5G mmWave: सबसे तेज़ तकनीक जो आपके कनेक्शन को बदल देगी 🚀⚡

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5G mmWave तकनीक मोबाइल नेटवर्क में सबसे तेज़ है, जो वास्तविक जीवन में 10 Gbps तक की गति तक पहुँचती है। आइये जानें कि यह वास्तव में क्या है और जानें कि सेलुलर नेटवर्क कैसे काम करता है! 🕵️‍♂️ हालांकि कुछ भाग भौतिकी की कक्षा की तरह लग सकते हैं, मैं वादा करता हूं कि इससे हमें विषय को बेहतर ढंग से समझने में मदद मिलेगी।

तरंग वास्तव में क्या है?

हम सभी ने पानी में हलचल होने पर लहरें उठते देखी हैं। मान लीजिए कि उस उबड़-खाबड़ पानी में कोई बोया (या कोई भी चीज़ जो तैरती है) है; आप देखेंगे कि यह बिना कहीं जाए बस ऊपर-नीचे होता रहता है। यह तरंगों की तरह आगे या पीछे क्यों नहीं बढ़ता? 🤔 इसके अलावा, उस सभी गतिविधि के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। वह ऊर्जा कहां से आई?

इसका उत्तर यह है कि यह गड़बड़ी के मूल स्रोत से बाहर की ओर चला गया। कल्पना कीजिए कि कोई व्यक्ति शांत पानी में पत्थर गिराता है, जिससे लहर पैदा होती है। विस्तार तरंगें उस पत्थर की ऊर्जा को बोया तक ले जाती हैं।

तो फिर वह ऊर्जा ब्वाय को आगे क्यों नहीं ले गयी? ऐसा इसलिए है, क्योंकि यद्यपि इससे बाहर की ओर फैलने का भ्रम पैदा होता है, परन्तु वास्तव में पानी आगे नहीं बढ़ता। यह बस ऊपर-नीचे उछलता रहता है। संक्षेप में, तरंग की ऊर्जा स्थानांतरित हो जाती है, लेकिन तरंग अपनी जगह पर बनी रहती है। ठीक वैसे ही जैसे लोग स्टेडियम में खड़े होकर और बैठकर लहर पैदा करते हैं।

प्रत्येक लहर समान सिद्धांतों का पालन करती है। उदाहरण के लिए, यदि आप पानी के बजाय हवा में हलचल पैदा करें तो लहर भी उसी तरह व्यवहार करेगी (ध्वनि भी यही है!)। 🎶

वैज्ञानिक दृष्टि से कहें तो इनमें से प्रत्येक व्यवहार के लिए एक शब्द है तथा उन्हें मापने का एक तरीका भी है। यदि आप गिनें कि एक सेकंड में ब्वाय कितनी बार ऊपर-नीचे उछलता है, तो वह उसकी आवृत्ति होगी। प्रत्येक बार बोया द्वारा ऊपर-नीचे तय की गई दूरी तरंग का आयाम है। और यदि आप एक रूलर लेकर तरंगों के बीच की दूरी मापें, तो वह उनकी तरंगदैर्घ्य होगी।

जब तरंगें एक दूसरे के करीब होती हैं, तो तरंगदैर्घ्य छोटा होता है और आवृत्ति अधिक होती है। जब तरंगें एक दूसरे से अधिक दूर होती हैं, तो आवृत्ति कम होती है और तरंगदैर्घ्य अधिक होता है। सामान्यतः, उच्च आवृत्तियों का अर्थ अधिक ऊर्जा होता है और इसके विपरीत भी।

5G एक विशेष प्रकार की तरंग है

लहरें हमारे चारों ओर हैं। हम जो प्रकाश देखते हैं वह पानी की लहरों की तरह व्यवहार कर सकता है। ☀️ हालांकि, पानी या हवा की तरंगों के विपरीत, एक विशेष प्रकार की तरंग होती है जिसे प्रसारित करने के लिए किसी सामग्री की आवश्यकता नहीं होती है। यह आसानी से खाली स्थान में फैल सकता है। इस विशेष प्रकार की तरंग को विद्युत चुम्बकीय तरंग कहा जाता है।

यह विभिन्न तरंगदैर्घ्यों के पूर्ण स्पेक्ट्रम से बना है, और उस स्पेक्ट्रम का एक संकीर्ण बैंड ही वह है जिसे हम दृश्य प्रकाश के रूप में देखते हैं। हम जो भी रंग देखते हैं वे इस स्पेक्ट्रम की विभिन्न तरंगदैर्घ्य मात्र हैं। दूसरे शब्दों में, हम विद्युत चुम्बकीय तरंगों का केवल एक छोटा सा भाग ही देख पाते हैं, बाकी अदृश्य रहता है। 🌈

