New UPSC Foundation, Optional and TGPSC/APPSC batches are open — book your counselling slot.Today's Current AffairsToday's Daily QuizCall 98804 87071

Prelims GS-I · ఆవిర్భవిస్తున్న సాంకేతికత · డిజిటల్, అత్యాధునిక సాంకేతికతలు

5G

5G అనేది మొబైల్ సమాచార ప్రసార సాంకేతికతలో ఐదవ తరం. వేగవంతమైన బ్రాడ్‌బ్యాండ్, తక్కువ జాప్యంతో సమాచార ప్రసారం, పెద్ద సంఖ్యలో అనుసంధానిత పరికరాలకు మద్దతు అందించేలా దీనిని రూపొందించారు. UPSC ప్రిలిమ్స్ దృష్ట్యా, రేడియో స్పెక్ట్రమ్, నెట్‌వర్క్ నిర్మాణం, పారిశ్రామిక స్వయంచాలకీకరణ, టెలిమెడిసిన్, ఇంటర్నెట్ ఆఫ్ థింగ్స్ వంటి అనువర్తనాల మధ్య సంబంధంలో దీని ప్రాముఖ్యత ఉంది. భారతదేశంలో 1 అక్టోబర్ 2022న వాణిజ్యపరంగా 5G సేవలు ప్రారంభమయ్యాయి.

4G–5G మొబైల్ నెట్‌వర్క్ రూపకల్పనను వివరించే రేఖాచిత్రం.

4G–5G మొబైల్ నెట్‌వర్క్ రూపకల్పనను వివరించే రేఖాచిత్రం.

Credit: Goodtiming8871 · CC BY-SA 4.0 · sourceResized and converted to WebP; uncropped.

1. అర్థం, ప్రమాణాలు, పరిణామం

5G అనేది మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లో ఒక తరం; ఇది ఒకే పౌనఃపున్యం, పరికరం లేదా అనువర్తనం కాదు. దీని ప్రధాన రేడియో ఇంటర్‌ఫేస్‌ను 5G న్యూ రేడియో లేదా NR అంటారు. 4Gతో పోలిస్తే, ఇది మరింత అనువైన రేడియో కార్యకలాపాలకు, స్పెక్ట్రమ్ అనుమతించే చోట విస్తృత ఛానళ్లకు, అధునాతన యాంటెనా వ్యవస్థలకు, విభిన్న సేవల కోసం రూపొందించిన నెట్‌వర్క్ నిర్మాణానికి మద్దతు ఇస్తుంది. అనుకూలమైన హ్యాండ్‌సెట్ ఒక్కటే సరిపోదు: తగిన స్పెక్ట్రమ్, నెట్‌వర్క్ కవరేజీ, ఆపరేటర్ ద్వారా సేవల ఏర్పాటు, సహాయక మౌలిక సదుపాయాలు కూడా అవసరం.

అంతర్జాతీయ టెలికమ్యూనికేషన్ సమాఖ్య, ముఖ్యంగా దాని రేడియోకమ్యూనికేషన్ విభాగం, IMT-2020 చట్రాన్ని స్థాపించి రేడియో ఇంటర్‌ఫేస్ సాంకేతికతలను మూల్యాంకనం చేస్తుంది. 3వ తరం భాగస్వామ్య ప్రాజెక్టు లేదా 3GPP వరుస విడుదలల ద్వారా వివరణాత్మక నిర్దేశాలను రూపొందిస్తుంది. విడుదల 15 ప్రారంభ 5G నిర్దేశాలను స్థాపించగా, తదుపరి విడుదలలు పారిశ్రామిక, ఇతర సామర్థ్యాలను విస్తరించాయి. కాబట్టి IMT-2020, 3GPPలను పరస్పరం పోటీపడే మొబైల్ ఆపరేటర్లుగా లేదా ఒకదాని స్థానంలో మరొకదానిని ఉపయోగించగల సంస్థలుగా పరిగణించకూడదు.

తరాల పరిణామం స్థూలంగా 1Gలో అనలాగ్ వాయిస్ నుంచి 2Gలో డిజిటల్ వాయిస్, 3Gలో మొబైల్ ఇంటర్నెట్, 4Gలో పూర్తిగా IP ఆధారిత మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్ వరకు సాగింది. 5G బ్రాడ్‌బ్యాండ్‌ను విస్తరించడంతోపాటు యంత్రాల మధ్య సమాచార ప్రసారం, అధిక విశ్వసనీయత అవసరమైన సేవలను కూడా అందిస్తుంది. విస్తృతంగా ప్రచారమయ్యే దీని సామర్థ్యాలన్నీ ప్రతిచోటా ఒకేసారి అందుబాటులో ఉండవు: పనితీరు స్పెక్ట్రమ్ బ్యాండ్‌విడ్త్, నెట్‌వర్క్ రూపకల్పన, రద్దీ, పరికర సామర్థ్యం, బేస్ స్టేషన్ నుంచి దూరంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

  • యూనిట్ కాలంలో బదిలీ అయ్యే డేటాను త్రూపుట్ అంటారు; సమాచార ప్రసారం లేదా ప్రాసెసింగ్‌కు పట్టే సమయాన్ని జాప్యం అంటారు.
  • గరిష్ఠ డేటా రేటు, వినియోగదారు వాస్తవంగా పొందే వేగం, అనువర్తనపు ప్రారంభం నుంచి అంతం వరకు ఉండే జాప్యం వేర్వేరు కొలమానాలు.

