Table of Contents
أما التواصل اللاسلكي فهو النظام العصبي للنقل الحديث، ومن بين التكنولوجيات الكثيرة التي تتنافس على الهيمنة، فإن الشبكة العالمية لا تزال تمثل وجودا نقديا، كثيرا ما يكون أقل تقديرا، حيث أن المركبات ذاتيا ونظم النقل الذكية تعتمد على الاتصالات المستمرة والمنخفضة القدرة على العمل، وذلك من أجل اتخاذ قرارات مقسمة إلى الثانية، والتنسيق مع الهياكل الأساسية، والحفاظ على سلامة المسافرين، مثل شبكات الهاتف اللاسلكية ذات الصلة، والاتصالات القصيرة الأجل المكرونة في كثير من الأحيان.
Understanding Wi-Fi’s Role in the V2X Ecosystem
ولا تعمل المركبات المستقلة بمعزل عن بعضها البعض، بل يجب عليها تبادل البيانات مع المركبات الأخرى (V2V)، والهياكل الأساسية لحركة المرور (V2I)، وسحب الشبكة (V2N)، وحتى المشاة (V2P).
أما المعيار الأصلي للشبكة الدولية للكهرباء 802.11، المكيَّف للبيئات العضلية، وهو 802.11p (أساس لجنة التنسيق الإدارية في الولايات المتحدة وشركة ITS-G5 في أوروبا)، فقد صُمم خصيصاً للرسائل المنخفضة الدقة والسلامة - الحرجة، غير أن التكرارات الحديثة مثل نظام وي-Fi 6 (802.11ax) وW-Fi 7 (802.11be) تؤدي إلى تحسينات كبيرة في مجال الإنتاج، والتوفيق،
وفي الممارسة العملية، يتعايش الواي فاي مع الخلايا C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything)، التي تستخدم وصلة جانبية من 5G من طراز PC5، بينما تقدم C-V2X نطاقا أطول وأداء أفضل في السرعة العالية، وأجهزة الواي فاي في بيئات حضرية كثيفة، وهياكل وقوف السيارات، ونشرات البنية التحتية الخاصة التي تكون فيها القدرة العالية والكلفة المنخفضة عالية هي الوزع.
How Wi-Fi Supports Autonomous Vehicle Operations
وتولد المركبات المستقلة تيرابايت من البيانات المستمدة من الكاميرات، والرادار، والمجسات فوق الصوتية كل يوم، وتوفر الشبكة العمود الفقري لشحن هذه البيانات إلى الخواديم السحابية للتدريب، وتحديث الخرائط، والتشخيصات، بينما تقوم أيضا بالتواصل في الوقت الحقيقي من أجل حلقات المراقبة الأقل مستوى.
المركبات إلى الهياكل الأساسية (V2I) الاتصالات
فالأضواء التي تستخدم في الأشعة والأشعة والربط بين الشباك والوحدات التي تبث إشارات التلفزة والتوقيت، مما يتيح للمركبات المستقلة أن تعدل السرعة وتزيد استهلاك الوقود أو البطاريات إلى الحد الأمثل، وعلى سبيل المثال، يمكن لإشارة المرور الموصل أن تُخبر مركبة تقترب بالضبط عندما تتحول إلى خضراء، وتسمح بالتباطؤ السلس وتتسارع دون توقف، وهذا يقلل من الازد والانبعاثات العالية.
