در روزهای اولیه اینترنت اشیاء (Internet of Things)، شبکه‌ها نیازی به انتقال حجم زیادی از داده‌ها نداشتند. فقط چند کیلوبایت برای ارتباط ماشین به ماشین (M2M) در اوایل قرن جدید کافی بود. به عبارت ساده، IoT با دستگاه‌های ساده و نیازهای اتصال حداقلی شروع شد. اما حالا داستان فرق کرده!
امروزه، دوربین‌های امنیتی هوشمند (Smart Security Cameras) ویدیوهای زنده رو از طریق شبکه ارسال می‌کنن. خودروهای خودران (Self-Driving Vehicles) تصاویر با کیفیت HD رو به مراکز پردازش می‌فرستن. شرکت‌ها با پلتفرم‌های ویدیوکنفرانس (Video Conferencing Platforms) همکاری می‌کنن و همزمان ویدیو و صوت با کیفیت بالا رو مصرف می‌کنن که پهنای باند زیادی می‌خواد.
فناوری سلولی (Cellular Technology) هم داره به این نیاز رو به رشد پاسخ می‌ده و هم خودش این نیاز رو بیشتر می‌کنه. شبکه 5G سرعت دانلود تا 10 گیگابیت بر ثانیه (Gbps) داره. این یعنی می‌تونی یه فیلم 4K رو در کمتر از 30 ثانیه دانلود کنی! شبکه‌های 4G/LTE شاید به سرعت 5G نباشن، ولی همچنان تا 20 مگابیت بر ثانیه (Mbps) سرعت دانلود دارن که برای ارتباط ماشین به ماشین معمولی خیلی بیشتر از نیازه.
اگه قصد داری دستگاه‌های پیشرفته‌ای مثل سیستم‌های تله‌ماتیک (Telematics Systems)، تجهیزات خودکار کارخانه (Automated Factory Equipment) یا زیرساخت‌های شهر هوشمند (Smart City Infrastructure) رو راه‌اندازی کنی، این فناوری‌های سلولی کلی مزیت دارن. اما شبکه‌های عمومی سلولی محدودیت‌هایی هم دارن. اشتراک پهنای باند می‌تونه باعث شلوغی بشه که برای سیستم‌های حساس IoT یه مشکل بزرگه. هزینه‌ها هم یه چالش دیگه‌ست؛ نرخ داده ماهانه شبکه عمومی 5G می‌تونه سود سرمایه‌ات (ROI) رو نابود کنه.
پس چطور می‌تونی از مزایای فناوری سلولی پیشرفته بدون این دردسرها استفاده کنی؟ جوابش شبکه‌های خصوصی 4G/5G هست که بسته به نیازت می‌تونه راه‌حل باشه.
شبکه خصوصی 4G/5G چیه؟
اول باید دو تا اصطلاح رو توضیح بدیم: 4G و 5G.
4G نسل چهارم فناوری سلولی پهن‌باند هست که بیشتر برای بازار مصرف‌کننده‌ها طراحی شده. برای مصرف محتوا بهینه‌ست، با سرعت دانلود بالا و توان آپلود محدودتر.
5G، نسل پنجم، هم برای IoT و هم برای مصرف‌کننده‌ها ساخته شده. از تکنیک‌هایی مثل Beamforming و Network Slicing پشتیبانی می‌کنه که اجازه می‌ده میلیون‌ها دستگاه متصل بدون خرابی شبکه کار کنن. اینجا آپلود و دانلود هم به یه اندازه مهم هستن، پس دستگاه‌ها می‌تونن داده رو به‌خوبی بفرستن و بگیرن.
بسته به نوع کاربرد IoT، هر کدوم از این فناوری‌ها می‌تونن مفید باشن. به همین خاطر ما از “شبکه‌های خصوصی 4G/5G” به‌صورت کلی حرف می‌زنیم. مهم‌ترین ویژگی این شبکه‌ها اینه که خصوصین؛ یعنی یه سیستم بسته‌ست و فقط کسایی که اجازه دارن بهش دسترسی دارن. برعکس، شبکه عمومی 5G باید ترافیک همه مشتری‌هاش رو مدیریت کنه. از این نظر، شبکه سلولی خصوصی بیشتر شبیه WiFi یا LoRaWAN هست، ولی با یه سری مزیت کلیدی نسبت به این دوتا.
شبکه‌های سلولی خصوصی چطور کار می‌کنن؟
فناوری پشت شبکه خصوصی 5G خیلی شبیه شبکه عمومیه، با این تفاوت که تو—به‌عنوان صاحب شبکه—کنترل دسترسی رو دستت داری. این شبکه رو می‌شه به سه جزء اصلی خلاصه کرد:
- تجهیزات رادیویی سلول کوچک (Small Cell Radio Equipment): مثل LTE eNodeB یا 5G gNodeB. این ایستگاه‌های پایه داده دستگاه‌ها رو جمع می‌کنن و به لایه بعدی می‌فرستن.
