مع التقدم التقني في عالم الاتصالات الذي نشهده فإنّ معايير اتصالات الهاتف المحمول “5G” لا تزال في الأيام الأولى في ظهوره، إلا أنّ الأفكار بدأت في الاتجاه نحو الجيل التالي أي اتصالات الهاتف المحمول “6G”، حيث إذا كانت “6G” تمتلك القدرة على توفير احتياجات الاتصالات المتنقلة عند إطلاقها، فستحتاج إلى استخدام أحدث التقنيات، كما سيُعد تطوراً كبيراً في أداء “5G” لتلبية احتياجات الاتصالات المتنقلة المستمرة أو مستخدمي الاتصالات اللاسلكية.
ما هو نظام الاتصالات المتنقلة 6G؟
الجيل السادس من أنظمة الاتصالات اللاسلكية: هو تحديث لتقنية الجيل الخامس الخلوية، ومن الأهداف أن تكون شبكات “6G” قادرة على استخدام ترددات أعلى من شبكات “5G”، وهذا سيعمل على الوصول لمعدلات بيانات أعلى، ولكي تتميز شبكة الجيل السادس بسعة إجمالية أكبر بكثير، فمن البديهي أن تكون مستويات وقت الاستجابة الأقل تلبي العديد من المتطلبات، كما تدعم تقنية الهاتف المحمول “6G” اتصالات زمن انتقال واحد ميكرو ثانية أو حتى أقل من ميكرو ثانية، ممّا يجعل الاتصالات فورية تقريباً.
تطورات نظام الاتصالات 6G:
بدأت “5G” انتشارها في عام 2019م، ومن المتوقع أن تكون تكنولوجيا الاتصالات المتنقلة الرئيسية حتى عام 2030 على الأقل، كما قد تبدأ عمليات الإنتشار الأولية لـ “6G” في الظهور في النطاقات الزمنية من 2030م إلى 2035م على الرغم من أنّ هذا تقدير تقريبي للغاية، ومع ذلك فإنّ هذه النطاقات الزمنية لـ “6G” تتناسب تقريباً مع الأجيال السابقة أي “1G” كانت متاحة تقريباً في الثمانينيات و”2G” في التسعينيات و”3G” بدأت النشر حوالي عام 2003م، وبدأت عمليات الظهور الأولية لـ “4G” في عامي 2008 و2009م، وأخيراً “5G” في 2019م.
يتوفر العديد من مشاريع البحث التكنولوجي “6G” التي تبحث في ما قد يكون مناسباً وأيضاً ما قد يكون مطلوباً، حيث يعتمد الشكل الفعلي لـ “6G” على كيفية تطور “5G” وأين تظهر أوجه القصور فيها، كما يوجد حالياً العديد من حالات الاستخدام المختلفة التي تم طرحها للأمام، وسيعين الوقت فقط طريقة الانتشار وكيفية استخدام “5G”، من المتوقع أن يتم استعماله بشكل كبير لإنترنت الأشياء وكذلك الاتصالات بين المركبات للمركبات المستقلة.
إذا كان هناك نقص في “5G”، فيمكن إدخالها في مقترحات “6G”، بالإضافة إلى ذلك فإنّ أحد المجالات التي من المتوقع أن تكون عنصراً رئيسياً في “6G” هي اتصالات تيرا هيرتز “Tera Hertz”، وباستخدام هذه الترددات العالية للغاية ستتوفر نطاقات ترددي ضخمة على الرغم من عدم توفر التكنولوجيا لتحقيق ذلك.
مشاريع تطوير 6G:
- معهد كوريا الجنوبية لبحوث الإلكترونيات والاتصالات السلكية واللاسلكية: كما هو متوقع، تتقدم كوريا الجنوبية بشكل جيد ويقوم هذا المعهد بإجراء بحث حول تقنية نطاق تيراهيرتز لـ “6G”، حيث إنّهم يسعون في جعل “6G” أسرع 100 مرة من “4G LTE” و5 مرات أسرع من شبكات “5G”.
- وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات “MIIT”: مع استثمار الصين مبالغ كبيرة في التكنولوجيا فهي حريصة على كسب الريادة في “6G”، وبناءً على ذلك تستثمر الوزارة بشكل مباشر في عملية البحث والتطوير وتراقبها.
- جامعة أولو، فنلندا: بدأت هذه الجامعة مبادرة مشروع من الجيل السادس يُطلق عليها اسم “6Genesis”، ومن المتوقع أن يبقى المشروع لمدة ثماني سنوات على الأقل، وسيقوم بتطوير الأفكار التي ستكون مناسبة لتقنية “6G” تقريباً حتى عام 2040م.
- مبادرات الولايات المتحدة الأمريكية: تسعى الولايات المتحدة الأمريكية في فتح طيف تردد “6 جيجاهرتز” على ترددات بين “95 جيجاهرتز” و”3 تيراهيرتز” للبحث والتطوير المبكر، وعلى الرغم من أنّ هذا سيحتاج إلى موافقة من “FCC” للترددات التي تزداد عن “95 جيجاهرتز” إلى “3 تيراهيرتز”.
ملاحظة:“LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution” و”FCC” هي اختصار لـ “Federal Communications Commission”.
