من 1G إلى 6G: 40 سنة أعادت تشكيل العالم

أربعون سنة من الاتصالات اللاسلكية

في عام 1983، أصبح هاتف Motorola DynaTAC 8000X أول هاتف محمول متاح تجارياً، يوفر ثلاثين دقيقة من وقت المكالمة على جهاز يزن ما يقرب من رطلين. كانت الشبكة التي اتصل بها، الجيل الأول من البنية التحتية للاتصالات المحمولة المعروفة باسم 1G، تغطي جزءاً صغيراً من الولايات المتحدة وتدعم المكالمات الصوتية فقط. بعد أربعين سنة، تربط الشبكات اللاسلكية التي نزلت من تلك المحطات الخلوية الأولى ما يقرب من ثمانية مليارات جهاز، وتمكّن تقنيات لم يتمكن منها منشئوها من الخيال، وتستعد لجيل سادس قد يحول طبيعة الشبكات بالكامل.

يتتبع فحص IEEE Spectrum الاستعادي لأربعة عقود من تطور الاتصالات اللاسلكية ليس فقط التطور التقني من 1G الصوت التناظري إلى 5G البث النطاق العريض بموجات الميليمتر، بل الطرق التي أعادت بها كل جيل من الشبكات البنية التحتية تشكيل النشاط الاقتصادي والسلوك الثقافي والبيئة المشيدة. القصة هي قصة قدرات مركبة حيث حل كل جيل قيود سابقه وخلق الظروف للقفزة التالية.

النمط الذي يظهر عبر أربعة عقود هو دورات جيلية بمدة عقد تقريباً، يقدم كل منها تحسينات بحوالي عشرة أضعاف في نقل البيانات ويمكّن من فئات تطبيقات جديدة جوهرياً. 2G رقمنت الصوت وقدمت SMS. 3G مكّنت من الوصول إلى الإنترنت المحمول وأنظمة التطبيقات. 4G جعلت بث الفيديو المحمول قابلاً للتطبيق وأدت إلى ظهور اقتصاد المنصات. 5G تمكّن نشر IoT الضخمة والتطبيقات منخفضة الكمون للغاية. 6G تعد بإضافة شيء مختلف نوعياً: شبكة تشعر وتفكر بنشاط في العالم المادي.

عصر 1G إلى 3G: من الصوت إلى البيانات

كان الجيل الأول من الشبكات الخلوية، وفقاً للمعايير الحالية، بسيطاً إلى درجة البدائية. كان ترميز الصوت التناظري يعني أنه يمكن اعتراض المكالمات باستخدام ماسح ضوئي، وكانت سعة الشبكة محدودة، وكانت عمليات النقل بين أبراج الخلايا غير موثوقة. لكن 1G حل المشكلة الأساسية التي تم تصميمها لحلها - الاتصالات الصوتية اللاسلكية - وأنشأت الأسس التجارية والتنظيمية التي ستبنيها الأجيال اللاحقة عليها.

الانتقال إلى 2G في أوائل التسعينيات قدم ترميز الصوت الرقمي، مما حسّن بشكل كبير جودة المكالمة والأمان والكفاءة الطيفية. والأهم من ذلك، أنه قدم خدمة الرسائل القصيرة التي أصبحت أول تطبيق بيانات محمول مستخدم على نطاق واسع - نظام تم تصميمه في الأصل لأغراض هندسة الشبكات والذي اعتمده المستهلكون للتواصل بين الأشخاص بشكل أسرع مما توقع مصممووه. توقعت SMS نمطاً سيتكرر مع كل جيل: التطبيقات التي دفعت الاعتماد غالباً ما كانت ليست تلك التي توقعها مصممو الشبكات.

قدمت 3G في أوائل القرن الحادي والعشرين عصر الإنترنت المحمول، على الرغم من أن النشر الأولي كان غالباً ما يكون مخيباً للآمال عملياً على الرغم من السرعات المثيرة للإعلانات. كانت المساهمة الحرجة من 3G هي إنشاء السابقة التقنية والتنظيمية للبيانات النطاقية العريضة المحمولة، مما خلق ظروف النظام البيئي التي جعلت ثورة الهواتف الذكية التي ستقويها 4G قابلة للتصور. تم إطلاق iPhone في عام 2007 على شبكات 2G و3G مبكرة، مما يدل على أن التطبيقات المقنعة يمكن أن تولد الطلب على شبكات أفضل حتى قبل نشر تلك الشبكات بالكامل.