2. స్పెక్ట్రమ్, సహాయక సాంకేతికతలు

రేడియో స్పెక్ట్రమ్ ఒక పరిమిత వనరు; దీనిని వివిధ ఉపయోగాల కోసం కేటాయించి, వినియోగ హక్కులు ఇస్తారు. సాధారణంగా 1 GHz కంటే తక్కువగా ఉండే తక్కువ పౌనఃపున్య స్పెక్ట్రమ్ విస్తృత కవరేజీని, తులనాత్మకంగా భవనాల లోపలికి మెరుగైన సంకేత వ్యాప్తిని అందిస్తుంది. అయితే సాధారణంగా తక్కువ బ్యాండ్‌విడ్త్ మాత్రమే అందుబాటులో ఉంటుంది. మధ్యస్థ పౌనఃపున్య స్పెక్ట్రమ్, ముఖ్యంగా సుమారు 3.5 GHz పరిధి, కవరేజీ, సామర్థ్యం మధ్య సమతుల్యతను అందిస్తుంది. అధిక పౌనఃపున్య బ్యాండ్‌లు విస్తృత బ్యాండ్‌విడ్త్, అధిక సామర్థ్యాన్ని అందిస్తాయి; అయితే సంకేతాలు మరింత సులభంగా అడ్డంకులకు గురవుతాయి, సాధారణంగా మరింత సాంద్రంగా మౌలిక సదుపాయాలను ఏర్పాటు చేయాల్సి ఉంటుంది.

కచ్చితమైన నిర్వచనం ప్రకారం మిల్లీమీటర్ తరంగాలు సుమారు 30–300 GHz పౌనఃపున్యాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. వాణిజ్య 5G పరిభాషలో 26, 28 GHz వంటి సమీప బ్యాండ్‌లను కూడా సాధారణంగా మిల్లీమీటర్ తరంగాల వర్గంలో చేర్చుతారు. ప్రిలిమ్స్‌కు ఈ తేడా ఉపయోగకరం: మొత్తం 5G స్పెక్ట్రమ్‌నుగానీ, వాణిజ్యపరంగా 5G మిల్లీమీటర్ తరంగ బ్యాండ్‌గా పేర్కొనే ప్రతి బ్యాండ్‌నుగానీ ఒక సరళ నిర్వచనంలో ఇమడ్చలేము. అధిక వాహక పౌనఃపున్యం విస్తృత ఛానళ్లను వినియోగించుకునే అవకాశం కల్పిస్తుంది; కానీ అది ఒక్కటే వేగవంతమైన సేవకు హామీ ఇవ్వదు.

మాసివ్ MIMO అనేక ప్రాదేశిక డేటా ప్రవాహాలను ప్రసారం చేయడానికి, స్వీకరించడానికి పెద్ద యాంటెనా సముదాయాలను ఉపయోగిస్తుంది. బీమ్‌ఫార్మింగ్ ఎంపిక చేసిన దిశల్లో రేడియో శక్తిని కేంద్రీకరించేలా యాంటెనా సంకేతాలను సర్దుబాటు చేస్తుంది; తద్వారా సంకేత నాణ్యత, స్పెక్ట్రమ్ పునర్వినియోగం మెరుగుపడతాయి. రద్దీగా ఉండే లేదా కవరేజీ పరిమితులున్న ప్రాంతాల్లో స్మాల్ సెల్స్ పెద్ద బేస్ స్టేషన్లకు అనుబంధంగా పనిచేస్తాయి. ఫైబర్ బ్యాక్‌హాల్ రేడియో స్థాపనా ప్రదేశాలను విస్తృత నెట్‌వర్క్‌తో అనుసంధానిస్తుంది; అయితే మైక్రోవేవ్, ఇతర వైర్‌లెస్ లింకులు కూడా బ్యాక్‌హాల్‌ను అందించగలవు. అందువల్ల 5G పూర్తిగా వైర్‌లెస్ మౌలిక సదుపాయం కాదు.

  • స్పెక్ట్రమ్ రీఫార్మింగ్ అనేది ఇప్పటికే ఉన్న బ్యాండ్‌ను మరో మొబైల్ సాంకేతికత కోసం పునర్వినియోగించడం.
  • డైనమిక్ స్పెక్ట్రమ్ షేరింగ్ ద్వారా 4G, 5G ఒకే స్పెక్ట్రమ్ వనరులను అవసరానికి అనుగుణంగా పంచుకొని ఉపయోగించవచ్చు.
  • స్పెక్ట్రమ్ బ్యాండ్‌ను ఎంచుకునేటప్పుడు కవరేజీ, సామర్థ్యం, వ్యయాన్ని కలిపి అంచనా వేయాలి.

