إنترنت الأشياء في شبكات الجيل الخامس: كيف تتصل مليارات الأجهزة في الوقت نفسه؟
عندما نتحدث عن شبكات الجيل الخامس 5G، غالبًا ما يتبادر إلى الذهن الحديث عن سرعات الإنترنت العالية وتنزيل الملفات بسرعة كبيرة وتشغيل الفيديو بدقة مرتفعة. لكن هذه الصورة تمثل جزءًا واحدًا فقط من قصة 5G.
القيمة الحقيقية للجيل الخامس تظهر بصورة أوضح عندما ننظر إلى عدد الأجهزة التي يمكن للشبكة التعامل معها، وطبيعة هذه الأجهزة، وطريقة توزيع حركة البيانات بينها.
في عصر إنترنت الأشياء IoT، لم يعد المستخدم هو الهاتف الذكي فقط. أصبح لدينا عدادات كهرباء ذكية، وحساسات صناعية، وكاميرات، وسيارات متصلة، وأجهزة منزلية، وأجهزة تتبع، وأنظمة مراقبة، وروبوتات، ومعدات زراعية، وبنية تحتية ذكية.
كل جهاز من هذه الأجهزة يمكن أن يصبح نقطة اتصال داخل الشبكة.
وهنا يظهر السؤال الهندسي المهم:
كيف تستطيع شبكة واحدة التعامل مع أعداد هائلة من الأجهزة المتصلة في الوقت نفسه دون أن تنهار تحت ضغط الاتصالات؟
الإجابة لا تعتمد على زيادة سرعة الشبكة فقط، وإنما على إعادة تصميم الكثير من عناصر الشبكة بحيث تصبح قادرة على التعامل مع كثافة اتصال هائلة، وحركة بيانات مختلفة، وأجهزة ذات قدرات وطاقة محدودة، وتطبيقات تحتاج إلى مستويات مختلفة من الاعتمادية وزمن الاستجابة.
وهنا تبدأ العلاقة الحقيقية بين 5G وInternet of Things.
 |
| إنترنت الأشياء في شبكات الجيل الخامس كيف تتصل مليارات الأجهزة في الوقت نفسه؟ |
ما المقصود بإنترنت الأشياء IoT؟
إنترنت الأشياء هو مفهوم يشير إلى ربط الأجهزة والأشياء المادية بالشبكات بحيث تستطيع جمع البيانات وإرسالها واستقبال المعلومات، وفي بعض الحالات تنفيذ أوامر بصورة آلية.
الجهاز في هذه المنظومة لا يحتاج بالضرورة إلى أن يكون حاسوبًا قويًا.
قد يكون مجرد حساس صغير يقيس درجة الحرارة ويرسل قراءة كل عدة دقائق.
وقد يكون جهازًا صناعيًا متقدمًا يرسل آلاف القياسات في الثانية.
لذلك فإن عبارة "أجهزة إنترنت الأشياء" تغطي مجموعة ضخمة من الأجهزة ذات الخصائص المختلفة.
وهذه نقطة مهمة جدًا عند فهم علاقة IoT بشبكات 5G.
لماذا يمثل إنترنت الأشياء تحديًا لشبكات الاتصالات؟
الشبكات التقليدية صممت إلى حد كبير حول احتياجات المستخدم البشري.
الهاتف يتصل بالشبكة، والمستخدم يتصفح الإنترنت أو يشاهد الفيديو أو يجري مكالمة.
لكن في بيئة IoT يتغير النموذج.
قد يكون لدينا في منطقة صغيرة آلاف أو ملايين الأجهزة.
بعضها يرسل كمية صغيرة جدًا من البيانات.
بعضها يعمل بالبطارية.
بعضها يحتاج إلى اتصال مستمر.
وبعضها يحتاج إلى استجابة شبه فورية.
وبعضها لا يحتاج إلى إرسال أي بيانات إلا عندما يحدث حدث معين.
