الانتقال من 2 زاي إلى 3 زاي: التقدم التكنولوجي والتحديات

وقد شكل التحول من الجيل الثاني إلى الجيل الثالث من الشبكات المتنقلة (المجموعة 3 زاي) أحد أكثر الفترات تحولا في تاريخ الاتصالات السلكية واللاسلكية، حيث تم بناء شبكات من مجموعة 2 في المقام الأول من أجل المكالمات الصوتية والتراسل الأساسي على الاتصالات التي تُفتح في دوائر المركبات، وأدخل الفريق 3G خدمات البيانات التي تُستخدم في حزمة التعبئة والتي تُفتح شبكة الإنترنت المتنقلة، وبث الفيديو، وبث الرسائل المتعددة الوسائط للمرة الأولى.

الحدود التي تغيرت

وبحلول أواخر التسعينات، بلغت شبكات مجموعة الـ 2 حدودها العملية، حيث كان النظام العالمي للاتصالات المتنقلة، وهو المعيار المهيمن 2 زاي، يوفر سرعة نظرية للبيانات تبلغ 9.6 كيلو متر فقط للبيانات المستنقعة من الدوائر، وقد أدى ذلك في بعض الأحيان إلى ارتفاع معدلات البيانات المتعلقة بتطوير أجهزة الاتصال اللاسلكية، وتصل هذه المعدلات إلى نحو 384 كيلو مترا، بل وحتى إلى عدم كفاية الطلبات الناشئة من وسائط الاتصال الإلكترونية المتنقلة.

وكان المستعملون يريدون أكثر من الصوت وأجهزة الرصد الخاصة، وكان المصفوفون في مرحلة مبكرة من مراحل التصوير السريع (بروتوكول التطبيق غير الشامل) بطيئاً ومحبطاً، وأقر متعهدو الشبكات بضرورة إحداث تغيير معماري أساسي لدعم الشهية المتزايدة للبيانات، ولم تكن القيود التي يفرضها الـ 2 زاي تتعلق بالسرعة فحسب، وأن اللب الذي يُمسح الدائرة لا يُقدر على حركة البيانات المفاجئة، وأن الكفاءة في مجال التنقّل أقل بكثير من التكنولوجيات الجديدة التي يمكن أن تحققها.

التطورات التكنولوجية التي حددت 3G

شبكة كويكات

وكان أهم تغيير معماري في هذا المجال هو إدخال شبكة أساسية مجهزة بحزمة مع الهياكل الأساسية الحالية للصوت المُشعب، مما أتاح توزيع البيانات على مجموعات، وموجهة بشكل مستقل، وإعادة تجميعها في الوجهة، مما جعل استخدام موارد الشبكة أكثر كفاءة بكثير، وقد استندت الشبكة الأساسية للشبكة الثلاثية الأبعاد إلى قاعدة الخدمات الإذاعية العامة للشبكة، غير أن هذه الشبكة قد أدخلت كشبكة أوسع.

WCDMA and CDMA2000 Radio Technologies

كانت الوصلات اللاسلكية لـ 3G خروجاً كبيراً عن الوصول المتعدد الشُعب وتقنيات التداخل المتعددة التي تستخدم في 2G.

تحسين سرعة البيانات

ووصلت شبكات الـ 3 جي بيانات العالم الحقيقي من 384 كيلو مترا إلى عدة ميغابيتات في الثانية، حسب ظروف إطلاق وشبكة محددة، وقد تطلبت مواصفات الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية لعام 2000 معدلا أدنى من بيانات الذروة يبلغ 2 ميغابايت للمستعملين الثابتين و 384 كيلو مترا للمستعملين في المركبات المتحركة، وقد أدت التحسينات اللاحقة مثل ارتفاع سرعة الوصول إلى ارتفاع سرعة الوصول إلى 14 وصلة.

النظام الإيكولوجي المسمّى

وقد مكّنت التطورات التكنولوجية التي شهدتها 3G من ارتفاع الصوت الذكي الحديث، حيث أن أجهزة مثل مجموعة نوكيا وشبكة إيفون الأصلية (2007) قد عززت قدرة الشبكة 3G على توفير مواصفات كاملة على الشبكة، ومتزامنة البريد الإلكتروني، وتطبيقات الأطراف الثالثة، وأجهزة إعادة تشغيل متعددة الوسائط، وقد أدى توافر بيانات ثلاثية الأبعاد إلى جعل مخازن التطبيقات قابلة للاستمرار، مما قد يخلق بدوره دورة قوية من الطلب على شبكات التحول الأكثر قدرة على إحداث تحول أكثر.

