وتصل هذه الشبكة اللاسلكية إلى عتبة القفزة العميقة التالية، ففي حين أن شبكات الـ 5 جي ستستمر في النشوء والنضوج، فإن الأوساط البحثية والإنمائية قد وضعت بالفعل مشاهدها على الخلف: 6 جي.

ما هو 6 جي؟

6G, or the sixth generation of wireless communications, is being defined by organizations such as the ITU-R and the ]3GPP. Where 5G offered top data rates of about 20 Gbimization, 6G aims to surpass 1 Tbps-50 times faster.

وقد وضع الاتحاد الدولي للاتصالات إطاراً للشبكة الدولية للاتصالات السلكية واللاسلكية لعام 2030، يحدد ستة سيناريوهات رئيسية للاستعمال: التجربة غير الماهرة (الأشعة المكسورة والخراطيم)، والاتصالات الواسعة النطاق (الأشعة فوق البنفسجية الخارجية)، والاتصالات المنخفضة الدقة الموثوق بها، والتواصل الناطق بالبُعد، والاتصالات بين البلدان المتقدمة النمو، والاستشعار والاتصال المتكاملين، وتعالج هذه السيناريوهات بشكل مباشر القيود التي يفرضها 5 زاي على المهام الكثيفة في مجال نشر المدن.

Transforming IoT Connectivity: Beyond Massive Scale

اليوم، شبكة إيوت - خلية )الشبكة الوطنية للتبادل الالكتروني، LTE-M( وغير الخلية )لو را، وواي-فاي( - تهوية بكثافة، وسلطة وموثوقية.

الاتصالات بين آلترا وماسيف ماشين - تيب

٦ زاي مصمم لدعم ما يصل الى ١٠ ملايين جهاز لكل كيلو متر مربع - قفزة ١٠× على مليون غيل من المعلنين عن وجوده، وهذه الكثافة تمكن المدن من وضع أجهزة لكل عمود ضوئي، وحيز لوقوف السيارات، ومراقب النفايات، ورصد نوعية الهواء دون احتضان الشبكة، وستستخدم الشبكة مخططات متعددة للوصول الى المواقع غير المتحركة المتعددة، وإتاحة إمكانية الوصول دون منح لمعالجة الإرسال السريع بكفاءة.

الطاقة - الحيتاني

ومن أهم التغييرات في الطاقة كفاءة الطاقة، حيث أن 6G تستهدف تحسين كفاءة الطاقة بمقدار 10x في كل مرة تنتقل عن طريق الـ 5G. والأهم من ذلك، أنها ستمكن أجهزة آيو تي التي لا تحمل بطارية أو تستهلك الطاقة، حيث يمكن للأجهزة التي تستخدم البطاريات مثل أجهزة الاستجمام أن تبقى في نمط نوم شبه ثابت بالطاقة الصفرية إلى أن تُطلق بإشارة محددة.

Ultra-Reliable Low-Latency for Critical IoT

وبالنسبة لتطبيقات مثل الجراحة عن بعد، وتنسيق المركبات المستقل، والتحكم في الروبوتات الصناعية، تعد شركة 6G بأن تكون درجة الحرارة منخفضة تصل إلى 0.1 متراً مع 99.99999 في المائة من الموثوقية، ويتم ذلك من خلال تصميمات جديدة للوصلات الجوية، وحساب الحواف المدمجة مع وسائل الاتصال اللاسلكية (الهيكل الأساسي)، وخطط تصحيح الأخطاء المتقدمة، وستتمكن الشبكة من ضمان وجود حدود للتساهل حتى تحت الحمولة الثقيلة، مما يتيح وصلات للتحكم عن طريق أجهزة الاتصال اللاسلكية.

الرصد والاتصال المتكاملان

وفي ٦ زاي، يمكن أن تكون نفس الموجات الإذاعية المستخدمة في الاتصال ذات معنى متزامن للرادار الذي يشبه البيئة، ويمكن زيادة أجهزة الاستشعار التي تستخدم في شبكة الاستشعار، مما يتيح للشبكة اكتشاف الأجسام أو الحركة أو التغيرات البيئية دون أجهزة استشعار مخصصة لذلك، ويعني ذلك بالنسبة للمدن الذكية أن البنية التحتية الخلوية ذاتها يمكن أن تكون بمثابة شبكة موزعة لأجهزة الاستشعار لرصد حركة المرور وكشف الجماهير وتنبيه الدخول.

وتبرز البحوث التي أجريت من مبادرة " إيوت " العالمية () أن هذه القدرات ستمكن فئات جديدة من أجهزة إيوت التي لا ترتبط فحسب بل تكون ذكية حقاً في تجهيز نماذج المعلومات المسبقة عن علم محلياً بفضل عوامل تعجيل المعلومات المسبقة عن علم ولا تبث سوى أفكار مفيدة بدلاً من البيانات الخام.