3. నిర్మాణం, సేవల వర్గాలు

నాన్-స్టాండ్‌అలోన్ లేదా NSA 5G సాధారణంగా 5G రేడియో యాక్సెస్‌ను ఇప్పటికే ఉన్న 4G కోర్, 4G నియంత్రణ ఆధారంతో కలుపుతుంది. మౌలిక సదుపాయాలను పునర్వినియోగించడం ద్వారా వేగంగా సేవలను విస్తరించేందుకు ఇది వీలు కల్పిస్తుంది. స్టాండ్‌అలోన్ లేదా SA 5G, 5G రేడియో యాక్సెస్‌ను 5G కోర్‌తో అనుసంధానిస్తుంది; తద్వారా అనువైన నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ వంటి అధునాతన విధులకు బలమైన పునాది కల్పిస్తుంది. అయినప్పటికీ NSA కూడా నిజమైన 5Gయే; ఈ తేడా నిర్మాణానికి సంబంధించినదే తప్ప రేడియో సాంకేతికత 5Gగా అర్హత పొందుతుందా లేదా అన్నదానికి సంబంధించినది కాదు.

నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ ఉమ్మడి భౌతిక మౌలిక సదుపాయాలపై తార్కికంగా వేరుచేసిన నెట్‌వర్క్‌లను సృష్టిస్తుంది. పారిశ్రామిక నియంత్రణ, సాధారణ మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్ వంటి విభిన్న పనితీరు లేదా భద్రతా అవసరాలకు అనుగుణంగా వేర్వేరు స్లైస్‌లను అమర్చవచ్చు. స్లైసింగ్ అంటే ప్రతి సేవకు ప్రత్యేక భౌతిక టవర్లు లేదా ప్రత్యేక స్పెక్ట్రమ్ ఉండాలని తప్పనిసరి కాదు. మల్టీ-యాక్సెస్ ఎడ్జ్ కంప్యూటింగ్ గణన ప్రక్రియలను వినియోగదారులు లేదా పరికరాలకు దగ్గరగా నిర్వహిస్తుంది; తద్వారా రవాణా జాప్యాన్ని తగ్గించి, ప్రతి పనినీ సుదూర క్లౌడ్ కేంద్రానికి పంపాల్సిన అవసరాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.

మూడు ప్రధాన సేవల వర్గాలు విభిన్న ప్రాధాన్యాలను సూచిస్తాయి. మెరుగుపరచిన మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్ లేదా eMBB అధిక సామర్థ్య ఇంటర్నెట్ యాక్సెస్, లీనమయ్యే అనుభూతిని కలిగించే మాధ్యమాలు, స్థిర వైర్‌లెస్ యాక్సెస్‌కు మద్దతు ఇస్తుంది. అత్యంత విశ్వసనీయమైన–తక్కువ జాప్య సమాచార ప్రసారం లేదా URLLC పారిశ్రామిక నియంత్రణ వంటి సమయపరంగా సున్నితమైన అనువర్తనాలను లక్ష్యంగా చేసుకుంటుంది. భారీ స్థాయి యంత్ర-రకం సమాచార ప్రసారం లేదా mMTC పెద్ద సంఖ్యలో అనుసంధానిత సెన్సర్లకు మద్దతు ఇస్తుంది. ఈ వర్గాలు పరస్పర అనుబంధ రూపకల్పన లక్ష్యాలే తప్ప ప్రతి వాణిజ్య అమలు ప్రతి సామర్థ్యానికీ మద్దతు ఇస్తుందనే హామీలు కావు.

  • నిర్దేశిత మూల్యాంకన పరిస్థితుల్లో చదరపు కిలోమీటరుకు పది లక్షల పరికరాలు ఉండటం IMT-2020 అనుసంధాన సాంద్రత అవసరం.
  • తరచుగా పేర్కొనే 1 మిల్లీసెకను జాప్యం అనేది URLLC కోసం నిర్వచించిన రేడియో ఇంటర్‌ఫేస్ లక్ష్యానికి సంబంధించినది; ఇది సార్వత్రికంగా ఇంటర్నెట్‌లో ప్రారంభం నుంచి అంతం వరకు ఉండే జాప్యం కాదు.

