تشهد أبحاث الجيل السادس (6G) تقدمًا ملحوظًا، حيث نتوقع أن تبدأ جهود توحيد متطلبات 6G في وقت مبكر من عام 2024، تليها مرحلة وضع المواصفات الفنية الدقيقة الموحدة اعتبارًا من عام 2025. هذه الخطوات المبكرة تمهد الطريق لتطوير تكنولوجيا ستغير وجه الاتصالات العالمية. في هذا المقال، نلخص أبرز النتائج من الأبحاث الأولية حول 6G، مستعرضين إسهامات الصناعات والأوساط الأكاديمية على مستوى العالم.
يمثل تصميم نظام متنقل من الجيل الجديد تحديًا هندسيًا بالغ الصعوبة، يتطلب تعاون آلاف الباحثين والمطورين. هؤلاء الخبراء يقدمون مفاهيم جديدة، ويعملون بجد لتصميم، اختبار، والاتفاق على بناء نظام خلوي يتجاوز كل ما سبقه.
رغم أن رحلة الجيل السادس لا تزال في مراحلها الأولى، النشاط البحثي المرتبط بها يبدو كبيرًا بالفعل. المفاهيم الأساسية لتقنية 6G واضحة، وقد تم طرح خرائط طرق ملموسة لتكنولوجيا 6G عبر مبادرات تعاونية مثل مشروع Hexa-X الأوروبي، تحالف Next G الأمريكي (NGA)، ومجموعة الترويج الصينية IMT-2030 (6G). مع تقدم الوقت وتطور تكنولوجيا 5G، من المتوقع أن يتغير مسار التطور نحو 6G.
تقنية الجيل السادس تعد بتغيير جذري في كيفية تجربتنا للعالم من خلال تمكين خدمات مادية سيبرانية لاسلكية مبتكرة. لتحقيق هذه الرؤية، تحتاج الشبكات المستقبلية إلى كونها قادرة على ربط تجارب متعددة عبر مجموعة واسعة من الأجهزة والمواقع، مع ضمان الخدمة بغض النظر عن التحديات التي قد تواجهها لجعل التجربة مثالية. الأسس التقنية الجديدة للاتصالات الحيوية، إنترنت الأشياء المنتشرة، الخدمات المكانية والزمانية، إلى جانب خدمات الذكاء الاصطناعي والنطاق العريض العالمي، ستكون حجر الزاوية لتطوير هذه الاستمرارية السيبرانية المادية.
عبر مراجعة التقارير التمهيدية حول 6G من مختلف الصناعات اللاسلكية والشراكات البحثية، نستطيع تقديم لك نظرة شاملة على النقاط التسعة الرئيسية من مرحلة البحث المبكرة عن 6G، مؤكدين على أن المواصفات الفنية الدقيقة ومسألة التوحيد ستكون محور تركيز رئيسي في عام 2025 وما بعده.
تحتل الاستدامة مكانة عليا في قائمة أولويات جميع قطاعات المجتمع، لا سيما في سياق تطوير التكنولوجيات الجديدة مثل شبكات الجيل السادس (6G). هذه التقنيات تعد بتوفير إسهامات هامة نحو تحقيق أهداف الأمم المتحدة للتنمية المستدامة ومبادرات العمل المناخي. مع ظهور 6G، تبرز الفرصة لتعزيز الشمول الرقمي عالميًا، مما يسهم في تحسين الوصول إلى الخدمات الأساسية مثل التعليم والرعاية الصحية. إضافة إلى ذلك، يمكن لهذه التكنولوجيا أن تعزز الكفاءة في استخدام الموارد من خلال الرقمنة المتقدمة ودعم أساليب حياة وعمل صديقة للبيئة.
من الضروري أن تركز الشبكات المستقبلية على الأداء العالي من حيث استهلاك الطاقة، حيث يتم تصميمها لتقليل استهلاك الطاقة إلى الحد الأدنى، خاصة في أوقات قلة حركة المرور. هذا التوجه نحو تحسين قابلية التوسع والتكيف مع تغيرات حركة المرور يسهم بشكل مباشر في تعزيز الاستدامة وتقليل البصمة الكربونية للشبكات.
تقنية الجيل السادس (6G) تعد بتحويل مفهوم الاتصالات عبر توفير تجربة تواجد عن بعد شاملة، تزيل المسافات كعائق أمام التفاعل والتواصل. لدعم مثل هذه التجارب المتقدمة، بما في ذلك الروبوتات الذاتية التي تعمل عن بعد وغيرها من التطبيقات المبتكرة، يتطلب الأمر من 6G تقديم مستويات غير مسبوقة من الأداء في الوصول إلى الراديو بطريقة قابلة للتكيف، لضمان خدمة فعالة لعدد كبير من المستخدمين عبر تغطية عالمية.