ملاحظة:“MIIT” هي اختصار لـ “The Ministry of Industry and Information Technology”.
تقنيات 6G:
تعتمد تقنية الاتصالات المتنقلة “6G” على تلك التي تم إنشاؤها بالفعل لـ “5G”، حيث سيتم تطوير بعض التقنيات الجديدة الحالية بشكل أكبر لـ “6G”.
أولاً: تقنيات الموجات المليمترية:
يؤدي استعمال ترددات أعلى بكثير في الطيف الترددي إلى فتح المزيد من الطيف، كما يوفر إمكانية الحصول على نطاق ترددي واسع للقناة، ومع سرعات البيانات الكبيرة وعروض النطاق المطلوبة لـ “6G” سيتم توسيع تقنيات الموجات المليمترية بشكل أكبر، وربما تمتد إلى منطقة “Tera Hertz” من الطيف.
ثانياً: تقنية MIMO الهائل:
على الرغم من اعتماد “MIMO” في العديد من التطبيقات من “LTE” إلى “Wi-Fi“، فإنّ عدد الهوائيات محدود إلى حد ما، حيث يقوم استعمال ترددات الميكروويف إمكانية استخدام عشرات الهوائيات على جهاز واحد، ليصبح احتمالاً حقيقياً بسبب أحجام الهوائي والتباعد من حيث الطول الموجي.
- “MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-input multiple-output”.
ثالثاً: شبكات كثيفة:
يتيح تقليل حجم الخلايا استعمالاً أكثر فعالية بشكل عام للطيف المتاح، حيث هناك حاجة إلى تقنيات للتأكد من أنّ الخلايا الصغيرة في الشبكة الكلية، والتي يتم نشرها كخلايا فيمتوسيلز “femtocells” يمكن أن تعمل بشكل مرضٍ.
رابعاً: المستقبل PHY / MAC:
1- أشكال الموجة:
أحد المجالات الرئيسية ذات الاهتمام هو الأشكال الموجية الجديدة التي يمكن استخدامها للاتصالات اللاسلكية، حيث تم استعمال “OFDM” بنجاح كبير في الاتصالات المتنقلة من الجيل الرابع والجيل الخامس، بالإضافة إلى عدد من أنظمة الاتصالات اللاسلكية التي تمتلك معدل البيانات العالية، ولكن لديها بعض القيود في بعض الظروف.
ويمكن أن تشمل الأشكال الموجية الأخرى تعدد الإرسال بتقسيم التردد المعمم “GFDM” و”FBMC” و”UFMC”، كما من الممكن استعمال مخططات تكيفية باعتماد أشكال موجية مختلفة تكيفية لأنظمة الاتصالات المتنقلة “6G”، ممّا يوفر مرونة أكبر بكثير للاتصالات المتنقلة “6G”.
2- أنظمة الوصول المتعددة:
يتم التأكيد في مجموعة متنوعة من أنظمة الوصول الجديدة لتقنية “6G”.
3- التعديل:
وفرت “PSK” و”QAM” أداءً ممتازاً من حيث الكفاءة الطيفية والمرونة والسعة، أمّا العيب الرئيسي هو ارتفاع نسبة الذروة إلى متوسط القدرة، كما يمكن أن تُعطي مخططات التعديل مثل “APSK” مزايا في بعض الظروف، و”APSK” لديه نسبة ذروة إلى متوسط طاقة أقل بكثير “PAPR”، حيث يتيح المجال بشكل أفضل لأنظمة الاتصالات المتنقلة بشكل أفضل، كما يستطيع المضخم النهائي أن يعمل بشكل أكثر كفاءة كلما انخفض “PAPR”.
خامساً: طرق الازدواج:
تتوفر العديد من أشكال طرق الازدواج والتي يمكن اعتبارها لنظام الاتصالات اللاسلكية الجديد “6G”، حيث تعتمد الأنظمة إمّا الإرسال المزدوج بتقسيم التردد “FDD” أو الإرسال المزدوج بتقسيم الوقت “TDD” وتوفر إحتمالات جديدة لـ “6G” بما في ذلك الازدواج المرن، حيث يُعد الوقت أو الترددات المخصصة متغيرة اعتماداً على الحمل في أي اتجاه أو مخطط جديد يسمى مزدوج التقسيم أو مزدوج كامل القناة، كما سيتيح هذا المخطط لـ “6G” من الإرسال والاستقبال في نفس الوقت على نفس القناة.
- “FBMC” هي اختصار لـ “Filter Bank Multi-Carrier” و”MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control Layer”.
- “UFMC” هي اختصار لـ “Universal Filtered Multi Carrier” و”GFDM” هي اختصار لـ “Generalized Frequency Division Multiplexing”.
- “OFDM” هي اختصار لـ “orthogonal frequency division multiplexing” و”APSK” هي اختصار لـ “amplitude-phase shift keying”.
- “QAM” هي اختصار لـ “Quadrature Amplitude Modulation” و”PSK” هي اختصار لـ “Phase-shift keying”.
- “PAPR” هي اختصار لـ “peak average power ratio” و”TDD” هي اختصار لـ “Time Division Duplex”.
- “FDD” هي اختصار لـ “Frequency Division Duplex”.
