شبکه 5G خصوصی چیست و چه کاربردهایی دارد؟

شبکه 5G خصوصی چیست؟ 

• شبکه 5G خصوصی که تحت عنوان شبکه 5G محلی یا غیرعمومی‌ شناخته می‌شود، یک شبکه محلی (LAN) است که برای ایجاد یک شبکه اختصاصی با قابلیت برقراری یک اتصال یکپارچه و بهره‌مندی از فناوری‌های 5G پیاده‌سازی می‌شود. به عبارت دیگر، یک شبکه 5G خصوصی با ارائه سرویس‌های بهینه شده و ارتباطات امن در یک محدوده مشخص سعی می‌کند سرعت بیشتر، زمان تاخیر کمتر و مزایایی که 5G وعده داده را برای پشتیبانی از برنامه‌های کاربردی نسل بعد ارائه کند. 
• از آن‌جایی که 5G بر مبنای فناوری‌های 4G و  4.5G LTE بنا شده به همان شکل شبکه‌های 5G خصوصی نیز بر اساس شبکه‌های LTE خصوصی که از قبل پیاده‌سازی شده‌اند ساخته می‌شوند. بنابراین بیشتر تجهيزات از قبل برای کار در محیط 5G آماده‌سازی شده‌اند. 

مزایای استفاده از شبکه 5G خصوصی چیست؟ 

همانند سایر شبکه‌های محلی، شبکه 5G خصوصی به‌طور اختصاصی در تملک مالک آن قرار دارد و برای او پیاده‌سازی می‌شود. این شبکه‌ها به‌طور مستقل قابل مدیریت هستند و به سادگی می‌توان آن‌ها را مستقر کرد. 5G مزایا و برتری‌های منحصر به فردی دارد که این فناوری را متمایز از فناوری‌های موجود امروزی کرده است. از مهم‌ترین مزایای 5G خصوصی به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

• بی‌سیم بودن: یک شبکه 5G خصوصی نیازی به فناوری‌های سیمی‌ پر هزینه و حجیم مانند اترنت ندارد. یک شبکه بی‌سیم قدرتمند امکان اتصال تعداد زیادی از دستگاه‌های کوچک به یکدیگر در یک محیط پویا که در آن مردم، دستگاه‌ها و تجهيزات دائما در حال جابجایی و حرکت هستند را فراهم می‌کند.
• تقسیم‌بندی شبکه: ویژگی کلیدی 5G توانایی ساخت چند شبکه مجازی است که می‌توان هر یک را برای مقاصد و خدماتی خاص سفارشی‌سازی و بهینه‌سازی کرد و ترافیک را بین این شبکه‌ها تقسیم‌بندی کرد. به عبارت دیگر، در یک شبکه 5G خصوصی می‌توان شبکه را مطابق با نیاز کاربر و مصارف مختلف درون شبکه‌ای بهینه‌سازی کرد.
• کنترل: پیاده‌سازی یک شبکه 5G خصوصی در محل انجام می‌شود، بنابراین مالک شبکه کنترل کاملی روی تمام جنبه‌های این شبکه از قبیل امنیت، نحوه استفاده از منابع مختلف و اولویت‌بندی پهنای باند دارد. مالک شبکه تعیین می‌کند چه دستگاه‌هایی نیازمند پهنای باند مضاعف هستند.
• زمان تاخیر: زمان تاخیر در 5G به نسبت فناوری‌های مخابراتی و بی‌سیم حال حاضر به مراتب پایین‌تر است. این مزیت امکان ارتباط بلادرنگ بین دستگاه‌های مختلف را فراهم می‌کند که برای کاربردهای عمومی و تجهیزات هوشمندی که در پزشکی از راه دور استفاده می‌شوند یک عامل حیاتی به شمار می‌رود.
• پهنای باند: پهنای باند فوق‌العاده زیاد 5G به شما امکان می‌دهد به‌طور همزمان بسته‌های اطلاعاتی را با دستگاه‌‌های مختلف موجود در شبکه مبادله کنید. 
• امنیت: یک شبکه 5G خصوصی از فناوری‌های کنونی امن‌تر است، زیرا اپراتور شبکه به جای وابسته بودن به خدمات‌دهندگان خارجی می‌تواند خط‌مشی‌های امنیتی اختصاصی خود را پیاده‌سازی کند. همچنین با فراهم کردن امکان ذخیره‌سازی اطلاعات به صورت محلی و مستقر در خود سازمان امکان دسترسی از راه دور تقريبا غیرممکن می‌شود. در دنیایی که نفوذ به داده‌ها و حملات سایبری به‌طور منظم اتفاق می‌افتد و مقررات محافظت از داده‌ها در حال شدیدتر شدن هستند، مزیت برخورداری از سطح امنیت بالاتر به ویژه برای کسانی که از داده‌های حساس و مالکیت معنوی تجاری نگهداری می‌کنند یا با اپلیکیشن‌های حیاتی سر و کار دارند ارزشمند است.

