تقنية 5G تزيد سرعة نقل البيانات إلى 20 جيجا/ثانية وتزيل فوارق الزمن

تبنت العديد من دول منطقة الشرق الأوسط تقنيات شبكات الجيل الخامس من الاتصالات، حيث أطلقت خدمة الشبكات G5 في الإمارات في نهاية 2018، ثم الكويت، كما أطلقت شركة الاتصالات السعودية خدمة الجيل الخامس بالمنطقة الشرقية في يونيو 2019، ثم البحرين، وتستعد العديد من الدول لإطلاق الخدمة على نطاق واسع في 2020، حيث تحتاج الخدمة لتطوير البنية التحتية لشبكات الاتصالات في كل من مصر والأردن وغيرها من دول المنطقة.

ما هي تقنية شبكات الـ 5G

تقنية شبكات الجيل الخامس (5G) أحدث تكنولوجيا خلوية حتى الآن، وبشكل دقيق هي مجموعة القواعد التقنية الحديثة التي تحدد طريقة عمل الشبكة الخلوية، بما في ذلك الترددات المستخدمة وكيفية التعامل مع المكونات المختلفة للشبكة مثل معالجات الحاسب والهوائيات مع إشارات الراديو وتبادل البيانات معها لزيادة سرعة الشبكات اللاسلكية واستجابتها، بمعدلات تصل إلى 20 غيغا بايت/ثانية، بالإضافة إلى اختصار زمن نقل البيانات قدره 1ملي/ثانية أو أقل للاستخدامات التي تتطلب تغذية راجعة في الزمن الحقيقي، وستتمكن شبكات الجيل الخامس من تحقيق زيادة كبيرة في كمية البيانات المرسلة عبر الأنظمة اللاسلكية بسبب زيادة النطاق الترددي وتقنيات الهوائيات المتقدمة.

كيف تعمل شبكات الجيل الخامس 5G

تعتمد شبكات الجيل الخامس نظام الخلايا وتقسمها إلى قطاعات وترسل البيانات المشفرة عبر موجات الراديو، كل الخلايا يجب أن تكون متصلة بشبكة أساسية سواء بشكل سلكي أو لا سلكي.

يستخدم التشفير OFDM، وهو مشابه لتشفير شبكة الجيل الرابع 4G LTE، ولكن تصميم الهوائيات في الجيل الخامس أكثر مرونة وأقل في زمن الاستجابة، لديها ذكاء أكبر للتعامل مع الخلايا التي يمكنها تغيير الحجم والشكل، وستكون قادرة على رفع السعة حوالي أربع مرات أكثر مقارنة بالأنظمة الحالية.

لن تعتمد على أبراج خلوية عالية ذات طاقة كبيرة كما هو الحال في الجيل الرابع بل ستعتمد في نقل الإشارة اللاسلكية على خلايا صغيرة موجودة في أماكن مثل أعمدة الإنارة أو أسطح المباني.

اختبرت شركة سامسونج بنجاح شبكة 5G بقدرة إتصال سرعتها 1 جيجابايت في الثانية (يحتمل أن تصل إلى 8 جيجابت في الثانية)، وتهدف إلى تقديم الخدمة بحلول عام 2020.

الجيل الخامس و إنترنت الأشياء

سيصبح أي شخص وكل شيء متصلا بالإنترنت، فأي أداة أو جهاز في البيت أو في الشارع أو أي مكان عمل سيكون متصلا بشبكة الإنترنت، وهذا ما يقودنا إلى مصطلح المدن الذكية، إذ أن البيانات يتم تشكيلها في كل مكان من قبل أي شخص أو أي آلة وسيتم تحليلها في أقل زمن حقيقي ممكن للاستدلال على معلومات مفيدة في الوقت المناسب كمراقبة الحالة الصحية للمرضى وكبار السن، ومراقبة الأجهزة والأدوات في المنزل وتحديد إن كان هناك عطلا ما أو نقصا في مادة ما، وكذلك تحليل حالة المرور في الشوارع ومساعدة السائقين وتحذيرهم من المخاطر غير المرئية مما يمهد الطريق نحو السيارات ذاتية القيادة.

تمكين النقال الفعال والاتصال الآمن

وهنا تلعب الاتصالات المتنقلة دورا محوريا في تمكين النقل الفعال والآمن لهذه المعلومات من آلة آلى آلة أخرى (MACHINE TO MACHINE M2M) - بدون تدخل الانسان - لمعالجتها واتخاذ الإجراء المناسب بأقصى سرعة وأقل تأخير (أقل من 1ms). وهذا ما يفرض مزيدا من التحديات على الشبكة المستقبلية التي يجب أن تستوعب بيانات الهواتف الجوالة والعدد الهائل من الأجهزة والحساسات المنتشرة في كل مكان لتكون شبكة واسعة النطاق بقدرة وكفاءة قصوى ودرجة عالية من تأمين الأجهزة المعلومات المنقولة والمخزنة.

