شهد مجال الاتصالات اللاسلكية نقلةً مع ظهور الجيل الخامس من الشبكات اللاسلكية، والتي باتت الآن منتشرة على مستوى العالم. ولكن على الرغم من ذلك، تمهد طموحات الجيل الخامس الطريق بالفعل للجيل السادس من الشبكات اللاسلكية.
شارك الأستاذ الدكتور مروان دباح من جامعة خليفة ضمن فريق بحثي درس إمكانيات دعم المتطلبات الكبيرة المتوقعة لنُظُم اتصالات الجيل السادس والتكنولوجيا الواعدة المتعلقة بها، ألا وهي التكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات. حيث يعتقد أعضاء الفريق أن هذه التكنولوجيا قادرة على جعل موجات الراديو ثلاثية الأبعاد أمرًا واقعًا بمستويات معقولة من الطاقة المستهلكة وتكاليف تصنيع اقتصادية.
وقد تعاون الأستاذ الدكتور مروان مع باحثين من جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة و جامعة كابوديستريان الوطنية في أثينا في اليونان، وجامعتي تشجيانغ وشيديان في الصين وجامعة برِنستون الأمريكية. وقد نُشِرَت النتائج البحثية التي توصل إليها الفريق بشأن الأُسُس النظرية وتمكين التكنولوجيات والتوجهات المستقبلية للتكنولوجيات المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات في المجلة العلمية "كوميونيكيشنز سرفيز آند توتوريالز" التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، والتي تندرج في قائمة أفضل 1% من المجلات العلمية في مجال الهندسة الكهربائية والإلكترونية.
وتُستَخدَم التكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات في الاتصالات اللاسلكية التي تعتمد على تواجد هوائيات متعددة عند كلٍ من طرفي الإرسال والاستقبال في دائرة الاتصال. ويتمثل الهدف الرئيس لاستخدام التكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات في زيادة قدرة وموثوقية منظومة الاتصال من دون الحاجة إلى نطاق ترددي إضافي أو زيادة في قوة الإرسال. تُعَد التكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات مُكوِّنا رئيسًا في الاتصال اللاسلكي الحديث، بما في ذلك شبكات الواي فاي وشبكات الهواتف الخلوية، فهي واحدة من التكنولوجيات التي تزيد من سرعة الإنترنت ومعدلات نقل البيانات.
وقال الدكتور مروان: "كان الهدف من وضع تصور للجيل السادس هو تقديم تجارب تفاعلية بشكل كبير وتغطية كاملة الأبعاد وزمن استجابة قصير للغاية وموثوقية عالية جدًا وقدرات وظيفية مُعزَّزَة للاتصالات وتحديد الموقع والتحكم والحوسبة باستخدام الذكاء الفطري والأمن المتكامل".
وأضاف: " يُتوقع أن يزوّد الجيل السادس بتحسينات هائلة في الأداء مقارنةً بالجيل الخامس، كأن يمكّن معدلات البيانات من بلوغ ذروة أعلى بما يتراوح من 100 إلى 1000 ضعف، بالإضافة إلى تحسينات أخرى."
يُتوقع بأن تشهد شبكات الجيل السادس توسعًا في الخدمات بحيث تشمل كافّة أنواع البيئات، بما في ذلك الفضاء وظهور تطبيقات كالاتصالات المُجسَّمَة وقيادة السيارات بصورة ذاتية تامة، ولكن يقتضي تحقيق هذه الأهداف، إنجاز تقدم تكنولوجي هائل.
يدمج مفهوم التكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات بين تكنولوجيات الهوائيات المتطورة، كالمواد الخارقة والأسطح الخارقة، والنظريات التأسيسية للاتصالات والموجات الكهرومغناطيسية، حيث توفّر الأسطح المُزوَّدة بالتكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات فتحة للهوائيات بصفة شبه مستمرة، على عكس الأنظمة متعددة المُدخلات والمخرجات التقليدية الضخمة، ويمكّن هذا بدوره من تكوين أشعة أكثر حدة بالإضافة إلى التحكم في الموجات الكهرومغناطيسية بمرونة مذهلة، كما تتميز الأسطح المُزوَّدة بالتكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات بكونها أكثر بساطة وأشد كفاءة في استهلاك الطاقة وأقل كُلفة من الأجهزة كبيرة الحجم المُستهلكة للطاقة والتي تُستخدم في الأنظمة متعددة المُدخلات والمخرجات الضخمة.
من جهته قال الأستاذ الدكتور مروان: "تساهم الأسطح فائقة الرقة والشبه مستمرة والضخمة إلى حد كبير، التي تشمل الهوائيات القابلة لإعادة التشكيل أو المواد الخارقة، في تسهيل استخدام التكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات. حيث تحتوي هذه الأسطح على عناصر مُستثارة بواسطة موجات كهرومغناطيسية كثيفة بحيث تتمكن من تسجيل المجالات المتجاوزة والتحكم فيها بأقصى درجة من المرونة والدقة بتكلفة وطاقة أقل."
وقد أقرّ الفريق البحثي بأن الأسطح المُزوَّدة بالتكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات تمثل تطورًا رائدًا في الاتصال اللاسلكي وأنها قادرة على دعم المتطلبات المتطرفة لشبكات الجيل السادس. ولكن تواجه الأسطح المُزوَّدة بالتكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات تحديات تقنية عديدة، على الرغم من إمكانياتها الواعدة، بما في ذلك التعقيد الذي تتسم به عمليات تصميم هذه الأسطح وتصنيعها وتطوير الخوارزميات المناسبة لمعالجة الإشارات ودمجها في البنية التحتية السلكية الحالية.
علق الأستاذ الدكتور مروان مضيفًا: "نعتقد أن هذه التحديات ستشجع الباحثين على إجراء بحوث متميّزة في المستقبل ."
ترجمة: سيد صالح