الطيف الترددي يلعب دورًا حاسمًا في تحقيق الأداء الفائق لشبكة 6G. يعتبر الطيف الإضافي، سواء الحالي أو الجديد، ضروريًا لدعم الإنتاجية العالية، معدلات البيانات الكبيرة، زمن الوصول المنخفض جدًا، واستمرارية الخدمة السلسة عبر البر والبحر والجو باستخدام الشبكات الأرضية وغير الأرضية.
من الطيف في نطاقات التردد دون 1 جيجاهرتز، الذي يبقى ضروريًا لبعض الاستخدامات، إلى طيف النطاق المتوسط الذي يعالج الاحتياجات واسعة النطاق والسعة، وصولًا إلى الطيف الموجود في نطاق mmWave للسعة العالية في البيئات المزدحمة. كما أن الطيف الجديد في السنتيمتر (7-15 جيجا هرتز) والنطاق الفرعي التكميلي THz (92-300 جيجا هرتز) سيكونان ضروريين لتمكين حالات استخدام 6G عالية السعة وتوفير السرعات المطلوبة التي تتجاوز 100 جيجابت في الثانية مع زمن وصول منخفض جدًا.
يتفق كبار موردي الشبكات على أن رسم الخرائط المكانية الدقيقة من خلال الاستشعار التفصيلي وتقنيات تحديد المواقع عالية الدقة سيكون بمثابة أحد الركائز الأساسية لنظام الجيل السادس المستقبلي.
وهذا يعني بشكل أساسي أن شبكات 6G سيتم تصميمها بقدرة متكاملة لاكتساب معرفة مكانية دقيقة بالبيئات المادية المحيطة، مثل التقنيات المشابهة للرادار وغيرها من مجالات البحث المثيرة للاهتمام.
يمكن تحقيق الاستشعار من خلال ملاحظة خصائص الإشارات المستقبلة الموجودة بالفعل للاتصال أو استخدام معدات الاتصال لإرسال إشارات إضافية ومراقبة انعكاساتها على الأشياء.
على الرغم من وجود تحديات تقنية، فإن الاستشعار المتكامل مع التقنيات الأخرى، مثل التوائم الرقمية سيفتح العديد من حالات الاستخدام المحتملة. إذ يتضمن ذلك تحسين أداء الشبكة نفسها، ولكن أيضًا توفير خدمات استشعار جديدة ومثيرة للمستخدمين والتطبيقات الخارجية.
سيتطلب تحقيق الاستشعار الشامل والتواصل المشترك في الشبكات تقدمًا تكنولوجيًا كبيرًا في العديد من المجالات. على سبيل المثال، حددت Nokia Bell Labs الحاجة إلى تطوير تقنيات مثل الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي، والبرامج الجديدة وأنظمة المعرفة لتكون قادرة على تفسير ما تراه الشبكات، وتغذية المعلومات في التوائم الرقمية، وتمكين الصناعات اللاسلكية من بناء التطبيقات والشبكات. الخدمات التي ستعمل بناءً على تلك البيانات.
تعاونت شركة إريكسون مع شركة NXP Semiconductors للتحقيق في حالات الاستخدام الجديدة المحتملة لشبكة يتم فيها دمج وظائف الاتصال والاستشعار بشكل كامل في نفس عقد الإرسال/الاستقبال. تعرف على المزيد حول رؤيتهم هنا.
تقنية الجيل السادس (6G) ستمكن من دعم تريليونات من الأجهزة القابلة للتضمين، مما يفتح آفاقًا جديدة لتطبيقات مثل التوائم الرقمية والمدن الذكية. ستستفيد هذه التطبيقات ليس فقط من تقنيات رسم الخرائط المكانية المتقدمة للجيل السادس، بل ومن التكامل مع عدد كبير من أجهزة الاستشعار المدمجة التي تتيح إرسال المعلومات إلى المحركات وغيرها من الأنظمة بكفاءة وموثوقية. النشر منخفض التكلفة وتوفير الطاقة لهذه الأجهزة يمثلان تحديات يجب معالجتها لتحقيق هذا الطموح.
تجميع الطاقة يعتبر من العوامل التقنية الرئيسية لدعم تشغيل تريليونات الأجهزة المدمجة في بيئة 6G. هذه التقنية، التي تمكن الأجهزة من العمل بشكل مستقل عن البطاريات، تفتح الباب أمام استخدام الطاقة المحيطية – من الاهتزازات، الضوء، تدرجات درجات الحرارة، أو حتى من موجات التردد الراديوي. “الأجهزة الخالية من الطاقة” التي تنبثق من هذا المفهوم ستتغلب على التحديات المتعلقة بإعادة شحن البطاريات أو استبدالها، مما يدعم حالات استخدام جديدة ومتنوعة.