القضايا الأمنية المرافقة لشبكات الجيل الخامس.

على الرغم من أن شبكات الجيل الخامس ستوفر سرعة عالية لنقل البيانات والقدرة على ربط عدد هائل من الأجهزة ودعمها لمجموعة كبيرة من الخدمات الشخصية واندماجها مع التكنولوجيا المتقدمة القائمة على تقنيات حديثة، فهناك مجموعة واسعة من المسائل الأمنية والتي ستقود إلى تحديات أمنية كبيرة في مستقبل شبكات الاتصال نتيجة عدة عوامل:

1 - البنية المعتمدة على بروتوكولات الإنترنت والتي هي دائما عرضة لأي تهديد.

2 - تنوع طرق الوصول لشبكة الإنترنت.

3 - عدم تجانس الأجهزة المتصلة من حيث القدرة الحسابية وكفاءة المعالجة والتخزين.

4 - أنظمة التشغيل المفتوحة على الأجهزة، أي يمكن تنزيل البرامج مهما كان مصدرها وتثبيتها على الأجهزة، وهذا ما قد يخلق الكثير من المشاكل الأمنية.

5 - الأجهزة المتصلة عادة ما يتم تشغيلها من قبل أشخاص غير محترفين في القضايا الأمنية.

ونتيجة لذلك سيتعين على نظام الجيل الخامس في الاتصالات أن يعالج تهديدات أكثر وأقوى بكثير من أنظمة الاتصال الحالية. وعلى الرغم من أن النظام الجديد سيكون عرضة لعدد كبير من التهديدات الأمنية المعروفة وغير المعروفة، فليس من الواضح أي التهديدات ستكون أخطر وأي أجزاء الشبكة ستكون عرضة أكثر لتلك التهديدات.

الأجزاء الأكثر عرضة وهدفا للتهديدات

أجهزة المستخدم (user equipment):

في الجيل الخامس ستكون الأجهزة الذكية وأجهزة التابلت جزءا رئيسا من الحياة اليومية، ولكن هذه الأجهزة ستكون هدفا رئيسا للمهاجمين حيث ستتعرض لهجمات أكثر تطورا عن طريق البرمجيات الخبيثة كالفيروسات التي تستهدف كلا من الأجهزة المحمولة وشبكات الاتصال، مما يعرض المستخدم أو الأجهزة للكثير من المخاطر.

شبكات الوصول (ACCESS NETWORKS):

من المتوقع أن تكون شبكات الاتصال في الجيل الخامس غير متجانسة ومعقدة إلى حد كبير فهي ستدعم شبكات الاتصال الجيل الثاني والثالث والرابع وغيرها من تقنيات الاتصال المتقدمة وذلك حتى يكون الاتصال مضمونا وآنيا. ولكن ذلك يؤدي إلى وراثة جميع القضايا الأمنية المتعلقة بالشبكات السابقة وبالتالي يجب تطوير آليات حماية قوية لمواجهة التهديدات الأمنية الناشئة.

الشبكة النواة لمزود الخدمة (Mobile Operator’s Core Network):

بما أن البنية المعمارية لشبكة الجيل الخامس ستعتمد على عناوين الإنترنت (ipv6) فهي ستكون عرضة للهجمات (عبر تلك العناوين) الشائعة على شبكة الانترنت مثل الهجمات التي تستهدف أنظمة التشغيل لأجهزة الشبكة المركزية لمزود الخدمة (DOS attaks) التي تعد من أخطر التهديدات، ولتجنب الخروقات الأمنية للشبكة الناجمة عن استخدام الهواتف الذكية داخل بيئة العمل يجب إجراء مسح دوري لهواتف الموظفين باستخدام برامج الحماية.

10 أشياء تتميز بها شبكات الجيل الخامس 5G عن الجيل الرابع 4G :

1. بث الفيديو بدقة 8K.

2. كميات هائلة من التنزيلات بلمح البصر.

3. دعم البث المباشر للألعاب دون تأخير وكأنها مخزنة على الجهاز.

4. بث ألعاب الواقع الافتراضي VR.

5. بث المناسبات بتقنية الواقع الافتراضي.

6. ازدياد البث المباشر للأحداث والمناسبات.

7. مكالمات التصوير المجسم (هولوجرافيك).

8. تحسين تقنيات الواقع المعزز.

9. انتشار السيارات الذاتية القيادة.

10. منازل ومدن أكثر ذكاءً.

من أهم المجالات التي تنتظر انتشار شبكات الجيل الخامس 5G هو (إنترنت الأشياء) IoT، التي تشمل الأجهزة المتصلة بالإنترنت، والتي سوف تصبح معها المنازل والمدن أكثر ذكاءً، بما في ذلك القدرة على مراقبة التلوث، وحركة المرور، وحركة المشاة، واستهلاك الطاقة، وغير ذلك، لحظيًا.