة اكبر و كثافة مستخدمين أعلى  و نقاط توزيع قريبة جداً من المستخدم فإن أفضل طريقة لدعم الشبكة لتصل لهذا القدر من الأداء هو تكثيف عدد مراكز البيانات أو كما تسمى سيرفرات توفير خدمة الانترنت وجعلها قريبة من نقاط التوزيع أي قريبة من الأجهزة المحمولة ، بحيث يمكن معالجة البيانات ونقلها إلى الأجهزة المحمولة دون اي تأخير.ولتحقيق ذلك ، ينبغي تثبيت مراكز بيانات الحوسبة المتعددة الوصول MEC في المناطق التي تتركز فيها الهوائيات بشكل كبير لدعم الإرسال السريع لحزم في البنية التحتية لشبكة المحمول 5G.

5. ارتفاع تكاليف تركيب و تشغيل شبكات 5G

تكاليف تركيب و استثمار شبكات 5G تكمن في كلفة الهوائيات و تحديث البنية التحتية لكابلات الألياف البصرية والبنية التحتية لتمديد الكهرباء  و كلفة التركيب والتشغيل  و كلفة  زيادة عدد مراكز البيانات (الحوسبة القريبة). وفقًا لتقرير صادر عن شركة Deloitte الاستشارية ، فإن مبلغ الاستثمار المطلوب للبنية التحتية للالياف البصرية في الأعوام الستة القادمة لتلبية احتياجات البنية التحتية لشبكة 5G في الولايات المتحدة الأمريكية يتراوح بين 130 و 150 مليار دولار.

بعد اكتمال تركيب البنية  التحتية للالياف البصرية يلزم تكاليف صيانة وإصلاح الأجهزة النشطة و تكاليف استهلاك الطاقة للهوائيات ورسوم استئجار أماكن الهوائيات وتكاليف إضافية قد تصل إلى مبالغ كبيرة و كل ذلك للحفاظ على تشغيل شبكة 5G بشكل ممتاز.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى إعادة الحفر لتجديد البنية التحتية للألياف البصرية و خاصة في مراكز المدن  كما يتعين الحصول على أذونات من السلطات المحلية والبلديات الحصول لتنفيذ عمليات الحفر و تمديد كبلات الألياف البصرية. لذلك يتوجب استخدام الموارد الموجودة و البنية التحتية الموجودة حالياً بشكل صحيح وفعال خاصة في بلدنا للوصلو لتوفير عالي في تركيب شبكات 5G و تشغيلها.

ذللك تقوم شركتنا Samm Technology بتطوير حلول  بنية تحتية و كابلات ألياف ضوئية و حلول عديدة تلزم لتركيب شبكة المحمول 5G لكن مصنعة محلياً و بتكلفة أقل مع الحفاظ على معايير الجودة العالمية و سنواصل جهودنا في تطوير منتجات 5G لتبقى متوفرة بتكلفة منخفضة و جودة عالية.