ثورة 4G واقتصاد المنصات

كانت 4G LTE، المنتشرة على نطاق واسع في أوائل عام 2010، تحويلية بطرق لم توفرها 3G بل أخفقت في تسليمها. جعلت سرعات البث النطاق العريض المتسقة بث الفيديو المحمول عملياً، مما سمح لـ Netflix و YouTube والمنصات القصيرة الشكل التي تلتها أن تصبح قنوات استهلاك الإعلام السائدة. جعل التجارة الإلكترونية المحمولة والركوب المشترك وتوصيل الطعام والبنية التحتية الكاملة لاقتصاد المنصات قدرة 4G على توصيل بيانات سريعة وموثوقة إلى الأجهزة المحمولة في أيدي البشر أثناء التنقل.

كانت العواقب الاقتصادية هائلة. واجهت الصناعات المبنية على التوزيع المادي - البيع بالتجزئة وسيارات الأجرة وحجز الفنادق وتوصيل المطاعم - الاضطراب من شركات المنصات التي تطلبت فقط اتصال 4G وتوسع الهواتف الذكية للعمل. جعلت تأثيرات الشبكة التي جعلت هذه المنصات قوية ممكنة من خلال انتشار تغطية 4G، والتي خلقت كثافة سكانية متصلة جعلت الخدمات عند الطلب قابلة للحياة اقتصادياً على نطاق واسع.

بحلول الوقت الذي بدأت فيه نشر 5G بجدية حول عام 2019، كان من الواضح أن البنية التحتية اللاسلكية أصبحت بنية تحتية اقتصادية أساسية بطريقة لم تتوقعها الأجيال السابقة بالكامل. كان السؤال بشأن 5G و6G ليس فقط كيفية تحسين الأداء بل كيفية تصميم شبكات يمكنها دعم التطبيقات المتزايدة التنوع والطلب التي يتطلبها عالم متصل بالكامل.

وعد 5G وحدود 6G

قد قدم 5G على بعض وعوده بينما أخفق في البعض الآخر. كانت 5G بموجات الميليمتر السريعة للغاية التي جذبت أكثر الانتباه التسويقي نشراً محدوداً بسبب نطاقها القصير وقيود اختراق المباني. قدم 5G متوسط النطاق تحسينات أداء ذات مغزى في المناطق الحضرية وتمكّن من نشر IoT الضخمة وتطبيقات الشبكات الخاصة التي تمثل أقوى حالات الاستخدام التجارية لـ 5G.

بدأ بحث 6G، الذي بدأ بجدية في الجامعات والمختبرات الوطنية حول عام 2020، يشير إلى رؤية مختلفة جوهرياً عما تكون عليه الشبكة اللاسلكية. بدلاً من مجرد نقل البيانات بين الأجهزة، تم تصميم شبكات 6G للشعور بنشاط ببيئتها - باستخدام إشارات الراديو لرسم خرائط البيئة عالية الدقة، مما يمكّن الشبكات التي تعرف الهندسة المادية للمساحات التي تخدمها وتحسب محلياً بالإضافة إلى الأجهزة المتصلة.

ستؤدي هذه القدرة على الاستشعار، مدفوعة بـ AI متكامل في كل طبقة من طبقات مكدس الشبكة، إلى إنشاء ما يسميه الباحثون نسيج الشبكة الذكي - البنية التحتية التي لا تحمل فقط البيانات بل تشارك بنشاط في البيئة الحوسبة الموزعة التي تربطها. قد تكون الآثار على التطبيقات مثل المركبات المستقلة والروبوتات الصناعية والجراحة عن بعد والواقع الموسع الغامر عميقة مثل تأثير 4G على اقتصاد المنصات، على الرغم من أن نشر 6G التجاري يبقى عقداً بعيداً حسب التنبؤات الحالية.

ما يعلمنا أربعون سنة

بالنظر إلى الوراء عبر أربعة أجيال من البنية التحتية اللاسلكية، الدرس الأكثر اتساقاً هو أن التطبيقات التحويلية لكل جيل كانت من المستحيل التنبؤ بها من وجهة نظر الجيل السابق. لم يتوقع مصممو شبكات 1G SMS. لم ير معماريو 3G Uber. لم يتوقع المهندسون الذين حددوا 4G TikTok. التواضع الذي يجب أن تلهمه هذه التاريخ مهم لكيفية تقييم الادعاءات حول ما ستمكنه 6G - ولكيفية بناء الأطر التنظيمية والاستثمارية التي ستحدد مدى السرعة والإنصاف اللذين يمكن للتطبيقات من الجيل القادم الوصول إلى الأشخاص والصناعات التي ستستفيد منها.

تعتمد هذه المقالة على تقارير IEEE Spectrum. اقرأ المقالة الأصلية.