نسل پنجم شبکه‌های ارتباطی (5G): ایجاد فرآیندی از اختراع تا نوآوری

بسیاری از کاربران و کسب و کارها منتظر سال 2020 بودند تا از تجربه نسل پنجم شبکه‌های ارتباطی که باعث ایجاد تحول در تجربه کاربران می‌شود، استفاده کنند. اما به همان سرعت که 5G در میان کاربران شبکه بی‌سیم جا باز کرد، شاهد اولین نشانه‌های ناامیدی نیز هستیم. از نظرسنجی‌های منتشر شده اخیر اینگونه استدلال می‌شود که 5G در دستیابی به مشخصه‌هایی که باعث ایجاد تمایز آن با نسل قبل است، ناکام خواهد بود. موج اولیه ورود به نسل پنجم و پتانسیل‌های موجود آن در سال 2019 شدت گرفت ولی محدودیت‌های دسترسی آن، باعث ایجاد بدبینی شد. اما این سؤال پیش می‌آید که این نشانه‌ها تا چه اندازه می‌تواند تأثیرات منفی داشته باشد؟ ایا اگر کاربران به همان سرعتی که انتظار دارند تغییرات تحول‌آفرینی که 5Gوعده است را تجربه نکنند، نوآوری در برنامه 5G و توسعه آن با شکست مواجه خواهد شد؟بررسی‌هایی که مؤسسه Deloitte بر روی به‌روزرسانی‌های نسل قبل شبکه‌های بی‌سیم و به ویژه 4G-LTEانجام داده است نشان می‌دهد که فاصله دو تا سه ساله بین استقرار زیرساخت شبکه ارتباطی و برنامه‌های نوآورانه و مدل‌های تجاری قابل پیاده‌سازی بر روی این زیرساخت وجود دارد. بر همین اساس و با توجه به تجزیه و تحلیل تجربیات مشابه، Deloitte نتیجه‌گیری می‌‎کند که شکاف مشابهی برای 5G بین اپراتورهای مخابراتی، ارائه‌دهندگان برنامه و سرویس، سرمایه‌گذاران و کاربران وجود دارد. لازم به ذکر است که این شکاف تنها زمانی خود را نشان می‌دهد که زیرساخت لازم به طور کامل پیاده‌سازی شده باشد. دولت‌ها باید توجه داشته باشند که در این دوره (از طرح تا پیاده‌سازی زیرساخت)، فرصتی مناسب برای ایجاد بازار و تقاضا است که می‌تواند استقرار 5G را سرعت داده و به نوآوری‌های بعدی کمک کند.زیرساخت شبکه زیربنای نوآورینوآوری یکی از ویژگی‌های بارز هر نسل از فناوری‌های بی‌سیم است. هنگامی که 3G آغاز شد، موجی از پیشرفت را در گوشی‌های تلفن همراه ایجاد کرد که اکوسیستم جدیدی از برنامه‌های تلفن همراه را به همراه داشت. در همین حال، رشد روزافزون استفاده از داده‌ها باعث ایجاد یک محرک در ارتقاء شبکه شد و باعث شد که کشورها به سمت استقرار 4G-LTE حرکت کنند. 4G-LTE سرعت دسترسی به داده پهن باند را متحول کرده و به اقتصاد «تقاضا محور» دامن زد و باعث ایجاد سرویس‌های ویدئویی، فیلم، رسانه‌های اجتماعی و بازی‌های «در هر زمان و در هر مکان» شد. انتظار می‌رود که 5G با وعده ایجاد ارتباطاتی با تأخیر کم و سرعت گیگابایتی، نوآوری مشابهی را ایجاد کند.دستیابی به مزایای 5G احتمالاً به یک بازه چند ساله نیاز دارد. 4G-LTE در سال 2010 در ایالات متحده راه‌اندازی شد و در سال 2012 به 90 درصد پوشش جمعیت ایالات متحده دست پیدا کرد. در سال‌های منتهی به استقرار 4G-LTE، دولت ایالات متحده طیف‌های فرکانسی لازم را برای استقرار سریع‌تر در اختیار اپراتورهای تلفن همراه قرار داد. بین سال‌های 2006 تا 2008، کمیسیون ارتباطات آمریکا (FCC) به طور متوسط 142 مگاهرتز از باند 700 و AWS-1 را برای استفاده اپراتورها به مزایده گذاشت. این در حالی است که در بین سال‌های 2010 تا 2012، به منظور سرعت بخشیدن در ایجاد شبکه LTE و رشد استفاده از داده، دولت 65 مگاهرتز دیگر را نیز آزاد و به مزاید گذاشت. در مجموع، برای کمک به افزایش شبکه، FCC بیش از 200 مگاهرتز را در اختیار اپراتورهای مخابراتی برای استقرار 4G-LTE گذاشته است. این در حالی است که اپراتورها نیز تقریباً 400 میلیارد دلار برای طیف فرکانسی و توسعه زیرساخت در قالب تهیه تجهیزات، دکل‌ها، فیبر مورد نیاز و نیروی کاری برای استقرار شبکه، هزینه کرده‌اند.