4. భారతదేశంలో విస్తరణ, అభివృద్ధిపరమైన ప్రాధాన్యం

భారతదేశం 1 అక్టోబర్ 2022న న్యూఢిల్లీలో జరిగిన ఇండియా మొబైల్ కాంగ్రెస్‌లో వాణిజ్య 5G సేవలను ప్రారంభించింది. 2022 స్పెక్ట్రమ్ వేలంలో 700 MHz, 3.3–3.67 GHz, 26 GHz వద్ద ఉన్న ముఖ్యమైన 5G బ్యాండ్‌లతో సహా పలు బ్యాండ్‌లలో స్పెక్ట్రమ్ కేటాయించారు. ఆపరేటర్లు ప్రారంభంలో వేర్వేరు విస్తరణ వ్యూహాలను అనుసరించారు: రిలయన్స్ జియో స్టాండ్‌అలోన్ నిర్మాణానికి ప్రాధాన్యమివ్వగా, భారతి ఎయిర్‌టెల్ ప్రారంభంలో నాన్-స్టాండ్‌అలోన్ విధానాన్ని ఉపయోగించింది.

టెలికమ్యూనికేషన్ల విభాగం టెలికమ్యూనికేషన్ల విధానం, లైసెన్సింగ్, స్పెక్ట్రమ్ సంబంధిత విధులను నిర్వహిస్తుంది. భారత టెలికాం నియంత్రణ ప్రాధికార సంస్థ నియంత్రణపరమైన సిఫార్సులను అందించి, చట్టబద్ధ నియంత్రణ విధులను నిర్వర్తిస్తుంది. టెలికాం పరిశోధన, పరీక్షా సదుపాయాలు, తయారీ కార్యక్రమాల ద్వారా దేశీయ సామర్థ్యాన్ని ప్రోత్సహిస్తున్నారు. 2022లో ప్రారంభించిన టెలికాం సాంకేతిక అభివృద్ధి నిధి స్వదేశీ సాంకేతిక అభివృద్ధికి, ముఖ్యంగా గ్రామీణ, మారుమూల ప్రాంతాల్లో అందుబాటు ధరల బ్రాడ్‌బ్యాండ్, మొబైల్ సేవలకు మద్దతు ఇస్తుంది.

అనుసంధానిత తయారీ, సరకు రవాణా పర్యవేక్షణ, ఖచ్చితత్వ వ్యవసాయం, దూరం నుంచి పరికరాల పర్యవేక్షణ, ఆగ్మెంటెడ్ రియాలిటీ శిక్షణ వంటి అనువర్తనాలకు అవకాశం ఉంది. స్థిర వైర్‌లెస్ యాక్సెస్ చివరి దశ ఫైబర్ అనుసంధానం లేకుండానే ప్రాంగణాలకు బ్రాడ్‌బ్యాండ్ అందించగలదు. ఆరోగ్య సంరక్షణలో 5G అధిక రిజల్యూషన్ చిత్రీకరణకు, అనుసంధానిత అంబులెన్సులకు మద్దతు ఇవ్వగలదు. అయితే దూర శస్త్రచికిత్సకు వేగవంతమైన అనుసంధానతకంటే ఎంతో ఎక్కువ అవసరం: వైద్యపరమైన ధ్రువీకరణ, నమ్మదగిన వ్యవస్థలు, శిక్షణ పొందిన సిబ్బంది, స్పష్టమైన బాధ్యతా ఏర్పాట్లు అనివార్యం. వ్యవసాయంలో గరిష్ఠ డౌన్‌లోడ్ వేగంకంటే చవకైన సెన్సర్లు, విశ్వసనీయ విద్యుత్ సరఫరా ఎక్కువ ప్రాధాన్యం కలిగి ఉండవచ్చు.

  • 5G సేవలను ఉపయోగించి అనువర్తనాలను అభివృద్ధి చేయడానికి ఇంజినీరింగ్ సంస్థల్లో 100 ప్రయోగశాలలను కేంద్ర బడ్జెట్ 2023–24 ప్రకటించింది; వీటిని అక్టోబర్ 2023లో ప్రారంభించారు.
  • 2023లో ఆమోదించిన సవరించిన భారత్‌నెట్ కార్యక్రమం గ్రామీణ బ్రాడ్‌బ్యాండ్ మౌలిక సదుపాయాల ద్వారా మొబైల్ అనుసంధానతకు తోడ్పడుతుంది; అయితే భారత్‌నెట్ స్వయంగా 5G మొబైల్ నెట్‌వర్క్ కాదు.

5. పరిమితులు, భద్రత, ప్రజాప్రయోజన అంశాలు

సేవల విస్తరణకు స్పెక్ట్రమ్, రేడియో పరికరాలు, ఫైబర్, విశ్వసనీయ విద్యుత్, స్థాపనా ప్రదేశాల వినియోగం కోసం గణనీయమైన పెట్టుబడి అవసరం. జనసాంద్రత అధికంగా ఉన్న పట్టణాల్లో విస్తరణ వాణిజ్యపరంగా ఆకర్షణీయంగా ఉండవచ్చు; అల్ప జనసాంద్రత ప్రాంతాలకు మాత్రం తగిన సేవలు అందకపోవచ్చు. అందువల్ల మార్గ హక్కు అనుమతులు, మౌలిక సదుపాయాల భాగస్వామ్యం విస్తరణ వ్యయాలను ప్రభావితం చేస్తాయి. 1 జనవరి 2025 నుంచి అమల్లోకి వచ్చిన టెలికమ్యూనికేషన్స్ (మార్గ హక్కు) నియమాలు, 2024 టెలికమ్యూనికేషన్ల మౌలిక సదుపాయాల స్థాపనకు చట్రాన్ని అందిస్తాయి; వీటిలో స్మాల్ సెల్స్, వీధుల్లోని స్తంభాలు వంటి ఏర్పాటు నిర్మాణాలకు సంబంధించిన నిబంధనలు కూడా ఉన్నాయి.

