أهم قصص الاتصالات الصادرة عن IEEE Spectrum لعام 2025

إن شبكات الاتصالات التي تم إنشاؤها أصلاً لإجراء المكالمات الهاتفية وحزم البيانات تمر الآن بتحول جذري. شهد العام الماضي خطوات مبكرة نحو تحول الشبكات إلى نسيج بيانات أكثر تكاملاً يمكنه قياس العالم ومعالجته واستشعاره بشكل تعاوني، بل وحتى يمتد إلى الفضاء الخارجي.

القائمة التالية من المفاتيح IEEE الطيف تؤكد قصص أخبار الاتصالات من عام 2025 على التطور الذي يمر به العالم المتصل (واللاسلكي) اليوم. وبعبارة أخرى، هناك قصة أكبر تظهر الآن حول كيفية تحول الشبكات إلى أدوات ومحركات بدلاً من مجرد أنابيب سلبية.

وإذا كانت هناك نقطة بداية واضحة لمشاهدة هذا التحول يحدث، فهي في التفكير المبكر حول 6G.

1. تحث حدود السعة في شبكات الجيل الخامس على التركيز على البنية التحتية لشبكات الجيل السادس

مصدر الصورة: نوكيا

على عكس التغييرات السابقة في تطور الاتصالات (خاصة ترقيات النطاق الترددي من 3G إلى 4G ومن 4G إلى 5G)، فإن المعادلة الرئيسية لـ 6G ليست “5G بالإضافة إلى تنزيلات أسرع”. Nokia Bell Labs، الذي جلس رئيس الأبحاث الأساسية بيتر فيتر لإجراء محادثة معه نطاق في نوفمبر، بدأت في اختبار واختبار الأجزاء الرئيسية للبنية التحتية لـ 6G قبل خمس سنوات من توقع وصول أجهزة 6G عبر الإنترنت. والوقت ضيق . لأنه، كما يوضح فيتر، فإن الوصلات الهابطة الخاصة بالتكنولوجيا الاستهلاكية التي لا غنى عنها في العقد المقبل قد لا تكون نقطة الأزمة الرئيسية للشبكة لفترة أطول من اللازم. إن قدرة هاتفك – وقدرة نظارتك الذكية المستقبلية – على تنزيل بث الفيديو والمحتويات الأخرى لا تعد مشكلة الاتصالات الأصعب على نحو متزايد. بدلاً من ذلك، إذا توسع نطاق إنترنت الأشياء كما هو متوقع، وترسخت تكنولوجيا المنازل الذكية والمدن الذكية، فقبل مرور وقت طويل جداً، سيتصل كل شيء في كل مكان بالبنية التحتية لشبكة الجيل السادس 6G للمزيد والمزيد من الأجهزة الكبيرة. الوصلات الصاعدة. وهذا النوع من زيادة حركة المرور قد يؤدي إلى كسر شبكات الاتصالات اليوم. وهذا هو السبب في أن الأموال الذكية، بدءًا من Nokia Bell Labs على سبيل المثال لا الحصر، تعمل على حل مشكلة الوصلة الصاعدة الضخمة هذه قبل ظهورها.

2. تقنية Terahertz تهيئ المسرح للرقائق “السلكية اللاسلكية”.

أوليفر كيليج / HZDR

هناك نطاق من الطيف الكهرومغناطيسي يتراوح بين 0.1 و10 تيراهيرتز والذي كان من الصعب جدًا تسخيره تقنيًا تاريخيًا. تمتلك كل من موجات الراديو وأجهزة الميكروويف الموجودة على أحد جانبي “فجوة تيراهيرتز” والأشعة تحت الحمراء على الجانب الآخر أنواعًا خاصة بها من الإلكترونيات والأدلة الموجية لمعالجة الفوتونات وترجمتها ذهابًا وإيابًا إلى إشارات كهربائية في دوائر متكاملة.