سرمایه‌گذاری‌های زیرساختی و طیف فرکانسی برای تأمین ظرفیت بی‌سیم پرسرعت برای رفع درخواست همیشگی کاربران برای تماشای ویدئو، بارگذاری محتوای تولید شده توسط آنها در شبکه‌های اجتماعی و ارائه خدمات gig-Economy، تأثیر داشته است. با این حال، تجزیه و تحلیل Deloitte نشان می‌دهد که چنین خدمات و برنامه‌هایی همزمان با شبکه 4G-LTE ظاهر نشده، بلکه سال‌ها پس از استقرار 4G-LTE توسعه یافته‌اند (شکل زیر). بررسی‌ها نشان می‌دهد که به عنوان مثال Ridesharing در سال 2015 توانست 16 میلیون کاربر به دست آورد که این امر، 5 سال پس از راه اندازی 4G-LTE در ایالات متحده و سه سال پس از آن بود که 4G-LTE به 90 درصد پوشش ایالات متحده رسید. از سویی دیگر، سرویس ویدئو دارای دو شاخصه خاص در ایالات متحده بود: اولین مورد اینکه در سال 2014 اتفاق افتاد و مورد دوم در سال 2018 گسترده شد. استقرار 4G-LTE احتمالاً بیشترین تأثیر را در این شاخصه‌ها دارد یعنی زمانی رخ داد که پوشش 4G-LTE به 90 درصد جمعیت ایالات متحده رسید. سرویس موسیقی نیز از الگوی مشابهی پیروی می‌کند، که گسترش آن به مدت دو یا سه سال از استقرار زیرساخت‌های تلفن همراه عقب‌تر است.شکل 1: نوآوری‌های ایجاد شده توسط زیرساخت‌های 4G-LTE در سال‌های بعد از توسعه آنبیشتر نوآوری‌ها و مدل‌های تجاری تقریباٌ به پوشش همه‌گیری 4G-LTE بستگی دارند. این نواوری‌ها زمانی متولد می‌شوند که پوشش همه جا حاضر، سرعت بالا، قابلیت اطمینان و هزینه کمتر برای استفاده از شبکه همه‌گیر شده باشد.از اختراع تا نوآوریهنگامی که رقابت براساس زیرساخت‌های نوآوری شکل می‌گیرد، داشتن مزیت نسبت به سایر زیرساخت‌ها، اولین فاکتور اصلی در انتخاب شناخته می‌شود.هنگامی که از شبکه ملی ارتباطات صحبت می‌شود، زیرساخت فراهم آورنده امکان دسترسی است تا ایجاد یک تمایز با سایر شبکه‌های ارتباطی موجود، به همین دلیل، افزایش سرعت در استفاده و نیز ایجاد انگیزه در بین نوآوران و ارائه‌دهندگان سرویس، یک فاکتور مهم در توسعه مدل‌های تجاری و توسعه آن است. سرمایه‌گذاری و نیز تست‌های اولیه‌ای که منجر به ایجاد نوآوری و ارائه سرویس‌های جدید در حین و بلافاصله پس از استقرار زیرساخت شود، کلید دستیابی به موفقیت شناخته می‌شود.هنگام ظهور 4G-LTE، موفق‌ترین شرکت‌های ارائه‌دهنده سرویس آنهایی بودند که از قابلیت مکان‌یابی دقیق این نسل استفاده نمودند. از سویی دیگر، شرکت‌های رسانه‌های اجتماعی، پخش جریانی ویدئو، پیام‌رسان‌ها و بازی‌سازان نیز از 4G-LTE برای نوآوری، از جمله در ارائه خدمت خریدهای آنلاین، استفاده کردند. به عنوان مثال، فیس بوک، سرویس Oculus VR را در سال 2014 برای آزمایش واقعیت افزوده ایجاد کرد و توییتر، Periscope که یک شرکت پخش زنده فیلم بود را در سال 2015 خریداری کرد. در زمان کنونی که در ابتدای تجاری‌سازی 5G هستیم، شاهد همان اتفاق‌های ابتدای دوره 4G-LTE می‌باشیم. در حال حاضر، ارائه‌دهندگان سرویس