از زمان اختراع و تجاری‌سازی تلفن‌های همراه و امکان برقراری ارتباط در حین حرکت در چند دهه گذشته، شبکه‌های تلفن همراه نیز مطابق با نیازهای کاربران بهبود چشمگیری داشته‌اند. اپراتورهای دولتی و خصوصی در کشورهای مختلف نیز با این تغییرات و استانداردهای تازه، که با هر نسل‌ تلفن همراه ارائه می‌شدند، سازگار شدند تا به مشترکان خود خدمات بهتری بدهند. هر یک از این نسل‌های شبکه تلفن همراه امکانات و ویژگی‌هایی را به شبکه موبایل اضافه کردند.

نخستین نسل از شبکه همراه در اواخر دهه ۷۰ میلادی ساخته شد، شبکه‌ای آنالوگ که فقط اصوات را از طریق امواج و البته رمزنگاری‌نشده به مقصد می‌رساندند. نسل دوم در دهه ۹۰ میلادی توسعه یافت و ارتباطات دیجیتال با قابلیت رمزنگاری مکالمات، ارسال پیامک و امکان انتقال داده از طریق اینترنت دایل‌آپ ممکن شد.

نسل سوم شبکه تلفن همراه در اوایل دهه ۲۰۰۰ میلادی، با تمرکز بر افزایش پهنای باند اینترنت، به‌تدریج برقرار شد و هم‌زمان با انقلاب تلفن‌های هوشمند توسعه پیدا کرد. هم‌زمانی معرفی و عرضه آیفون‌های سازگار با شبکه 3G و اولین سری از تلفن‌های اندرویدی به بازار به شتاب بیشتر توسعه نسل سوم شبکه منجر شد.

اما نسل چهارم، با توجه به محبوبیت استفاده از اینترنت همراه، به‌واسطه زیرساخت‌های سیستم‌عامل‌های موبایل و امکان نصب اپلیکیشن‌هایی که سرعت بالای اینترنت برای استفاده از آن‌ها ضروری است، با سرعتی بیشتر توسعه یافت و هم‌اکنون بسیاری از کاربران تلفن‌های هوشمند در اغلب نقاط دنیا از این شبکه بهره‌مندند.

اما نسل پنجم شبکه موبایل امکان دسترسی به سرعتی ۱۰ برابر اینترنت شبکه 4G یا LTE را برای ابزارهای موبایل فراهم می‌کند و ظرفیت آن نیز تا ۱۰۰ برابر بیشتر از بسترهای فعلی دسترسی به شبکه اینترنت است. به‌عنوان مثال، سرعت اینترنت بر بستر 5G دانلود یک فیلم با کیفیت HD را در کمتر از چند ثانیه ممکن می‌کند. به علاوه، تاخیر در پاسخگویی در این شبکه نسبت به 4G و 3G بسیار کمتر و در حد یک میلی‌ثانیه است. بدین‌ترتیب، استفاده از این شبکه زمینه را برای اموری همچون راهبری اتومبیل‌های خودران، جراحی از راه دور، ابزارهای مبتنی بر فناوری واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، پردازش داده‌ها بر بستر سرویس‌های ابری به‌جای پردازش روی ابزارهای موبایل، بهبود زیرساخت‌های اینترنت اشیا و بسیاری کاربردهای دیگر مهیا می‌کند و این نوع کاربری‌ با کمک این نسل از شبکه تلفن همراه ممکن می‌‌شود. این به معنی انقلابی در عرصه‌های مختلف فناوری و متعاقبا تغییراتی چشمگیر در سبک زندگی ماست.

اما منظور از شبکه 5G چیست؟ واقعیت این است که هرچند برپایی شبکه‌ای سراسری با سرعت و ظرفیت یاد‌شده از سال ۲۰۱۱ محل بحث است، برخی زیرساخت‌های ضروری برای ساخت این شبکه هنوز حتی برای کارشناسان این حوزه نیز کاملا مشخص نیست. اما قدر مسلم، بهره‌وری از چند فناوری خاص در شبکه مبتنی بر نسل پنجم ضرورت دارد.

به‌ دلیل وجود باندهای فرکانسی تعریف‌شده در صنایع مختلف، استفاده از فرکانس‌های فعلی برای راه‌اندازی 5G امکان‌پذیر نیست. به همین منظور امواج بالاتر از ۶ و تا ۳۰۰ گیگاهرتز برای استفاده در این شبکه بیشتر مورد توجه است.

در شبکه 5G امواجی که با نام امواج میلیمتری شناخته می‌شوند نقش اساسی را بازی می‌کنند. اما چالش پیش رو برای استفاده از این امواج ضرورت ارسال مستقیم و بی‌واسطه آن‌ها به دستگاه‌های مختلف است، چرا که ارتباط از طریق این امواج در برخورد با موانعی همچون ساختمان‌ها، درختان، انسان‌ها و حتی قطرات باران قطع می‌شود. با این توضیح، برج‌های بلندی که در حال حاضر برای پوشش‌دهی شبکه موبایل در مناطق نصب می‌شوند برای پوشش 5G کفایت نمی‌کنند و نصب تعداد بسیار زیادی توزیع‌کننده کوچک‌تر در مناطق شهری ضرورت دارد.

بدین‌ترتیب، این توزیع‌کننده‌های کوچک از طریق برج‌های اصلی یا شبکه سیمی به شبکه اصلی متصل می‌شوند و ارتباط را در مناطق شلوغ شهری برقرار می‌کنند. البته هزینه بالا و زمان زیادی که برای نصب این توزیع‌کننده‌ها صرف می‌شود احتمالا توسعه این شبکه در مناطق روستایی را به دلیل نبودِ توجیه اقتصادی به تاخیر می‌اندازد.

فناوری‌های Massive MIMO و Beamforming نیز در نسل پنجم نقش مهمی ایفا می‌کنند. با کمک این دو فناوری، امکان ارتباط چندگانه برج‌های اصلی با چند ده توزیع‌کننده کوچک برقرار می‌شود و به‌جای انتشار فراگیر، که در نسل‌های یک تا چهار شبکه موبایل ضرورت داشت، ترافیک شبکه لحظه به لحظه کنترل و مطابق نیاز فقط به توزیع‌کننده‌ها یا ابزارهای درخواست‌دهنده سرویس‌دهی می‌شود.

توسعه این شبکه، با توجه به پیچیدگی‌های ایجاد زیرساخت‌های ضروری، بسیار پرهزینه و زمان‌بر است. با وجود این، انتظار می‌رود این شبکه در برخی مناطق دنیا از سال ۲۰۲۰ و تا پنج سال آینده در بسیاری نقاط دنیا فراگیر شود. در این صورت، در سال‌های پیش رو، به‌واسطه افزایش دسترسی به اینترنت همراه پرسرعت، تغییراتی قابل‌توجه در عرصه ارتباطات و سایر حوزه‌ها از صنعت گرفته تا پزشکی، حمل‌ونقل، کشاورزی و غیره را شاهد خواهیم بود.