موارد استفاده از شبکه 5G خصوصی 

اینترنت اشیای صنعتی (IIOT) 

• طی چند سال گذشته اتصال دستگاه‌های مختلف به یکدیگر از طریق اینترنت حوزه جدیدی تحت عنوان اینترنت اشیای صنعتی را پدید آورده است. اینترنت اشیای صنعتی وعده داده با فراهم آوردن امکان دستیابی به مقادیر زیادی از داده‌ها، انقلابی در تولید ایجاد کند. حس‌گرها در کارخانه‌ها نصب خواهند شد تا شرایط محیط را تحت نظر بگیرند و با نظارت بر تجهيزات وضعیت عملکرد آن‌ها را بررسی کرده و مشکلات احتمالی را قبل از تاثیرات منفی روی تولید و عرضه محصول نهایی شناسایی کنند. تمامی‌ این داده‌ها جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل می‌شود تا بینشی دقیق از تمام جنبه‌ها در اختیار دست اندرکاران قرار دهند. روبات‌ها با توانایی یادگیری ماشین محصولات را خواهند ساخت و لوازم و تجهيزات را به اطراف کارخانه حمل می‌کنند. 
• یک چنین سناریویی حجم زیادی از داده‌ها را تولید می‌کند که باید پردازش شوند و به سرعت به سمت دستگاه هدف بازگردانده شوند. کارگران با استریم ویدیوهای واقعیت افزوده یا کار در محیط های مجازی، فرآیند ساخت و تولید را از خط مونتاژ تا تولید و عرضه محصول نهایی مدیریت می‌کنند. هیچ‌کدام از این فرآیندها بدون وجود 5G امکان‌پذیر نیستند. 

انجام ماموریت‌های حیاتی 

• به‌کارگیری شبکه 5G خصوصی مختص به اینترنت اشیا صنعتی نیست. سازمان استانداردسازی (3GPP) که متشکل از سازمان‌ها، کمیسیون‌ها و موسسه‌های مختلف است و وظیفه آن توسعه پروتکل‌های ارتباطی برای مخابرات سیار است، چند سال پیش پروژه‌ای تحت عنوان "ماموریت حیاتی بگیر و صحبت کن" LTE’s mission critical push to talk (Mission-Critical PTT)   را کلید زد. این پروژه قرار است از شبکه‌های LTE خصوصی 5G به شکل هوشمند استفاده کند. سازمان‌هایی مانند آژانس‌های ایمنی عمومی‌ و اپراتورهای راه‌آهن از این شبکه‌ها برای برقراری ارتباطات گروه PTT و نظارت ویدیویی بلادرنگ استفاده می‌کنند. شبکه 5G خصوصی با فراهم‌سازی یک اتصال با ثبات و تضمين شده قادر است طیف گسترده‌ای از خدمات کاربردی را در اختیار این صنایع قرار دهد. 

