تأثیر 5G بر اینترنت اشیا و خدمات ابری | مزایا و چالش‌ها

اگر ارتباط زیرساخت‌های دیجیتال در بخش‌های حیاتی زندگی و کسب‌وکار حتی برای چند ثانیه قطع شود، می‌تواند هزینه‌های مالی و حتی جانی ایجاد کند. جوامع امروزی آن‌قدر به ارتباطات آنلاین و تبادل مداوم داده وابسته شده‌اند که حتی تصور یک قطعی کوتاه هم نگران‌کننده است. اما مسئله فقط نگرانی نیست، موضوع وابستگی عمیق و روزافزون ما به جریان بی‌وقفه داده‌هاست.

در اواسط دهه دوم این قرن، حتی وسایل روزمره ما نیز برای ارتباط با یکدیگر و رد و بدل کردن اطلاعات به اینترنت نیاز دارند. اینترنت اشیا هر روز گسترده‌تر می‌شود و در کنار آن، خدمات ابری که عملاً به پایه و اساس بسیاری از سرویس‌های دیجیتال تبدیل شده‌اند، به اتصال سریع و پایدار وابسته‌اند.

با چنین سطحی از وابستگی، دیگر اینترنت نسل چهارم 4G پاسخ‌گوی همه این نیازها نیست. زیرساخت ارتباطی امروز باید بتواند هم‌زمان سرعت بالا، تأخیر حداقلی و اتصال انبوه دستگاه‌ها را مدیریت کند. در ادامه می‌خواهیم درباره تأثیرات 5G بر اینترنت اشیا و خدمات ابری صحبت کنیم.

مروری سریع بر تعاریف اینترنت اشیا و خدمات ابری

پیش از بررسی تأثیرات اینترنت 5G بر اینترنت اشیا و خدمات ابری، بهتر است ابتدا یک مرور کوتاه به خود این مفاهیم داشته باشیم.

اینترنت اشیا IoT شبکه‌ای از دستگاه‌های فیزیکی هوشمند است که سنسورهای مختلف دارند و از محیط اطراف داده جمع‌آوری می‌کنند. این داده‌های جمع‌آوری‌شده سپس برای دستگاه‌ها و اشیای دیگر ارسال می‌شود تا بتوانند بدون دخالت انسانی تصمیم‌گیری کنند. برای مثال، یک دستگاه پیش‌بینی آب و هوای هوشمند می‌تواند با چراغ راهنمایی هوشمند ارتباط برقرار کند و بر اساس شرایط جوی تعیین کند که زمان‌بندی چراغ‌ها چگونه تنظیم شود.

خدمات ابری Cloud Services هم زیرساخت‌های لازم برای پردازش و ذخیره‌سازی داده‌ها را به صورت ریموت و ابری در اختیار سازمان‌ها قرار می‌دهد. به این معنا که کسب‌وکارها دیگر لازم نیست سرورهای فیزیکی بخرند و همه تجهیزات را خودشان مدیریت و نگهداری کنند.

5G چه چیزی را در زیرساخت ارتباطی تغییر می‌دهد؟

فناوری 5G سه تحول بنیادین در بستر ارتباطات ایجاد می‌کند که عملاً زیربنای موج جدید تحول دیجیتال هستند.

1. سرعت بسیار بالا (eMBB): تا ۱۰ گیگابیت بر ثانیه.
2. تأخیر بسیار کم (URLLC): کاهش Latency به حدود ۱ میلی‌ثانیه.
3. اتصال انبوه دستگاه‌ها (mMTC): امکان اتصال بیش از یک میلیون دستگاه در هر کیلومتر مربع.

اما این سه ویژگی جدا از هم معنا ندارند و قدرت اصلی 5G از ترکیب آن‌ها می‌آید. به عبارتی، سرعت بالا بدون تأخیر کم چندان کاربردی نیست و اتصال انبوه دستگاه‌ها بدون پایداری شبکه هم عملاً کارایی واقعی نخواهد داشت.

چگونه 5G عملکرد اینترنت اشیا را بهبود می‌دهد؟

با ورود نسل پنجم ارتباطات، اینترنت اشیا کم‌کم از یک شبکه صرفاً متصل، به یک اکوسیستم بلادرنگ تبدیل شد؛ اکوسیستمی که رویای شهرهای هوشمند را از حالت ایده خارج کرد و به واقعیت نزدیک‌تر ساخت. امروز این فناوری می‌تواند در مقیاسی عمل کند که پیش‌تر عملاً دست‌نیافتنی به نظر می‌رسید.

در ادامه مزایای 5G برای IoT را بررسی می‌کنیم.

۱. افزایش مقیاس‌پذیری

اولین تغییر جدی، افزایش چشمگیر ظرفیت اتصال دستگاه‌ها به یک شبکه پایدار و پرظرفیت بود. در پروژه‌های شهر هوشمند یا صنعت 4.0 که هزاران سنسور، دوربین و دستگاه به‌صورت هم‌زمان در حال تولید و ارسال داده هستند، این موضوع کاملاً حیاتی است. پیش از 5G، ارسال هم‌زمان داده توسط هزاران یا میلیون‌ها سنسور تقریباً کار نشدنی بود و شبکه 4G در چنین شرایطی به‌سرعت دچار ازدحام می‌شد.

