التحديات في التحقق من المطابقة لابتكارات الجيل السادس

DNVN - لظهور ابتكارات عملية في مجال الجيل السادس، يواجه الباحثون صعوبات جمة في اعتماد الجيل التالي من تكنولوجيا المعلومات اللاسلكية. فمن النظرية والمعادلات الرياضية إلى التطبيق العملي لتقنية الجيل السادس، تُعد هذه العملية معقدة للغاية، وتتطلب تخطيطًا واختبارًا وقياسًا دقيقًا لتحديد الترددات الفائقة بدقة.

لا ينبغي لأبحاث الجيل السادس أن تقتصر على استكشاف خصائص القنوات المحددة فحسب، بل يجب أن تُثبت أيضًا صحة أداء الترددات وأشكال الموجات وغيرها من الميزات الجديدة من الطبقة المادية إلى بروتوكولات الطبقات الأعلى. يجب على الباحثين معالجة التحديات على مستوى القناة والشبكة.

تحديات على مستوى القناة

على مستوى القناة، يواجه نقل الإشارات عالية التردد تحدياتٍ عديدة، منها فقدان المسار، إذ تتسم نطاقات التيراهرتز (THz) ودون التيراهرتز بتوهينٍ عالٍ، مما يؤدي إلى انخفاضٍ حادٍّ في قوة الإشارة على مسافاتٍ طويلة. كما تُعاني هذه النطاقات من مشكلة فقدان التداخل، حيث تتلاشى الإشارات عالية التردد عند مواجهتها عوائق كالأشجار أو المباني، مما يُسبب مشاكل في التغطية.

هناك مشكلة أخرى وهي الامتصاص الجوي. إشارات تيراهيرتز معرضة بشكل خاص للامتصاص بواسطة غازات الغلاف الجوي، مما يقلل من قوة الإشارة وموثوقيتها.

هناك أيضًا تحديات تتعلق بميزانيات طاقة النقل. قد يؤدي النطاق الترددي الواسع لإشارات الجيل السادس إلى انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء، نظرًا لتوزيع الطاقة على نطاق أوسع.

تشمل مشاكل انتشار المسارات المتعددة التداخل والتلاشي. تصل الإشارات المنعكسة من الأسطح إلى جهاز الاستقبال في أوقات مختلفة، مما يؤدي إلى تداخل وتشويه الإشارة. وتزداد هذه المشكلة حدةً في البيئات الحضرية. فعند حدوث التلاشي، يُؤثر التباين السريع في سعة الإشارة الناتج عن تأثيرات المسارات المتعددة على جودة الإشارة ويُقلل من موثوقية الإرسال.

في توليد وإدارة الحزم الضوئية، يلزم استخدام تقنيات دقيقة لتشكيل الحزم الضوئية لتوجيه حزم ضوئية ضيقة عالية التردد إلى جهاز الاستقبال، وقد يكون توجيه الحزم الضوئية صعبًا في البيئات الديناميكية. ويمثل تتبع الحزم الضوئية تحديًا آخر، إذ يتطلب الأمر مراقبة مستمرة لموضع جهاز الاستقبال لضبط توجيه الحزم الضوئية آنيًا، مما يزيد من تعقيد النظام.

يقوم مختبر 6G في جامعة نورث إيست بالولايات المتحدة الأمريكية بالبحث في أنظمة MIMO ذات النطاق العريض 130 جيجاهرتز لزيادة معدل نقل البيانات ومسافة الإرسال.

التحديات على مستوى الشبكة

تتضمن التحديات على مستوى الشبكة القضايا المتعلقة بكثافة الشبكة والتداخل والزمن الكامن والموثوقية والتكامل مع الشبكات غير المتجانسة.

