أثبتت الشبكات المتكاملة للأقمار الصناعية الأرضية ضرورتها في عالم يزداد اعتماده بشكل مستمر على الاتصالات السريعة والموثوقة عبر مسافات شاسعة، حيث صُمِّمت هذه الشبكات لربط الأقمار الصناعية والمنصات الجوية والمحطات الأرضية لتوفير تغطية واسعة وقدرات قوية لنقل البيانات، وتُعتبر الشبكات المتكاملة للأقمار الصناعية الأرضية جزءًا لا يتجزأ من الجيل السادس من الأنظمة اللاسلكية، كما يُتوقع أن تدعم النقل عالي السرعة للبيانات مع تقليل وقت الاستجابة، حتى للمستخدمين عن بعد أو في الأماكن المعزولة. ومع ذلك، لا تزال إدارة الجوانب المعقدة لهذه الشبكات والمتمثلة في الهياكل الديناميكية والبيانات المتغيرة بمرور الوقت تمثّل تحديًا.
قدّمت دراسة جديدة قام بها فريق من الباحثين بما فيهم الأستاذ الدكتور مروان، إطارًا جديدًا لمواجهة هذه التحدّيات بهدف تقليل وقت الاستجابة وتحسين كفاءة نماذج التعلم الموحدة داخل الشبكات المتكاملة للأقمار الصناعية الأرضية، ونشر الفريق بحثه في المجلة العلمية التي تصدر عن جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات "ترانساكشنز أُن وايرلِس كوميونيكيشِنز"، المعنيّة بالاتصالات اللاسلكية والمصنّفة ضمن أفضل 1% من المجلات العملية.
تُعتبر الطبيعة الديناميكية للشبكات المتكاملة للأقمار الصناعية الأرضية، أحد التحديات الرئيسة التي يواجهها هذا النوع من الشبكات، حيث تتحرك العُقد (التي تمثل الأجهزة)، باستمرار ويمكن أن تظهر أو تختفي في الشبكات المتكاملة للأقمار الصناعية الأرضية، على عكس الشبكات التقليدية التي تستقر العُقد فيها نسبيًا، ويتصدّى إطار عمل الفريق لهذا التحدي من خلال نموذج يتكيف مع الهيكل المتغير للشبكات المتكاملة للأقمار الصناعية الأرضية، كما يضمن النموذج معالجة فعالة للبيانات مع تقليل وقت الاستجابة، من خلال التكييف النشط لعوامل مثل عرض النطاق الترددي للإرسال.
وتُعتبر الأسطح الذكية المصنوعة من مواد الميتا، ابتكارًا عظيمًا في مجال الجيل السادس من معالجة الإشارات، حيث تعمل هذه الأسطح كطبقات قابلة لإعادة التشكيل وقادرة على معالجة الموجات الكهرومغناطيسية بشكل فوري، كما تتطلب مهام معالجة الإشارات التقليدية حسابات رقمية معقدة، في حين تُغيّر الأسطح الذكية المصنوعة من مواد الميتا هذا النموذج من خلال إجراء هذه الحسابات في الوقت الذي تنتشر فيه الموجات عبر الطبقات السطحية، ما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة والحاجة إلى أجهزة استقبال واسعة النطاق، الأمر الذي يُعدّ ضروريًّا لإنشاء جيلٍ سادس أكثر كفاءة من الأجهزة والبنى التحتية.
نشر الأستاذ الدكتور مروان دبّاح بحثه الذي يمهّد الطريق لابتكار أجهزة موفّرة للطاقة وصغيرة الحجم للشبكات المستقبلية، في المجلة العلمية التي تصدر عن جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، "جورنال أُن سِلِّكتِد إيرياز إِن كوميونِكيشنز"، المعنيّة بالاتصالات والمُدرجة في قائمة أفضل 1% من المجلات العملية.