مکان‌های راه دور و محروم

• می‌توان از شبکه 5G خصوصی در مناطق دور دست و محروم که امکان ایجاد زیرساخت‌های مورد نیاز برای دسترسی به شبکه و اینترنت به سادگی میسر نیست استفاده کرد. مکان‌هایی مثل دانشگاه‌ها، بیمارستان‌ها، پایگاه‌های نظامی‌ یا مراکز حمل و نقل (فرودگاه، بنادر و ایستگاه‌های راه آهن) می‌توانند از مزایای یک شبکه خصوصی 5G از قبیل اتصال همیشگی، قابلیت جابجایی، امنیت و زمان تاخیر پایین برای تامین نیازهای کاربردی اینترنت اشیا استفاده کنند. در حقیقت تقریبا هر محوطه، ساختمان سازمانی یا مکان عمومی‌ می‌تواند کاندیدای یک شبکه 5G خصوصی باشد، به خصوص اگر شبکه 5G عمومی‌ در یک منطقه خاص کند یا با تاخیر همراه باشد.

چالش‌های پیش‌رو

• صرف‌نظر از اینکه خدمات 5G هنوز در مراحل مقدماتی خود هستند و تقسیم‌بندی شبکه با 5G هنوز مراحل توسعه را پشت سر می‌گذارد، موانع دیگری نیز وجود دارد که باید مرتفع شود.

گستره امواج 

• یکی از چالش‌های بزرگ پیش روی فناوری 5G طیف امواج قابل استفاده است که تا به‌امروز دسترسی به برخی امواج فراهم شده است. 
• به‌طور مثال، دولت انگلیس در تاریخ 6 سپتامبر 2020 میلادی فرکانس 700 مگاهرتز را برای توسعه شبکه 5G آزاد کرد. این در حالی است که برخی از کشورها هنوز هیچ‌گونه مجوزی برای استفاده از گستره امواج 5G صادر نکرده‌اند و برخی دیگر نیز به‌کارگیری طیف امواج اشتراکی برای استفاده محلی در باندهای خاص را آغاز کرده‌اند که امکان استقرار شبکه‌های 5G خصوصی را فراهم می‌کند.

نسل پنجم امواج رادیویی جدید (5G NR)

• نسل پنجم امواج رادیویی جدید برای بهینه‌سازی بیشتر، گستره امواج و مجوزهای لازم در محدوده‌ای از باندهای فرکانسی در حال طراحی هستند. به عبارت دیگر، برای شبکه‌های 5G خصوصی نیز فرکانس‌هایی در دسترس خواهد بود، اما به احتمال زیاد لایه دیگری از پیچیدگی‌ها را به وجود می‌آورد. 
• مشکلات دیگر پیرامون تخصص‌های فنی هستند، زیرا بعید به نظر می‌رسد هر سازمانی که می‌خواهد یک شبکه 5G خصوصی داشته باشد تجربه داخلی فنی لازم در زمینه راه‌اندازی و مدیریت این شبکه‌ها را داشته باشد. برون‌سپاری چنین پروژه‌هایی یا ترتیب نیروهای تخصصی به منابع مالی زیادی نیاز دارد. هنوز برای تخمین چنین هزینه‌هایی کمی‌ زود است، اما مطمئنا یک شبکه 5G خصوصی ارزان نخواهد بود و این مشکلی است که کسب و کارهای کوچک‌تر به راحتی از عهده حل آن بر نمی‌آیند.

