نقش فیبر نوری در فناوری ۵G: کامل‌ترین راهنما در رابطه با تاثیر فناوری فیبر نوری در زیرساخت

به گزارش گروه بازار خبرگزاری علم و فناوری آنا، فناوری ارتباطات بی‌سیم به‌سرعت در حال تحول است و هر نسل از این فناوری با پیشرفت‌های چشمگیری همراه بوده است. در حالی که نسل چهارم (4G) اینترنت موبایل سرعت‌ها و قابلیت‌های بیشتری نسبت به نسل قبلی ارائه داد، اما با ظهور نسل پنجم (5G)، تحولی شگرف در ارتباطات بی‌سیم پدید آمده است. این فناوری جدید به دنبال فراهم‌کردن سرعت‌های بسیار بالاتر، تأخیر کمتر و اتصال همزمان دستگاه‌های بیشتر است. در این میان، یکی از اجزای کلیدی که باعث می‌شود 5G بتواند به پتانسیل کامل خود دست یابد، استفاده از فیبر نوری است. فیبر نوری به‌عنوان یک تکنولوژی انتقال داده با سرعت بالا و ظرفیت عظیم، زیرساخت اصلی و حیاتی برای شبکه‌های 5G محسوب می‌شود.

در ایران، توسعه زیرساخت‌های فیبر نوری عمدتاً توسط شرکت مخابرات ایران و شرکت ایرانسل انجام می‌شود. این شرکت‌ها به عنوان بازیگران اصلی در حوزه ارتباطات و فناوری اطلاعات در کشور، مسئولیت اصلی ایجاد و توسعه شبکه‌های فیبر نوری را بر عهده دارند. همچنین، شرکت‌های شاتل، های‌وب و آسیاتک نیز به عنوان شرکت‌های ارائه‌دهنده خدمات اینترنتی (ISP)، در گسترش شبکه‌های فیبر نوری مشارکت دارند.

وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات نیز به‌عنوان نهاد دولتی مسئول، نقش نظارتی و هدایت‌گر در توسعه زیرساخت‌های ارتباطی از جمله فیبر نوری را ایفا می‌کند. سازمان تنظیم مقررات و ارتباطات رادیویی (رگولاتوری) نیز از دیگر نهادهای دخیل در این حوزه است که وظیفه تنظیم و نظارت بر فعالیت‌های مربوط به توسعه و بهره‌برداری از زیرساخت‌های ارتباطی، از جمله فیبر نوری را بر عهده دارد. در این مقاله، به بررسی نقش حیاتی فیبر نوری در توسعه و پیاده‌سازی فناوری 5G خواهیم پرداخت.

فیبر نوری: ستون فقرات شبکه‌های ارتباطی مدرن

قبل از ورود به جزئیات نقش فیبر نوری در 5G، ابتدا باید با مفهوم و عملکرد این تکنولوژی آشنا شویم. فیبر نوری به رشته‌های نازکی از شیشه یا پلاستیک گفته می‌شود که قادر به انتقال داده‌ها از طریق نور هستند. این تکنولوژی به دلیل سرعت بالا، ظرفیت زیاد و تأخیر کم، از زمان معرفی خود در دهه 1970 به‌سرعت به ستون فقرات شبکه‌های ارتباطی مدرن تبدیل شده است.

فیبر نوری، که امروزه به‌عنوان یکی از فناوری‌های اصلی انتقال داده در جهان شناخته می‌شود، دارای تاریخچه‌ای است که به دهه ۱۹۶۰ میلادی بازمی‌گردد. اولین مفاهیم مرتبط با انتقال نور از طریق رشته‌های نازک شیشه‌ای توسط دانشمندان و مهندسان مطرح شد، اما تا دهه ۱۹۷۰ این ایده‌ها به واقعیت تبدیل نشد. چارلز کاو (Charles Kao)، که به‌عنوان "پدر فیبر نوری" شناخته می‌شود، در سال ۱۹۶۶ نشان داد که با استفاده از شیشه‌های بسیار خالص می‌توان نور را برای فواصل طولانی و بدون کاهش کیفیت انتقال داد. این کشف منجر به توسعه اولین نمونه‌های عملی فیبر نوری شد و به کاو در سال ۲۰۰۹ جایزه نوبل فیزیک اعطا شد.

در دهه ۱۹۷۰، شرکت‌های مخابراتی شروع به آزمایش و استفاده از فیبر نوری برای انتقال داده کردند. اولین کابل‌های فیبر نوری تجاری در سال ۱۹۷۷ در ایالات متحده توسط شرکت تلفن کورنینگ (Corning) تولید شد. این کابل‌ها توانستند داده‌ها را با سرعت و کارایی بسیار بالاتری نسبت به سیم‌های مسی منتقل کنند. در طول دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰، فناوری فیبر نوری به‌سرعت پیشرفت کرد و تبدیل به استانداردی برای انتقال داده‌های تلفنی و اینترنتی در سراسر جهان شد.

با ورود به قرن ۲۱، فیبر نوری به‌طور گسترده‌ای در زیرساخت‌های ارتباطی مورد استفاده قرار گرفت و از آن برای انتقال حجم عظیمی از داده‌ها در شبکه‌های تلفن، اینترنت و تلویزیون بهره‌برداری شد. امروزه، فیبر نوری نه‌تنها در مخابرات بلکه در بسیاری از صنایع دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد و با ظهور فناوری‌هایی مانند 5G، اهمیت آن روزبه‌روز بیشتر می‌شود. با پیشرفت‌های مستمر در این حوزه، فیبر نوری همچنان به‌عنوان یکی از پایه‌های اصلی زیرساخت‌های ارتباطی مدرن محسوب می‌شود. در کشور ما و به طور عموم بسیاری از مردم فناوری فیبر نوری را با تانوما شرکت مخابرات می‌شناسند که در حال حاضر بهترین گزینه‌ موجود در میان سرویس‌های اینترنت در ایران است. اما باید بدانیم که اینترنت فیبر نوری و نقش فیبر نوری در توسعه 5G دو مفهوم مرتبط اما متفاوت هستند. هر دو به استفاده از فیبر نوری برای انتقال داده‌ها اشاره دارند، اما کاربردها و نقش‌هایشان در شبکه‌ها متفاوت است.

ویژگی‌های برجسته فیبر نوری

• سرعت بالا: فیبر نوری قادر است داده‌ها را با سرعتی نزدیک به سرعت نور منتقل کند. این ویژگی به‌ویژه در مواقعی که حجم بالایی از داده‌ها باید در مدت‌زمان کوتاهی منتقل شوند، بسیار حیاتی است.
• ظرفیت بالا: ظرفیت بالای فیبر نوری به آن اجازه می‌دهد تا حجم عظیمی از داده‌ها را به‌صورت هم‌زمان منتقل کند. این امر باعث می‌شود که این فناوری برای انتقال داده‌های 5G بسیار مناسب باشد.
• تأخیر کم: تأخیر (Latency) در شبکه‌های فیبر نوری بسیار پایین است. این ویژگی برای فناوری‌هایی که نیاز به واکنش‌های آنی دارند، مانند واقعیت مجازی و خودروهای خودران، بسیار مهم است.
• پایداری و مقاومت در برابر تداخل: برخلاف سیم‌های مسی، فیبر نوری نسبت به تداخل الکترومغناطیسی مقاوم است و این امر باعث افزایش پایداری و کیفیت ارتباطات می‌شود.

5G: تحولی در ارتباطات بی‌سیم

فناوری 5G به‌عنوان نسل جدید ارتباطات بی‌سیم، وعده تحولی بزرگ در زمینه ارتباطات داده را می‌دهد. این فناوری نه‌تنها سرعت‌های بسیار بالاتری را فراهم می‌کند، بلکه به لطف تأخیر کمتر و توانایی اتصال همزمان میلیون‌ها دستگاه، فرصت‌های جدیدی را در زمینه‌هایی مانند اینترنت اشیا (IoT)، هوش مصنوعی، و خودروهای خودران ایجاد می‌کند. اما این مزایا تنها در صورتی قابل‌دستیابی هستند که زیرساخت‌های مناسبی برای پشتیبانی از 5G وجود داشته باشد و در اینجاست که نقش فیبر نوری برجسته می‌شود.

نقش فیبر نوری در شبکه‌های 5G

فناوری 5G، به‌عنوان نسل جدید ارتباطات بی‌سیم، نوید سرعت‌های بسیار بالا، تأخیر کم و اتصال همزمان میلیون‌ها دستگاه را می‌دهد. با این حال، تحقق کامل پتانسیل 5G نیازمند زیرساخت‌های قدرتمند و پایدار است. در این میان، فیبر نوری به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین اجزای زیرساخت شبکه‌های 5G شناخته می‌شود. این فناوری به دلیل سرعت بالا، ظرفیت عظیم و پایداری بسیار، نقش حیاتی در انتقال داده‌ها و پشتیبانی از اجزای مختلف شبکه‌های 5G ایفا می‌کند. برای درک بهتر این نقش، بررسی نقش فیبر نوری در سه بخش اصلی شبکه‌های 5G ضروری است:

۱. رادیو دسترسی (Radio Access Network - RAN)

رادیو دسترسی، بخشی از شبکه 5G است که شامل آنتن‌ها و ایستگاه‌های پایه‌ای می‌شود که وظیفه ارتباطات بی‌سیم را بر عهده دارند. ایستگاه‌های پایه 5G برای ارائه خدمات باکیفیت و پرسرعت به کاربران، نیازمند اتصال به شبکه‌های پرسرعت و پایدار هستند. فیبر نوری این امکان را فراهم می‌کند که ایستگاه‌های پایه بتوانند داده‌ها را با سرعت بالا و بدون تأخیر به شبکه‌های اصلی منتقل کنند. بدون وجود فیبر نوری، این ایستگاه‌ها قادر نخواهند بود تا به‌طور مؤثر و کارآمد، نیازهای گسترده و پرتقاضای کاربران 5G را پاسخ دهند.

۲. شبکه انتقال (Transport Network)

شبکه انتقال در 5G وظیفه انتقال داده‌ها از ایستگاه‌های پایه به هسته شبکه و بالعکس را بر عهده دارد. در این بخش، فیبر نوری به‌عنوان ستون فقرات شبکه 5G عمل می‌کند. با توجه به ظرفیت بالای فیبر نوری، این فناوری قادر است حجم عظیمی از داده‌ها را با سرعت بالا و تأخیر بسیار کم منتقل کند. این ویژگی‌ها به‌ویژه در شهرهای پرجمعیت و مکان‌هایی که نیاز به انتقال سریع و مطمئن داده‌ها وجود دارد، بسیار حیاتی است. علاوه بر این، استفاده از فیبر نوری در شبکه‌های انتقال 5G به بهبود کیفیت ارتباطات، افزایش پهنای باند و کاهش تأخیر کمک شایانی می‌کند.

۳. هسته شبکه (Core Network)

هسته شبکه 5G مسئول مدیریت و پردازش داده‌های منتقل‌شده از طریق شبکه است. این بخش برای انجام عملکردهای خود به یک زیرساخت پایدار و با ظرفیت بالا نیاز دارد. فیبر نوری با ارائه ارتباطات پرسرعت و پایداری بی‌نظیر، زیرساخت مناسبی را برای هسته شبکه فراهم می‌کند. این ارتباطات به هسته شبکه امکان می‌دهد تا به‌طور مؤثری داده‌های حجیم را پردازش و مدیریت کند، که این امر به بهبود کلی عملکرد شبکه 5G و ارائه خدمات بهتر به کاربران منجر می‌شود.

علاوه بر ایفای نقش کلیدی در سه بخش اصلی شبکه‌های 5G، فیبر نوری در برخی از جنبه‌های خاص و بسیار مهم دیگر نیز تأثیرگذار است:

۱. پشتیبانی از ایستگاه‌های پایه (Base Stations)

ایستگاه‌های پایه در شبکه 5G، مسئول ارتباط مستقیم با دستگاه‌های کاربران هستند. این ایستگاه‌ها برای ارائه سرعت و کیفیت بالای خدمات، به ارتباطات سریع و پایدار نیاز دارند. فیبر نوری به دلیل ظرفیت بالا و تأخیر کم، بهترین گزینه برای اتصال این ایستگاه‌ها به شبکه‌های اصلی است. با استفاده از فیبر نوری، ایستگاه‌های پایه می‌توانند داده‌ها را با سرعتی فوق‌العاده و بدون افت کیفیت به شبکه منتقل کنند، که این امر بهبود چشمگیری در عملکرد و پایداری خدمات 5G به همراه دارد.

۲. پشتیبانی از شبکه‌های کوچک (Small Cells)

شبکه‌های کوچک (Small Cells) یکی از اجزای حیاتی 5G به‌شمار می‌آیند. این شبکه‌ها در فواصل کوتاه‌تر نسبت به ایستگاه‌های پایه نصب می‌شوند و به‌طور خاص برای افزایش پوشش‌دهی و کاهش تأخیر در مناطق شهری و پرجمعیت استفاده می‌شوند. اتصال این شبکه‌های کوچک به فیبر نوری، عملکرد و کارایی کلی شبکه 5G را بهبود می‌بخشد. فیبر نوری با ارائه پهنای باند گسترده و پایداری بالا، تضمین می‌کند که شبکه‌های کوچک بتوانند به‌طور بهینه عمل کرده و تأخیر را به حداقل برسانند.

۳. ارتباطات بین‌المللی و بین‌قاره‌ای

یکی از چالش‌های اصلی شبکه‌های 5G، پشتیبانی از ارتباطات بین‌المللی و بین‌قاره‌ای است. این نوع ارتباطات نیازمند پهنای باند وسیع و سرعت انتقال بالا هستند. فیبر نوری به‌عنوان بهترین راه‌حل برای این نوع ارتباطات شناخته می‌شود و امکان ارتباط سریع و پایدار بین کشورها و قاره‌ها را فراهم می‌کند. با استفاده از شبکه‌های فیبر نوری بین‌المللی، شبکه‌های 5G می‌توانند خدماتی با کیفیت بالا و بدون وقفه را در سطح جهانی ارائه دهند.

فیبر نوری و چالش‌های شبکه‌های 5G

در حالی که 5G مزایای بسیاری را به ارمغان می‌آورد، اما پیاده‌سازی آن با چالش‌هایی نیز همراه است. یکی از اصلی‌ترین چالش‌ها، نیاز به پهنای باند بیشتر و تأخیر کمتر در شبکه است. در اینجا فیبر نوری به‌عنوان یک راه‌حل ایده‌آل مطرح می‌شود.

1. افزایش نیاز به پهنای باند: با افزایش تعداد دستگاه‌های متصل به شبکه 5G و همچنین افزایش حجم داده‌های منتقل‌شده، نیاز به پهنای باند بیشتری احساس می‌شود. فیبر نوری با ظرفیت بالای خود می‌تواند این نیاز را به‌خوبی برآورده کند.
2. تأخیر کم: یکی از اهداف اصلی 5G کاهش تأخیر در ارتباطات است. فیبر نوری به دلیل تأخیر بسیار کمی که دارد، می‌تواند به‌طور مؤثری این نیاز را پوشش دهد.
3. پایداری و قابلیت اطمینان: با توجه به اهمیت پایداری در ارتباطات 5G، استفاده از فیبر نوری به دلیل پایداری بالا و مقاومت در برابر تداخل، می‌تواند راه‌حلی ایده‌آل باشد.