به دنبال استفاده از مزیت‌هایی چون برش شبکه (Network Slicing)، تأخیر اندک و افزایش تعداد دستگاه‌ها در شبکه‌های 5G به عنوان یک راه‌حل قابل اعتماد و مبتنی بر استاندارد برای ارائه سرویس در فروشگاه‌ها، بیمارستان‌ها، کارخانه‌ها، بنادر و سایر مکان‌ها هستند تا از چالش‌هایی که راه‌حل‌های غیر استاندارد دارند، جلوگیری کند. علاوه بر این، سایر اکوسیستم‌ها نیز به دنبال ایده‌پردازی و آزمایش روش‌های استفاده از قابلیت‌های 5G هستند. به عنوان مثال، تولیدکنندگان خودرو برای ارزیابی پتانسیل‌های 5G در تولید خودروهای هوشمند با ارائه‌دهندگان تجهیزات شبکه و رایانش لبه (dge Computing ) همکاری کرده‌اند.ایجاد نوآوری در زمان بین استقرار زیرساخت‌ها تا همه‌گیر شدن سرویس‌ها تنها به استارت‌آپ‌ها، ارائه‌دهندگان خدمات ابری و تولیدکنندگان برنامه‌های تلفن همراه محدود نمی‌شود. بلکه با توجه مزیت‌ها و دانشی که 5G به همراه دارد، اپراتورهای مخابراتی باید به زمینه‌های مناسب برای ارائه نوآوری در سایر بخش‌ها نیز توجه کنند. اپراتورهای مخابراتی باید از زمان موجود برای ایجاد همکاری با سایر اکوسیستم‌ها در خلق سرویس‌های جدید و ارائه خدمات نوآورانه استفاده نمایند و زمینه را برای استفاده از این تکنولوژی (5G) در سایر اکوسیستم‌ها آماده نمایند. اکوسیستم‌های مختلف نیز باید با توجه به ایجاد زیرساخت‌های جدید، نیازهای خود را شناسایی کرده و زمینه استفاده از فناوری‌های جدید مانند اینترنت اشیا، پردازش ابری و یکپارچه‌سازی را مهیا نمایند.همه‌گیری و شیوع ویروس کرونا باعث شد تا مقررات سخت‌گیرانه قبلی کاهش یافته و ترافیک شبکه در نسل فعلی شبکه‌های ارتباطی افزایش پیدا کند. همچنین، دورکاری و ماندن شهروندان در خانه باعث شد تا استفاده از سرویس اینترنت و داده رشد سریعی داشته باشد. همین مورد زمینه گسترش پزشکی از راه دور شد که می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت پزشکی باشد. همچنین، آموزش و یادگیری از راه دور نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت و باعث افزایش استفاده از ویدئو در تعاملات بین معلمان و دانش‌آموزان بود.مشتاق برای نوآوری اما منتظر برای استقرار زیرساختدر سال 2013 و یک سال پس از آنکه 4G-LTE تقریباً 90 درصد از جمعیت ایالات متحده را تحت پوشش قرار داد، برخی از کاربران و مشاغل هنوز شایستگی‌های فناوری بی سیم نسل چهارم را زیر سؤال می‌بردند. با وجود پیشرفت سریع در سرعت شبکه‌های بی‌سیم، کاربران مشتاق برنامه‌های زیرساختی مجبور شدند دو تا سه سال صبر کنند تا بتوانند از سرویس‌های ایجاد شده بر اساس این بستر، استفاده نمایند. انتظار داریم یک تأخیر زمانی مشابه برای نوآوری در برنامه 5G نیز وجود داشته باشد.شکل 2: مراحل ایجاد نوآوری با توجه به توسعه زیرساخت نسل جدید بی‌سیمبه نظر نمی‌رسد که انتظار طولانی مدت برای برنامه‌های مبتنی بر 5G، اشتیاق کاربران و کسب و کارهای مختلف به این فناوری را کاهش دهد. در نظرسنجی اخیر انجام شده توسط مؤسسه Deloitte در ایالات متحده، 67 درصد از پاسخ‌دهندگان اظهار داشته‌اند که وقتی سرویس 5G در منطقه آنها در دسترس باشد، احتمالاً آنها نیز تلفن هوشمند خود را به تلفنی که سازگار با 5G باشد ارتقا می‌دهند. به همین ترتیب، 75 درصد از بیش از 400 مدیر کسب و کارهای مختلفی که در این نظرسنجی شرکت‌ کرده بودند اظهار داشتند که آنها راه‌حل‌های دسترسی پیشرفته مانند 5G را برای ایجاد نوآوری‌های تجاری خود طی سه سال آینده بسیار مهم می‌دانند.