الاتصالات منخفضة الطاقة للغاية (ELPC)، كما يتفق عليها معهد Vivo لأبحاث الاتصالات، ستكون ضرورية لتحقيق الاتصال الشامل، مما يسهل الانتقال بين العالمين المادي والرقمي. هذا النهج يدعم كل من سيناريوهات المنطقة الواسعة مثل الخدمات اللوجستية، المراقبة البيئية، والزراعة الذكية، وكذلك سيناريوهات المنطقة المحلية مثل المنازل الذكية، الأجهزة القابلة للارتداء، والأجهزة الطبية القابلة للزرع. هي عناصر تضج بها أبحاث عالمية متعددة
وباعتباره عنصرًا رئيسيًا في المجتمعات المستقبلية، فإن ضمان استمرار المستوى العالي من موثوقية الشبكة وتوافرها ومرونتها (NRAR) سيظل عنصرًا أساسيًا في التصميم لتطوير الشبكة في المستقبل.
سيكون هذا ضروريًا لضمان استمرار الخدمة ضد الارتفاع المحتمل للكوارث الطبيعية والاضطرابات المحلية والانهيارات المجتمعية والهجمات الخبيثة.
ستحتاج مرونة الشبكة إلى المعالجة من وجهات نظر متعددة. على سبيل المثال، سيكون ضمان تطوير بنية موزعة أمرًا أساسيًا لضمان عدم مركزية جميع المعلومات (والمخاطر) بين عدد قليل من الأطراف.
في حين يمكن تحسين مرونة الراديو من خلال توفير القدرة الكافية. وتكرار التغطية، واستخدام تنوع الاتصال والتحكم في الوصول إلى الوسائط. نعتقد أيضًا أن توفير الموارد للخدمات الحيوية عبر شبكة RAN والنقل والأساسية. يجب أن يتم تصميمه للسماح بتمييز الخدمات لتلبية المتطلبات المستقبلية. لوظائف التحكم الصناعية وغيرها من وظائف التحكم الحيوية.
ثم هناك التأثير الكبير للذكاء الاصطناعي والتحليلات في الوقت الفعلي. والتي ستلعب أيضًا دورًا بارزًا في ضمان مرونة نظام 6G في مواجهة التغيرات الديناميكية. في أحمال حركة المرور والبيئات الراديوية. على سبيل المثال، يمكن تنفيذ آليات الاسترداد الآلي من خلال تحليل البيانات وتجميعها. من خلال نهج موزع وهرمي، مما يضمن تحسين إمكانية ملاحظة الأداء والتحقق من صحة متطلبات الخدمات والتطبيقات في الوقت الفعلي.
وبينما نتحرك نحو عصر الجيل السادس، ستحتاج الشبكات إلى أن تصبح أكثر قدرة على التكيف وديناميكية لمواجهة التحديات المستقبلية المتوقعة في مجالات تكاليف النشر، واستهلاك الطاقة، وتطوير الشبكة وتوسيعها، والإدارة والعمليات.
ويعود ذلك إلى العديد من العوامل بما في ذلك: زيادة كبيرة في حركة المرور من الأنظمة المادية السيبرانية المتقدمة، وتنويع وزيادة الأجهزة مثل والأجهزة القابلة للارتداء، والتنفيذ السريع للخدمات الجديدة استجابة للتغيرات السريعة في السوق، والحاجة إلى توفير دفاع قوي ضد الهجمات الإلكترونية المتقدمة.
مع النطاق الواسع والتعددية الكبيرة في استخدامات خدمات 6G، سيكون من الضروري تطوير مستويات جديدة من ذكاء الشبكة واستقلاليتها. هذا التحول سيحدث تدريجيًا، مؤديًا إلى ظهور شبكات 6G معرفية تمتلك القدرة على الملاحظة، التفكير، اكتساب المعرفة، والعمل بشكل مستقل. شبكات كهذه لن تكون حاسمة لتحقيق الكفاءة في استهلاك الطاقة والأداء الأمثل فحسب، بل وأيضًا في ضمان توافر الخدمة العالي.
الذكاء الاصطناعي (AI) يلعب دورًا محوريًا في تحقيق هذه الرؤية لشبكات 6G. لدعم الشبكات المعرفية المستقلة. يُعتبر توظيف الذكاء الاصطناعي. عبر كامل بنية الشبكة أمرًا ضروريًا لتمكينها من التكيف مع بيئتها. مع إجراء مراقبة مستمرة وتعلم من التجارب السابقة. هذا يتطلب دمج الذكاء الاصطناعي كخدمة وميزة أساسية في نظام 6G. مما يمكنه من توفير AI كخدمة (AIaaS) لدعم التطبيقات المختلفة والاستفادة من البيانات عالية الجودة المتاحة عبر الشبكة.
