5G

5G ni kizazi cha tano cha teknolojia ya mitandao ya mawasiliano ya simu za mkononi vya kiwango cha teknolojia kwa mtandao ambao kampuni za simu za mkononi zilianza kusambaza kote ulimwenguni mwaka 2019, na ni mrithi wa teknolojia ya 4G inayotoa uunganisho kwa simu za mkononi za sasa. Ni teknolojia ambayo imeanzishwa rasmi kuanzia mwaka 2019, ambapo kampuni mbalimbali duniani zilianza kuisambaza kwenye maeneo yao GSMA, 2019.

Kama vizazi vyake, mitandao ya 5G ni mitandao ya simu, ambapo eneo la huduma limegawanywa katika maeneo madogo ya kijiografia yanayoitwa seli. Vifaa vyote vya 5G katika seli moja vimeunganishwa na Intaneti na mtandao wa simu kupitia mawimbi ya redio kupitia mstari wa msingi wa simu na anteni katika seli. Mitandao mipya ina kasi ya kupakua zaidi, na kasi ya juu ya 10 gigabits kwa sekunde (Gbit/s) wakati kuna mtumiaji mmoja tu kwenye mtandao. 

5G ina uwezo wa upana zaidi wa kubeba kasi kubwa zaidi kuliko 4G na inaweza kuunganisha vifaa zaidi, kuboresha ubora wa huduma za Intaneti katika maeneo yenye umati wa watu. Kutokana na upanuzi wa upana wa kasi, inatarajiwa kuwa mitandao ya 5G itatumika mara kwa mara kama watoaji wa mtoa huduma wa Intaneti (ISPs), wakishindana na ISPs zilizopo kama intaneti ya waya, na pia itawezesha matumizi mapya katika maeneo ya intaneti ya vitu (IoT) na machine-to-machine. Simu zenye uwezo wa 4G pekee haziwezi kutumia mitandao ya 5G.

Kwa mujibu wa takwimu za GSM Association, inatarajiwa kuwa ifikapo mwaka 2025, zaidi ya watu bilioni 1.7 duniani watakuwa wanatumia mtandao wa 5G.GSM Association, 2021.

 Muundo wa Mtandao wa 5G 
Kama ilivyo kwa mitandao ya awali kama 3G na 4G, mtandao wa 5G pia unatumia mfumo wa seli ndogo za kijiografia ambapo kila seli huwasiliana kwa kutumia mawimbi ya redio kupitia antena ndogo zenye uwezo mkubwa wa kusambaza data. ITU-R, 2020.

Antena hizo huwa zimeunganishwa na vifaa vya usambazaji wa data (transceiver), ambavyo vinapokea na kurudisha data kwa kutumia masafa maalum ya redio. Masafa haya hutumika tena katika seli nyingine bila kuingiliana (frequency reuse), hivyo kuongeza ufanisi wa mtandao.

Aidha, vifaa vya usambazaji vimeunganishwa na vituo vya kubadili mitandao (switching centers), pamoja na ruta za intaneti na miundombinu ya nyuzi za macho au backhaul wireless yenye kasi ya juu. Qualcomm, 2021.

 Maeneo ya Matumizi ya 5G 
Kwa mujibu wa ITU-R, matumizi makuu ya teknolojia ya 5G yamegawanywa katika makundi matatu:

 Enhanced Mobile Broadband (eMBB) – Hii ni kuimarishwa kwa kasi ya intaneti ya simu za mkononi, kama vile kupakua video kwa haraka au kutazama video za ubora wa 4K au 8K bila kukatika.ITU, eMBB Framework.
 Ultra-Reliable Low Latency Communications (URLLC) – Inahusiana na matumizi yanayohitaji usahihi mkubwa na ucheleweshaji mdogo sana, kama vile gari zinazojiendesha au upasuaji kwa kutumia roboti .Ericsson, 2022.
 Massive Machine-Type Communications (mMTC) – Hii inalenga teknolojia ya Internet of Things (IoT), yaani vifaa vingi kuwasiliana kwa wakati mmoja kama vile mita za maji, taa za barabarani, na sensa viwandani .3GPP, 5G Use Cases.

Kwa sasa, huduma nyingi za 5G zinazotolewa kote duniani zinahusiana zaidi na eMBB, huku URLLC na mMTC zikiwa bado zinatengenezwa na kujaribiwa kwenye baadhi ya nchi GSMA Intelligence, 2023.

 Kasi ya Muunganisho (Speed) 
5G inatoa kasi ya ajabu. Kwa mfano:

 Masafa ya kawaida ya 5G yanaweza kufikia kati ya 100 hadi 400 Mbps.
 Kwa kutumia teknolojia ya mmWave, kasi inaweza kufika hadi 1.8 Gbps, kama ilivyorekodiwa na kampuni ya AT&T mnamo Julai 2019.PCMag Test, 2019.

 Latency (Ucheleweshaji) 
Moja ya faida kuu za 5G ni latency ya chini sana, yaani muda mdogo kati ya kutuma na kupokea taarifa. Wakati 4G ilikuwa na latency ya takriban 50 ms, 5G inaweza kushuka hadi 1 ms, jambo linalowezesha mawasiliano ya haraka sana ITU-T, 2020.

 Ufanisi wa Mtandao 
Mbali na kasi, 5G ina uwezo wa kuunganisha idadi kubwa ya vifaa kwa wakati mmoja, hadi milioni moja kwa kilomita ya mraba GSMA 5G Benefits. Hii ni muhimu sana kwa miji yenye msongamano mkubwa wa watu au maeneo ya viwanda.

 Masafa Yanayotumika (Frequency Bands) 
5G inafanya kazi katika aina tatu za masafa:

 Low-band spectrum (chini ya 1 GHz) – Ina uwezo mkubwa wa kufika mbali lakini kasi yake ni ndogo. Inafaa kwa maeneo ya vijijini.
 Mid-band spectrum (1–6 GHz) – Inatoa uwiano wa kasi na umbali. Hii ndiyo inayotumika sana kwa sasa.FCC Spectrum Allocation.
 High-band spectrum (mmWave) – Ina kasi kubwa sana lakini haifiki mbali. Inatumika zaidi kwenye miji mikubwa na maeneo yenye shughuli nyingi.Qualcomm mmWave Overview.

 Viwango vya Kimataifa vya 5G 
Kwa mujibu wa ITU, kiwango rasmi cha kimataifa cha 5G kinaitwa IMT-2020, ambacho kinahitaji:

 Kasi ya upakuaji wa hadi 20 Gbps
 Kasi ya upakiaji wa hadi 10 Gbps
 Uwezo wa kuunganisha vifaa vingi kwa wakati mmoja

Kikundi cha 3GPP kiliunda kiwango kinachoitwa 5G NR (New Radio) kama sehemu ya mwendelezo wa teknolojia ya LTE kwa ajili ya kufikia matakwa ya IMT-2020.3GPP 5G NR.

 Hitimisho 
Teknolojia ya 5G si tu mageuzi katika kasi ya intaneti, bali ni msingi wa maendeleo ya sayansi ya kidijitali, viwanda vya kisasa, miji ya kisasa (smart cities) na hata huduma za afya za mbali. Ikiwa na uwezo wa kuunganisha watu, mashine na huduma kwa haraka na kwa ufanisi mkubwa, 5G inawakilisha hatua muhimu katika mabadiliko ya dunia ya mawasiliano.

Marejeo

Jamii:simu
Jamii:Editathon 2021-06 Morogor