در شکل‌گیری یک شهر هوشمند، داده‌های مربوط به ترافیک، آلودگی هوا، مصرف انرژی، دوربین‌های نظارتی و حمل‌ونقل عمومی باید هم‌زمان منتقل و تحلیل شوند و اینترنت نسل پنجم این ظرفیت را فراهم کرده است.

۲. تصمیم‌گیری لحظه‌ای

در همان مثال شهر هوشمند، خودروهای خودران یا ربات‌های صنعتی را در نظر بگیرید. سرعت تصمیم‌گیری این سیستم‌های خودکار در حد میلی‌ثانیه است. اگر خودرو نتواند در کسری از ثانیه مانع را تشخیص دهد، احتمال وقوع حوادثی وجود دارد که ما را از این پیشرفت پشیمان کند.

همچنین تأثیرات 5G در کشاورزی و بهداشت نیز شگفت‌انگیز بوده است. کشاورزی به لطف این فناوری به یک صنعت داده‌محور تبدیل شده؛ سنسورها به‌طور لحظه‌ای در حال بررسی وضعیت خاک و رطوبت هستند و سیستم‌های هوشمند بر اساس این داده‌ها زمان و میزان آبیاری را تنظیم می‌کنند.

در حوزه بهداشت نیز 5G علائم حیاتی بیماران را به‌صورت لحظه‌ای زیر نظر می‌گیرد و امکان جراحی‌های از راه دور را فراهم می‌کند؛ ویژگی‌هایی که در مسیر نجات جان انسان‌های بیشتری، به‌ویژه در مناطق دورافتاده، معنا پیدا می‌کنند.

۳. بهبود بهره‌وری انرژی

بخش مهم دیگری که با 5G تقویت شده، بهینه‌سازی مصرف انرژی در دستگاه‌های IoT است. فناوری‌های مکملی مانند NB-IoT با کاهش مصرف انرژی در زمان‌های عدم انتقال داده، عمر باتری‌ها را افزایش می‌دهند. به این ترتیب در کشاورزی هوشمند و صنایع پراکنده جغرافیایی، نیاز به شارژ مداوم یا تعویض مکرر باتری‌ها به حداقل می‌رسد.

خرید مودم‌های 5G همراه اول

نقش 5G در بهبود خدمات ابری و Edge Computing

با گسترش 5G و خدمات ابری، معماری فناوری اطلاعات از مدل‌های متمرکز سنتی به یک مدل توزیع‌شده تغییر پیدا کرد که در آن همه‌چیز قرار نیست فقط در یک دیتاسنتر مرکزی پردازش شود. ساده‌تر بگوییم، بخش بزرگی از پردازش‌ها در لبه شبکه، یعنی نزدیک‌ترین نقطه به کاربر انجام می‌شود تا تأخیر کاهش پیدا کند و سرعت پاسخ‌گویی بالاتر برود. در ادامه به مهم‌ترین اثرات این تغییر اشاره می‌کنیم.

۱. بهبود Performance و SLA

در محیط‌های سازمانی، اهمیت کیفیت تجربه کاربران به‌خوبی درک شده و همه می‌دانند که اگر یک سرویس آنلاین چند ثانیه کند شود یا از دسترس خارج شود، کاربر به‌راحتی آن را ترک می‌کند. در کنار آن، پایبندی به SLA یا همان Service Level Agreement هم اهمیت زیادی دارد، چون سازمان‌ها باید سطح مشخصی از دسترس‌پذیری و کیفیت خدمات را تضمین کنند.

حالا 5G دقیقاً روی همین نقاط اثر گذاشته است. به کمک اینترنت 5G، اپلیکیشن‌های SaaS، یعنی نرم‌افزارهایی که از طریق اینترنت و بدون نصب محلی ارائه می‌شوند، سریع‌تر اجرا می‌شوند و پاسخ‌گویی روان‌تری دارند. همچنین نرخ خطا و قطعی سرویس‌ها هم به دلیل کاهش تأخیر و افزایش پایداری شبکه، کم شده است.

۲. تولد رایانش لبه‌ای (Edge Computing)

5G توانست یک ایده نسبتاً ساده اما کاربردی را به مرحله اجرا برساند. به لطف این فناوری، بخشی از داده‌ها قبل از ارسال به ابر مرکزی، در نزدیک‌ترین نقطه به کاربر پردازش می‌شوند و دیگر لازم نیست همه اطلاعات برای تحلیل اولیه به یک دیتاسنتر دوردست منتقل شوند.

در جدول زیر تفاوت پردازش در لبه و پردازش در ابر را می‌بینید.

مزایای 5G برای کسب‌وکارها و صنایع

5G علاوه بر سرعت چندبرابری‌اش نسبت به 4G (تا حدود ۱۵ گیگابیت بر ثانیه)، ساختار عملیاتی شرکت‌ها را دچار تحولاتی کرده است که می‌تواند راندمان را به شکل محسوسی افزایش دهد.

