ما هو تصميم شبكات 5G/6G؟
تستخدم شبكات 5G و6G الناشئة تشكيل الحزم ومصفوفات هوائيات MIMO الضخمة وتقطيع الشبكة لتوفير سرعات جيجابت مع تأخير منخفض للغاية.
لماذا هذا مهم؟ تقطيع الشبكة يقسم شبكة فيزيائية واحدة إلى مسارات افتراضية مخصصة — eMBB للبث، URLLC للسيارات ذاتية القيادة، mMTC لمليارات أجهزة IoT.
📖 تعمق أكثر
تشبيه 1
تخيل خدمة توصيل البيتزا. تشبه الشبكات القديمة سائق توصيل واحد يخدم المدينة بأكملها - الجميع ينتظر. يشبه تقسيم شبكة 5G وجود ثلاثة أساطيل منفصلة: الدراجات النارية السريعة للتوصيل الطبي العاجل (URLLC)، والشاحنات الكبيرة لطلبات المطاعم بالجملة (eMBB)، والدراجات التي تجمع قراءات أجهزة الاستشعار ببطء من كل صندوق بريد (mMTC). تم تحسين كل أسطول ليناسب وظيفته، ويتشارك جميع الأسطول في نفس الطرق.
تشبيه 2
يشبه تشكيل الشعاع الفرق بين الصراخ في غرفة مزدحمة (تبث الأبراج الخلوية القديمة في كل مكان) مقابل الهمس مباشرة في أذن شخص ما من خلال مكبر الصوت الذي يتبعه (5G gNB). تشبه مجموعة هوائي MIMO الضخمة وجود 256 مكبر صوت صغير ينسق لتوجيه الصوت في المكان الذي يقف فيه كل مستمع بالضبط.
🎯 نصائح المحاكي
مبتدئ
ابدأ بالضغط على Start، ثم انقر فوق "Add Moving UE" عدة مرات لرؤية الحزم تتعقب المستخدمين في الوقت الفعلي. حاول تبديل نطاق التردد من mmWave إلى Sub-6 جيجا هرتز وشاهد تغير دائرة التغطية.
متوسط
قم بالتبديل إلى الوضع المتقدم وقم بتجربة أحجام صفيف الهوائي. لاحظ كيف أن 16x16 (256 عنصرًا) يخلق حزمًا أضيق وأكثر دقة من 4x4. أضف عوائق لرؤية انسداد الشعاع - وهذا هو التحدي الرئيسي لعمليات نشر mmWave في المدن.
خبير
في الوضع الخبير، حاول دمج تعديل 256QAM مع 8 طبقات MIMO وعرض النطاق الترددي 1 جيجا هرتز للحصول على الحد الأقصى من الإنتاجية النظرية. ثم قم بالتبديل إلى نوع شريحة URLLC ولاحظ انخفاض زمن الوصول إلى أقل من 1 مللي ثانية. قارن بين نماذج فقدان المسار الحضري والريفي لفهم مفاضلات التغطية.
📚 المصطلحات
🏆 شخصيات رئيسية
3GPP (2018)
هيئة المعايير العالمية التي حددت مواصفات 5G NR عبر الإصدار 15-18
Erdal Arikan (2008)
تم اختراع الرموز القطبية المعتمدة كتشفير لقناة التحكم 5G، الحائزة على جائزة IEEE Shannon
Thomas Marzetta (2010)
مفهوم MIMO الضخم المقترح في Bell Labs، التكنولوجيا الأساسية لقدرة 5G
Samsung Research (2021)
تحقيق أول نموذج أولي للإرسال على مستوى العالم بتقنية 6G تيراهيرتز بسرعة 140 جيجاهرتز
Andrea Goldsmith (2005)
أستاذ جامعة ستانفورد/برينستون الذي تدعم أبحاثه MIMO والتعديل التكيفي الطبقة المادية لـ 5G
🎓 مصادر التعلم
- What Will 5G Be? [paper]
ورقة IEEE JSAC مؤثرة تحدد رؤية 5G وتقنيات التمكين الرئيسية بما في ذلك mmWave وMassive MIMO والشبكات غير المتجانسة (2014) - 6G: The Next Hyper-Connected Experience for All [paper]
تستكشف ورقة عمل رؤية 6G من سامسونج نطاقات تيراهيرتز وشبكات الذكاء الاصطناعي الأصلية والتوائم الرقمية والاتصالات الثلاثية الأبعاد - An Overview of Massive MIMO: Benefits and Challenges [paper]
ورقة تأسيسية لـ IEEE JSAC حول نظرية MIMO الضخمة، توضح كيف تحقق مئات الهوائيات مكاسب في الكفاءة الطيفية من حيث الحجم (2014) - Network Slicing for 5G with SDN/NFV: Concepts, Architectures and Challenges [paper]
استطلاع IEEE الشامل حول بنيات تشريح الشبكة وتخصيص الموارد وآليات العزل لـ eMBB وURLC وmMTC (2017) - 3GPP Specifications [article]
المواصفات القياسية الخلوية الرسمية لشبكات 5G/6G — المصدر الرسمي لتفاصيل بروتوكول NR - 5G Americas [article]
هيئة صناعية تقدم تقارير تقنية 5G وتتبع النشر وتقارير تحليل الطيف - O-RAN Alliance [article]
منظمة تقود معايير Open RAN لشبكات الوصول الراديوية المنفصلة والقابلة للتشغيل البيني والمدعومة بالذكاء الاصطناعي - ITU-R IMT-2030 Framework [article]
الإطار الرسمي للاتحاد الدولي للاتصالات لتقنية الجيل السادس (IMT-2030) الذي يحدد حالات الاستخدام والقدرات والجدول الزمني للجيل القادم