जब विद्युत चुम्बकीय तरंग की तरंगदैर्घ्य बहुत छोटी होती है, तो वह गामा किरण, एक्स-रे या पराबैंगनी तरंग हो सकती है (वही UV किरणें जिनसे हमें धूप में रहने पर बचना चाहिए!)। इसके विपरीत, जब इसकी तरंगदैर्घ्य सबसे लम्बी होती है, तो यह रेडियो तरंग होती है।

रेडियो तरंगें अविश्वसनीय दूरी तक यात्रा कर सकती हैं क्योंकि उनकी तरंगदैर्घ्य सबसे लम्बी और आवृत्ति बहुत कम होती है। इसी कारण से, हम उनका उपयोग वायरलेस संचार के लिए करते हैं। वाई-फाई और 5जी सहित सेलुलर नेटवर्क वास्तव में रेडियो तरंगें हैं। 📡

तरंगें बहुत अधिक जानकारी बहुत तेजी से ले जा सकती हैं

एक तरंग किसी संदेश या इंटरनेट डेटा पैकेट को कैसे ले जा सकती है? यह बात परेशान करने वाली लग सकती है, लेकिन इसका मूल कारण संदेश की भाषा की सरलता में ही निहित है। 💬

आपने संभवतः मोर्स कोड के बारे में सुना होगा। यह पूरी तरह से बिन्दुओं और डैशों से बनी भाषा है। फिर बाइनरी है, जो इकाई और शून्य की भाषा है, जिसे कंप्यूटर पढ़ते और समझते हैं।

क्या आपको वह बौआ याद है जो पानी में पत्थर डालने पर ऊपर-नीचे होता है? आप संदेश भेजने के लिए इससे एक भाषा बना सकते हैं। बोया जिस ऊंचाई तक चढ़ता है वह कोड हो सकता है: सबसे अधिक ऊंचाई 1 हो सकती है, और सबसे कम ऊंचाई शून्य हो सकती है। आप 1 को "एनकोड" करने के लिए एक बड़ा पत्थर गिरा सकते हैं और 0 को "एनकोड" करने के लिए एक छोटा पत्थर गिरा सकते हैं। यह बहुत कुशल या तेज़ नहीं होगा, लेकिन सिद्धांत रूप में, कोई दूर से बोया का निरीक्षण कर सकता है और तरंगों के माध्यम से आपके द्वारा भेजे गए संदेश की व्याख्या कर सकता है।

मूलतः रेडियो संचार इसी प्रकार कार्य करता है। एक संचारण उपकरण तरंग की आवृत्ति, आयाम (हमारे ब्वाय की तरह) या चरण को परिवर्तित करके इकाई और शून्य को कोडित करता है। तकनीकी रूप से इसे मॉड्यूलेशन कहा जाता है।

इकाई और शून्य के पैटर्न को तरंग में मैप या “एनकोड” किया जा सकता है, क्योंकि ट्रांसमीटर अत्यंत सटीक गड़बड़ी पैदा कर सकता है, जिसे प्राप्त करने वाला हार्डवेयर इकाई और शून्य में व्याख्या और “डिकोड” करता है। आप देख सकते हैं कि कैसे उच्च आवृत्ति (प्रति सेकंड अधिक कंपन) और छोटी तरंगदैर्घ्य वाली तरंग अधिक जानकारी को एनकोड करने की अनुमति देगी, क्योंकि तरंग के बिट्स को मॉड्यूलेट करने के लिए अधिक विकल्प होते हैं।

हम पहले से ही जानते हैं कि सेलुलर नेटवर्क रेडियो तरंगों पर काम करते हैं, और इनकी तरंगदैर्घ्य एक मिलीमीटर जितनी छोटी या कई किलोमीटर जितनी लंबी हो सकती है। यही मुख्य बात है।