على مستوى الشبكة، يعتمد الأداء على معالجة المشاكل الناجمة عن كثافة الشبكة والتداخل بين الخلايا، بالإضافة إلى إدارة الطيف الترددي. فالشبكات عالية الكثافة ذات الخلايا الصغيرة المتعددة قد تزيد من التداخل بين الخلايا، مما يُضعف الأداء العام للشبكة. لذا، تُعد إدارة الطيف الترددي بكفاءة أمرًا أساسيًا لتقليل التداخل وزيادة استخدام الترددات المتاحة.

السيدة هوي ينج يو، مديرة الصناعة والحلول في شركة Keysight Technologies Inc.

يُعدّ زمن الوصول والموثوقية معيارين أساسيين لتحقيق أهداف زمن وصول منخفض للغاية (مثلاً، زمن وصول يبلغ ميكروثانية واحدة)، كما يتطلب الأمر تقنيات معالجة ونقل إشارات عالية الكفاءة. إضافةً إلى ذلك، يجب ضمان اتصال 6G موثوق به في بيئات مختلفة، مثل المناطق الحضرية والريفية والنائية.

يتطلب دمج شبكات الجيل السادس مع شبكات الجيل الخامس الحالية وغيرها من التقنيات اللاسلكية انتقالاً سلساً بين أنواع الشبكات ومعالجة مشكلات التوافق التشغيلي. يُعد ضمان التوافق التشغيلي لمختلف مكونات الشبكة وتقنياتها، مثل شبكات الأقمار الصناعية والشبكات الأرضية والجوية، أمراً أساسياً لتحقيق أهداف التغطية الشاملة والأداء.

من النظرية إلى المحاكاة والمحاكاة لتقنية الجيل السادس

ويعمل الباحثون على نمذجة سيناريوهات استخدام مختلفة لتقنية الجيل السادس، بما في ذلك انتشار القنوات، وأشكال الموجات، والشبكات باستخدام أدوات برمجية لتصميم المحاكاة.

الخطوة التالية في عملية تطوير الجيل السادس هي تحويل نتائج المحاكاة هذه إلى محاكاة فورية للإشارات. تُعد المحاكاة عاملاً أساسياً في قياس أداء أنظمة الجيل السادس في القنوات والشبكات الفورية، بدءاً من البروتوكولات المادية ووصولاً إلى الطبقات الأعلى.

تُمكّن محاكاة إشارات الجيل السادس (6G) في بيئة مُتحكم بها الباحثين من تقييم أداء أنظمة الجيل السادس بدقة. ويشمل ذلك تقييم التحديات المذكورة أعلاه في ظل ظروف قابلة للتكرار، وضبط البرامج بدقة لسيناريوهات مُختلفة. كما يُمكن للباحثين دراسة ثغرات النظام من خلال المحاكاة، ومعالجة المشكلات الأمنية مُبكرًا.

6G: من البحث المبتكر إلى الواقع

على سبيل المثال، للمساهمة في تطوير تقنية الجيل السادس، تعاونت شركة Keysight مع باحثي الجيل السادس في جامعة نورث إيسترن لاستكشاف أنظمة MIMO ذات النطاق العريض 130 جيجاهرتز وإجراء أبحاث في الوقت الفعلي بالقرب من تيراهيرتز على طبقة الشبكة.

يتوقع السوق أن تُطرح تقنية الجيل السادس تجاريًا بحلول عام ٢٠٣٠، ما يعني أن أمامنا خمس سنوات على الأكثر لإطلاق منتجات وتطبيقات تتوافق مع المعايير التي لا تزال قيد الإعداد. يتعاون الباحثون، ومصممو الأجهزة والمكونات، وخبراء الاختبار والقياس، ومهندسو الشبكات والأمن السيبراني، والهيئات التنظيمية في منظومة الجيل السادس لجعلها واقعًا ملموسًا.

هوي ينج يو، شركة Keysight Technologies

المصدر: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/nhung-thach-thuc-trong-xac-nhan-hop-chuan-cho-cac-sang-tao-6g/20250619052935383