The Technical Foundations of 3G Networks

وظهرت الجيل الثالث من الشبكات المتنقلة، المعروفة عموما باسم " 3G " ، في أوائل العقد الأول من القرن الماضي كخطوة تحولية إلى الأمام في الاتصالات اللاسلكية، وخلافا لما سبقوه، الذين تم تحسينهم بالدرجة الأولى في المكالمات الصوتية والرسائل النصية القصيرة، تم بناء 3Gشبكات من الأرض لمعالجة البيانات المستنبطة بسرعة أكبر بكثير، وكان هذا التحول أساسيا لدعم الطلب المتزايد على الوصول إلى شبكة الإنترنت المتنقلة وتمهيد الطريق للتطبيقات الواقعية مثل التطبيقات الافتراضية.

وسائل الإعلام والقدرات على الضم

ومن الخصائص المميزة لشبكات الغازات الثلاثية القدرة على تقديم بيانات تتجاوز كثيراً ما يمكن أن تقدمه مجموعة 2، وفي حين أن شبكات الجيل الثاني التي تُستخرج في نحو 50 كيلوبايت في الثانية في ظروف مثالية، فإن الشبكات الثلاثية الأبعاد قدمت في البداية سرعة في نطاق 200 كيلوباسكال إلى ميغابيتين في الثانية الواحدة (Mbps) وقد أدت التحسينات اللاحقة، مثل ارتفاع معدلات الوصول إلى مجموعة الوجبات المتوسطة الحجم (HSPA)

خصائص الطوارئ

والارتطام، أو الوقت الذي يستغرقه الأمر للحصول على البيانات للسفر من جهاز إلى الشبكة والخلف، عامل حاسم آخر للتكنولوجيات غير المتجانسة.() وتظهر شبكات الغازات الثلاثية عادة حالات التأخير في المرحلتين المائتين في نطاق يتراوح بين 100 و 300 ميل ثانية، وفي حين أن هذه الأرقام أعلى بكثير مما تقدمه الشبكات الحديثة من 5G (التي تقل في كثير من الأحيان عن 10 مليارات)، فإنها تكفي للتمكين من استخدام تقنيات العمل التفاعلي والقابل للتكافل.

الهيكل الشبكي ومعالجة البيانات

وقد أدى هيكل الشبكة الأساسية لشبكة 3G إلى فصل واضح بين شبكة الوصول اللاسلكي والشبكة الأساسية، مما يتيح زيادة كفاءة نقل البيانات وتحسين التكامل مع الشبكة الدولية، مما يعني أن تطبيقات البحث والتطوير المهني يمكن أن تصل إلى الموارد القائمة على السحب وقواعد البيانات والخدمات في الوقت الحقيقي القريب، وأن القدرة على نقل التجهيز إلى الخواديم النائية قيمة خاصة بالنسبة للأجهزة المحمولة التي كانت لديها قدرة محدودة على الحاسبة مقارنة بالنظم الإلكترونية المحمولة بفعالية.

3G as a Catalyst for Mobile Augmented Reality

فالواقع المحزن الذي يُزيد من المحتوى الرقمي في العالم الحقيقي يتطلب مزيجاً من مدخلات الكاميرا وبيانات الاستشعار والربط الشبكي في الوقت الحقيقي.() وقد وفرت شبكات الغازات الثلاث خطوط الأنابيب الأساسية للبيانات التي جعلت من الممكن استخدام نظام تقييم الأداء على نطاق واسع، وقبل انتشار اعتماد 3G، اقتصرت هذه الشبكة على مختبرات متخصصة في المعدات والبحوث، وقد أتاح وصول البيانات السريعة المتنقلة للمطورين الثقة في بناء تطبيقات البحث والتطوير للمستهلكين اليوميين.

تطبيقات البحث المبكر على الشبكات الثلاثية الأبعاد

وكان أحد التطبيقات التجارية الأولى لأجهزة الاتصال بشبكة 3G هو Layar] browser، التي أطلقت في عام 2009، واستخدمت شركة Layar آلة تصوير الهاتف وجهاز تحديد المواقع لعرض المعلومات الرقمية على مواقع العالم الحقيقي، ويمكن للمستعملين توجيه هواتفهم إلى المباني أو العلامات الأرضية أو المنتجات باستمرار، ورؤية تقديرات النطاقات، أو البيانات التاريخية، أو عروض الترقية.