وهذا التنوع الهائل يجعل إدارة الاتصالات أكثر تعقيدًا.
هل 5G مصممة فقط للهواتف الذكية؟
لا.
هذه من أهم الأفكار التي يجب فهمها.
تم تصميم منظومة 5G لدعم مجموعة متنوعة من حالات الاستخدام، وليس فقط تحسين سرعة الإنترنت على الهاتف.
ويتم عادة الحديث عن ثلاث فئات رئيسية من الخدمات:
eMBB – Enhanced Mobile Broadband
وهي الاتصالات ذات النطاق العريض عالي الأداء.
URLLC – Ultra-Reliable Low-Latency Communications
وهي الاتصالات شديدة الاعتمادية ومنخفضة زمن الاستجابة.
mMTC – Massive Machine-Type Communications
وهي الاتصالات المخصصة لدعم أعداد ضخمة من أجهزة الآلات وإنترنت الأشياء.
الفئة الثالثة تحديدًا ترتبط بصورة مباشرة بسؤالنا حول كيفية اتصال أعداد هائلة من الأجهزة.
ما هي Massive Machine-Type Communications؟
يشير مفهوم mMTC إلى نمط اتصال مصمم للتعامل مع عدد كبير جدًا من الأجهزة التي قد ترسل كميات صغيرة من البيانات.
تخيل مدينة تحتوي على عدادات مياه وكهرباء وغاز ذكية.
كل عداد قد لا يحتاج إلى نقل فيديو أو ملفات ضخمة.
ربما يحتاج فقط إلى إرسال قراءة استهلاك دورية.
لكن عندما يكون لدينا ملايين العدادات، يصبح العدد الإجمالي للاتصالات ضخمًا.
هنا لا تكون المشكلة في حجم البيانات فقط، وإنما في كثافة الأجهزة.
الفرق بين كثافة البيانات وكثافة الأجهزة
هذه نقطة هندسية مهمة.
قد يكون لدينا مليون مستخدم يشاهدون فيديو، وهذا يعني حركة بيانات ضخمة.
وقد يكون لدينا مليون حساس يرسل بضعة بايتات كل فترة.
في الحالة الأولى تكون المشكلة الأساسية هي Throughput.
أما في الحالة الثانية فتكون المشكلة مرتبطة بدرجة كبيرة بـ Connection Density وكيفية إدارة عدد هائل من الأجهزة.
وهذا أحد الأسباب التي جعلت 5G تهتم بفكرة الاتصال الكثيف للأجهزة.
كيف تتصل مليارات الأجهزة دون أن تستخدم جميعها الشبكة بالطريقة نفسها؟
السر يكمن في أن شبكة 5G لا تعامل كل الأجهزة بالضرورة بطريقة واحدة.
هناك تقنيات ومعايير مختلفة مخصصة لأنواع مختلفة من الأجهزة وحالات الاستخدام.
كما يمكن استخدام تقنيات إنترنت الأشياء الخلوية مثل:
LTE-M
و
NB-IoT
وهذه التقنيات تتيح الاتصال الخلوي لأجهزة تحتاج إلى معدلات بيانات منخفضة واستهلاك طاقة منخفض، وهي مناسبة للعديد من تطبيقات IoT.
ومع 5G يمكن أن تعمل هذه المنظومة ضمن بيئة أكثر تطورًا لخدمات إنترنت الأشياء.
ما هو NB-IoT؟
Narrowband Internet of Things – NB-IoT هي تقنية خلوية مصممة لتوفير اتصال مناسب لأجهزة إنترنت الأشياء ذات احتياجات البيانات المحدودة.
الفكرة ليست تقديم سرعات عالية مثل الهاتف الذكي.
بل توفير اتصال موثوق وفعال لأجهزة قد تحتاج إلى إرسال كميات صغيرة من البيانات.
ومن التطبيقات المناسبة لها العدادات الذكية وبعض الحساسات وأجهزة المراقبة.