Smart Cities in the 6G Era: Intelligent, Responsive, and Autonomous

وتعتمد المدن الذكية اليوم على الشبكات المجزأة: نظم منفصلة للحركة، والطاقة، والمياه، والمراقبة، والسلامة العامة. وتخلق قدرة ٦ زاي على توحيد الاتصالات والاستشعار والحساب نسيجا أساسيا واحدا يمكن أن تعمل عليه جميع الخدمات الحضرية، وهنا تنظر نظرة أوثق إلى المجالات الرئيسية:

إدارة النقل والحركة الذكية

ويمكن أن تتيح 6G، مع وجود وصلات دون مليمترية وشديدة الاعتماد، الاتصال بالمركبات إلى كل شيء (V2X) على نطاق واسع، ويمكن للمركبات المستقلة أن تتقاسم بيانات الاستشعار (الكاميرا، LIDAR، رادار) في الوقت الحقيقي، مما يشكل تصورا جماعيا للبيئة، وتتم تنسيق نتائج المرور والتداخلات بواسطة جهاز أساسي مهيمن على نطاق المدينة يحفظ تدفقاً متزامناً.

Smart Energy Grids

وتصبح شبكة الطاقة لا مركزية مع توليد الطاقة المتجددة الموزعة والمركبات الكهربائية والشحنات المرنة. ويدعم هذا النظام أعداداً هائلة من أجهزة الاستشعار والتحكم بالشبكات مع توقيت دقيق ودرجة منخفضة من حيث الدقة، فالتوائم الرقمية من المقاييس الافتراضية للشبكة التي تعمل على شبكة معلوماتية يمكن أن تحفّز آلاف السيناريوهات في الثانية وأن تعدل تدفقات الطاقة في الوقت الحقيقي.

السلامة العامة والاستجابة في حالات الطوارئ

ويحول الاستشعار المتكامل للمجموعة كل برج خلوي إلى جهاز استشعار للردار والحركة، وفي حالة الطوارئ مثل الحريق أو مطلق النار النشط - يمكن للشبكة أن تحدد مكان الأشخاص داخل مبنى ذي مقياس قياسي باستخدام الرادار ثيث وربط البيانات التي تحمل علامات إيوت قابلة للزراعة والتي يلبسها المستجيبون الأولون.

الرصد البيئي وإدارة النفايات

إن كثافة الأجهزة الضخمة التي تستخدمها شركة 6G تجعل من الممكن رصد نوعية الهواء، ومستويات الضوضاء، ونوعية المياه، ورطوبة التربة في كل زاوية من زوايا الشوارع، والحساسات هي متجانسة للطاقة ويمكن أن تنقل البيانات على مدى عقود، ويمكن أن تشير صناديق النفايات إلى مستويات لملء الطرق القصوى لجمع الوقود، والحد من استهلاك الوقود، ويمكن أن تستجيب نظم الري الذكية للمتنزهات والمساحات الخضراء للتنبؤات الجوية المحلية وقراءات التي تغذية التربة، وتوفر المياه.

التوائم الرقمية والحياكة الحضرية

وربما كان أكثر المفاهيم قوة بالنسبة للمدن الذكية هو التكرار الرقمي الافتراضي للمدينة المادية في الوقت الحقيقي. ويقدم الفريق العامل التقني السادس النطاق الترددي العالي، والضعف، والتوقيت الدقيق اللازم لإبقاء التوأم الرقمي متزامنا مع الواقع، ويمكن للمخططين أن يحفّزوا أثر مبنى جديد على تدفقات حركة المرور، وأنماط الظل، وتغطية الواسير قبل بدء البناء، ويمكن أن تتعلم خدمات الطوارئ من خلال التطوّرات في المستقبل.

وتبين دراسة حالة من Smart City New Zealand كيف تستغل المدن بالفعل مادة الـ (آيوت) لإدارة النفايات والمياه، ولكنها تسلم بأن القيود الحالية على الشبكات تعوق رفع هذه الحواجز.

ما بعد الانتقائية: جبهة جديدة مفتوحة من 6G

وفي حين أن التأثيرات والمدن الذكية مستفيدة في المقام الأول، فإن 6G سيمكن التطبيقات الجديدة تماما التي لم تكن ممكنة بـ 5G:

  • Holographic communications]: High-fidelity hologram streaming for remote collaboration, medical consultations, or entertainment-requiring Gbps of throughput and minimal jitter.
  • Tactile internet]: Haptic feedback over wireless links, allowing aurg to “feel” tissue during remote wound or a remote operator to sense resistance from a Rob arm.
  • ]Pervasive AI: توزع نماذج AI على أجهزة الشبكة، على الحافة، وفي المعلومات الاستخباراتية المتدنية السحابية التي ستتاح في كل مكان، ويمكن للأجهزة أن تدير نماذج لغوية كبيرة أو محولات للرؤية محلياً بمساعدة من الموارد المحسوبة على مستوى الشبكة.
  • Joint communication and positioning]: Centimeter-level 3D positioning without GPS, using the network itself, enabling indoor navigation for autonomousroids and drones in warehouses, hospitals, and market malls.