این فناوری تا چه اندازه پیشرفت داشته است

• آزمایش‌های اولیه شبکه‌های 5G خصوصی در سال 2018 آغاز شد و در راس آن آلمان قرار دارد. این کشور که صنعت خودکارسازی قدرتمندی در اختیار دارد اصطلاح انقلاب صنعتی چهارم را به عنوان یک ابتکار ملی و به عنوان راهکاری برای پیشرفت مستمر این کشور توصیف کرد و به شکل همه جانبه از شرکت‌های فعال در این زمینه حمایت کرد. در تابستان 2018 شرکت Audi (بخشی از Volkswagen) تفاهم نامه‌ای را با شرکت Ericsson برای استفاده از فناوری 5G در کارخانه‌های خود امضا کرد. اولین تلاش شامل استفاده از 5G برای کنترل دو روبات بی‌سیم در چرخه تولید بود. Audi معتقد است 5G اجازه می‌دهد تا روبات‌های چرخه تولید و سایر دستگاه‌ها را با سرعت و امنیت بیشتری نسبت به شبکه‌های موجود به یکدیگر متصل کرد و یک محیط تولیدی انعطاف‌پذیرتر و چابک‌تر ایجاد کرد. این شرکت در حال حاضر از وای‌فای برای فناوری بی‌سیم اصلی و از اترنت برای اتصال روبات‌های خود استفاده می‌کند. با این‌حال، زمانی که روبات‌ها به حرکت سریع‌تر یا استریم داده‌ها به صورت بلادرنگ احتیاج پیدا می‌کنند وای‌فای با مشکل روبرو می‌شود و اتصال ثابت اترنت هم به معنای محدود کردن حرکت روبات‌ها است. نکته مهمی که باید به آن دقت کرد به زمان‌بر بودن پیاده‌سازی کامل شبکه 5G خصوصی باز می‌گردد. کارشناسان پیش‌بینی کرده‌اند 5G تا چند سال دیگر در تاسیسات تولیدی آلمان به‌طور یکپارچه و کامل مستقر می‌شود. در مارس 2019 شرکت‌های Audi و Ericsson تعامل بین روبات و انسان به صورت بلادرنگ را به نمایش گذاشتند. Ericsson و Telefonica در حال نصب یک شبکه 5G خصوصی در کارخانه جدید Factory 56 این شرکت در آلمان هستند. تمام سیستم‌های خط تولید و ماشین‌آلات به صورت بی‌سیم و هوشمندانه به یک هاب مرکزی 5G و چند آنتن داخلی کوچک 5G متصل می‌شوند.
• علیرغم اینکه اینترنت اشیای صنعتی در انجام آزمایش‌های اولیه شبکه‌های 5G خصوصی پیشگام بوده، اما این فناوری در حوزه‌های دیگر خوش درخشیده است. Ericsson در حال انجام مقدمات ایجاد یک شبکه 5G خصوصی برای مقاصد صلح‌جویانه سازمان ملل است. همچنین در آوریل 2019 شرکت SK Telecom موافقت کرد تا یک شبکه 5G خصوصی را در مقر آموزش نظامی‌ کره جنوبی در شهر سئول نصب کند که از آن برای مصارف آموزشی فناوری واقعیت مجازی و واقعیت افزوده و همین‌طور فناوری‌های هوش مصنوعی، کلاود و بزرگ داده‌ها استفاده خواهد شد.

گام بعدی چیست؟ 

• اعطای مجوزهای گستره امواج اشتراکی راه‌گشای شبکه‌های 5G خصوصی تجاری است، اما آزمایش‌ها هنوز مراحل مقدماتی خود را پشت سر می‌گذارند و پیاده‌سازی این فناوری در دنیای واقعی همچنان در مقیاس بسیار کوچکی در حال انجام است. پذیرندگان اولیه احتمالا سازمان‌های بزرگ با بودجه کلان هستند و انتظار می‌رود شبکه 5G خصوصی به مرور راه خود را به سمت صنایع، کسب و کارهای گوناگون و خدمات عمومی‌ و دولتی باز کند. موضوع دیگر بحث امنیت این فناوری است که باید به دقت به آن رسیدگی شود. شبکه‌های 5G عمومی‌ باید ثابت کنند تا چه اندازه امن هستند