How 3G Enabled Real-Time Data Processing

تطبيقات البحث والتطوير المتنقلة تعتمد بشدة على تجهيز البيانات في الوقت الحقيقي، على سبيل المثال، التعرف على الصور وكشف العلامات يتطلب إرسال أطر الكاميرات إلى الخادم لتحليلها، مع وجود 3G، أصبحت هذه العملية ممكنة، وإن كانت مع بعض القيود، وطوروا أجهزة قياس الترددات المصممة لإرسال مجاري البيانات المضغوطة إلى الخواديم السحابية، حيث يمكن لأجهزة التعرف أن تحدد الأجسام أو العلامات وتعيد التجاوزات الرقمية ذات الصلة.

Case Study: Pokémon GO and the 3G Backbone

وعلى الرغم من أن شركة بوكيمون غو حققت شعبيتها القصوى خلال فترة 4G، فإن تصميمها الأولي ونشرها تأثرا كبيرا بالمشهد 3G الذي لا يزال يخدم الملايين من المستخدمين في جميع أنحاء العالم في منتصف عام 2010، وقد تتطلب هذه اللعبة تواصلا متواصلا مع الشبكة لتزامن مواقع اللاعبين مع الخادم، وإدارة اللقاءات مع المخلوقات الافتراضية، وجعل نماذج 3D في بيئة العالم الحقيقي، وزادت سرعة استخدام شبكة السيرة 3

بيّنت شركة بوكيمون غو أنّها قد تصبح ظاهرة عالمية عندما تدعمها شبكات متنقلة موثوقة، أكثر من 800 مليون تنزيل في جميع أنحاء العالم يشهد على صلاحية الـ(آر) كتقنية في السوق العالمية، وقد أظهر نجاح اللعبة، الذي استند إلى أساس الـ 3 جي و 4 جي، أن الشبكات المتنقلة ضرورية لتوسيع نطاق البحث والتطوير ليشمل جمهوراً رئيسياً.

3G and the Emergence of Mobile Virtual Reality

والواقع الافتراضي، الذي يُعَدُّ مستخدمي البيئات الرقمية بالكامل، يفرض مطالب أشد صرامة على أداء الشبكة من واقع معزز، وقد أدى التصويب العالي الاستبانة 3D، وتتبع الرأس المنخفض، والتصوير النمطي إلى حدوث تأخير كبير في عرض النطاق الترددي، وفي حين أن شبكات الجيل الثالث لا تستطيع دعم أكثر التجارب التي تتطلّبها عملية الفرز، دوراً حاسماً في إدخال محتوى الأشعة المبكّرة على الأجهزة النقّالة والتق.

التجارب في مجال تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في مرحلة مبكرة

ومثلما كان إدخال الرؤوس ذات السمع الذكي على متن الهاتف، مثل لوحة بطاقات غوغل في عام 2014 وسامسونغ جي فير في عام 2015، كان بداية واقع افتراضي متنقل، استخدمت هذه الأجهزة عرض وأجهزة استشعار الهاتف لتقديم التجارب الأساسية في مجال الترددات، ومكنت الشبكات 3G المستخدمين من تنزيل تطبيقات الترددات الرقمية وأجهزة الفيديو 360 درجة دون الاتصال بشبكة الترددات اللاسلكية.

الاحتياجات التقنية من خدمات النقل

"إعطاء خبرة في "الفي آر على جهاز متنقل يتطلب إدارة دقيقة لعدة بارامترات تقنية" "العرض يجب أن يستكمل بمعدلات عالية للجديد" "وعادة 60 إطاراً للثاني أو الأعلى" "لمنع مرض الحركة" "ويجب أن تُعالج بيانات الاستشعار من جهاز التسارع و"جيروسوب" بضعف السرعة لتتبع تحركات الرأس بدقة"

الحدود والعمل

ونظراً لأن الشبكات الثلاثية الأبعاد لا يمكنها أن تقدم باستمرار النواقص المنخفضة والعرض السريع المطلوب للزبائن، فإن المطورين يركزون على المحتوى الأقل حساسية لتقلبات الشبكات، وقد تُستخدم المشاهد الثابتة للأشعة السينية، وجوارات الفيديو الجاهزة، والبيئات التفاعلية البسيطة، أصبحت المعيار الذي يُطبق على أجهزة الفيديو المتنقلة في 3G.