వర్చువలైజ్ చేసిన నెట్‌వర్క్‌లు, సాఫ్ట్‌వేర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లు, క్లౌడ్ మౌలిక సదుపాయాలు, బిలియన్ల సంఖ్యలో అనుసంధానిత పరికరాలు సైబర్ దాడులకు గురయ్యే పరిధిని విస్తరిస్తాయి. భద్రతలేని ఇంటర్నెట్ ఆఫ్ థింగ్స్ పరికరాలు, సరఫరా గొలుసు దుర్బలతలు, సేవా నిరాకరణ దాడులు, తప్పుగా అమర్చిన నెట్‌వర్క్ విధులు వంటి ప్రమాదాలు ఉన్నాయి. గుప్తీకరణ, చందాదారు గుర్తింపు రక్షణ భద్రతను మెరుగుపరచగలవు; అయితే ఏ తరం కూడా సైబర్ ప్రమాదాన్ని పూర్తిగా తొలగించదు. నెట్‌వర్క్‌లు స్థాన పర్యవేక్షణ, ఆరోగ్య సంరక్షణ సేవలు లేదా భారీ స్థాయి పారిశ్రామిక పర్యవేక్షణకు మద్దతు ఇస్తున్నప్పుడు డేటా రక్షణ కూడా అత్యవసరం.

5G రేడియో పౌనఃపున్య వికిరణం అయనీకరణం కలిగించనిది: ఎక్స్-కిరణాల మాదిరిగా పరమాణువులను అయనీకరించడానికి అవసరమైన ఫోటాన్ శక్తి దీనికి ఉండదు. దీనర్థం వికిరణానికి గురికావడంపై నియంత్రణ లేదని కాదు; తగినంత అధిక స్థాయిలో వికిరణానికి గురైనప్పుడు ఉష్ణోగ్రత పెరగడం వంటి నిర్ధారిత ప్రభావాలను భద్రతా ప్రమాణాలు పరిగణనలోకి తీసుకుంటాయి. భారతదేశం నిర్దేశిత విద్యుదయస్కాంత క్షేత్ర పరిమితుల అనుసరణను టెలికమ్యూనికేషన్ల విభాగం ద్వారా పర్యవేక్షిస్తుంది. పర్యావరణ మూల్యాంకనంలో యూనిట్ డేటాకు తగ్గే శక్తి వినియోగాన్ని మొత్తం శక్తి వినియోగం నుంచి వేరుచేసి చూడాలి; ట్రాఫిక్, స్థాపనా ప్రదేశాలు, అనుసంధానిత పరికరాలు పెరిగేకొద్దీ మొత్తం శక్తి వినియోగం పెరగవచ్చు.

  • పరీక్షా సూచన: 5G స్వయంచాలకంగా Wi-Fi, ఆప్టికల్ ఫైబర్ లేదా ఉపగ్రహ సమాచార ప్రసారాన్ని భర్తీ చేయదు.
  • సాంకేతిక స్వీకరణలో ఆవిష్కరణతోపాటు అందుబాటు ధరలు, సైబర్ భద్రత, గోప్యత, అంతరాయాలను తట్టుకోగల మౌలిక సదుపాయాలు, ఎలక్ట్రానిక్ వ్యర్థాల నిర్వహణ మధ్య సమతుల్యత ఉండాలి.

5G: స్పెక్ట్రమ్, నిర్మాణం, అనువర్తనాలు

మెటాడేటా ఈ చిత్రాన్ని 4G–5G మొబైల్ నెట్‌వర్క్ రూపకల్పన రేఖాచిత్రంగా గుర్తిస్తుంది; అందువల్ల నిర్మాణపరమైన మార్పును అర్థం చేసుకోవడానికి ఇది ఉపయోగకరం. మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌లో పరికరాలను బేస్ స్టేషన్లకు అనుసంధానించే రేడియో యాక్సెస్‌తోపాటు అనుసంధానత, ప్రామాణికత ధ్రువీకరణ, ట్రాఫిక్‌ను నిర్వహించే కోర్ నెట్‌వర్క్ ఉంటుంది. నాన్-స్టాండ్‌అలోన్ అమలులో 5G రేడియో యాక్సెస్ ఇప్పటికే ఉన్న 4G మౌలిక సదుపాయాలపై, దాని కోర్‌తో సహా, ఆధారపడుతుంది; స్టాండ్‌అలోన్ 5G మాత్రం 5G కోర్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. కొత్త రేడియో ఇంటర్‌ఫేస్‌ను ప్రవేశపెట్టడం ఒక్కటే ప్రతి అధునాతన 5G సామర్థ్యాన్ని అందించదు కాబట్టి ఈ తేడా ముఖ్యమైనది.