ما هو LTE-M؟
LTE-M أو LTE Cat-M1 هي تقنية خلوية أخرى تستهدف تطبيقات إنترنت الأشياء.
تتميز بقدرات أعلى من بعض سيناريوهات NB-IoT من حيث معدل البيانات والتنقل، ويمكن استخدامها في أجهزة تحتاج إلى اتصال خلوي مع استهلاك طاقة أقل من الاتصالات الخلوية التقليدية في بعض السيناريوهات.
وهذا يجعلها مناسبة لتطبيقات مثل بعض أجهزة التتبع والأجهزة المتصلة.
لماذا لا نستخدم 5G العادية لكل جهاز؟
لأن ذلك سيكون غير عملي في بعض التطبيقات.
ليس منطقيًا أن نستخدم هاتفًا ذكيًا كامل القدرات للاتصال بحساس صغير يحتاج إلى إرسال درجة الحرارة مرة كل ساعة.
الحساس قد يكون مصممًا ليعمل لسنوات باستخدام بطارية صغيرة.
لذلك تحتاج شبكات IoT إلى حلول مختلفة حسب طبيعة الجهاز.
وهذا هو أحد أهم جوانب هندسة شبكات إنترنت الأشياء.
كيف توفر أجهزة IoT الطاقة؟
الكثير من أجهزة إنترنت الأشياء تعمل بالبطارية.
ولذلك لا يمكن أن تبقى في حالة اتصال نشطة واستهلاك للطاقة طوال الوقت.
تستخدم تقنيات الاتصال الخلوي آليات تساعد الأجهزة على تقليل استهلاك الطاقة، مثل الدخول في حالات توفير الطاقة عندما لا تحتاج إلى إرسال أو استقبال البيانات.
وهنا تظهر أهمية مفاهيم مثل Power Saving Mode – PSM و eDRX في تقنيات IoT الخلوية.
الفكرة الأساسية هي أن الجهاز لا يعمل بكامل طاقته طوال الوقت.
ما هو PSM؟
Power Saving Mode هو أسلوب يسمح لجهاز إنترنت الأشياء بالدخول في حالة استهلاك طاقة منخفض جدًا عندما لا يحتاج إلى الاتصال بشكل نشط.
يمكن للجهاز أن يستيقظ في أوقات محددة أو عند الحاجة ثم يعود إلى حالة توفير الطاقة.
هذا الأمر مهم جدًا في أجهزة يتم تركيبها في أماكن يصعب الوصول إليها لتغيير البطاريات.
ما هو eDRX؟
Extended Discontinuous Reception – eDRX يسمح للجهاز بتمديد الفترات التي لا يحتاج فيها إلى الاستماع باستمرار للشبكة.
وهذا يساعد على خفض استهلاك الطاقة في بعض سيناريوهات إنترنت الأشياء.
النتيجة هي إمكانية تشغيل بعض الأجهزة لفترات طويلة دون الحاجة إلى صيانة متكررة للبطارية.
كيف تدير 5G ملايين الأجهزة في منطقة واحدة؟
تحتاج الشبكة إلى إدارة عمليات الاتصال منذ اللحظة التي يحاول فيها الجهاز الوصول إلى الشبكة.
إذا حاول عدد هائل من الأجهزة الاتصال في اللحظة نفسها، يمكن أن يحدث ما يسمى Random Access Congestion أو ازدحام في إجراءات الوصول.
وهذا يمثل تحديًا حقيقيًا في السيناريوهات التي يحدث فيها حدث جماعي.
ماذا يحدث إذا حاول مليون جهاز الاتصال في الوقت نفسه؟
تخيل مدينة تعرضت لانقطاع كهرباء ثم عادت الخدمة في الوقت نفسه لملايين العدادات الذكية.
إذا حاولت جميع الأجهزة إعادة الاتصال في اللحظة نفسها، قد ينتج ضغط كبير على آليات الوصول إلى الشبكة.