المركبات إلى المركبات (V2V)
:: دعم المتغيرات المنخفضة التردد في الويب رسائل التوعية التعاونية والرسائل اللامركزية للإخطار البيئي، ويمكن لموقع تبادل المركبات، والسرعة، والتفاخر بالمعدلات حتى 10 هز، مما يتيح تجنب الاصطدام، والإنذارات بأماكن العمى، والتحكم في الرحلات الجوية التكييفية التعاونية، مع وجود مركبات متعددة الترددات الترددية في الشبكة العالمية 6، وحتى في الوقت نفسه، خدمات أساسية
التحديثات والتفريغ على نطاق واسع
أما المركبات الحديثة فهي محددة للبرامجيات؛ وشبكة وي-فاي هي الوسيلة الرئيسية لتحديثات وكالة التجارة الدولية لأنها تقدم عرضاً واسع النطاق بتكلفة منخفضة، وعندما تعود سيارة أجرة مستقلة إلى مستودع أو مركبة استهلاكية إلى مجموعة من أجهزة الاتصال اللاسلكية، وتُنقل بشكل فعال مراوغات من أجهزة الاستشعار، وبرمجيات جديدة من البرمجيات، وتُقلل من تكاليف تشغيلها من الشبكات الخلوية وتُخفض فيها قنوات الترددات اللاسلكية (GFi)
استحقاقات شبكة وي-فاي في نظم النقل الذكي
تعزيز السلامة من خلال إعادة الإمداد بالجرائم الحقيقية
:: تعمل الشبكة كمسار اتصال مكمل للأجهزة اللاسلكية الخلوية - في الأنفاق، أو مرآب السيارات، أو الكثافة الحضرية حيث تنخفض الإشارات الخلوية وتحافظ نقاط الاتصال اللاسلكية ذات الاستخدام الجيد، وتحافظ هذه القدرة على القدرة على الاتصال، وهي قدرة متعددة الوصلة، وهي مهمة حاسمة بالنسبة للمهام المتعلقة بالسلامة مثل التدخل عن بعد أو التفاخر في حالات الطوارئ، وتستخدم بعض النظم شبكة وي في كوسيل ثانوي لنقل رسائل الأمان الأساسية دون تغيير.
كفاءة حركة المرور والحد من الازدحام
ويمكن للهياكل الأساسية التي تستخدمها الشبكة أن تعدل بشكل دينامي توقيت إشارات المرور على أساس كثافة المركبات في الوقت الحقيقي، وقد أظهر عدد من طياري المدن تخفيضات بنسبة 15-20 في المائة في التأخير في التقاطع عندما تقترن رسائل الشركة بإعادة تحديد هوية المركبات التي تستخدم شبكة وي فاي، كما تدعم الطلبات ذات الأولوية لمركبات الطوارئ والنقل العام وأجهزة الشحن وسلاسة تدفق حركة المرور والحد من استهلاك الوقود.
خدمات المسافرين
وتصبح المركبات المستقلة ذاتيا أماكن عمل متنقلة أو مراكز ترفيهية، وتوفر الشبكة وصلات ذات نطاق واسع للبث، أو التداول بالفيديو، أو القمار السحابي، أو الملاحة في الواقع المعزز، وتنشر بيانات الركاب في المطارات المحلية الساخنة، أو الملاعب، أو مراكز العبور - تستخدم أيضاً شبكة الوصلات اللاسلكية، وتحسن خبرة مشغلي طرقات المركبات.
جمع البيانات المتعلقة بالنفقة والتخطيط الافتراضيين
ويتيح استمرار الربط بين الشبكة والشبكة العالمية للمركبات تحميل البيانات الصحية التشخيصية في الوقت الحقيقي، ويرصد مديرو الأسطول حالة البطاريات ودرجات حرارة السيارات وضغط الإطارات، مما يتيح الصيانة التنبؤية التي تقلل من وقت العمل، ويمكن للمخططين الحضريين تجميع بيانات المسماة بالشبكة من المركبات المارة إلى أنماط حركة المرور النموذجية، وتحديد الاختناقات، والتخطيط لاستثمارات الهياكل الأساسية دون الحاجة إلى أجهزة الاستشعار المخصصة.
المتطلبات والتحديات التقنية
معايير المرونة والاعتماد
وتحتاج رسائل V2X ذات الأهمية الحيوية بالنسبة للأمان إلى معدلات للارتفاع من نهاية إلى أقل من 10 أمتار ومعدلات تسليم الحزمة فوق 99.999 في المائة، ويمكن أن يحقق هذا الرقم في أوائل 802.11p في حركة المرور الحرة، ولكن في البيئات الحضرية الكثيفة، يمكن للتدخل من أجهزة الترددات اللاسلكية الأخرى (مثل أجهزة توجيه المنازل) أن يخفض الأداء.