التحديات التي تواجه المسار إلى 6G

وعلى الرغم من الوعد الهائل، فإن الطريق إلى 6G ملتوي بالعقبات التقنية والاقتصادية، وتشمل التحديات الأكثر إلحاحا ما يلي:

تكاليف الهياكل الأساسية والوزع

وسيتطلب هذا العدد كثافة هائلة من محطات القاعدة - كل ٥٠ إلى ١٠٠ متر في المناطق الحضرية - لدعم ترددات ثيث لا يمكن أن تسافر بعيدا أو تخترق العقبات - وهذا يعني خيانة الألياف لكل خلية صغيرة، وتركيب أفرقة البحث والتطوير في المباني، ونشر عقدات حافة في خزانات المدن، كما أن الإنفاق الرأسمالي يتصاعد، حتى بالنسبة للدول الغنية الجديدة.

توزيع الطوابع وتنظيمها

إن طيف الترس غير مرخص به أو غير مستخدم على نحو كاف اليوم، ولكن هناك حاجة إلى تنسيق دولي لتجنب التدخل عبر الحدود، وسيؤدي المؤتمر العالمي للاتصالات اللاسلكية دورا رئيسيا في تخصيص النطاقات، وبالإضافة إلى ذلك، تستخدم بعض الفرق بالفعل في الخدمات العلمية (مثل علم الفلك الراديوي) أو خدمات السواتل، مما يتطلب التعايش الدقيق.

الأمن والخصوصية

ومع وجود المزيد من الأجهزة، وزيادة البيانات، والاستشعار المتكامل، فإن سطح الهجوم يتسع بشكل كبير. ويجب أن يجسد 6G الأمن على مستوى التصميم - بما في ذلك التشفير الكمي المقاومة للحماية من الهجمات الكميائية المقبلة، والخصوصية مصدر قلق رئيسي: إذا كان يمكن لكل موقع من مواقع المصابيح أن يشعر بوجودك وحركتك عن طريق رادار ثيس، فإن الضمانات يجب أن تمنع المراقبة الجماعية، وسيكون من الأهمية بمكان وجود هويات ثابتة وتركيب لا الثقة.

توحيد المعايير وإمكانية التشغيل المتبادل

6G specifications are still early-stage. Competing proposals from different supplierss and regional bodies need to converge into a unified global standard. The 3GPP will likely release Release Release 21 around 2027 as the first official 6G spec. until then, early proprietary deployments risk fragmentation. Industry bodies like the 6G Mobile Alliance are working to align research efforts.

Environmental and Energy Footprint

وفي حين أن الهدف من 6 زاي هو زيادة الكفاءة في كل جزء، فإن الحجم الهائل للبيانات وعدد الأجهزة يمكن أن يؤدي إلى زيادة الاستهلاك الكلي للطاقة، إذ أن طاقة الملايين من الخلايا الصغيرة وعناصر نظم الطاقة، بالإضافة إلى أجهزة تجهيز أجهزة آي، تطرح مسائل الاستدامة، ويلزم إحراز تقدم في جمع الطاقة، والإذاعات ذات الطاقة الشمسية، والإلكترونيات ذات الطاقة المنخفضة، لإبقاء الشبكة محايدة الكربون.

التوقعات المستقبلية: المحاكمات في الموعد المحدد والمبكرة

وقد وضعت مشاريع البحوث الرئيسية بالفعل الأساس، حيث أعلن مشروع الاتحاد الأوروبي [(FLT:0]Hexa-X] (الذان هيكسا-X-II)) عن وضع 6G مفاهيم واختبارات، وأعلن كل من كوريا الجنوبية والصين والولايات المتحدة برامج وطنية للبحث بلغ عددها 6G، وقد أظهرت النماذج الأولية التي تستخدم النطاقات التجارية للشمال الأوروبي وجود معدلات بيانات تتجاوز 100 بروب في كوريا(20).

أما بالنسبة للمدن المتميزة والمدن الذكية، فمن المرجح أن يتم الانتقال إلى 6G، وفي البداية، ستتجاوز 6G الشبكات القائمة التي تبلغ قيمتها 5 جي كطبقة أقساط لأكثر التطبيقات احتياجاً (أساطيل التبعات، والتوائم الرقمي، والهياكل الأساسية الحيوية) وستصبح أفضل وحدات التخطيط في البلدات التي تُعادل فيها مستوياتها في عام 2030، مع نضج التكاليف والتكنولوجيا، 6G-native IoT.

خاتمة

٦ زاي هو أكثر من سرعة ٥ زاي - وهو تحول نموذجي سيغذى الربط اللاسلكي والاستشعار والاستخبارات في نسيج المدن والأجهزة الموجودة فيها، ويتيح هذا النظام، بالنسبة للشبكة، منصة الاتصال النهائية: الطيف الضخم، والطاقة شبه الصفرية، والأداء الرادع، ويوفر للمدن الذكية، قوة الدفع الحسية والحسابية اللازمة لإدارة النظم الإيكولوجية الحضرية المعقدة بصورة فعالة وآمنة.