ما هي التطورات الجديدة للشبكات الخلوية

لقد مر حوالي “40 عاماً” فقط على ولادة الهواتف المحمولة وفي ذلك الوقت تطورت قدرات الشبكات الخلوية بوتيرة غذت التغيير الاجتماعي والابتكار على نطاق عالمي، كما تم تطوير قدرات شبكات “3G” ثم “4G” استجابةً لمتطلبات الإنترنت عبر الهاتف المحمول، وأدت إلى أن يصبح الهاتف الذكي والكمبيوتر اللوحي من الملحقات اليومية.

ما هي الشبكة الخلوية

الشبكة الخلوية: هي تقنية أساسية للهواتف المحمولة وأنظمة الاتصالات الشخصية والشبكات اللاسلكية وما إلى ذلك، كما تم التخطيط لهذه التكنولوجيا لتحل محل أنظمة الإرسال أو الاستقبال عالية الطاقة لهواتف الراديو المحمولة، ولنقل البيانات تستخدم الشبكات الخلوية سعة أقل ونطاقاً أقصر وعدداً أكبر من أجهزة الإرسال.

ومع ذلك فإنّ الصعود الحتمي لإنترنت الأشياء ومتطلبات التطبيقات الناشئة مثل “AR / AI” والسيارات ذاتية القيادة قد وسعت قدرات شبكات “4G“، وإلى حدودها مما أدى إلى تطوير الجيل التالي من الشبكات الخلوية “5G”.

خصائص الشبكات الخلوية

• إنّها ليست تقنية لاسلكية كاملة لأنّ الشبكة الخلوية تشير إلى مساحة كبيرة من شبكات المحمول المستخدمة للوصول إلى الشبكة.

• يرتبط الجهاز المحمول بمحطته الأساسية باستخدام واجهة جوية وأيضاً باستخدام بروتوكول طبقة الوصلة المادية.

• يتم توصيل كل محطة أساسية بمركز “Mobile Switching Center” للمساعدة في إعداد شبكة اتصال وتنقل عن طريق توصيل الهواتف المحمولة بشبكات واسعة النطاق، حيث يتم استخدام الأجهزة المستخدمة في الشبكات اللاسلكية للوصول إلى الإنترنت.

• وعلى سبيل المثال تُعد الدقة اللاسلكية هي جهاز شبكة يستخدم للاتصال بشبكة “WLAN” للوصول إلى الإنترنت ونقطة وصول لاسلكية “AP”.

• تعتمد الشبكات الخلوية على مدى توفر نطاقات الشبكة ويكون لشبكة “Wi-Fi” نطاقاً محدوداً.

ملاحظة:“AP” هي اختصار لـ “access point” و”WLAN” هي اختصار لـ “wireless local-area network”.

التطورات الجديدة في الشبكة الخلوية

• زاد نطاق حجم البيانات من خلال إدخال شبكات “5G” في الهواتف المحمولة.

• تقدم الآن سعة كبيرة.

• ظهرت تطورات تحسين الطاقة في المقدمة في شبكات الهاتف المحمول.

• يوفر نهاية جديدة لنهاية “QOS”.

• تطوير “Voice Over LTE” الذي يتيح طريقة اتصال فعالة من حيث التكلفة.

• كان لها تأثير كبير على الشبكات الخلوية.

ملاحظة: “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

ملاحظة: “QOS” هي اختصار لـ “Quality of Service”.

التطبيقات المختلفة للشبكة الخلوية

• تستخدم لنقل البيانات.

• يمكنه نقل الصوت.

• الوصول إليها عبر الهواتف المحمولة.

• يمكن استخدامه كراديو خلوي.

مستقبل الشبكات الخلوية

• يجب علينا الآن إدخال بطاقة “sim” في الهواتف المحمولة.

• كإتجاه حديث وآخر، ويجري البحث لإزالة استخدام بطاقة “SIM”.

• هذا يعني أنّ هناك تأثيراً جديداً ضخماً قادماً قريباً والذي سيقضي على استخدام بطاقات “sim” للشبكات الخلوية.

• يسمح للمستخدمين بدمج الشفرة الخلوية فيه بحيث يلتقط إشارات البرج.

• ومن ثم تتم إزالة استخدام بطاقة “sim” بواسطة شريحة افتراضية تقوم بإنشاء برنامج لقبول سيم.

• يمكن حتى استخدام شرائح متعددة بدون بطاقة “Sim”.

أساسيات تطورات الشبكات الخلوية

تتطور التكنولوجيا اللاسلكية باستمرار وقد تغيرت بشكل كبير منذ أن تم اختراع التقنيات الأولى بعد اكتشاف موجات الراديو في عام 1880م، وقد حدثت بعض التطورات الأكثر إثارة للإعجاب مؤخراً ويستعد قطاع الشبكة اللاسلكية لإجراء تغييرات أكثر أهمية هكذا، وسيتبع ذلك بالتأكيد المزيد من التقدم ولا يظهر الابتكار في الصناعة اللاسلكية أي علامات على التباطؤ.

