مستقبل الشبكات الثلاثية: الانتقال إلى 4 غ و 5 غ

وقد أدى تطور تكنولوجيا الشبكات المتنقلة إلى إعادة تشكيل الاتصالات العالمية والتجارة والحياة اليومية، فمع التخلص التدريجي من الهياكل الأساسية للشبكة الثلاثية، يتسارع الانتقال إلى شبكات من نوع 4G و 5G، مما يؤدي إلى سرعة أسرع، وإلى انخفاض مستوى التردد، وإلى الربط غير المسبوق، وهذا التحول ليس مجرد تحديث تدريجي، بل يمثل تغييرا أساسيا في كيفية بناء الشبكات وتشغيلها واستخدامها، وفهم الرحلة من كل شيء من أشكال الاعتماد على السلع الأساسية من 3G إلى 4G و 5G.

3G Networks: The Foundation of Mobile Broadband

وقد قامت الجيل الثالث من الشبكات المتنقلة التي أُطلقت تجاريا في أوائل العقد الأول من القرن الماضي، باستحداث وصول متنقل إلى الجماهير على شبكة الإنترنت، واستنادا إلى معايير مثل نظام " أوم تي أم تي " (WCDMA)، وآلية التنمية النظيفة لعام 2000، ثم برنامج HSPA+، قدمت 3G سرعة بيانات تتراوح بين بضع مئات من الكيكبسولات وعدة أجهزة إمب، مما مكّن خدمات مثل أجهزة التصفة على شبكة الإنترنت المتنقلة، والبريد الإلكتروني، وبث بالفيديو الأساسي.

غير أن 3G كافح بالقدرات والتساهل، فمع تزايد استهلاك البيانات بشكل متسارع، أصبحت كفاءة الطيف عقبة، حيث كان اكتظاظ الشبكة خلال ساعات الذروة أمرا شائعا، وكثيرا ما تجاوزت درجة الحرارة 100 ميل ثانية، مما يجعل التطبيقات في الوقت الحقيقي مثل المكالمات بالفيديو أو القمار على الإنترنت أمرا غير موثوق به، وبحلول أواخر عام 2010، بدأت شركات النقل في إعادة زراعة طيف ثلاثي جي من أجل تكنولوجيات أكثر كفاءة، مما أدى إلى إغلاق الشبكات المقررة في 3G.

The Rise of 4G LTE and Its Lasting Impact

وظهرت 4G LTE (Long-Term Evolution) في أواخر العقد الماضي كقفزة كمية في الأداء المتنقل، وبناء هيكل مجهز بتعبئة جميع أجهزة الإنترنت، وعرضت 4G سرعة ذروة نظرية تتجاوز 100 ميغابايت، مع تحميلات في العالم الحقيقي يتراوح متوسطها بين 10 و50 ميغابايت، كما أن معدل التلاعب انخفض إلى نحو 30 إلى 50 ملغم من الثانية.

وبعيد السرعة، حققت 4G LTE قدرة أكبر، ويمكنها أن تدعم ما يصل إلى 10x عدد الاتصالات المتزامنة لكل خلية مقارنة بـ 3G، وتخفف الازدحام في المراكز الحضرية، وتنتقل المكالمات الصوتية إلى نظام VoLTE، وتوفر نظاماً صوتياً وسرعاً للاستدعاء، وترتكز التكنولوجيا على تفجير أجهزة تقاسم المركبات، والمدفوعات المتنقلة، واستهلاك الفيديو في وسائط التواصل الاجتماعي.

لماذا لا توقف 4G

ورغم نجاحها، يواجه 4G قيوداً في تلبية الطلب على الركب، فالسبكتروم محدود، وحتى مع التجميع المتطور، فإن معدلات بيانات الذروة تُغطى بحوالي 1 غموض في ظروف مثالية، ومع تحسنها، فإنها غير كافية للتطبيقات الحرجة مثل القيادة المستقلة أو الجراحة من بعد، كما أن ارتفاع التوحيد القياسي للكهرباء يتطلب كثافة هائلة - ولم يُصمم ما يُعادل 4G.

5 زاي: جيل جديد من القدرة على الانتقائية

والجيل الخامس )المجموعة الخمسية( ليست مطبة سريعة بسيطة؛ فهي مغادرــة جذرية. وتعمل محطة إذاعة جديدة )NR( على امتداد ثلاث مجموعات من الطيف: النطاق المنخفض )الحد الأدنى( للتغطية، ومتوسط النطاق )١-٦ غيغاهيرتز( لتوازن السرعة والنطاق، وسرعة التردد العالي )الساعة، ٢٤-١٠٠ جيهرتز( لتصل الى أقصى درجة ممكنة في المناطق الكثيفة.

وتشمل التكنولوجيات الرئيسية عناصر ضخمة من قبيل MIMO (64-256 من عناصر الهوائيات)، ورسم الخرائط، وتقطع الشبكات، وتركز البعثة على الطاقة المكثفة نحو مستعملين محددين، وتعزز من خلال الإنتاج والكفاءة، وتبث إشارات بأجهزة توجيه التعبئة الدينامية، وتخفض التدخل، وتسمح شرائح الشبكة للمشغلين بحفر شبكات افتراضية مخصصة لمختلف حالات الاستخدام، مثل قطع صغيرة من أجل الأجهزة الآلية الصناعية، ذات النطاق العالي.

وقد حددت 3GPP] ثلاث فئات من حالات الاستخدام الأولية: تعزيز النطاق الترددي المتنقل (eMBB)، والاتصالات المنخفضة الأجل الموثوق بها، والاتصالات الواسعة النطاق للمدن الذكية - تيبي، وهي تتيح تطبيقات تتجاوز بكثير الهواتف الذكية الاستهلاكية: المركبات المستقلة ذاتيا التي تتواصل مع هياكل المرور الأساسية، والمصانع النائية.