5G మూడు విస్తృత సేవా వర్గాలకు మద్దతు ఇస్తుంది: మెరుగుపరచిన మొబైల్ బ్రాడ్‌బ్యాండ్, అత్యంత విశ్వసనీయమైన–తక్కువ జాప్య సమాచార ప్రసారం, భారీ స్థాయి యంత్ర-రకం సమాచార ప్రసారం. ఇవి ఒకేసారి గరిష్ఠ వేగం, కనిష్ఠ జాప్యం, అపారమైన పరికర సాంద్రతకు హామీ ఇవ్వడం కంటే విభిన్న అవసరాలను తీరుస్తాయి. భారతదేశంలో పారిశ్రామిక స్వయంచాలకీకరణ, అనుసంధానిత సరకు రవాణా, దూర ఆరోగ్య సంరక్షణ వంటి అనువర్తనాలకు అవకాశం ఉంది. అయితే ఫలితాలు స్పెక్ట్రమ్ అందుబాటు, ఫైబర్ లేదా ఇతర అధిక సామర్థ్య బ్యాక్‌హాల్, అనుకూల పరికరాలు, అందుబాటు ధరలు, సైబర్ భద్రతపై ఆధారపడతాయి. సాధారణ నెట్‌వర్క్ రేఖాచిత్రం భావనలను వివరిస్తుంది; అది ఏ భారతీయ ఆపరేటర్ నెట్‌వర్క్ అమరికను, కవరేజీని లేదా కొలిచిన పనితీరును నిర్ధారించదు.

  • స్పెక్ట్రమ్‌లో ప్రయోజన–పరిమితుల సమతుల్యత: తక్కువ పౌనఃపున్యాలు సాధారణంగా విస్తృత కవరేజీని, భవనాల లోపలికి మెరుగైన సంకేత వ్యాప్తిని అందిస్తాయి; అధిక పౌనఃపున్యాలు ఎక్కువ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను అందించగలవు, అయితే సాధారణంగా మరింత సాంద్రంగా మౌలిక సదుపాయాల ఏర్పాటు అవసరం.
  • జాప్యంలో తేడా: తక్కువ రేడియో ఇంటర్‌ఫేస్ జాప్యం అనేది అనువర్తనంలో ప్రారంభం నుంచి అంతం వరకు తక్కువ జాప్యంతో సమానం కాదు. రవాణా నెట్‌వర్క్‌లు, కోర్ ప్రాసెసింగ్, సర్వర్ స్థానం కూడా ముఖ్యమే; ఎడ్జ్ కంప్యూటింగ్ సహాయపడగలదు.
  • నిర్మాణం–అనువర్తనం మధ్య తేడా: నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్ ఉమ్మడి మౌలిక సదుపాయాలపై తార్కికంగా భిన్నమైన నెట్‌వర్క్‌లను సాధ్యం చేస్తుంది. ఇది కేవలం స్పెక్ట్రమ్ విభజన కాదు; 5G అందుబాటు ఒక్కటే భద్రతాపరంగా అత్యంత కీలకమైన సేవలను విశ్వసనీయంగా చేయదు.

కాలరేఖ

  1. 2015

    తదుపరి మొబైల్ తరానికి ప్రధాన వినియోగ సందర్భాలను వివరిస్తూ ITU, IMT-2020 దార్శనిక చట్రాన్ని స్వీకరించింది.

  2. 2017–2018

    విడుదల 15 కింద ప్రారంభ నాన్-స్టాండ్‌అలోన్, స్టాండ్‌అలోన్ 5G నిర్దేశాలను 3GPP పూర్తి చేసింది.

  3. 2022

    5G విస్తరణలో కీలకమైన బ్యాండ్‌లతో కూడిన ప్రధాన స్పెక్ట్రమ్ వేలాన్ని భారతదేశం నిర్వహించింది.

  4. 1 October 2022

    భారతదేశంలో వాణిజ్య 5G సేవలు ప్రారంభమయ్యాయి.

  5. October 2023

    భారతీయ విద్యాసంస్థల్లో వంద 5G అనువర్తన ప్రయోగశాలలను ప్రారంభించారు.