المعايير الرئيسية 3 زاي وتطورها

نظام الاتصالات السلكية واللاسلكية المتنقلة في العالم

وقد استبدلت الشبكة العالمية لأجهزة إدارة المعلومات الإدارية هذه من خلال نظام إدارة المعلومات الإدارية المتكامل، وحافظت على التوافق التراجعي من خلال أجهزة ذات ازدواجية، وأدخلت أول شبكات تجارية من نظام إدارة المعلومات الإدارية، بدأت في اليابان في عام 2001 (NTT DoCoMoA) وفي عام 2003 في أوروبا، وتطورت الشبكة من خلال عدة إطلاقات من مشروع شراكة الجيل الثالث، وأضيفت كل منها سمات جديدة.

CDMA2000 and EV-DO

وفيما يتعلق بالمشغلين الذين نشروا شبكات IS-95 (CDMA One) فإن مسار التحديث الطبيعي هو آلية التنمية النظيفة لعام 2000. وقد أتاح هذا المسار في إطار آلية التنمية النظيفة لعام 2000 سرعة البيانات تصل إلى 153 كيلوبايت، في حين أن شبكة آلية التنمية النظيفة لعام 2000 توفر سرعة وصلات منخفضة قدرها 2.4 مليون طن.

TD-SCDMA

وقد وضعت الصين معيارها الخاص بـ 3G، وهو قاعدة البيانات المتزامنة لشعبة التوقيت، وهي متعددة الوسائل (TD-SCDMA)، كجزء من أسرة IMT-2000، وقد صممت هذه الدراسة لاستخدام طيف الإدارة العامة للأخشاب المدارية القائم بكفاءة، والحد من الاعتماد على الملكية الفكرية الأجنبية، وقد نشرتها شركة الصين المتنقلة تجارياً ابتداءً من عام 2009، غير أن هذه التكنولوجيا عانت من نظام إيكولوجي محدود، وأد أقل من حيث التبني التدريجي، كما انتقلت في نهاية المطاف إلى 4 أهداف من جانب المستخدمين.

التحديات التي تواجه المرحلة الانتقالية

تكاليف الهياكل الأساسية المرتفعة

وقد تطلبت زيادة عدد العاملين من فئة الخدمات العامة إلى ثلاثة آلاف أن يستثمروا بشدة في محطات قاعدية جديدة، ومراقبي الشبكات اللاسلكية، وعناصر الشبكة الأساسية، حيث شملت 3G Node B (ما يعادلها من فئة 2G BTS) منطقة أصغر من موقع خلية من فئة 2G، ولا سيما في الأيام الأولى للنشر، تعين على مشغلي المعاني بناء مواقع أكثر لتحقيق تغطية قابلة للمقارنة، كما أن تكلفة إصدار تراخيص الطيف في كثير من البلدان بلغت قيمتها 200022 مزاد كبير.

توافر اليدين والأجهزة

وكانت الأيدي العاملة الأولى من طراز 3G باهظة التكلفة، ومعظمها، وعمرها ضعيف في البطاريات مقارنة بأجهزة الـ 2G ناضجة، وزاد تعقيدات دعم النطاقات المتعددة الترددات والتكنولوجيات الإذاعية المتعددة (المجموعة 2 زاي و3 زاي) من تكاليف المكونات والتحديات في مجال التصميم، وبطء المستهلكون في اعتماد أجهزة ثلاثية الألف إلى أن تهبط الأسعار وتبرز التطبيقات الجبارية، وتختلف النظم الإيكولوجية النُسُبُسُبُسُبُقِّت على نطاق عالمي قوي، بينما تُّت أيدي أجهزة آلية التنمية العالمية، وتركّت في الأسواق.

توزيع المبيدات وتنظيمها

كان على الحكومات إعادة تحديد هذه الطيفات والمزاد، وهي عملية بطيئة ومثيرة للجدل، ومعرضة لتحديات قانونية، وفي بعض البلدان، تأخر المزاد الطيفية لسنوات، مما جعل المشغلين غير قادرين على نشر 3 جي في حين زاد الطلب على البيانات المتنقلة، وكان ارتفاع تكلفة الطيف في بعض المزاد،

التغطية على الشبكات ونوعيتها

وقد عانت شبكات الجيل الأول من الأهداف الإنمائية من سوء التغطية، لا سيما في الأماكن الداخلية وفي المناطق الريفية، حيث كان نطاق الترددات العالية التي تستخدمها 3G أقصر، وكان من السهل سدها من المباني والأرض، وكان على العاملين استثمار وقت وأموال كبيرة لتحسين التغطية من خلال مواقع خلوية إضافية، ومكررين، وحلول داخلية، وفي أثناء الفترة الانتقالية، كثيرا ما كان المستعملون قد اسقطوا الاتصالات عندما انتقلوا بين منطقتين من حيث التبنّي، وتقنيات التبنّت، حيث الجودة، وكانت تتضاءلت.