لكن العام الماضي شهد تقدمًا في سد فجوة التيراهرتز. في قصة من شهر أكتوبر، نطاق مساهم قامت ميغي رودريغز بتأريخ كيفية تطوير سلالة جديدة من الرقائق لفتح نطاقات ترددية تصل إلى عشرات ومئات من الجيغاهيرتز، وهو ما يتجاوز نطاق 5G بكثير، ويأتي على مسافة قريبة من فجوة التيراهيرتز التي ظلت محيرة منذ فترة طويلة. ومن الأهمية بمكان أن الرقائق الجديدة يمكن تشغيلها في درجة حرارة الغرفة أو بالقرب منها وعلى ركائز أشباه الموصلات القياسية. لتحقيق تقدم كبير في تحديات الاتصالات القادمة، سيكون هذا النوع من التكنولوجيا مهمًا لتوسيع نطاقه وإدخاله في الأجهزة التي يمكنها تلبية متطلبات الوصلة الصاعدة والهابطة لـ 6G.

3. يؤدي تفريغ الألياف إلى تسريعها والحفاظ على حركة الإشارات

سيد رضا ساندوغشي وغفور أموزاد مهديراجي/مايكروسوفت أزور فايبر

وفي حين أن وعد وصلات بيانات تيراهيرتز يلوح في الأفق، فإن العالم اليوم لا يستطيع أيضًا انتظار التقنيات التي قد تكون قادرة، في عام 2030 أو ما بعده، على الوفاء بوعدها المبكر. يعتمد بعض مهندسي الاتصالات على قاعدة أساسية من الفيزياء لم تستغلها خطوط الألياف الضوئية بشكل كامل بعد: ينتقل الضوء عبر الهواء بنسبة 30 بالمائة أسرع من انتقاله عبر الزجاج. وبعبارة أخرى، يمكن تسريع خطوط الألياف الضوئية بشكل كبير إذا لم تكن من الزجاج الصلب، بل عبارة عن أنابيب زجاجية صغيرة تحمي قلبًا هوائيًا.

نطاق مساهم أفاد جون بويد في سبتمبر/أيلول عن بحث أجراه فريق في مايكروسوفت وجامعة ساوثهامبتون في إنجلترا يختبر الجوانب العملية لوصلات الألياف المجوفة للتطبيقات ذات زمن الوصول المنخفض للغاية مثل التكنولوجيا المالية والربط السحابي وشبكات الاستشعار. من غير المتوقع أن تصبح الألياف المجوفة هي معيار الألياف الجديد في أي وقت قريب، هذا واضح. ولكن إذا أمكن التغلب على تحديات التصنيع التي تواجه الخطوط المجوفة، فقد تكون السعات الأعلى والإشارات الأنظف (مع عدد أقل من التشوهات غير الخطية للزجاج) جزءًا من مستقبل الألياف.

4. تهدف أجهزة الليزر التي يتم بثها عبر الهواء إلى حل “الميل الأوسط” للإنترنت

تارا

يقوم بعض الباحثين بالتحقيق في أين ومتى تكون هناك حاجة إلى توصيلات الألياف على الإطلاق. ولتحقيق هذه الغاية، تعمل شركة Taara المنفصلة عن Google Alphabet على توفير اتصالات بيانات ليزر من نقطة إلى نقطة. ليس المقصود من تقنية Taara سد كل فجوة في شبكات الغد، ولكن من المحتمل أن تحل وصلات بيانات الليزر بعض مشكلات “الميل الأوسط” الصعبة. تحدث ماهيش كريشناسوامي الرئيس التنفيذي لشركة Taara نطاق في يوليو حول أهداف الشركة على المدى القريب. وأوضح كريشناسوامي أن تقنيتهم ​​يمكنها تمكين سرعات جيجابت في الثانية عبر الكيلومترات.

ومع ذلك، فهي حساسة للطقس. على سبيل المثال، يمكن للضباب والمطر أن يبعثر الشعاع. لذا فهي ليست مثالية لكل التطبيقات، لكن الشركة توفر الآن اتصالاً بالغ الأهمية في بعض مناطق جنوب الصحراء الكبرى في أفريقيا وجنوب شرق آسيا. تتميز تقنية الفضاء الحر الضوئية (FSO) بشكل عام بأنها سريعة الانتشار وذات قدرة عالية. على الجانب الآخر، لا يعمل FSO بدون اتصالات خط البصر بين المرسل والمستقبل. لذلك، عندما يكون إنشاء توصيلات الألياف باهظ التكلفة (مثل الأنهار والوديان، على سبيل المثال)، أو عندما يكون الترخيص أمرًا صعبًا للغاية، يمكن أن توفر FSO الحل الوحيد.