عوامل التمكين الرئيسية لهذه الشبكات تشمل العمليات القائمة على البيانات. الذكاء الموزع، التعلم المستمر، الأتمتة القائمة على النوايا. والذكاء الاصطناعي القابل للتفسير والجدير بالثقة. تعمل هذه العوامل معًا لتوفير درجة عالية من الأتمتة. الأداء. الكفاءة، والبصيرة. مما يؤثر إيجابيًا على النفقات التشغيلية والرأسمالية. بالإضافة إلى متوسط الإيرادات لكل مستخدم وصافي نقاط الترويج الإجمالية.
ستتطلب حالات استخدام الجيل السادس المستقبلية، مثل إنترنت الحواس والأنظمة الفيزيائية السيبرانية، مجموعة جديدة من القدرات تتجاوز نطاق الاتصال. وبالتالي، سيتم تصميم أنظمة 6G مع القدرة على توفير نسيج حوسبة شبكي متكامل – مما يحول الشبكة إلى منصة حوسبة. وتخزين منتشرة ومترابطة عالميًا تسهل التعامل الأمثل. مع مكونات التطبيق مع إعطاء انطباع بالمكانة المحلية.
تعد البنية التحتية والخدمات في الوقت الفعلي إلى جانب الوصول الموحد. إلى البيانات عناصر أساسية في نسيج حوسبة الشبكة. بالإضافة إلى تمكين القدرات الرئيسية الأخرى مثل العمليات الذكية. والتبسيط وإمكانية الخدمة. وبالتالي تركز عليها بشكل كبير أبحاث عالمية متعددة.
إذ سيكون التقارب بين الاتصالات المتنقلة والحوسبة السحابية. أحد المحركات الرئيسية لتطور الشبكة. مما يؤدي إلى نظام 6G الذي يوفر سحابة واسعة النطاق. مع حوسبة في كل مكان عبر الأجهزة وعقد الشبكة ومراكز البيانات. وبالتالي، فإن نظام 6G سيعمل بشكل أساسي على توسيع قدرات وخدمات النظام المحمول من كونها تتمحور حول الاتصالات. إلى أن تصبح تتمحور حول الاتصالات والحوسبة والبيانات.
ستقدم التغييرات المعمارية التي تتوقعها أنظمة الجيل السادس. مجموعة من تحديات الأمن السيبراني الجديدة المعقدة والمتطورة. سيتضمن تحليل التهديدات لحالات استخدام 6G المستقبلية زوايا جديدة. مثل أجهزة الاستشعار/المشغلات المحتملة الموجودة على الجسم. والذكاء الاصطناعي الشامل. وانتحال محتوى الصوت ثلاثي الأبعاد + المتطور.
بالإضافة إلى ذلك. فإن الجوانب الجديدة لخصوصية البيانات والتشفير في عصر الحوسبة الكمومية الجديد. ستضيف المزيد من التحديات إلى مجال تكنولوجي معقد بالفعل.
وبالتالي، كان هناك الكثير من التركيز في أبحاث الجيل السادس المبكرة. لضمان موثوقية وموثوقية أنظمة الجيل السادس المستقبلية. سواء من خلال تعزيز الضوابط الأمنية للتهديدات والاضطرابات المعروفة. وكذلك استكشاف جوانب جديدة.
تعد القدرة على مقاومة الهجمات والاضطرابات غير المقصودة. واكتشافها والاستجابة لها والتعافي منها بمثابة حجر الزاوية في تصميم أنظمة جديرة بالثقة. وهو ما تدور حوله أبحاث عالمية دقيقة.
ومن المتوقع. أن تمثّل (الحوسبة السرية والهويات والبروتوكولات الآمنة وتوافر الخدمة وضمان الأمن والدفاع ) اللبنات الأساسية الأربعة. لأنظمة الجيل السادس الجديرة بالثقة. إذ يجب تطويرها بشكل أكبر في السنوات القادمة. على سبيل المثال، تتمتع الحوسبة السرية. بالقدرة ليس فقط على حماية خصوصية مستخدمي السحابة في المستقبل. ولكن أيضًا على تعزيز أمان شرائح الشبكة المستقبلية من خلال عزل التشفير.
إن الجهود الجماعية للبحث وتعريف الجيل السادس مستمرة، وكما ترون في خريطة الطريق أدناه، ستستمر في السنوات القادمة.
والهدف منها هو أن تكون المواصفات القابلة للتنفيذ جاهزة بحلول عام 2028. لا يزال هناك الكثير من العمل ولكن السنوات القادمة ستكون بالتأكيد. مثيرة للاهتمام للغاية وهو ما تؤكد عليه أبحاث عالمية هي الأحدث!
Optimized by Seraphinite Accelerator