لذلك تحتاج الشبكات إلى آليات للتحكم في الوصول وتوزيع المحاولات وتجنب الازدحام.
لا يكفي أن نقول إن المحطة تدعم عددًا معينًا من الأجهزة.
يجب أن ننظر أيضًا إلى سلوك هذه الأجهزة وتوقيت الاتصالات.
Random Access في شبكات الهاتف المحمول
قبل أن يصبح الجهاز قادرًا على تبادل البيانات بصورة طبيعية، يحتاج إلى تنفيذ إجراءات للوصول إلى الشبكة.
في شبكات LTE و5G توجد آليات خاصة للوصول الأولي.
إذا كانت أعداد الأجهزة التي تحاول الوصول في الوقت نفسه ضخمة جدًا، فقد تتصادم المحاولات أو تزداد الحاجة إلى إعادة الإرسال.
لذلك يتم تصميم الشبكة مع مراعاة طبيعة حركة الأجهزة وليس فقط عددها.
هل كل أجهزة IoT متصلة طوال الوقت؟
لا.
وهذا عامل يساعد الشبكات على التعامل مع أعداد كبيرة.
بعض أجهزة IoT ترسل البيانات بصورة دورية.
قد يرسل حساس درجة الحرارة قراءة كل خمس دقائق.
وقد يرسل عداد كهرباء بياناته على فترات محددة.
وقد لا يتصل جهاز آخر إلا عند اكتشاف حدث.
لذلك لا يعني وجود ملايين الأجهزة أنها جميعًا ترسل البيانات في اللحظة نفسها.
لكن ماذا عن الأجهزة التي تحتاج إلى اتصال مستمر؟
هنا تختلف المتطلبات.
الكاميرات، وبعض أنظمة المراقبة، والمعدات الصناعية، وبعض السيارات المتصلة قد تنتج تدفقات بيانات مستمرة أو شبه مستمرة.
هذه الأجهزة تحتاج إلى موارد شبكة أكبر من حساس بسيط.
ولهذا يجب على الشبكة معرفة طبيعة كل خدمة وتخصيص الموارد وفق احتياجاتها.
Network Slicing ودعم إنترنت الأشياء
من التقنيات المهمة في شبكات 5G مفهوم Network Slicing.
يمكن إنشاء شرائح شبكية منطقية ذات خصائص مختلفة فوق البنية التحتية نفسها.
قد تكون هناك شريحة مخصصة لتطبيقات IoT ذات البيانات الصغيرة، وشريحة أخرى لتطبيقات صناعية حساسة للزمن، وشريحة لخدمات النطاق العريض.
وهذا يسمح باستغلال الشبكة بصورة أكثر مرونة.
لماذا تحتاج تطبيقات IoT إلى شرائح مختلفة؟
لأن "إنترنت الأشياء" ليس تطبيقًا واحدًا.
حساس زراعي لا يحتاج إلى نفس خصائص روبوت صناعي.
عداد ذكي لا يحتاج إلى نفس زمن الاستجابة الذي يحتاج إليه نظام تحكم صناعي.
سيارة متصلة قد تحتاج إلى تنقل سلس بين الخلايا.
ولهذا فإن تصميم شبكة موحدة لكل الحالات سيكون أقل كفاءة من تصميم بيئة مرنة تستطيع التكيف مع أنواع الخدمات المختلفة.
دور Edge Computing في إنترنت الأشياء
كلما زاد عدد أجهزة IoT، زادت كمية البيانات.
وهنا تصبح Edge Computing مهمة.
يمكن وضع قدرات المعالجة بالقرب من الأجهزة، بحيث يتم تحليل البيانات محليًا.
إذا كانت آلاف الكاميرات تنتج الفيديو، فلا توجد ضرورة لإرسال كل الفيديو إلى السحابة.
يمكن لعقدة Edge تحليل الفيديو واستخراج الأحداث المهمة.