وقد تم تجهيز الاتصالات بموجات تيراهيرتز بالتزامن مع ارتفاع الطلب على البيانات، لبلوغ مستويات جديدة من عرض النطاق الترددي لدعم المعدلات المرتفعة للبيانات المتوقّع من الجيل السادس أن يتمكّن من نقلها، حيث تعمل الاتصالات بموجات تيراهيرتز بترددات كثيرة تتراوح بين 100 غيغاهيرتز و3 تيراهيرتز، ما يجعلها تتفوق على التكنولوجيات الحالية بمراحل. الجدير بالذكر أن الأستاذ الدكتور مروان كان جزءًا من فريق دولي يدرس الجيل السادس وما يليه من تطبيقات الاتصال والاستشعار بموجات التيراهيرتز، وقد نُشر عملهم البحثي في المجلة العلمية الصادرة عن جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، "كوميونيكيشنز سرفيز آند توتوريالز"، المعنيّة بالاتصالات والمُدرَجة في قائمة أفضل 1% من المجلات العلمية.
قال الفريق البحثي إن تكنولوجيا التيراهيرتز ستوفّر بالتزامن مع تطوّرها المستمر، اتصالات موثوقة للغاية وعالية السعة وتستغرق وقتًا أقل للاستجابة، وتُعتبر أيضًا ضرورية لتطبيقات مثل الحضور المجسّد عن بعد والواقع الافتراضي التفاعلي وشبكات إنترنت الأشياء المتقدمة.
وتمثّل التكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات، نقلة نوعية في مجال تصميم الهوائي، فهي تكنولوجيا مُستخدمة في الاتصالات اللاسلكية تُستخدم من خلالها عدة هوائيات في طرفي دائرة الاتصال، ألا وهما المرسل والمستقبل، ويُعد أبرز ما يمثّل هذه التكنولوجيا هو زيادة قدرة النظام وموثوقيته دون الحاجة إلى عرض نطاق ترددي إضافي أو زيادة في طاقة الإرسال، كما أنها تُعتبر عنصرًا رئيسًا في الاتصالات اللاسلكية الحديثة التي تشمل شبكات الإنترنت اللاسلكي والشبكات الخلوية، وهي واحدة من التكنولوجيات التي تزيد سرعة الإنترنت وتمكّن من بلوغ المعدلات المرغوبة لنقل البيانات في الشبكات اللاسلكية في يومنا هذا.
تستخدم التكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات، الأسطح المصنوعة من مواد الميتا التي تعمل كسطح واحد كبير ومتماسك للعناصر الصغيرة للهوائي، حيث تترتب هذه العناصر معًا بشكل وثيق كما أنّها تعمل معًا للتحكم في شكل الموجات الكهرومغناطيسية وحركتها بدقة كبيرة.
وفي هذا الصدد، قام فريق من الباحثين شمل الأستاذ الدكتور مروان في دراسة جديدة نُشرت نتائجها في المجلة المعنيّة بالاتصالات اللاسلكية والتي تصدر عن جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات والمصنّفة ضمن أفضل 1% من المجلات العلمية، "وايرلِس كوميونيكيشنز"، بدراسة أوجه الاستفادة من إمكانات التكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات في المجال القريب، حيث يكون سلوك الإشارات مختلفًا في هذا النطاق وتنتشر كموجات كروية بدلًا من انتشارها كموجات مسطحة، وهذا يعني أنّه يمكن للتكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات، التعامل مع الكثير من البيانات والاتصال إلى المزيد من الأجهزة في منطقة صغيرة، وهو أمر ضروري للبيئات المزدحمة كالمدن أو الملاعب.
تطرّقت البحوث التي قام بها الأستاذ الدكتور مروان فيما يتعلّق بهذه التكنولوجيات، إلى التحديات الهامة التي تواجه الجيل السادس، حيث تُكمل كلٌّ من الاتصالات بموجات تيراهيتز والأسطح الذكية المصنوعة من مواد الميتا وشبكات الأقمار الصناعية الأرضية والتكنولوجيا المُجسَّمَة متعددة المُدخلات والمخرجات، بعضها البعض ضمن نظام متماسك، ويُعتبر هذا التآزر ضروريًا لدعم المتطلبات متعددة الوظائف للجيل السادس، مثل الاستشعار الآني والشبكات فائقة الكثافة والاتصالات المحددة للغاية، كما تمكّن البحوث المعنيّة بهذه المجالات من تحقيق رؤية الجيل السادس وإحداث ثورة في كيفية اتصالنا وتفاعلنا في عالمٍ إلكتروني ومترابط للغاية.