فرصت‌های توسعه و استقرار 5G در ایالات متحدهفرصت‌های بی‌شماری در ایالات متحده برای سرمایه‌گذاری به منظور ترویج استقرار بیشتر، پذیرش و تجاری‌سازی معماری 5G وجود دارد. این فرصت‌ها می‌تواند شامل موارد زیر باشد:1. بررسی راه‌حل‌های چند وندوری، از جمله معماری‌های شبکه دسترسی رادیویی باز که می‌تواند باعث ایجاد نوآوری‌ با توجه به دسترسی به شبکه رادیویی وندورهای مختلف باشد.2. بودجه و پشتیبانی تحقیق و توسعه 5G که مطابق با معیارهای دولت و برای افزایش امنیت شبکه و زنجیره تأمین می‌باشد. این مور ممکن است شامل همکاری با صنعت برای تأمین بودجه آزمایش تجهیزات جدید اضافه شده به شبکه‌های مخابراتی موجود برای کمک به کاهش فشارهای معمول تست راه‌حل‌های جدید باشد.3. تسریع در دسترسی به ظرفیت مورد نیاز برای پوشش 5G. در حالی که طیف وسیعی از طیف mmWave ایالات متحده به مزایده گذاشته شده است، حامل‌های طیف فرکانسی باند میانی بسیار مورد نیاز هستند، که دارای ویژگی‌هایی چون پوشش گسترده‌تر و انتشار بهتری می‌باشند.4. سرعت بخشیدن در روند مجوزدهی برای ایجاد سلول‌های کوچک و شبکه فیبر نوری که به اپراتورهای زیرساخت امکان می‌دهد با سرعت بیشتری سایت‌های سلول را مستقر کرده و خدمات را به بازار عرضه کنند.5. تمرکز بر دسترسی باند پهن 5G روستایی و تلفن همراه برای امکان دسترسی به نوآوری‌های ایجاد شده در همه جغرافیای ایالات متحده6. ارائه مشوق‌های مالی برای ادغام زیرساخت‌ها و برنامه‌های توسعه 5G در پروژه‌های زیربنایی ملی مانند بازسازی فرودگاه، هوشمندسازی بندر و انبارها و غیره.7. تشویق مشاغل کوچک و شرکت‌های بزرگتر برای ایجاد نوآوری و مدل‌های جدید تجاری مرتب با 5G.ایجاد نوآوری می‌تواند باعث پذیرش بهتر زیرساخت‌های جدید توسط اکوسیستم‌های مختلف شود. به عنوان مثال، در سنگاپور، فرودگاه Changi این کشور، RFP جهت استقرار شبکه 5Gبرای بهبود تجربه کاربران در محیط داخلی و نیز ارائه سرویس‌های جدیدتر، منتشر کرده است.علی‌رغم آنکه با شیوع کرونا اقتصاد بسیاری از کشورها با مشکل مواجه شده است اما دولت چین، سه اپراتور تلفن همراه مطرح خود را مجبور کرده است که زیرساخت‌های 5G را برای ارائه سرویس مراقبت‌های پزشکی و پزشکی از راه دور تکمیل و توسعه دهند. در مورد مشابه، شرکت‌های کره جنوبی از داده‌های به دست آمده برای پایش بیماران مبتلا به کووید 19 استفاده می‌کنند.با توجه به COVID-19، توسعه زیرساخت‌ها و ایجاد دسترسی به نسل جدید شبکه‌های ارتباطی ضروری است. دستیابی به داده‌های بهداشتی برای کمک به شناسایی افراد در معرض خطر، بهینه سازی ظرفیت مرکز درمان، امکان آزمایش و تشخیص از راه دور و بهینه‌سازی زنجیره تأمین پزشکی با استفاده از 5G ساده تر و کارآمدتر می‌شود. اگرچه مشخص نیست که موارد استفاده از 5G که امروزه تصور می‌شود در سال‌های آینده تحقق می‌یابد یا خیر، اما یقین این است که 5G می‌تواند به ایجاد مدل‌های تجاری نوآورانه کمک کند.مرجع:“5G in 2020: Plotting a Course from Invention to Innovation”, Deloitte, 2020 https://shanbemag.com/the-potential-of-fifth-generation-communication-networks-5g/