5G mmWave की व्याख्या

इसके साथ, हमारे पास 5G mmWave क्या है, यह समझाने के लिए पहेली के सभी टुकड़े हैं।

सेल फोन की पहली पीढ़ी (1G और 2G) में रेडियो तरंगों का प्रयोग किया गया था, जो प्रति सेकंड 1-2 बिलियन बार (1-2 GHz) कंपन करती थीं तथा जिनकी तरंगदैर्घ्य लगभग 1 फुट थी। यह तेज़ आवाज़ में बोलता है, लेकिन पहली पीढ़ी के लोग टेक्स्ट भी नहीं लिख पाते थे। तीसरी पीढ़ी (3G) ने आवृत्ति को बढ़ाकर 2.5 GHz कर दिया तथा तरंगदैर्घ्य को आधा कर दिया। 3G के साथ, आप इंटरनेट सर्फ कर सकते हैं और SD गुणवत्ता में स्ट्रीम कर सकते हैं। चौथी पीढ़ी (4G) के साथ, आवृत्ति बढ़कर 8 गीगाहर्ट्ज हो गई और तरंगदैर्घ्य घटकर 1.5 इंच रह गया, जिससे HD स्ट्रीमिंग और तीव्र ब्राउज़िंग संभव हो गई, तथा वास्तविक दुनिया में यह 50 एमबीपीएस से 100 एमबीपीएस के बीच पहुंच गई।

5G एक बड़ी सफलता है क्योंकि यह 100 GHz (प्रति सेकंड एक सौ अरब बार) की आश्चर्यजनक आवृत्ति पर संचालित होती है। इसकी तरंगदैर्घ्य एक मिलीमीटर (मिमी) जितनी छोटी हो सकती है, इसीलिए इसका यह नाम है। तो 5G mmWave यही है: एक सेलुलर नेटवर्क जो असाधारण रूप से उच्च आवृत्ति और 1 मिमी तरंगदैर्ध्य पर संचालित होता है, जो 2.5 Gbps की औसत डाउनलोड गति प्राप्त करता है।

हमारे लिए इसका क्या मतलब है?

5G न केवल 4G से तेज़ है; यह बहुत अधिक प्रतिक्रियाशील भी है। विलंबता 1 मिलीसेकंड जितनी कम हो सकती है, जो लगभग तात्कालिक है। इसका मतलब है कि ऑनलाइन गेमिंग में कोई रुकावट नहीं होगी और बिना किसी रुकावट या बफरिंग के 4K या 8K स्ट्रीमिंग होगी। 🎮 निकट-तत्काल प्रतिक्रिया समय IoT उपकरणों, संवर्धित वास्तविकता, स्व-चालित कारों और कम विलंबता की आवश्यकता वाली प्रौद्योगिकी के लिए भी एकदम सही है।

अल्ट्रा-फास्ट डेटा ट्रांसमिशन और अविश्वसनीय रूप से कम विलंबता के अलावा, 5G mmWave पारंपरिक नेटवर्क की तुलना में अधिक क्षमता का भी समर्थन करता है (नेटवर्क भीड़ का अनुभव किए बिना कई और डिवाइस कनेक्ट हो सकते हैं)।

5G mmWave की सीमाएँ

5G से पहले प्रत्येक सेलुलर प्रौद्योगिकी, जिसमें 4G भी शामिल है, एकल आवृत्ति बैंड का उपयोग करती थी। 5G का उपयोग कई लोग करते हैं। 5G mmWave उन अनेक बैंडों में से एक है। इसमें 5G सब-6 गीगाहर्ट्ज भी है, जो 4G के समान आवृत्तियों पर काम करता है। फिर सब-1 गीगाहर्ट्ज है, जो इससे भी कम आवृत्तियों का उपयोग करता है। 🌐 5G आवृत्ति बैंड उच्च आवृत्ति, मध्यम आवृत्ति और निम्न आवृत्ति हो सकते हैं। यहाँ क्या हो रहा है?

चूंकि 5G तरंगें एक-दूसरे के बहुत करीब होती हैं (पुरानी रेडियो तरंगों की तुलना में), इसलिए वे अधिक दूर तक नहीं फैल सकतीं। इमारतें, पेड़ और यहां तक कि बारिश या बर्फ भी 5G mmWave को बाधित कर सकती हैं। 🌧️

इसीलिए यह तकनीक बहुत आम नहीं है। शहर के कुछ ब्लॉकों को कवर करने के लिए भी छोटे सेल के सघन नेटवर्क की आवश्यकता होती है, जबकि 4जी के लिए बड़े सेल टावरों पर निर्भर रहना पड़ता है, जो आमतौर पर कई किलोमीटर तक फैले होते हैं।

5G mmWave निर्बाध वायरलेस संचार की दिशा में हमारा नवीनतम और सबसे उन्नत कदम है, लेकिन हो सकता है कि इसे उस तरह व्यापक रूप से अपनाया न जा सके जैसा कि हमने पिछली पीढ़ियों के साथ देखा है। फिर भी, गीगाबिट गति प्राप्त करना डेटा संबंध आपके फोन का कैमरा आपको हमेशा ऐसा महसूस कराएगा कि भविष्य पहले से ही यहां है। 🚀