التنقل والخدمة
وتعاني مركبة تتحرك بسرعة 120 كيلومترا/ساعة من عمليات التسليم المتكررة بين نقاط الدخول، ولم يصمم نظام " وي-فاي " الموحد من أجل التنقل العالي؛ ويمكن أن يتجاوز وقت إنشاء الاتصال حدودا مقبولة، وتشمل الحلول الانتقال السريع لمجموعة الخدمات الأساسية (802.11 م)، والهيكلات التي تسبق التأهل، والهيكلات التي يقوم عليها مراقبون والتي تنسق عمليات التسليم، وفي فترات الوزع المخصصة على جانب الطريق والشبكة، لا تزال تُعرض على نطاق واسع النطاق دون 50 مترا.
الأمن والخصوصية
أما المركبات المستقلة فتمثل أهدافا رئيسية للهجمات الإلكترونية، ويجب أن يُنفّذ الأمن على شبكة وي - فاي توثيق قوي (مثلا، WPA3-Enterprise)، والتشفير (AES-256)، وعمليات التحقق من النزاهة لمنع حدوث هجمات على الاختناق وإعادة التلاعب والحرمان من الخدمة، غير أن الطبيعة المفتوحة للأماكن العامة الساخنة والحاجة إلى تجهيز الرسائل الرقمية المنخفضة الارتداد يمكن أن تخلق مواطن ضعف مبد(2).
توزيع وتدخل
وقد واجهت فرقة العمل المعنية بالنظم العالمية لسواتل الملاحة، التي كانت مخصصة أصلاً لـ 5.9 من هذه الخدمات، خلافاً مع خدمات غير مرخص بها في الشبكة العالمية (Wi-Fi) والهواتف الخلوية، وفي عام 2020، أعادت لجنة المنافسة البوروندية تحديد موقع أقل من 45 ميغاهيرتز في إطار فرقة العمل المعنية بـ 5.9 غيغاهيرتز إلى قناة وواي فاي غير مرخصة (Wi-6E)، مما أدى إلى 02 إلى 02 إلى 02 إلى 01.
التكامل مع التكنولوجيات الخلوية والزاخرة بالإنماط
ولا يمكن لأي تكنولوجيا سلكية واحدة أن تلبي جميع متطلبات المركبات المستقلة، إذ تشكل شبكة الاتصالات اللاسلكية، وشبكة الاتصالات اللاسلكية، وشبكة الاتصالات الساتلية، مثلا، يمكن أن تستخدم مركبة:
- 5G C-V2X] for high-speed highway platooning and remote driving
- DSRC/802.11p] لرسائل السلامة المحلية في التقاطعات
- Wi-Fi 6/6E] for park updates, depot connectivity, and infotainment
- Bluetooth LE] for keyless entry and pedestrian detection
ويكفل هذا النهج المتعدد الأبعاد القدرة على التكيف: إذا فشلت إحدى الرابطات، يتولى الآخرون زمام الأمور، وتعاون التحالف العالمي للطبيعة والرابطة الخمسية للسيارات على أطر التشغيل المتبادل التي تسمح بتسليم السفن دون هوادة بين شبكة وي - فاي والشبكات الخلوية من أجل حركة المرور بين المركبات والمركبات.
وفي المستقبل، يمكن أن تتيح المعلومات المتعلقة بأجهزة الاستشعار عن طريق شبكة واي فاي المستخدمة من إشارات الواي فاي العادية الكشف عن المشاة أو العقبات على نحو غير مباشر، مكملة للسجلات والكاميرات، وقد أظهرت نماذج البحوث كشف الخريف، والاعتراف باللفتات، وحتى التتبع عبر الجدران، دون إضافة معدات متخصصة.
النشرات والدراسات الإفرادية في العالم الحقيقي
مدينة كولومبوس، أوهايو - سمارت كولومبوس
وكجزء من تحدي مدينة سمارت بالولايات المتحدة، نشر كولومبوس إشارات المرور على شبكة وي-في، ووحدات على جانب الطريق على طول الممرات الرئيسية، ويبث هذا النظام رسائل من شركة سبات إلى مركبات متصلة، ويوفر أيضاً شبكة وي-فاي مجاناً في محطات العبور، وأظهر التقييم انخفاضاً بنسبة 5 في المائة في وقت السفر، وأقل بنسبة 12 في المائة من الانتهاكات ذات الصلة بالطائرة الحمراء.