شبكة العودة والشبكة الأساسية

3G networks required much greater backhaul capacity than 2G networks. Where a 2G cell site might have needed only one or two E1/T1 lines, a 3G site could require multiple T1/E1 lines or Ethernet connections. Many operators had to upgrade their backhaul networks from legacy TDM (time-division multiplexing) to packet-based transport, a significant engineering project. The core network also needed substantial upgrades, including new Serving GPRS Support Nodes (SGSNs) and Gateway GPRS Support Nodes (GGSNs) for the packet-switched domain. These upgrades required careful planning, integration testing, and often involved multiple vendors, increasing complexity and risk.

أثر وإرث 3G

التمكين من اقتصاد شبكة الإنترنت المتنقلة

وقد جعل الفريق العامل شبكة الإنترنت المتنقلة حقيقة عملية بالنسبة لمئات الملايين من الناس، مما أتاح توليد خدمات جديدة: عمليات التعبئة الإلكترونية المتنقلة، والبريد الإلكتروني، والأجهزة الإعلامية الاجتماعية، وبث الفيديو، والخدمات القائمة على الموقع، كما أن النظم الإيكولوجية لمخزن آب وكوكب غوغل، التي أطلقت على ثلاث أجهزة قادرة على إحداث آثار، قد أنشأت صناعات ونماذج تجارية جديدة تماما، وسجلات تجارة متنقلة، وتطبيقات صحية متنقلة، تتعقب جذورها في عام 2020.

سد الفجوة الرقمية

وفي حين أن 3G قد نُشرت في البداية في الأسواق المتقدمة، فقد بلغت في نهاية المطاف بلايين المستخدمين في البلدان النامية، حيث أدى انخفاض تكلفة أجهزة الـ 3G وتوفر خطط بيانات ميسورة التكلفة إلى إتاحة الوصول إلى شبكة الإنترنت المتنقلة للسكان الذين كانوا يفتقرون في السابق إلى أي وصلة على الإنترنت، وفي كثير من أجزاء أفريقيا وجنوب آسيا وأمريكا اللاتينية، كان التحالف أول تجربة على الإنترنت لمعظم المستعملين، وكان لذلك تأثير كبير على التعليم والرعاية الصحية والإدماج المالي، والوصول إلى المعلومات.

دفع الطريق لـ 4G و 5G

وقد أصبح هيكل جميع أنواع البرامجيات الذي بدأ تنفيذه 3G الأساس الذي يقوم عليه فريق التكنولوجيا والتقييم الاقتصادي في إطار الشبكة 4 G.، وقد أُبلغت عناصر الشبكة والبروتوكولات والخبرة التشغيلية المكتسبة خلال فترة السنوات الثلاث مباشرة بتصميم ونشر 4 شبكات من الشبكات ذات القيمة المضافة، وعلى سبيل المثال، تطورت النظم الفرعية المتعددة الوسائط التابعة للشبكة المشتركة بين الوكالات والمحددة في الإصدار 3 زاي.

The Enduring Legacy of 3G Networks

وحتى مع مرور 4G و5G على ذلك، ظلت شبكات 3G في الخدمة في أجزاء كثيرة من العالم حتى عام 2020، وحافظت شركات التشغيل على 3G نشطة لدعم الأجهزة القديمة، وتوفر التغطية في المناطق التي لم تصل فيها بعد إلى 4G، وتتحول إلى انحرافات في الاتصالات الصوتية، غير أن الغروب التدريجي لشبكات ثلاثية الأبعاد ظل مستمرا منذ عدة سنوات.

الدروس المستفادة من أجل الانتقال في الشبكات المقبلة

أما عملية الانتقال من فئة الخدمات العامة إلى فئة الخدمات العامة فتتيح عدة دروس دائمة للصناعة المتنقلة، أولا، مسائل السياسات الطيفية بشكل هائل، فطريقة تخصيص الحكومات وطيف الأسعار لها تأثير مباشر على سرعة نشر الشبكات والتكلفة بالنسبة للمستهلكين، ثانيا، التوافق الرجعي والتسليم السلس بين الأجيال أمران بالغا الأهمية بالنسبة لخبرة المستعملين، فالشبكات التي تجبر المستعملين على الاختيار بين التغطية والسرعة ستكافح من أجل الحصول على الاعتماد.

خاتمة

وقد كان الانتقال من 2G إلى 3G لحظة مائية في تاريخ الاتصالات المتنقلة، حيث انتقلت الصناعة من نموذج مركزي صوتي، ودائرة، ومسحية، إلى نظام مركزي للبيانات، وشبكة مفتوحة، وتطورات تكنولوجية في مجال الوصول إلى الإذاعة، وتركيب الشبكة الأساسية، وقدرات الأجهزة، وتبدو التحديات في مجالات التكلفة، والتغطية، وتطوير النظم الإيكولوجية ذات أهمية مماثلة.

For readers interested in deep technical or historical context, the following resources are recommended: the 3rd Generation Partnership Project (3GPP)] for standards documentation, the International Telecommunication Union (ITU) for global mobile statistics and IMT-2000 specifications, and the GSM