ثم يتم إرسال النتائج أو المقاطع ذات الصلة فقط.
IoT + 5G + Edge
عندما تجتمع هذه التقنيات الثلاث، تظهر بنية قوية جدًا.
IoT يوفر الأجهزة والبيانات.
5G توفر الاتصال اللاسلكي.
Edge Computing توفر المعالجة القريبة.
أما Cloud Computing فتتولى التخزين والتحليلات واسعة النطاق والوظائف التي تحتاج إلى موارد ضخمة.
وهكذا تصبح المنظومة موزعة بين عدة طبقات.
دور الألياف الضوئية في شبكة إنترنت الأشياء
قد يبدو أن الحديث عن IoT و5G يعني أن كل شيء لاسلكي.
لكن هذا غير صحيح.
الجزء اللاسلكي من الشبكة يحتاج إلى بنية نقل قوية خلفه.
محطات 5G تحتاج إلى اتصال مع شبكة النقل ومراكز البيانات.
وهنا تأتي أهمية Fiber Optics.
الألياف الضوئية توفر سعات ضخمة وتساعد في نقل البيانات بين محطات الشبكة وعقد Edge ومراكز البيانات.
لذلك فإن مستقبل IoT يعتمد على اللاسلكي والفايبر معًا.
كيف تتعامل الشبكة مع اختلاف حجم البيانات؟
الشبكة لا تنظر فقط إلى عدد الأجهزة.
هناك أيضًا اختلاف في:
حجم البيانات، وتكرار الإرسال، وزمن الاستجابة، والتنقل، والموثوقية، واستهلاك الطاقة.
جهاز يرسل 20 بايت مرة كل ساعة يختلف جذريًا عن كاميرا ترسل فيديو عالي الدقة طوال اليوم.
ولهذا فإن تخطيط الشبكة يجب أن يعتمد على Traffic Model واقعي.
ماذا يعني Traffic Model في شبكات IoT؟
هو نموذج يصف كيفية توليد الأجهزة لحركة البيانات.
كم جهازًا يوجد؟
كم مرة يرسل كل جهاز؟
ما حجم الرسالة؟
هل الأجهزة ترسل بصورة متزامنة؟
هل تتحرك الأجهزة؟
هل هناك أحداث تؤدي إلى زيادة مفاجئة في الاتصالات؟
هذه الأسئلة ضرورية لتحديد قدرة الشبكة المطلوبة.
إنترنت الأشياء الصناعي IIoT وشبكات 5G
في المصانع، يمكن أن تتصل الروبوتات والمعدات والحساسات بالشبكة اللاسلكية.
لكن Industrial IoT يفرض متطلبات أكثر تعقيدًا.
هناك تطبيقات تحتاج إلى موثوقية عالية جدًا.
وهناك تطبيقات تحتاج إلى زمن استجابة منخفض.
وهناك أنظمة لا يمكن أن تتوقف بسهولة.
لهذا يمكن أن تكون 5G الخاصة Private 5G خيارًا مهمًا لبعض البيئات الصناعية.
ما هي Private 5G؟
هي شبكة 5G مخصصة لمؤسسة أو موقع معين، مثل مصنع أو ميناء أو منشأة صناعية.
يمكن للمؤسسة إدارة الشبكة أو تشغيلها ضمن نموذج خدمة مناسب، مع التحكم في السياسات والأجهزة والتغطية والموارد وفق متطلبات الموقع.
وهذا يتيح بيئة اتصال أكثر تخصيصًا لبعض تطبيقات الصناعة.
5G وإنترنت الأشياء في المدن الذكية
يمكن أن تتحول المدينة إلى بيئة ضخمة لإنترنت الأشياء.
هناك:
إضاءة الشوارع، مواقف السيارات، إشارات المرور، العدادات، أنظمة مراقبة البيئة، النقل العام، الكاميرات، وأنظمة إدارة النفايات.