الاتصالات اللاسلكية تتجاوز التقنيات السلكية وستستمر في التوسع في المستقبل، حيث بحلول عام 2020م مثلت حركة المرور من الأجهزة اللاسلكية والأجهزة المحمولة ثلثي حركة مرور “IP” بالكامل، وفي نفس العام كان هناك حوالي “20.4 مليار” جهاز إنترنت الأشياء IoT متصل بالشبكة.

بالنسبة لأجزاء العالم التي لديها بالفعل إمكانية الوصول إلى الإنترنت وغيرها من التقنيات اللاسلكية يبدو المستقبل مختلفاً بعض الشيء، حيث ستشهد البلدان المتقدمة اكتساب المزيد من الأجهزة القدرة على الاتصال بالإنترنت، وسوف تستمر التقنيات اللاسلكية في التحسن أيضاً وستركز الشركات على إحراز تقدم في مجالات مثل:

1- السرعة

سيكون مستقبل الشبكات اللاسلكية أسرع بكثير من تكنولوجيا اليوم، وستمكّن هذه السرعة المتزايدة الاتصال اللاسلكي من أن يصبح جزءاً من المزيد من مجالات الحياة، والتطبيقات المتقدمة المتعطشة للبيانات.

2- الاعتمادية

ستصبح الشبكات اللاسلكية أكثر موثوقية مع تحسن التقنيات. سيكون هذا أمراً بالغ الأهمية لأنّه نبدأ في استخدام المزيد من الأجهزة اللاسلكية لتطبيقات، مثل السيارات ذاتية القيادة والأمن المادي والرعاية الطبية.

3- الأمان

يُعد الأمن قضية مهمة في عالم التكنولوجيا اللاسلكية خاصة مع ظهور تقنية إنترنت الأشياء، كما ستضع الشركات اللاسلكية تركيزاً كبيراً في هذا المجال في المستقبل.

تطبيقات على تطورات الشبكات الخلوية

1- مستقبل LTE

“LTE”: هو معيار يستخدم للاتصالات اللاسلكية عالية السرعة ويصف المسار نحو تحقيق سرعات “4G” حقيقية.

LTE اليوم جنباً إلى جنب مع “LTE Advanced” و”LTE-A Pro” جزء من نظام “4G LTE”، كما تساعد هذه التقنيات في التعامل مع متطلبات السعة وزيادة السرعة، وستعمل أيضاً كنقطة انطلاق إلى “5G” من خلال زيادة سرعات أقرب إلى ما سيكون ممكناً مع الجيل الخامس من تقنية الاتصال اللاسلكي.

مع بدء تطبيق “5G” ستعمل تقنيات “LTE” على سد الفجوات، حيث لا توجد تغطية بعد و”4G” سيلعب دوراً مشابهاً، كما تطور آخر في عالم “LTE” هو “LTE-U” وهو اختصار للتطور طويل الأمد في الطيف غير المرخص.

“LTE-U”: هو نظام اتصال لاسلكي مصمم لاستخدام أجزاء غير مرخصة من الطيف لتقليل بعض العبء على شبكات الناقل، وهذه الأجزاء غير المرخصة مفتوحة لأي شخص ضمن حدود معينة، ومع ذلك فإنّ استخدامه مثير للجدل إلى حد ما لأنّه لديه القدرة على إبطاء إشارات “Wi-Fi”.

وفي الوقت نفسه أطلقت “T-Mobile” بالفعل دعماً لـ “LTE-U”، ومع ذلك قررت “AT&T” تخطي “LTE-U” والانتقال مباشرة إلى الوصول المساعد المرخص “LAA”، وهو إصدار قياسي من “LTE-U”.

• “LAA” هي اختصار لـ “Licensed Assisted Access”.

• “AT&T” هي اختصار لـ “American Telephone and Telegraph”.

• “LTE-U” هي اختصار لـ “Long Term Evolution Unlicensed”.

2- الجيل السادس 6G

على الرغم من طرح “5G” إلّا أنّ الصناعة تستعد بالفعل للجيل القادم من التكنولوجيا “6G“، كما يقوم مركز “Tera Hertz” للاتصالات والاستشعار “Com Sen Ter”، وهو جزء من مؤسسة أبحاث أشباه الموصلات بالبحث في تقنيات الراديو التي ستمكن الجيل السادس من التكنولوجيا اللاسلكية.

تقول “Com Sen Ter” إنّ شبكة “6G” ستعمل على ترددات تتراوح من “100 جيجاهرتز” إلى “1 تيراهيرتز” وتوفر سرعات تصل إلى “100 جيجابت في الثانية” مع زمن انتقال منخفض جداً، ووفقاً للباحثين ستتمكن “6G” من التعامل مع مئات أو حتى آلاف الاتصالات المتزامنة، كما يجب أن يكون النظام قادراً على توفير سعة أكبر مع متطلبات طاقة أقل.

كما لا تزال هناك تحديات يجب التغلب عليها في معرفة كيفية عمل “6G”، والعوائق على سبيل المثال هي أكثر من مشكلة في الترددات العالية، وقد يكون من المهم أن نحل هذه المشكلات وتبدأ في إعداد شبكة “6G” قريباً، ويقول بعض خبراء الصناعة إنّه لن يمر وقت طويل قبل أن تتخطى شبكة إنترنت الأشياء المتزايدة بسرعة شبكة الجيل الخامس.