التحديات في المرحلة الانتقالية من 3G إلى 5G

فالتخفيض من 3G/4G إلى 5G يمثل عقبات تقنية واقتصادية هامة، أولا، الهياكل الأساسية: يتطلب 5G نشر خلايا صغيرة كثيفة، لا سيما في مسافات طويلة، حيث تكافح الإشارات مع عقبات مثل المباني والأشجار، ويجب على الناقلين تركيب آلاف الهوائيات الجديدة، في كثير من الأحيان في مواقع المصابيح وبناء المظاهر، مما يتطلب التصاريح والموافقات المجتمعية، ويجب أن يتم رفع مستوى القدرة على الحركة المتحركة إلى حد كبير للتعامل مع تعدد الطرقات.

Spectrum and Device Ecosystem

والتخصيص من المناشير هو تركيبة عالمية، وقد مزّقت بعض البلدان بنادق كبيرة متقاربة، بينما تعتمد بلدان أخرى اعتماداً كبيراً على النطاق المتوسط، ويعد التنسيق أمراً حاسماً بالنسبة لاقتصادات الحجم والتنقل الدولي، وفي الوقت نفسه، كانت الأجهزة الـ 5G باهظة التكلفة وجاهزة للكهرباء، رغم أن النظام الإيكولوجي قد نضج بسرعة.() وتسريع نطاقات النشر الحر في جميع أنحاء العالم.()

الاستثمار الاقتصادي والعودة

وبناء شبكة على مستوى البلد الواحد، تبلغ تكلفتها ٥ جيغا بلاييناً، ويجب على الناقلين أن يوازنوا النفقات الرأسمالية مع إيرادات قريبة الأجل. وما زالت الطلبات القاتلة التي تقدم على أساس تسارع في مجال الفيديو، مما يجعل حالات الأعمال التجارية غير مؤكدة لبعض المشغلين، غير أن المعتمدين المبكرين أبلغوا عن زيادة متوسط الإيرادات لكل مستخدم من الوصول اللاسلكي الثابت وخدمات المؤسسات، ووفقاً للمحللين الصناعيين، يمكن أن يزيد عدد المستفيدين على تريليون في الناتج المحلي الإجمالي العالمي بحلول عام ٢٠٣٠.

فرص الصناعة والمجتمع

ويكشف التحول عن فوائد تحولية في مختلف القطاعات، ففي مجال الرعاية الصحية، تصبح عملية جراحة الروبوتات عن بعد منخفضة التردد، والرصد المستمر للمرضى، وفي مجال التصنيع، تتيح شبكات الخماسية الخاصة التحكم في الآلات التعاونية والصيانة التنبؤية في الوقت الحقيقي، وتستخدم الزراعة الذكية آلاف أجهزة الاستشعار عن التربة والطقسية التي ترتبط بشبكة ضيقة النطاق IoT (NB-IoT) التي تدمج في 5 شبكات من الشبكات.

(د) تعزيز السلامة العامة من خلال التصفيف المباشر للكاميرات التي تبثها الأجهزة، والدعم المقدم من أول مستجيبين لها، ويحقق التعليم مكاسب في قاعات دراسية افتراضية ومعززة في الواقع، حتى في المناطق النائية، وينظر النقل إلى كل ما يُتوقع من اتصالات تؤدي إلى الحد من الحوادث وتمكين تدفق حركة المرور على النحو الأمثل، كما هو مبين في [LT: 527]

وحتى مع نضج 5G، يتسارع البحث في الجيل السادس (6G) ومن المتوقع أن يدفع 6G السرعة إلى 1 Tbps، واستخدام الترددات الفرعية، وإدماج منظمة العفو الدولية محليا في واجهة الهواء، ودعم الاتصالات الكاملة - الهولوغرافية.() وقد بدأت ITU دراسات بشأن التكنولوجيات المفاهيمية التي لا تزال قائمة على أساس عام 2030، وهو الإطار المتوقع للاتصالات:

والانتقال من ٣ زاي إلى ٥ زاي - وفي نهاية المطاف ٦ زاي - يمثل حلقة مستمرة من الابتكار، ويستفيد كل جيل من آخرها، ويحل القيود ويمك ِّن من الحصول على حالات استخدام جديدة، ويظل التركيز الآن على توسيع نطاق التغطية ب ٥ زاي، وتربية النظام الإيكولوجي، وإنشاء شبكة غير مأمونة ومشتركة بين الأجهزة على الصعيد العالمي، تكون العمود الفقري للاقتصاد الرقمي.

خاتمة

والإلغاء التدريجي لشبكات الغازات الثلاثية الأبعاد هو معلم بارز في التطور المتنقل، إذ يتيح المجال لأربعة جيغا ليت كركيزة أساسية موثوقة و5 جي كمنبر تحويلي، وفي حين أن التحديات في الهياكل الأساسية والطيف والاستثمار ما زالت قائمة، فإن فرص النمو الاقتصادي والسلامة العامة والرعاية الصحية والوصلية هائلة، وبما أن الناقلين والحكومات ومقدمي التكنولوجيا يتعاونون، فإن مستقبل الاتصال المتنقل سيزداد سرعة وأذكى وأكثر شمولاً في عالم يعتمد على تكنولوجيا المعلومات.

ويجب على مؤسسات الأعمال والأفراد أن يستعدوا لهذا الانتقال عن طريق تحسين الأجهزة، واستعراض استراتيجيات الربط بين المؤسسات، وفهم إمكانات الشبكات المقبلة، والرحلة من 3G إلى 5G ليست نهاية الأمر، بل هي أساس القفزة المقبلة إلى الأمام.