در پی همین صحبت‌ها درباره 5G و صنعت‌های مختلف مثل تولید، حمل‌ونقل، سلامت و کشاورزی، می‌توان مزایای این فناوری را در چند محور اصلی خلاصه کرد:

کاهش هزینه‌های عملیاتی: از طریق نگهداری پیش‌بینانه و اتوماسیون هوشمند.

ایجاد مدل‌های درآمدی جدید: مانند بازی‌های ابری و خدمات مبتنی بر داده لحظه‌ای.

افزایش بهره‌وری نیروی انسانی: به کمک سیستم‌های متصل و تحلیل بلادرنگ.

بهبود تجربه مشتری: کاهش زمان پاسخ‌گویی و افزایش کیفیت خدمات دیجیتال.

برای مثال یکی از مزایای 5G برای کشاورزی هوشمند، کاهش ۳۰ درصدی هدررفت آب به دلیل افزایش حداکثر دقت در پایش لحظه‌ای رطوبت خاک و زمان‌بندی آبیاری است.

چالش‌های استفاده از 5G در خدمات ابری و اینترنت اشیا

هر فناوری انقلابی که در ابتدای مسیر معرفی شد و قرار بود زیرساخت‌های اصلی ارتباطات را دگرگون کند، طبیعی است که با چالش‌هایی جدی روبه‌رو شود. نسل پنجم اینترنت نیز از همین قاعده پیروی می‌کند و در کنار تمام مزایا، با چند مانع اساسی مواجه است. در ادامه، مهم‌ترین چالش‌های 5G در خدمات ابری و اینترنت اشیا را مرور می‌کنیم.

۱. هزینه زیرساخت

پیاده‌سازی 5G در سطح کلان نیازمند سرمایه‌گذاری قابل‌توجه در توسعه فیبر نوری و به‌روزرسانی تجهیزات شبکه‌ای است. این ارتقا یک‌شبه حاصل نمی‌شود و به توسعه جدی زیرساخت‌های مخابراتی نیاز دارد.

حتی اگر فرض کنیم تمامی تجهیزات و بسترهای فنی آماده هستند، این قابلیت در شهرهای پرجمعیت سریع‌تر تجاری‌سازی می‌شود و به سوددهی می‌رسد. اما در مناطق کم‌جمعیت یا روستایی، به دلیل کند بودن نرخ بازگشت سرمایه، برای دولت‌ها و اپراتورها تصمیم اقتصادی ساده‌ای نخواهد بود که در چنین مناطقی سرمایه‌گذاری گسترده انجام دهند.

۲. چالش امنیت در 5G برای IoT

زمانی که اینترنت 5G در دسترس عموم قرار بگیرد و میلیون‌ها دستگاه جدید به آن متصل شوند، سطح حمله Attack Surface نیز به همان نسبت گسترده‌تر می‌شود. وقتی میلیون‌ها دستگاه متصل و هوشمند داریم، قاعدتاً میلیون‌ها نقطه بالقوه برای نفوذ و سوءاستفاده هم ایجاد می‌شود.

۳. هم‌کنش‌پذیری

با وجود اینکه بسیاری از شرکت‌ها به سمت تولید تجهیزات سازگار با 5G حرکت کرده‌اند، چالشی که ایجاد می‌شود یکپارچه‌سازی تجهیزات از برندها و استانداردهای مختلف است. استانداردسازی جهانی هنوز در برخی لایه‌ها به بلوغ کامل نرسیده و همین موضوع می‌تواند در پروژه‌های بزرگ IoT دردسرساز شود.

4. مسائل زیست‌محیطی و مصرف انرژی

هرچه زیرساخت‌های 5G گسترده‌تر شوند و دستگاه‌های IoT به تولید انبوه برسند، نگرانی‌های مربوط به مصرف انرژی و پسماند الکترونیکی نیز افزایش پیدا می‌کند. با وجود اینکه جوامع مختلف در تلاش هستند با فناوری‌های جدید بهره‌وری انرژی را بالا ببرند، اما همچنان مسئله مدیریت مصرف کل انرژی و بازیافت تجهیزات یک چالش جدی باقی مانده است.

جمع‌بندی: 5G و بازتعریف معماری ارتباطات دیجیتال

5G فقط یک اینترنت پرسرعت نیست، بلکه بستری برای شکل‌گیری تحول در زیرساخت‌های ارتباطی است تا بتوانیم خدمات و سیستم‌های دیجیتال را با اتکا به اتصال پایدار بازطراحی کنیم. فناوری‌هایی مانند Cloud و Edge که آینده خودروهای خودران، جراحی از راه دور و شهرهای متصل را می‌سازند، بدون یک شبکه کم‌تأخیر عملاً به ظرفیت واقعی خود نمی‌رسند؛ اما با 5G این زنجیره کامل‌تر می‌شود و فاصله میان داده، پردازش و تصمیم‌گیری به حداقل می‌رسد.