స్టాండ్‌అలోన్ 5G నెట్‌వర్క్‌లో సరళీకృత డేటా ప్రయాణ మార్గం

  1. 1. అనుకూల పరికరం కేటాయించిన రేడియో బ్యాండ్‌ను ఉపయోగించి డేటాను పంపుతుంది లేదా స్వీకరిస్తుంది.
  2. 2. gNodeB అని పిలిచే 5G బేస్ స్టేషన్ రేడియో అనుసంధానాన్ని నిర్వహిస్తుంది.
  3. 3. రవాణా మౌలిక సదుపాయాలు రేడియో నెట్‌వర్క్, 5G కోర్ మధ్య డేటా ట్రాఫిక్‌ను చేరవేస్తాయి.
  4. 4. కోర్ వినియోగదారుల ప్రామాణికతను ధ్రువీకరిస్తుంది, సెషన్లను నిర్వహిస్తుంది, డేటాను నిర్దేశిత మార్గాల్లో పంపిస్తుంది.
  5. 5. ఎడ్జ్ ప్లాట్‌ఫారమ్ లేదా బాహ్య డేటా నెట్‌వర్క్ అవసరమైన అనువర్తనానికి ఆతిథ్యం ఇస్తుంది.
5G కోసం ఉపయోగించే స్పెక్ట్రమ్ స్థాయిల పోలిక
స్పెక్ట్రమ్ స్థాయిభారతీయ ఉదాహరణప్రధాన ప్రయోజనంప్రధాన పరిమితి
తక్కువ పౌనఃపున్య బ్యాండ్700 MHzవిస్తృత కవరేజీ, తులనాత్మకంగా భవనాల లోపలికి మెరుగైన సంకేత వ్యాప్తిసాధారణంగా అందుబాటులో ఉండే ఛానల్ బ్యాండ్‌విడ్త్ తక్కువ
మధ్యస్థ పౌనఃపున్య బ్యాండ్3.3–3.67 GHzకవరేజీ, సామర్థ్యం మధ్య సమతుల్యతతక్కువ పౌనఃపున్య బ్యాండ్‌తో సమానమైన కవరేజీ కోసం మరిన్ని స్థాపనా ప్రదేశాలు అవసరం
అధిక పౌనఃపున్య బ్యాండ్; సాధారణంగా మిల్లీమీటర్ తరంగాలుగా మార్కెట్ చేస్తారు26 GHzవిస్తృత బ్యాండ్‌విడ్త్, అధిక స్థానిక సామర్థ్యంతక్కువ వ్యాప్తి దూరం, అడ్డంకులకు ఎక్కువగా ప్రభావితమవడం

వాస్తవ సంఘటనలు – కేస్ స్టడీలు

స్వదేశీ 5G పరీక్షా వేదిక

మే 2022లో IIT మద్రాస్ నేతృత్వంలోని బహుళ సంస్థల ప్రాజెక్టు ద్వారా అభివృద్ధి చేసిన స్వదేశీ 5G పరీక్షా వేదికను భారతదేశం ప్రారంభించింది. దేశీయ ఉత్పత్తులు, పరిష్కారాలను పరీక్షించడానికి ఇది వేదికను అందిస్తూ విదేశీ పరీక్షా సదుపాయాలపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గిస్తుంది. వాణిజ్య నెట్‌వర్క్ విస్తరణతోపాటు ప్రమాణాల అనుసరణ, పరస్పర కార్యాచరణ సామర్థ్యం, పరిశోధనా మౌలిక సదుపాయాలు ఎందుకు ముఖ్యమో ఇది తెలియజేస్తుంది.

బెంగళూరులోని బోష్‌లో ప్రైవేట్ 5G

2022లో భారతి ఎయిర్‌టెల్, DoT కేటాయించిన ప్రయోగాత్మక స్పెక్ట్రమ్‌ను ఉపయోగించి బోష్ ఆటోమోటివ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ ఇండియా బెంగళూరు కేంద్రంలో ప్రైవేట్ 5G ప్రయోగాన్ని ప్రకటించింది. ఈ ప్రయోగంలో స్వయంచాలక ఆప్టికల్ తనిఖీతో సహా పారిశ్రామిక వినియోగ సందర్భాలు ఉన్నాయి. ఇది సంస్థల అవసరాలపై దృష్టి సారించిన 5G అనువర్తనాలను వివరిస్తుంది; వీటిలో వినియోగదారుల డౌన్‌లోడ్ వేగాలకంటే స్థిరమైన అనుసంధానత, కర్మాగార వ్యవస్థలతో ఏకీకరణ ఎక్కువ ప్రాధాన్యం కలిగి ఉండవచ్చు.

సాధన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1

5G స్పెక్ట్రమ్‌కు సంబంధించి కింది ప్రకటనలను పరిశీలించండి: 1. అన్ని 5G నెట్‌వర్క్‌లకు మిల్లీమీటర్ తరంగ స్పెక్ట్రమ్ అవసరం. 2. పోల్చదగిన పరిస్థితుల్లో తక్కువ పౌనఃపున్య స్పెక్ట్రమ్ సాధారణంగా అధిక పౌనఃపున్య స్పెక్ట్రమ్ కంటే విస్తృత కవరేజీని అందిస్తుంది. 3. అధిక పౌనఃపున్య బ్యాండ్‌లు విస్తృత ఛానల్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌లను అందించగలవు. ఏ ప్రకటనలు సరైనవి?