التطبيقات الرئيسية وحالات الاستخدام

وقد فتحت شبكات ثلاثية الأبعاد لتكنولوجيات البحث والتطوير وتكنولوجيات VR مجموعة متنوعة من التطبيقات العملية عبر مجالات متعددة، وقد أظهرت حالات الاستخدام هذه القيمة التجارية والاجتماعية للخبرات غير الممتازة، حتى مع القيود التي تفرضها الشبكة في عصر ثلاثي السنوات.

التعليم والتدريب

وقد أصبحت تطبيقات التعليم المتنقل من أجل التعليم حالة استخدام ملحوظة خلال فترة الـ 3G، في حين يمكن للطلاب توجيه هواتفهم في صور الكتب المدرسية لرؤية 3D نماذج من الجزيئات أو القطع الأثرية التاريخية أو النظم البيولوجية، وهي تتطلب تحميل بيانات نموذجية من الخواديم السحابية، يمكن لشبكات الـ 3G أن تعالجها في غضون ثوان قليلة، كما أن الواقع العملي قد وجد دورا في التعليم، حيث تُستشفت التطبيقات البصرية التي تسمح للطلُب على الطلاب بأخذ بثلاثة.

المقامرة والترفيه

وكان التلاعب هو أكثر الطلبات بروزاً للمستهلكين في شبكة " آر " و " VR " في شبكة " 3G " ، وفيما عدا بوكيمون غو، ألعاب مثل " إنغريتس " و " جراي " ، و " AR " ، و " " ، و " " " ، و " ، و " ، و " ، و " ، " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، " ، "

خدمات الملاحة والأماكن

وقد برزت ملاحــة واقعيــة مضللة كحالة استخدام عملي لشبكات ثلاثية الألف، واستخدمت تطبيقات مثل خرائط جوجل لايف فيو، التي استحدثت فيما بعد ولكنها استندت إلى مفاهيم تم استكشافها خلال فترة ثلاث سنوات، كبث للكاميرات لعرض السهام الموجهة ونقاط الاهتمام التي تزيد على العالم الحقيقي، وكانت هذه التطبيقات تتطلب الوصول في الوقت الحقيقي إلى بيانات رسم الخرائط وموقع المستعملين.

التجزئة والتسويق

وكانت المتاجرون والمتسوّقون من أوائل معتمدي الـ " آر " المتنقلة على شبكات ثلاث جيات، بينما قامت براندزات بحملات " آر " أتاحت للزبائن أن يجربوا منتجاتهم تقريباً، مثل النظارات الشمسية أو المكياج، باستخدام كاميرات الهاتف، وقد استلزمت هذه التجارب تحميل نماذج المنتجات وبيانات الألوان من الخواديم.

حدود 3G للارتفاع في القيمة المضافة والترددات العالية

وعلى الرغم من الدور الذي تضطلع به هذه التكنولوجيا كعامل حفاز في مجال البحث والتطوير المتنقل وفي مجال الاستجابة السريعة، فقد كانت هناك قيود كبيرة تحول دون دعمها لتجارب متطورة جداً جداً، ومن المهم فهم هذه القيود من أجل تقدير تحديث الشبكة التي تلت ذلك.

درجة الحرارة والزمن

وكان مدى تواتر شبكات الـ 3G، التي تتراوح عادة بين 100 و 300 ميلي ثانية، عقبة رئيسية أمام التطبيقات غير الملزمة، ويعني هذا التأخير، بالنسبة للرابطة، أن النفقات الرقمية يمكن أن تتخلف عن تحركات العالم الحقيقي، مما يكسر الوهم الذي يُظهره التكامل غير المستقر، أما بالنسبة للشبكة التي تقدم أكثر من 20 ميلا الثانية فيمكن أن تتسبب في مرض الحركة وازدهار.

Bandwidth Constraints

ونادرا ما تتحقق أقصى نطاق نظري لشبكات الـ 3G، أي ما يقرب من 42 ميغابايت تحت HSPA+، في الممارسة العملية، وكثيرا ما تكون سرعة العالم الحقيقي أقل بكثير، ولا سيما في المناطق المكتظة أو عند حافة التغطية بالزنزانات، كما أن ارتفاع مستوى الأداء في مجال الترددات العالية، الذي يتطلب معدلات بيانات مستمرة تبلغ 100 ميغابايت أو أكثر من أجل تجربة مريحة، لا يمكن أن يكون له جدوى على أساس حتى بالنسبة للنموذجات البصرية ذات جودة

القدرات

وقد زادت القيود على الشبكات من القيود المفروضة على أجهزة الهواتف الذكية المتاحة خلال فترة الـ 3 زاي، إذ أن الهواتف المجهزة في مرحلة مبكرة من التقرير الأولي وفي إطار نظام VR كانت أكثر بطئا، وأقل ذاكرة، وأعراض أقل استبانة من الأجهزة الحديثة، مما يعني أن هذه القيود على المعدات، حتى لو كان بإمكان الشبكة أن تقدم محتوى الترددات العالية النطاق، فإن الهاتف لا يمكن أن يجعله فعالا، وأن الجمع بين القيود على الشبكة والأجهزة يعني أن التجارب المتعلقة بالأجهزة السمعية والبصرية في المستقبل أقل من حيث عدد النصوص أقل من عدد النصوص.