5. شبكة الألياف الضوئية ترصد عودة المركبات الفضائية إلى الأرض

إليسا ماكغي

إلى جانب مجرد نقل البيانات، ما هي الاحتمالات الأخرى الناشئة لشبكات الغد؟ في مارس، نطاق المساهم تشارلز تشوي التحقيق في كابلات الألياف الضوئية التي تسحب الخدمة المزدوجة كشبكات الاستشعار. أفاد باحثون في لوس ألاموس وجامعة ولاية كولورادو عن العثور على إشارات صوتية يمكن التعرف عليها في كابلات الألياف عندما يتم توصيلها ناسا أوزيريس ريكس عاد المسبار الفضائي إلى الأرض لتسليم كبسولته التي تحتوي على عينات من الكويكبات في سبتمبر 2023. وكشف بحث إثبات المفهوم عن إمكانية التطبيقات الأقرب إلى المنزل مثل إنذارات اقتحام السكك الحديدية، والإنذارات المبكرة للزلازل، وأمن المحيط. والأفضل من ذلك كله هو عدم الحاجة إلى تركيب كابلات ألياف جديدة لتحقيق قدرات الاستشعار الصوتي التي قد تحتويها الآن خطوط البيانات ذات السعة العالية في العالم.

6. الرسائل الكمومية تعبر ألمانيا باستخدام الألياف التقليدية

ميركو بيتالوجا، يوين سان لو، وآخرون.

وفي إبريل/نيسان، قدم تشوي تقريرًا عن قيام فريق توشيبا في ألمانيا بنقل مفاتيح تشفير كمومية عبر مسافة 250 كيلومترًا. هذه مشكلة كبيرة، لأنه لم يتمكن أحد من حل مشكلة مكرر الإشارة الكمومية أو مضخم الإشارة الكمومية حتى الآن. (أبلغنا تشوي عن هذا الموضوع في عام 2023!) لذا فإن أي كيوبتات تنتقل من النقطة أ إلى النقطة ب تحتاج إلى القيام بذلك على طول شريط من الألياف دون وجود تكنولوجيا بينهما. وكما تشير القصة، ستكون الحكومات والمؤسسات المالية من أوائل العملاء لتطبيقات التشفير الكمي عالية الأمان.

7. رموز أكثر تطوراً لتتبع مجسات الفضاء العميق

كريستوف بورغستيدت/مكتبة الصور العلمية/علمي

إلى أي مدى تعد تقنيات الشبكات الجديدة جاهزة للذهاب؟ في سبتمبر/أيلول، نشرت ميشيل هامبسون تقريرًا عن رموز جديدة ومتطورة لاتصالات الفضاء السحيق يمكنها توسيع الشبكات الأرضية إلى مسافة 180 مليون كيلومتر. وهذا يعادل 1.2 مرة المسافة بين الأرض والشمس. تتطلع ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية والجهات الفاعلة التجارية مثل SpaceX وBlue Origin إلى توسيع وتقوية بروتوكولات الشبكات لتلبية متطلبات الاتصالات الفضائية القاسية.

في حين أنه من غير المتوقع أن تكون هواتف 6G على مستوى مهمة ربط المهام القمرية أو المريخية بالأرض، فإن تقنيات الاتصالات التي يتم تطويرها اليوم تعمل على توسيع نطاق إمكانيات الشبكات في السنوات المقبلة. لم تعد تقنيات الشبكات تقتصر فقط على ربط الأشخاص وأجهزتهم. إنهم يركزون بشكل متزايد على بناء نسيج بيانات الاستشعار والحوسبة الذي يمتد عبر الأرض ويمتد إلى ما هو أبعد من النظام الشمسي.