شارك الأستاذ الدكتور زيجو دينج، أستاذ هندسة اتصالات الكومبيوتر بجامعة خليفة، ضمن فريق من الباحثين في تطوير نظام مزدوج الاتجاه ومحسَّن بالأسطح الذكية القابلة لإعادة التشكيل، وذلك لتحقيق الكفاءة القصوى في أنظمة الاتصالات حيث تشهد الاتصالات اللاسلكية الأسرع والأشد كفاءة زيادة في الطلب. ومع ظهور التطبيقات ذات البيانات الكثيفة، باتت أنظمة الاتصالات التقليدية ذات الاتجاهات الأُحادية، والتي إما تبث أو تستقبل الإشارات فقط ولكنها لا تؤدي الوظفيتين في وقتٍ واحد، غير قادرة على تلبية هذا الطلب المتزايد، إذ بلغت طاقتها القصوى. ولاجتياز مرحلة عنق الزجاجة هذه، تتواصل البحوث بغرض التوصل إلى تكنولوجيات مبتكرة لترقية شبكات الاتصالات اللاسلكية، بما في ذلك الاتصالات مزدوجة الاتجاه.
وقد تعاون الأستاذ الدكتور زيجو مع باحثين من ثلاث جامعات صينية، وهي جامعة جينان وجامعة جنوب الصين للتكنولوجيا وجامعة بكين، بالإضافة إلى جامعة ثيساليا اليونانية وجامعة برنستون الأميركية. وقد نُشِرَت نتائج العمل الذي قام به الفريق البحثي في مجلة ترانزاكشنز أون وايرليس كوميونيكيشنز، التي تصدر عن معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات وتندرج في قائمة أفضل 1% من المجلات العلمية في مجال الاتصالات اللاسلكية.
وتُعَد الاتصالات مزدوجة الاتجاه بمثابة قفزة هائلة للانتقال من الأنظمة أُحادية الاتجاه، وذلك بإتاحة بث الإشارات واستقبالها على نحوٍ متزامن عبر نفس النطاق الترددي. ويؤدي هذا نظريَّا إلى مضاعفة الكفاءة الطيفية، وهي مقياس لكيفية استخدام طيف ذي تردد محدود بكفاءة. ولكن على الرغم من ذلك، فعندما تغطي الإشارة الخارجة من جهاز البث على الإشارة المتجهة إلى جهاز الاستقبال، تحدث ظاهرة تسمى التداخل الذاتي، والتي يمكنها إذا لم يجرِ التعامل معها على النحو الملائم أن تقلل من جودة الاتصال.
وللتخفيف من حدة التداخل الذاتي وإطلاق العنان لكافة الإمكانيات التي يتمتع بها الاتصال مزودج الاتجاه، فقد ركز بحث هام على التقنيات التي يمكنها إلغاء التداخل الذاتي. وقد جعلت هذه التطورات الاتصالات مزدوجة الاتجاه أكثر قابلية للاستمرارية، ولكن ثمَّة احتياج إلى المزيد من الابتكار في هذا الشأن. ومن الممكن أن يكون استخدام الأسطح الذكية القابلة لإعادة التشكيل حلَّا واعدًا. وتستمد هذه الأسطح الطاقة من التطورات في الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة والمواد الفائقة القابلة للبرمجة، والتي تشمل عناصر عديدة شبه سلبية يمكنها تعديل حالة الإشارات القادمة وتشكيل البث اللاسلكي للتقليل من التداخل وتحسين جودة الاتصال.
وطور الأستاذ الدكتور زيجو والفريق البحثي خوارزميات ذات كفاءة تُبرز التحسينات الواعدة التي أجروها على الأنظمة التقليدية مزدوجة وأُحادية الاتجاه فيما يتعلق بعمليات المحاكاة. لقد أظهر دمج الأسطح الذكية القابلة لإعادة التشكيل في أنظمة الاتصالات مزدوجة الاتجاه إمكانية الاستخدام في تطبيقات متنوعة من الاتصالات المدعمة بمركبات جوية غير مأهولة وحتى الاستشعار المتكامل. وتتمثل فكرة الدمج في تموضع الأسطح الذكية القابلة لإعادة التشكيل في موقع استراتيجي بحيث يتيح لها القيام على نحو استباقي بتشكيل البيئة اللاسلكية والتخفيف من حدة التداخل وتحسين أداء نظام الاتصالات. ومن شأن استخدام الأسطح الذكية القابلة لإعادة التشكيل أن يقلل الاحتياج إلى تقنيات أكثر تعقيدًا لإلغاء التداخل الذاتي كما يقلل أيضًا عدد الهوائيات اللازمة في المحطات الرئيسة. ومن شأن ذلك أن يوفر في كلٍ من استهلاك الطاقة وكلفة الأجهزة.
ويعتمد النهج الجديد الذي يتبناه الفريق البحثي على دمج الأسطح الذكية القابلة لإعادة التشكيل في شبكات اتصالات مزدوجة الاتجاه ومتعددة الخلايا ويهدف إلى رفع الكفاءة الطيفية إلى أقصى حدٍ ممكن بتحقيق الاستفادة القصوى من عناصر البث والانعكاس. وتُظهِر النتائج التي توصل إليها الفريق أن الأسطح الذكية القابلة لإعادة التشكيل لا تخفف من حدة المشاكل المتعلقة بالتداخل فحسب، بل وإنما أيضًا تتيح مسارًا عمليًا لتحقيق الاتصال اللاسلكي المتسم بالسرعة العالية والكفاءة واللازم لدعم عالمنا المتصل على نحو متزايد.
ترجمة: سيد صالح