- هسته سلولی (Cellular Core): یه بسته نرم‌افزاری که شامل پایگاه داده کاربر، پروتکل‌های امنیتی، سیستم‌های پشتیبانی عملیات (OSS/BSS) و پلتفرم‌های مدیریت خودکار هست. بهترین راه اینه که با یه شریک اتصال کار کنی که هسته سلولی ابری (Cloud-Based Cellular Core) رو به‌عنوان بخشی از سرویس شبکه خصوصی 4G/5G ارائه بده.
- سیم‌کارت‌های سازگار (Compatible SIM Cards): سیم‌کارت دستگاه‌ها رو به شبکه وصل می‌کنه و یه پروفایل شبکه خصوصی می‌سازه.
علاوه بر اینا، ممکنه ماژول‌های Edge Computing هم اضافه کنی که داده‌ها رو نزدیک محل جمع‌آوری پردازش می‌کنن.
از نظر سخت‌افزار اینجوریه. حالا باید یه طیف رادیویی (Radio Spectrum) انتخاب کنی که به نیاز داده‌ات بخوره:
- طیف مجاز (Licensed Spectrum): بعضی فرکانس‌ها برای شبکه‌های خصوصی اختصاص داده شدن که مثل شبکه عمومی LTE کار می‌کنن، ولی فقط برای تو.
- طیف بدون مجوز (Unlicensed Spectrum): مثل مدل LoRaWAN. استانداردهای جدید مثل LTE-Unlicensed (LTE-U) بهت اجازه می‌دن توی این محدوده شبکه خصوصی بسازی.
- طیف اشتراکی (Shared Spectrum): برای خیلی از پروژه‌های IoT، باند 48 LTE یا همون CBRS (Citizens Broadband Radio Service) بهترین انتخابه. می‌تونی شبکه LTE-U یا 5G رو با برد زیاد و تعداد دستگاه بالا اینجا بسازی.
اگه اینا پیچیده به نظر میاد، چون واقعاً هست! می‌تونی خودت شبکه رو بسازی و هسته سلولی رو توی محل اجرا کنی، ولی راه سریع‌تر و به‌صرفه‌تر اینه که با یه شریک اتصال کار کنی که راه‌حل‌های خصوصی LTE/5G رو با هسته ابری ارائه بده.
مزایای شبکه‌های خصوصی 4G/5G چیه؟
چرا باید شبکه سلولی خصوصی رو به WiFi، LoRa یا شبکه‌های عمومی ترجیح بدی؟ این چندتا دلیلش:
- تضمین سطح خدمات (SLAs): شبکه عمومی نمی‌تونه همیشه عملکرد تضمین‌شده بده، ولی شبکه خصوصی می‌تونه. مثلاً اگه دوربین هوشمندت باید همیشه با 4 مگابیت بر ثانیه کار کنه، توی شبکه خصوصی اینو تضمین می‌کنی چون ترافیک رقابتی نداره.
- امنیت و کنترل بیشتر: تو دسترسی رو کنترل می‌کنی، پس از 4G/5G عمومی امن‌تره. رمزنگاری رادیویی هم از WiFi امن‌ترش می‌کنه.
- شخصی‌سازی برای نیازهای کسب‌وکار: نیاز به تحرک داری؟ شبکه خصوصی 4G/5G اینو برات داره. مدیریت دستگاه، انعطاف در صورت‌حساب یا لیست سفید/سیاه دامنه می‌خوای؟ همه‌ش توی OSS/BSS ابری در دسترسه.
- تاخیر کم و پهنای باند بالا: شبکه 5G تاخیر زیر 5 میلی‌ثانیه داره، که برای خودروهای متصل یا تجهیزات خودکار عالیه. پهنای باند بالای 5G (و حتی 4G) هم که قبلاً گفتیم.
- هزینه‌های عملیاتی کمتر در طولانی‌مدت: هزینه اولیه بالاست، ولی بعدش هزینه داده ماهانه نداری و ROI سریع‌تر برمی‌گرده.
چه کسایی از شبکه‌های خصوصی 4G/5G بیشترین سود رو می‌برن؟
هر کسب‌وکاری که به توان بالا، امنیت قوی، تاخیر کم و اتصال مطمئن نیاز داره، باید شبکه سلولی خصوصی رو در نظر بگیره. این شبکه برای پهپادهای نظارتی، دوربین‌های متصل توی شهرهای هوشمند، وسایل نقلیه خودکار توی انبارها و تجهیزات لیدار توی صنعت نفت و گاز جواب داده.
کاربردهای دیگه:
- صنعت 4.0: کارخانه‌های هوشمند با تجهیزات خودکار و ادغام IoT.
- لجستیک و حمل‌ونقل: برای مدیریت ناوگان، ردیابی دارایی و خودروهای خودران توی شهرهای هوشمند.
- انرژی و تاسیسات: شبکه خصوصی هزینه‌های شبکه هوشمند و نظارت رو کم می‌کنه.
- مراقبت‌های بهداشتی: پزشکی از راه دور و نظارت بر بیمار با شبکه مطمئن.
نتیجه‌گیری
شبکه‌های خصوصی 4G/5G راهی عالی برای استفاده از قدرت فناوری سلولی بدون محدودیت‌های شبکه عمومی هستن. با یه شریک اتصال خوب، می‌تونی یه شبکه بهینه، امن و شخصی‌سازی‌شده برای پروژه IoT بعدی‌ات بسازی.
منبع: iotforall