فناوری MmWave در شبکه‌های 5G و 6G | تحولی در سرعت و ظرفیت مخابرات

فناوری mmWave در نسل جدید شبکه‌های مخابراتی (5G و 6G)

با رشد تقاضا برای اینترنت پرسرعت، واقعیت افزوده، خودروهای خودران و ارتباطات صنعتی، شبکه‌های 5G و 6G به فناوری‌هایی نیاز دارند که هم سرعت بالا و هم ظرفیت گسترده را پشتیبانی کند. یکی از مهم‌ترین فناوری‌های کلیدی در این مسیر، امواج میلی‌متری یا mmWave است.

امواج میلی‌متری بازه‌ای از طیف فرکانسی هستند که بین ۳۰ تا ۳۰۰ گیگاهرتز قرار دارند. این بازه فرکانسی تا پیش از این کمتر در شبکه‌های مخابراتی مورد استفاده قرار گرفته بود، اما حالا به‌عنوان یک ستون اصلی برای تحقق آینده شبکه‌های موبایل و وایرلس مطرح است.

فناوری MmWave چیست؟

mmWave یا Millimeter Wave به فرکانس‌های بسیار بالا با طول موج کوتاه گفته می‌شود. این امواج در مقایسه با باندهای سنتی زیر ۶ گیگاهرتز، پهنای باند بسیار وسیع‌تری ارائه می‌دهند و همین موضوع آن‌ها را برای انتقال اطلاعات با حجم بالا ایده‌آل کرده است.

ویژگی‌های کلیدی mmWave

پهنای باند وسیع‌تر: باند mmWave می‌تواند چندین گیگاهرتز پهنای باند فراهم کند، در حالی که باندهای Sub-6GHz معمولاً در محدوده چند ده یا چند صد مگاهرتز هستند.
سرعت بالا: نرخ انتقال داده در باند mmWave می‌تواند تا ۱۰ گیگابیت بر ثانیه یا بیشتر برسد.
تأخیر پایین: امکان تأخیر کمتر از یک میلی‌ثانیه برای کاربردهای حساس مثل جراحی از راه دور.
Beamforming و Massive MIMO: برای جبران افت سیگنال و محدوده کم، از فناوری‌های پرتو شکل‌دهی و آنتن‌های پر تعداد استفاده می‌شود.

نقش mmWave در 5G

در نسل پنجم شبکه موبایل، mmWave به‌عنوان لایه‌ای با ظرفیت بسیار بالا در مناطق پرتراکم استفاده می‌شود. اپراتورها می‌توانند در مناطق شهری، استادیوم‌ها، مراکز خرید و فرودگاه‌ها از mmWave برای انتقال داده‌های حجیم کاربران بهره ببرند.

این فناوری به تنهایی جایگزین باندهای پایین‌تر نمی‌شود، بلکه به‌صورت مکمل در کنار Sub-6GHz کار می‌کند تا هم پوشش مناسب و هم ظرفیت بالا فراهم گردد.

mmWave و مسیر حرکت به سمت 6G

نسل ششم شبکه‌ها (6G) که پیش‌بینی می‌شود از سال ۲۰۳۰ به‌صورت تجاری عرضه شود، به پهنای باند و نرخ انتقالی بسیار فراتر از 5G نیاز دارد. در این مسیر، فناوری mmWave و حتی تراویو (THz wave) وارد صحنه می‌شوند.

در 6G، mmWave علاوه بر کاربرد در ارتباطات موبایل، برای موارد زیر هم استفاده می‌شود:

هولوگرام‌های زنده و واقعیت ترکیبی
ارتباطات بین خودروها و زیرساخت‌ها
هوش مصنوعی توزیع‌شده در لبه شبکه (Edge AI)
مدیریت همزمان هزاران سنسور و دستگاه IoT در یک محیط صنعتی

چالش‌های فناوری mmWave در مخابرات

نفوذپذیری ضعیف
امواج میلی‌متری به راحتی توسط دیوار، شیشه، باران و حتی بدن انسان تضعیف می‌شوند. به همین دلیل برای پوشش‌دهی خوب نیاز به نصب تعداد زیادی آنتن است.
محدوده‌ی کوتاه
در مقایسه با باندهای پایین‌تر، برد mmWave بسیار کمتر است. این مشکل با استفاده از آنتن‌های کوچک در فواصل نزدیک جبران می‌شود.
هزینه بالا
تجهیزات mmWave شامل آنتن‌ها، چیپ‌ست‌ها و ایستگاه‌های پایه (gNodeB) هزینه‌ی بیشتری نسبت به تجهیزات سنتی دارند. این مسئله در کشورهای در حال توسعه چالش‌برانگیز است.
نیاز به زیرساخت فیبر نوری
برای اتصال ایستگاه‌های mmWave به شبکه اصلی، نیاز به لینک‌های فیبر نوری با ظرفیت بالا وجود دارد.

کشورهایی که پیشرو در mmWave هستند

آمریکا: شرکت‌هایی مثل Verizon و AT&T از mmWave در شهرهای بزرگ استفاده می‌کنند.
کره جنوبی: یکی از اولین کشورهایی که 5G با mmWave را تجاری‌سازی کرد.
ژاپن و چین: سرمایه‌گذاری‌های گسترده در mmWave و مسیر توسعه 6G.

وضعیت فناوری MmWave در ایران

در حال حاضر، mmWave هنوز در ایران وارد فاز تجاری نشده است. برخی تست‌های محدود در سازمان‌های پژوهشی و اپراتورهای پیشرو انجام شده، اما به دلیل نیاز به مجوز طیف فرکانسی و زیرساخت فیبر، تا ورود عملی این فناوری فاصله داریم.

با این حال، می‌توان از الان در حوزه‌هایی مانند ارتباطات نقطه به نقطه (P2P)، شبکه‌های خصوصی صنعتی و شبکه‌های وایرلس پرظرفیت روی mmWave سرمایه‌گذاری کرد.

جمع‌بندی

mmWave یکی از ستون‌های اصلی تحول دیجیتال در شبکه‌های 5G و 6G است. این فناوری با وجود چالش‌های فنی، مسیر رسیدن به سرعت‌های گیگابیتی، تأخیر صفر و پایداری بالا را هموار می‌کند. کشورهای پیشرو از هم‌اکنون برای استقرار گسترده این فناوری برنامه‌ریزی کرده‌اند و ایران نیز باید با نگاهی بلندمدت، زیرساخت‌های لازم برای آن را فراهم کند.

منابع: