منذ الطرح العالمي لشبكات الجيل الخامس، دخلت الصناعات مرحلة جديدة من التحول الرقمي مدفوعة بسرعات بيانات أعلى، وزمن انتقال منخفض للغاية، واتصال واسع النطاق تم تمكينه بواسطة تقنيات eMBB و URLLC و mMTC. ومع توسع نطاق إنترنت الأشياء (IoT) في القطاعات الصناعية والتجارية والاستهلاكية، تتطلب فئة متزايدة من الأجهزة الآن معدلات بيانات معتدلة واستهلاك أقل للطاقة واتصالاً فعالاً من حيث التكلفة بتقنية الجيل الخامس. لتلبية هذه الحاجة، قدمت الصناعة 5G RedCap (قدرة منخفضة) - نسخة مبسطة من تقنية الجيل الخامس 5G مُحسّنة لتطبيقات إنترنت الأشياء والتطبيقات الصناعية متوسطة المستوى. من خلال سد الفجوة بين تقنيات الجيل الخامس عالية الأداء وتقنيات المناطق الواسعة منخفضة الطاقة مثل NB-IoT و LTE-M، تعمل تقنية 5G RedCap على توسيع نطاق 5G RedCap لتشمل حالات استخدام أكثر تنوعًا وعملية، مما يتيح نظامًا بيئيًا متصلًا أكثر شمولاً وقابلية للتطوير.
جدول المحتويات
ما هي تقنية 5G RedCap؟
5G RedCap (قدرة منخفضة) هو ملف تعريف جديد لتكنولوجيا الجيل الخامس 5G تم تطويره بواسطة 3GPP كجزء من الإصدار 17مصممة لدعم الأجهزة التي لا تحتاج إلى الأداء الفائق لشبكات الجيل الخامس التقليدية، ولكنها لا تزال تتطلب زمن استجابة وموثوقية ونطاق ترددي أفضل من حلول الجيل الرابع أو حلول LPWAN.
تحافظ أجهزة RedCap على الفوائد الأساسية للجيل الخامس 5Gمثل وقت الاستجابة المنخفض، والموثوقية القوية، وتجزئة الشبكة، ولكن مبسطة في التصميم لتقليل التعقيد والتكلفة واستهلاك الطاقة.
الميزات الرئيسية لـ 5G RedCap
- تعقيد أقل: تقلل سلاسل الترددات اللاسلكية المبسطة وعدد أقل من الهوائيات من تكاليف الأجهزة.
- معدل البيانات المتوازن: يدعم مئات الميغابت في الثانية، وهو مناسب لتطبيقات إنترنت الأشياء متوسطة المدى والتطبيقات الصناعية.
- انخفاض استهلاك الطاقة: يطيل عمر بطارية الجهاز - مثالي لأجهزة الاستشعار دائمة التشغيل والأجهزة المحمولة.
- الاستخدام الأمثل للطيف الترددي: تعمل في المقام الأول في نطاقات دون 6 جيجا هرتزمما يضمن اتصالاً مستقرًا حتى في البيئات الحضرية أو الصناعية الكثيفة.
- تكامل أساسي سلس للجيل الخامس 5G: متوافق تمامًا مع ما هو موجود 5G 5G مستقل (SA) الشبكات لسهولة النشر.
لا تهدف تقنية 5G RedCap إلى أن تحل محل تقنية 5G التقليدية أو تقنية إنترنت الأشياء، بل هي مكملة لها من خلال إنشاء سلسلة متصلة من خيارات الاتصال التي توازن بين الأداء والتكلفة والكفاءة.
5G RedCap مقابل 5G التقليدية 5G و LPWAN
لفهم موقع RedCap، من المفيد مقارنته بالتقنيات الأخرى في طيف الاتصال:
| أسبكت | 5G eMBB (عالي الجودة) | 5G RedCap (المستوى المتوسط) | NB-IoT / LTE-M (منخفضة النهاية) |
| ذروة معدل البيانات | ما يصل إلى 10 جيجابت في الثانية | ما يصل إلى عدة مئات ميغابت في الثانية | ما يصل إلى مئات الكيلوبت في الثانية |
| الكمون | ~حوالي 1 مللي ثانية | 10-20 مللي ثانية | > 100 مللي ثانية |
| استهلاك الطاقة | عالية | متوسطة-منخفضة | منخفضة جداً |
| تكلفة الجهاز | عالية | معتدل | منخفضة |
| التطبيقات النموذجية | الواقع المعزز/الواقع الافتراضي، فيديو بدقة 8K، القيادة الذاتية | إنترنت الأشياء الصناعي، والأجهزة القابلة للارتداء، والكاميرات الذكية | العدادات الذكية وأجهزة الاستشعار |
| نوع الشبكة | 5G eMBB 5G | 5G SA / NR-Lite | تقنية LTE/5G mMTC |
من حيث الجوهر، توفر RedCap "نقطة التقاء" بين السرعة والكفاءة - مما يوفر نطاقًا تردديًا كافيًا للتطبيقات الصناعية مع الحفاظ على الكفاءة في استهلاك الطاقة وبأسعار معقولة.
سيناريوهات التطبيقات الرئيسية للجيل الخامس RedCap
إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT)
تكمن إحدى أكثر حالات الاستخدام الواعدة للجيل الخامس RedCap في التصنيع الذكي و الأتمتة الصناعية. يمكن للمصانع نشر المستشعرات ووحدات التحكم والبوابات المزودة بتقنية RedCap من الجيل الخامس لتحقيق المراقبة في الوقت الحقيقي، والصيانة التنبؤية، وتحسين العمليات.
من خلال الاستفادة من حوسبة الحافة و محلي الذكاء الاصطناعي التحليلات، يضمن RedCap إمكانية اتخاذ القرارات الحاسمة - مثل اكتشاف حالات اهتزاز الآلة الشاذة أو ارتفاع درجات الحرارة - على الفور دون الاعتماد على زمن انتقال السحابة. وهذا يجعل RedCap مثاليًا ل صناعي الاتصالحيث يكون الاستقرار والاستجابة أمران أساسيان.
أمثلة على التطبيقات:
- مراقبة حالة الماكينة
- تنسيق الروبوتات
- ملاحظات خط الإنتاج الآلي
- الإدارة الذكية لطاقة المصنع
الأجهزة القابلة للارتداء ومراقبة الصحة
تلعب تقنية 5G RedCap دورًا حيويًا في الرعاية الصحية و التكنولوجيا القابلة للارتداء القطاع. تتطلب الساعات الذكية والرقع الطبية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية وصلات لاسلكية موثوقة توازن بين استخدام منخفض للطاقة مع نقل البيانات المستمر.
باستخدام RedCap، يمكن للأجهزة القابلة للارتداء نقل في الوقت الفعلي البيانات البيومترية وبيانات الموقع إلى أنظمة الرعاية الصحية أو المستجيبين في حالات الطوارئ دون استنزاف البطارية.
تشمل الفوائد المحتملة ما يلي:
- مراقبة المريض عن بُعد
- تتبع العلامات الحيوية في الوقت الحقيقي
- نقل البيانات بسلاسة إلى قواعد البيانات الطبية
- تعزيز حركة المستخدم وسلامته
أنظمة المراقبة والأمن الذكية
غالباً ما تكون تقنية 5G eMBB التقليدية مبالغة في شبكات المراقبة، بينما تفتقر تقنية 4G أو Wi-Fi إلى الموثوقية. تسدّ تقنية 5G RedCap هذه الفجوة من خلال تمكين بث فيديو متوسط النطاق الترددي مع زمن استجابة منخفض و اتصال آمن.
مدعوم من RedCap الذكاء الاصطناعي كاميرات المراقبة يمكنه بث فيديو بدقة 4K، وتشغيل التحليلات على الجهاز، والعمل بكفاءة حتى في ظروف الطاقة البعيدة أو المنخفضة.
أمثلة على التطبيق:
- مراقبة المدينة الذكية
- حماية محيط الموقع الصناعي
- مراكز النقل والموانئ
- التحليلات في الوقت الحقيقي على الحافة
السيارات المتصلة بالإنترنت و C-V2X Lite
في أنظمة النقل الذكية، توفر تقنية 5G RedCap في أنظمة النقل الذكية حل موفر للطاقة ومحسِّن للتكاليف للمركبات المتصلة بالإنترنت وتطبيقات الاتصالات عن بُعد الخفيفة. وهو يدعم C-V2X لايت-نسخة خفيفة الوزن من الاتصال الخلوي من مركبة إلى كل شيء - مما يتيح تتبع الأسطول والتشخيص عن بُعد وتحسين الخدمات اللوجستية.
تشمل المزايا ما يلي:
- تتبُّع المركبات ومراقبة الأصول
- اتصال منخفض الكمون بين المركبات والبنية التحتية
- تعزيز السلامة المرورية والرؤية اللوجستية
المدن الذكية والبنية التحتية العامة
تتبنى المدن بسرعة تقنيات إنترنت الأشياء لتحسين كفاءة الطاقة والسلامة والاستدامة. وهي مناسبة بشكل خاص لـ عمليات نشر إنترنت الأشياء على مستوى البلدياتمثل:
- مصابيح شوارع ذكية مع تعتيم متكيف
- جودة الهواء والرصد البيئي
- أنظمة إدارة مواقف السيارات
- قياس المرافق
بسبب اتصال ميسور التكلفة وتغطية قوية، يمكن أن تساعد RedCap الحكومات على توسيع شبكات البنية التحتية الذكية الخاصة بها بكفاءة.
النظام البيئي الصناعي وتوقعات السوق
أدى طرح تقنية الجيل الخامس RedCap إلى تحفيز موجة جديدة من الابتكار في جميع أنحاء الصناعية و إنترنت الأشياءالنظام البيئي.
3GPP التوحيد والتقدم المحرز
- تم تعريف RedCap رسمياً في 3GPP الإصدار 17 وسوف تستمر في التطور في الإصدار 18دمج تشريح الشبكة وتحسين كفاءة الطاقة ودعم التنقل المحسّن.
مجموعة الشرائح والوحدة النمطية النظام البيئي
- رواد الصناعة مثل كوالكوم, هواوي, ميديا تيكو UNISOC قد أطلقت بالفعل الشرائح المتوافقة مع RedCapوخفض الحواجز أمام مصنعي الأجهزة.
الناقل واعتماد السوق
- مشغلي الاتصالات الرئيسيين في أوروبا وآسيا وأمريكا الشمالية بدأت تجارب RedCap لدعم عمليات نشر إنترنت الأشياء على نطاق واسع في المستقبل.
- وفقًا لتوقعات GSMA، بحلول 2026، ستمثل RedCap جزءًا كبيرًا من الأجهزة المتصلة بشبكة الجيل الخامس، خاصة في صناعي إنترنت الأشياء و المدينة الذكية القطاعات.
وبالتالي، فإن تقنية 5G RedCap ليست مجرد تقنية، بل هي عامل تمكين استراتيجي ل الاعتماد الهائل للجيل الخامس متوسط المستوى 5G.
الخاتمة: RedCap - الجسر نحو إنترنت الأشياء 5G القابل للتطوير
تمثل تقنية 5G RedCap نقطة تحول في تطور تكنولوجيا الجيل الخامس. ومن خلال سد الفجوة في الأداء والتكلفة بين تقنية الجيل الخامس المتطورة وإنترنت الأشياء منخفضة الطاقة، فإنها تفتح إمكانات هائلة ل الأتمتة الصناعية, المدن الذكية, الأجهزة القابلة للارتداءو التنقل المتصل.
مع نضوج النظام البيئي، سيلعب دورًا حيويًا في تسريع الاعتماد الشامل لإنترنت الأشياء من الجيل الخامس 5G-تمكين المزيد من الصناعات لتصبح أكثر ذكاءً وكفاءة واستدامة. في هذا العصر الجديد من الاتصال الصناعي، تروجيم على أهبة الاستعداد لتقديم حلول RedCap قوية وجاهزة للمستقبل من الجيل الخامس 5G للمؤسسات في جميع أنحاء العالم.
الأسئلة الشائعة
وهي تعني "القدرة المنخفضة". وهي نسخة مبسطة من الجيل الخامس مصممة للأجهزة التي تحتاج إلى معدلات بيانات معتدلة واستهلاك أقل للطاقة وتكلفة أقل مقارنة بالجيل الخامس الكامل.
بينما تستهدف تقنية الجيل الخامس التقليدية التطبيقات التقليدية ذات النطاق الترددي العالي، وتستهدف تقنية LTE-M حالات الاستخدام ذات الطاقة المنخفضة للغاية، فهي تقع في المنتصف - حيث توفر سرعة وكفاءة متوازنة وقدرة على تحمل التكاليف.
يمكن للأتمتة الصناعية، وأجهزة الرعاية الصحية القابلة للارتداء، والمراقبة الذكية، والخدمات اللوجستية، والبنية التحتية العامة الاستفادة من اتصال RedCap الموثوق متوسط السرعة.
من المتوقع طرحها تجارياً بين 2025-2026حيث يضع بائعو الشرائح والمشغلون اللمسات الأخيرة على دعم النظام البيئي.
تقوم شركة TruGem بدمج وحدات RedCap في موجهات وبوابات 5G من الفئة الصناعيةتوفير اتصال آمن وفعال وذكي لتطبيقات إنترنت الأشياء الصناعية.