کاربردهای عملی فیبر نوری در 5G

استفاده از فیبر نوری در زیرساخت‌های 5G نه‌تنها به بهبود عملکرد شبکه کمک می‌کند، بلکه امکان توسعه و پیاده‌سازی فناوری‌های پیشرفته را نیز فراهم می‌کند.

1. اینترنت اشیا (IoT): اینترنت اشیا یکی از بخش‌هایی است که از 5G بهره‌مند خواهد شد. اتصال میلیون‌ها دستگاه به شبکه نیازمند یک زیرساخت پایدار و سریع است که فیبر نوری این امکان را فراهم می‌کند.
2. واقعیت مجازی و افزوده (VR/AR): فناوری‌های واقعیت مجازی و افزوده نیازمند پهنای باند بالا و تأخیر کم هستند که با استفاده از فیبر نوری، این نیازها به‌خوبی برآورده می‌شوند.
3. خودروهای خودران: خودروهای خودران نیازمند ارتباطات سریع و با تأخیر بسیار کم هستند تا بتوانند به‌طور آنی به تغییرات محیطی واکنش نشان دهند. فیبر نوری با تأخیر کم و پایداری بالا می‌تواند زیرساخت مناسبی برای این نوع از ارتباطات فراهم کند.
4. ارتباطات دستگاه به دستگاه (D2D): 5G قابلیت ارتباط مستقیم بین دستگاه‌ها (بدون نیاز به هسته شبکه) را فراهم می‌کند. این ارتباطات نیازمند پهنای باند بالا و تأخیر کم هستند که فیبر نوری به‌خوبی این نیازها را تأمین می‌کند.

آینده فیبر نوری و 5G

با توجه به نقش حیاتی فیبر نوری در پیاده‌سازی 5G، انتظار می‌رود که در آینده نزدیک شاهد گسترش بیشتر شبکه‌های فیبر نوری در سراسر جهان باشیم. همچنین با پیشرفت‌های بیشتر در زمینه فیبر نوری، مانند فیبرهای نوری چند هسته‌ای (Multi-core Fibers) و استفاده از طیف‌های نوری جدید، ظرفیت و سرعت این تکنولوژی بیش‌ازپیش افزایش خواهد یافت که به‌نوبه خود تأثیر مثبتی بر عملکرد 5G خواهد داشت.

نتیجه‌گیری

فناوری 5G به‌عنوان نسل جدید ارتباطات بی‌سیم، نیازمند زیرساخت‌های مناسبی برای تحقق وعده‌های خود است. در این میان، فیبر نوری با ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، از جمله سرعت بالا، ظرفیت زیاد و تأخیر کم، نقش حیاتی در توسعه و پیاده‌سازی این فناوری ایفا می‌کند. با توجه به نیازهای گسترده 5G، انتظار می‌رود که استفاده از فیبر نوری در زیرساخت‌های ارتباطی بیش‌ازپیش گسترش یابد. در نهایت، می‌توان گفت که فیبر نوری نه‌تنها ستون فقرات شبکه‌های ارتباطی مدرن است، بلکه نقشی کلیدی در آینده فناوری 5G و توسعه فناوری‌های نوین ایفا خواهد کرد. زیرساخت فیبر نوری در ایران در سال‌های اخیر پیشرفت قابل توجهی داشته است. با سرمایه‌گذاری‌های گسترده در این حوزه، تلاش شده است تا پوشش فیبر نوری در مناطق مختلف کشور افزایش یابد و به این ترتیب، دسترسی به اینترنت پرسرعت و باکیفیت برای کاربران فراهم شود. پروژه‌های ملی متعددی در این راستا اجرا شده و شرکت‌های مختلف ارتباطی نیز در توسعه شبکه‌های فیبر نوری فعال هستند. با این حال، هنوز مناطقی وجود دارند که از پوشش کامل فیبر نوری برخوردار نیستند و برخی چالش‌ها همچون هزینه بالای زیرساخت‌گذاری در مناطق دور افتاده، سرعت توسعه را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

منبع: https://www.tanoma3418.ir/blog