نشرات المكوك المستقلة - جامعة ميشيغان ماكيتي
(ماكيتي)، وهو مرفق اختبار للمركبات ذات الصلة والآلية، يستخدم مزيجاً من 802.11p وW-Fi 6 بنية أساسية لدعم المكوكات المستقلة ذات السرعة المنخفضة، وتعتمد المكوكات على شبكة وي-فاي للاتصالات في الشباكات، ولإزالة تحديثات خرائط HD. وقد أظهرت الاختبارات وجود تساهل دون 20 متراً في رسائل الأمان حتى مع عشرات من معاملات العملاء المتزامنة: []
إدارة الأسطول - استخدام وايمو للمستودعات
ويمو، وهو خدمة سيارات الأجرة ذاتيا، يستخدم محطة و-فاي 6 في مستودعات وشحنات للقيام بتحميل هائل من البيانات من أسطولها، وكل مركبة تولد تيرابايتس يوميا؛ وي-فاي يخفض الاعتماد على خلفية خلية باهظة الثمن.
المنبر الأوروبي للجرائم
The C-Roads initiative deploys interoperable V2X systems across Europe, primarily using ITS-G5 (802.11p). While the core safety messages use a dedicated band, complementary services like in-vehicle signage and traffic information are often delivered via Wi-Fi hotspots at rest areas and city centers. C-Roads Platform]
الاتجاهات والمعايير المستقبلية
تطبيقات المركبات الجاهزة للشبكة اللاسلكية - 7 والجيل القادم
ويعود وي - فاي ٧ )٨٠٢-١١ب( ببلوغ معدلات بيانات الذروة تتجاوز ٤٠ غموضا، وقلة حرارة أقل من ١ متر، وتحديد الجدول الزمني المحدد عن طريق عمليات متعددة الوصلة، ويمكن أيضا أن يتيح ذلك، بالنسبة للمركبات المستقلة، تقاسم بيانات الاستشعار الخام في الوقت الحقيقي )مثلا، ٤ كيلو فولت( بين المركبات القريبة من مكان قريب، مما يشكل نظاما للتصور التعاوني يتجاوز أي مجال للربط الشبكي غير المرخص به.
شبكة الاستشعار بالواي فاي وشبكة آي - دريفن
ويمكن لنماذج التعلم في مجال الآلات تحليل المعلومات الحكومية عن طريق قناة وي فاي لكشف المشاة أو الدراجات أو العقبات التي لا تُستَلَقَدَّم، وهذا الاستشعار السلبي يضيف طبقة من الأمان، لا سيما في التقاطعات الحضرية التي تكافح فيها نظم الرؤية، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن لمراقبي الشبكات التي تقودها الوكالة الدولية للطاقة الذرية أن يتوقّعوا مسارات المركبات ونقاط الوصول قبل الشحنات، مما يقلل من عدم الرجعة في التسليم إلى الصفر.
التكامل مع 5G وسواتل
الخطوة المنطقية التالية هي الوصول المتعدد المدى إلى البرامجيات الذي يتحول دون هوادة بين وي - فاي و 5 جي والقمر الصناعي على أساس التكلفة والتساهل ومتطلبات الموثوقية، ويتعاون الفريق العامل المعني بسواتل الاتصالات، وتحالف وي - في معايير قطع الشبكة عبر الشبكات اللاسلكية غير المتجانسة، وعلى سبيل المثال، قد تتطلب قيادة قيادة قيادة المركبات من بعد 5G URLLC، بينما توجد خريطة نقل عالية الجودة.
خاتمة
فالواي فاي ليست مجرد وسيلة ملائمة، بل هي تكنولوجيا أساسية لتشغيل المركبات المستقلة ونظم النقل الذكية بطريقة آمنة وكفؤة وقابلة للتصعيد، كما أن قوتها في طاقة عالية، وتدني التكلفة، ونشرها بواسطة الحاسوب، تجعل من الضروري الاتصال بمركبات V2X، وتحديثات مكتب مراقبة الرحلات الجوية، وخدمات الركاب، وفي حين أن التحديات في التنقل، والتدخل، والأمن لا تزال قائمة، فإن التوحيد المستمر في شبكة وي-Fi 6/6E/7، والاندماج في الهياكل الأساسية 5.