من 3G إلى 5G: تطور الشبكات المتنقلة للتكنولوجيات المتطورة

وكانت القيود التي تفرضها شبكات ثلاثية الأبعاد على البحث والتطوير في مجال الحماية الدولية والاختبارات الجنائية قوة دافعة وراء تطوير تكنولوجيات متنقلة أسرع، وأحدث كل جيل متعاقب من تكنولوجيا الشبكات تحسينات زادت من إمكانيات التطبيقات غير المتطورة.

4 زاي وتحسين الخبرات المكتسبة في مجال البحث والتطوير

وقد أدت شبكات الجيل الرابع، التي تستند إلى تكنولوجيا التطور الطويل الأجل، إلى تحسين كبير في سرعة البيانات وسرعات التحميل، حيث كانت سرعة تنزيلها من 10 إلى 50 ميغابايت وتأخرات في نطاق يتراوح بين 30 و50 ميلاً ثانية، ووفرت شبكات الغازات الأربع أساساً أفضل بكثير للارتفاع بالأشعة المميتة والترددات العالية المدى، ويمكن أن تبث التطبيقات أشرطة فيديو أعلى من حيث تُحمّل نماذج وزنها 3DRC، وتحافظ على التفاعلات المُعبُ.

5G and the next Frontier

وتمثل شبكات الجيل الخامس قفزة تحولية للتكنولوجيات غير المتجانسة، حيث يمكن لمستعملي الأشعة المقطعية المتقدمة أن يتصدوا لها بسرعة قصوى تبلغ 10 درجات مئوية، وتأخرات تقل عن 10 مليارات، وكثافة وصل هائلة، تصمم شبكات الوصل الافتراضية على وجه التحديد لدعم متطلبات الطلب على تطبيقات الأشعة المتطورة والترددات المنخفضة، التي لا يمكن أن تكون مجدية بالنسبة للمجموعات التراكمية العالية.

غير أنه لا ينبغي تجاهل الأساس الذي وضعه الفريق الثالث، فالمبادئ التقنية للربط بين البيانات التي تُسربها الحزمة، والتنقية المرنة، والتجهيز المدفوع بالسحابية، كلها كانت رائدة خلال فترة الـ 3 زاي، وقد استند كل جيل لاحق من تكنولوجيا الشبكة إلى هذه المفاهيم، مما عززها لتحقيق أداء أعلى ودرجة أقل من الرطوبة.

خاتمة

وقد أدت الشبكات الثلاثية الأبعاد دوراً لا غنى عنه في التطوير المبكر للواقع المعزز والواقع الافتراضي على الأجهزة المحمولة، ومن خلال توفير أول تجربة متنقلة متاحة على نطاق واسع النطاق في مجال النطاق العريض، مكّن الفريق المطورين من تجربة عمليات الارتداد والقمار على أساس الموقع ومحتوى الأشعة المرئية البسيطة، وشكلت القيود التي يفرضها ثلاث فئات، ولا سيما فيما يتعلق بالبطء وزواد، تصميم التطبيقات المبكرة، ودفعت الصناعة إلى زيادة سرعة استخدام تكنولوجيات الشبكة.

واليوم، حيث بدأت شبكات الـ 5G في فتح كامل إمكانات التكنولوجيات غير المتطورة، من السهل إغفال مساهمات الأجيال السابقة للشبكة، ومع ذلك فإن العمل التأسيسي الذي تم خلال فترة الـ 3G قد أرسى الأنماط التقنية وتوقعات المستعملين ونماذج الأعمال التي تواصل تحديد تطوير البحث والتطوير في مجال النتائج وإعادة التأهيل، ويمثل الانتقال من 3G إلى 5G دوارة مستمرة للتحسين، حيث يوسع كل خطوة نطاق ما هو ممكن من الأدوات النقالة.