  • A. 1 మరియు 2 మాత్రమే
  • B. 2 మరియు 3 మాత్రమే
  • C. 1 మరియు 3 మాత్రమే
  • D. 1, 2 మరియు 3

ప్రశ్న 2

కిందివాటిలో నెట్‌వర్క్ స్లైసింగ్‌ను అత్యంత సముచితంగా వివరించేది ఏది?

  • A. ప్రతి మొబైల్ టవర్‌ను భౌతికంగా స్వతంత్ర టవర్లుగా విభజించడం
  • B. మొత్తం తక్కువ పౌనఃపున్య స్పెక్ట్రమ్‌ను వాయిస్ కాల్స్ కోసం మాత్రమే ప్రత్యేకంగా కేటాయించడం
  • C. ఉమ్మడి మౌలిక సదుపాయాలపై విభిన్న సేవా లక్షణాలతో తార్కికంగా వేరుచేసిన నెట్‌వర్క్‌లను సృష్టించడం
  • D. మొబైల్ కోర్ నెట్‌వర్క్ స్థానంలో ఉపగ్రహ సమూహాన్ని ఏర్పాటు చేయడం

ప్రశ్న 3

కింది జతలను పరిశీలించండి: 1. మాసివ్ MIMO — అనేక యాంటెనాలు, ప్రాదేశిక డేటా ప్రవాహాలు 2. ఎడ్జ్ కంప్యూటింగ్ — వినియోగదారులు లేదా పరికరాలకు దగ్గరగా ప్రాసెసింగ్ 3. స్టాండ్‌అలోన్ 5G — 4G కోర్‌పై తప్పనిసరిగా ఆధారపడటం. ఎన్ని జతలు సరిగ్గా సరిపోల్చబడ్డాయి?

  • A. ఒకటి మాత్రమే
  • B. రెండు మాత్రమే
  • C. మూడూ
  • D. ఏదీ కాదు
మెయిన్స్: 5G కేవలం మొబైల్ ఇంటర్నెట్ వేగాన్ని పెంచడమే కాకుండా డిజిటల్ పరివర్తనను సాధ్యం చేసే మౌలిక సదుపాయం. భారతదేశంలో దీని అవకాశాలు, విస్తరణ సవాళ్లను చర్చించండి. సమ్మిళిత స్వీకరణకు చర్యలను సూచించండి. (250 పదాలు)
  • eMBB, URLLC, mMTCలను వివరించి, సామర్థ్యాలను నిర్దిష్ట అమలుకు సంబంధించిన పనితీరు నుంచి వేరుచేసి చూపండి.
  • తయారీ, స్థిర వైర్‌లెస్ యాక్సెస్, ఆరోగ్య సంరక్షణ, వ్యవసాయం, సరకు రవాణా గురించి చర్చించండి.
  • స్పెక్ట్రమ్ వ్యయాలు, ఫైబర్ అందుబాటు, విద్యుత్ సరఫరా, మార్గ హక్కు, గ్రామీణ ప్రాంతాల్లో వాణిజ్య సాధ్యతను అంచనా వేయండి.
  • సైబర్ భద్రత, గోప్యత, సరఫరా గొలుసుపై ఆధారపడటం, పర్యావరణ వ్యయాలను చర్చించండి.
  • మౌలిక సదుపాయాల భాగస్వామ్యం, దేశీయ పరిశోధన–పరీక్షలు, నైపుణ్యాభివృద్ధి, అందుబాటు ధరల్లో సేవల ప్రాప్యతను సూచించండి.
  • ప్రజలకు చేకూరే ప్రయోజనం కేవలం ప్రచారంలోని వేగంపైనే కాకుండా ఉపయోగకరమైన అనువర్తనాలు, విశ్వసనీయమైన, అందరినీ చేర్చుకునే మౌలిక సదుపాయాలపై ఆధారపడుతుందని ముగించండి.

అధ్యయన మూలాలు

  • ITU-R Recommendation M.2083: IMT Vision—Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond.
  • ITU-R Report M.2410: Minimum requirements related to technical performance for IMT-2020 radio interfaces.
  • 3GPP official website: 5G System overview and Release 15 documentation.
  • Department of Telecommunications: Annual Reports, spectrum auction documents and Telecommunications (Right of Way) Rules, 2024.
  • TRAI: Recommendations and consultation papers on 5G spectrum and telecom infrastructure.
  • World Health Organization: Radiation—5G mobile networks and health.
  • https://commons.wikimedia.org/wiki/File:5G_mobile_network_diagram.jpg

Free UPSC daily current affairs quiz — 10 questions, new every day at 8 am IST.

Call nowWhatsApp