لكن نجاح هذه المنظومة يعتمد على تصميم الشبكة بطريقة تستطيع التعامل مع كثافة الأجهزة وتنوعها.
إنترنت الأشياء في الزراعة الذكية
في الزراعة يمكن نشر حساسات لقياس:
رطوبة التربة، درجة الحرارة، الملوحة، جودة الهواء، وحالة المحاصيل.
هذه الأجهزة قد تكون موزعة على مساحات كبيرة.
الاتصال الخلوي يمكن أن يكون مناسبًا لبعض هذه التطبيقات، خصوصًا عندما تكون الحاجة إلى شبكة واسعة.
وبدمج البيانات مع الذكاء الاصطناعي يمكن تحليل الظروف البيئية واتخاذ قرارات أكثر دقة حول الري أو المراقبة.
إنترنت الأشياء في النقل الذكي
يمكن ربط المركبات والبنية التحتية للطرق ومواقف السيارات وأنظمة المرور.
يمكن للسيارات إرسال معلومات إلى الشبكة، بينما يمكن للبنية التحتية إرسال معلومات إلى المركبات.
وهذا يخلق بيئة Vehicle-to-Everything – V2X.
في هذه البيئة يصبح زمن الاستجابة والموثوقية عنصرين مهمين جدًا في بعض التطبيقات.
ما هو V2X؟
V2X يعني اتصال المركبة مع العناصر المختلفة المحيطة بها.
يمكن أن يكون الاتصال بين:
Vehicle-to-Vehicle
أو
Vehicle-to-Infrastructure
أو
Vehicle-to-Network
أو
Vehicle-to-Pedestrian
وهذا النوع من الاتصال يمكن أن يدعم مجموعة واسعة من تطبيقات النقل الذكي.
أمن إنترنت الأشياء في شبكات 5G
كل جهاز متصل يمثل نقطة يمكن أن تستهدفها الهجمات.
وعندما يصبح لدينا ملايين الأجهزة، تصبح إدارة الأمن أكثر صعوبة.
قد تكون بعض أجهزة IoT ضعيفة من حيث القدرة الحاسوبية، أو تعمل ببرمجيات قديمة، أو يصعب تحديثها.
لذلك يجب التفكير في الأمن منذ مرحلة تصميم الجهاز وليس بعد ربطه بالشبكة.
المصادقة وإدارة الهوية
تحتاج الشبكة إلى معرفة الأجهزة التي تتصل بها.
في شبكات الهاتف المحمول توجد آليات قوية للمصادقة وإدارة المشتركين، ويمكن توظيف بنية 5G لدعم هوية الأجهزة والاتصالات.
لكن منظومة IoT تحتاج أيضًا إلى إدارة دورة حياة الجهاز، من لحظة تسجيله وحتى تحديثه أو إخراجه من الخدمة.
لماذا تعتبر تحديثات Firmware مهمة؟
إذا اكتشف المصنع ثغرة أمنية في آلاف أجهزة IoT، فإنه يحتاج إلى طريقة آمنة لتحديثها.
إذا كانت الأجهزة منتشرة في مواقع مختلفة، يصبح التحديث اليدوي مكلفًا جدًا.
لذلك تحتاج منظومة IoT الحديثة إلى آليات Secure Firmware Update وإدارة مركزية للأجهزة.
الخصوصية في شبكات إنترنت الأشياء
ليست كل بيانات IoT حساسة بنفس الدرجة، لكن بعض البيانات قد تكشف معلومات عن الأشخاص أو المواقع أو العمليات الصناعية.
قد تكشف بيانات المنزل الذكي أن المنزل فارغ.
وقد تكشف بيانات المصنع معلومات عن الإنتاج.
لذلك يجب تحديد البيانات التي يتم جمعها، ومكان تخزينها، ومن يستطيع الوصول إليها، ومدة الاحتفاظ بها.
هل يمكن فعلًا توصيل مليارات الأجهزة؟
من الناحية الهندسية، لا ينبغي التعامل مع عبارة "مليارات الأجهزة" على أنها تعني أن مليارات الأجهزة ستستخدم الموارد نفسها وفي اللحظة نفسها.
القدرة على دعم كثافة أجهزة ضخمة تعتمد على عدة عناصر:
تصميم الراديو، إدارة الوصول، طيف التردد، حجم الخلايا، نوع الأجهزة، حركة البيانات، آليات توفير الطاقة، البنية الأساسية، وإدارة الشبكة.
لذلك فإن الرقم النظري لا يساوي بالضرورة عدد الأجهزة التي يمكن تشغيلها عمليًا في أي سيناريو.
لماذا تختلف القدرة النظرية عن الواقع؟
لأن الشبكة الحقيقية تتأثر بالبيئة.
هناك تداخل لاسلكي، ومسافات، وحواجز، وكثافة مستخدمين، وطبيعة التطبيقات، وقدرات الأجهزة، والطاقة، وسلوك حركة البيانات.
لذلك يحتاج مهندس الشبكات إلى تصميم الشبكة بناءً على السيناريو الفعلي وليس الاعتماد على رقم تسويقي فقط.
الذكاء الاصطناعي وإدارة شبكات IoT
مع زيادة عدد الأجهزة، تصبح الإدارة اليدوية غير عملية.
يمكن استخدام AI وMachine Learning لتحليل حركة الشبكة واكتشاف الأنماط والتنبؤ بالازدحام.
يمكن للنظام مثلًا اكتشاف أن منطقة معينة تشهد زيادة دورية في الاتصالات خلال فترة زمنية محددة.
وبناءً على ذلك يمكن تحسين توزيع الموارد.
الشبكات ذاتية التشغيل وإنترنت الأشياء
يمكن أن تصبح شبكات 5G المستقبلية أكثر استقلالية.
يمكن لأنظمة الذكاء الاصطناعي مراقبة الشبكة واكتشاف المشكلات وإعادة توزيع الموارد وربما تنفيذ بعض إجراءات الإصلاح بصورة آلية.
وهذا مهم جدًا عندما يكون عدد الأجهزة هائلًا.
فلا يمكن لفريق بشري مراقبة كل جهاز بصورة يدوية.
مستقبل IoT مع شبكات 6G
إذا كان 5G يوسع قدرة الشبكات على التعامل مع إنترنت الأشياء، فإن 6G من المتوقع أن يدفع هذا الاتجاه إلى مستوى أكثر تطورًا.
ستصبح الشبكة أكثر اعتمادًا على الذكاء الاصطناعي والحوسبة الموزعة والاستشعار المتكامل.
وقد تتحول الشبكة من مجرد بنية اتصال إلى بيئة قادرة على الاتصال والاستشعار والحوسبة والذكاء في الوقت نفسه.
من اتصال الأجهزة إلى ذكاء الأجهزة
الهدف النهائي من إنترنت الأشياء ليس مجرد توصيل أكبر عدد ممكن من الأجهزة.
القيمة الحقيقية تظهر عندما تصبح البيانات قابلة للاستخدام.
إذا كان لدينا مليون حساس لكنه لا يستطيع إنتاج معلومات مفيدة، فلن تحقق المنظومة قيمة حقيقية.
أما عندما يتم جمع البيانات وتحليلها بواسطة Edge Computing وAI وCloud، فإن الأجهزة المتصلة تتحول إلى جزء من نظام ذكي.
الخلاصة
إن السؤال عن كيفية اتصال مليارات الأجهزة بشبكات الجيل الخامس لا يمكن الإجابة عنه بالقول إن 5G "أسرع".
السرعة عنصر واحد فقط.
التحدي الحقيقي يتمثل في بناء شبكة قادرة على التعامل مع كثافة اتصال هائلة، وأجهزة منخفضة الطاقة، وحركة بيانات متنوعة، ومتطلبات مختلفة للزمن والموثوقية والأمان.
وهنا تظهر مجموعة من التقنيات والمفاهيم التي تعمل معًا.
mMTC يدعم الاتصالات الكثيفة للأجهزة.
NB-IoT وLTE-M يوفران خيارات مناسبة للعديد من الأجهزة ذات البيانات المحدودة والطاقة المنخفضة.
5G توفر بنية لاسلكية أكثر مرونة.
Network Slicing يسمح بتخصيص موارد الشبكة لأنواع مختلفة من الخدمات.
Edge Computing تقرب المعالجة من مصدر البيانات.
Fiber Optics توفر البنية عالية السعة خلف الشبكات اللاسلكية.
أما الذكاء الاصطناعي فيساعد على إدارة هذا التعقيد وتحويل الشبكات إلى أنظمة أكثر قدرة على التكيف.
ولهذا فإن مستقبل الاتصالات لن يكون قائمًا على ربط البشر فقط.
سننتقل إلى عالم تتواصل فيه الآلات مع الآلات، والحساسات مع الشبكات، والمركبات مع البنية التحتية، والمصانع مع مراكز البيانات، والأجهزة مع أنظمة الذكاء الاصطناعي.
وهنا تصبح شبكة 5G أكثر من مجرد وسيلة للوصول إلى الإنترنت.
إنها تتحول إلى طبقة اتصال أساسية لعالم مادي متصل.
الأسئلة الشائعة حول إنترنت الأشياء وشبكات 5G
هل تستطيع 5G فعلًا دعم مليارات أجهزة إنترنت الأشياء؟
صممت 5G لتوفير قدرة أعلى على دعم كثافة كبيرة من الأجهزة، خصوصًا من خلال مفهوم mMTC، لكن القدرة الفعلية تعتمد على نوع الأجهزة، وحجم البيانات، وتوزيعها الجغرافي، وتصميم الشبكة.
لماذا تحتاج أجهزة IoT إلى تقنيات مثل NB-IoT وLTE-M؟
لأن الكثير من أجهزة إنترنت الأشياء لا تحتاج إلى سرعات عالية، وإنما تحتاج إلى استهلاك منخفض للطاقة واتصال موثوق وإرسال كميات صغيرة من البيانات.
هل تحتاج كل أجهزة IoT إلى 5G؟
لا. يمكن استخدام تقنيات اتصال مختلفة حسب التطبيق، ومنها NB-IoT وLTE-M وWi-Fi وتقنيات أخرى، إضافة إلى شبكات 5G في الحالات التي تتطلب خصائصها.
ما دور Edge Computing في إنترنت الأشياء؟
تسمح Edge بمعالجة البيانات بالقرب من مصدرها، مما يقلل الحاجة إلى إرسال جميع البيانات إلى السحابة ويساعد على تقليل زمن الاستجابة وحركة البيانات.
ما أهمية Network Slicing لإنترنت الأشياء؟
يسمح بتخصيص موارد من البنية الشبكية لخدمات مختلفة وفق متطلباتها، وهو مفيد في بيئات تحتوي على تطبيقات ذات احتياجات متباينة.
هل إنترنت الأشياء سيزيد مخاطر الأمن السيبراني؟
زيادة عدد الأجهزة المتصلة تعني زيادة عدد نقاط الدخول المحتملة، ولذلك يجب أن تكون المصادقة والتشفير والتحديثات الآمنة وإدارة هوية الأجهزة جزءًا أساسيًا من تصميم منظومة IoT.
هل سيستمر دور 5G مع ظهور 6G؟
نعم. ستظل شبكات 5G جزءًا مهمًا من البنية التحتية لسنوات، بينما ستضيف 6G قدرات جديدة وتدفع التكامل بين الاتصال والذكاء الاصطناعي والاستشعار والحوسبة إلى مستويات أكثر تقدمًا.
تعليقات
إرسال تعليق