البنية التحتية الرقمية لتقنية الجيل الخامس: الاتصال والسيادة والمستقبل

إنفورماتيك ديجيتال » الموارد » البنية التحتية الرقمية لشبكات الجيل الخامس: الاتصال، والسيادة، والمستقبل

يُحدث ظهور تقنية الجيل الخامس والبنية التحتية الرقمية الجديدة تغييراً جذرياً في كيفية تواصلنا، وكيفية عملنا، وكيفية إدارة المدن والشركات لأعمالها. نتحدث هنا عن شبكات جوالة فائقة السرعة، وشبكات ألياف ضوئية تغطي كل مكان، ومراكز بيانات سحابية، وأنظمة أمن سيبراني متطورة، تشكل مجتمعةً العمود الفقري للتحول الرقمي.

في إسبانيا والاتحاد الأوروبي، تم إطلاق استراتيجية وطنية وإقليمية حقيقية لضمان عدم إهمال أي فئة: لا المناطق الريفية، ولا الشركات الصغيرة والمتوسطة، ولا الفئات الضعيفة. وفي الوقت نفسه، هناك سباق عالمي محموم نحو السيادة الرقمية تتنافس فيه الولايات المتحدة والصين والهند وأوروبا، حيث تُعدّ تقنيات الجيل الخامس والحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي والأمن السيبراني عناصر أساسية.

خطة الاتصال والبنى التحتية الرقمية وعلاقتها بتقنية الجيل الخامس

تُعدّ ما يُسمى بخطة الاتصال والبنية التحتية الرقمية بمثابة خارطة الطريق الرسمية للحكومة لنشر شبكات عالية السعة في جميع أنحاء البلاد. وتتولى أمانة الدولة للاتصالات والبنية التحتية الرقمية تنسيق هذه الخطة، التي تُشكّل الركيزة الأولى لاستراتيجية إسبانيا الرقمية 2026، بما يتماشى مع أهداف التنمية المستدامة لخطة التنمية المستدامة لعام 2030.

يتمثل هدفها الرئيسي في الاستفادة من الاتصال والتحول الرقمي لسد الفجوات الرقمية بجميع أنواعها: الاجتماعية والاقتصادية، والجنسانية، والعمرية، والجغرافية، أو تلك المتعلقة بالأثر البيئي. ويتمثل الهدف المحدد لعام 2025 في أن يحصل 100% من السكان على تغطية تتجاوز 100 ميجابت في الثانية، وأن تعزز إسبانيا مكانتها كمركز رئيسي للبنية التحتية الرقمية العابرة للحدود في جنوب أوروبا.

تُكمّل هذه الخطة استراتيجية نشر تقنية الجيل الخامس ، التي تُحدد كيفية نشر شبكات الهاتف المحمول الجديدة. وتشكل هذه العناصر مجتمعةً مكونات الاتصال، وتقنية الجيل الخامس، والأمن السيبراني ضمن خطة التعافي، مما يضمن امتلاك الاتصالات سعةً كافيةً، ومرونة، وتوافراً في جميع أنحاء البلاد.

تبلغ قيمة الاستثمار العام المباشر المخطط له للفترة 2021-2025 2.32 مليار يورو للاتصال والبنية التحتية الرقمية وحدها، على الرغم من أن التأثير المتتالي جنبًا إلى جنب مع تقنية الجيل الخامس سيتجاوز 4 مليارات في خمس سنوات، مما يعزز تماسك إسبانيا على الصعيدين الإقليمي والاجتماعي.

في غضون ذلك، أبرزت جائحة كوفيد-19 أن الاتصال أصبح بنية تحتية حيوية لا تقل أهمية عن الطاقة أو النقل. وتبرز تقنية الجيل الخامس (5G) كعنصر أساسي يُكمّل هذا النظام، مُسهّلةً الانتعاش الاقتصادي والتماسك الاجتماعي والإقليمي بفضل قدرتها على ربط الأفراد والشركات والهيئات الحكومية في الوقت الفعلي.

الأهداف والإصلاحات والاستثمارات الرئيسية للبنية التحتية الرقمية لشبكات الجيل الخامس

يحدد مكون الاتصال وشبكات الجيل الخامس والأمن السيبراني في خطة التعافي هدفًا واضحًا للغاية: تغطية عالية السرعة في جميع أنحاء الإقليم ، والريادة الأوروبية في نشر شبكات الجيل الخامس، ووضع إسبانيا كمركز دولي للبنية التحتية والمواهب في مجال الأمن السيبراني.

تتمحور التحديات الرئيسية التي يتناولها هذا المكون حول تصحيح أوجه القصور في السوق التي تعيق توسيع نطاق الشبكات فائقة السرعة في المناطق الريفية والمناطق الاستراتيجية، ومنع ظهور فجوات رقمية جديدة، وتعزيز القدرة على الاستجابة لتهديدات الأمن السيبراني. ويتم توجيه كل ذلك من خلال خطة الاتصال، واستراتيجية الجيل الخامس، وسلسلة من الإصلاحات التنظيمية.

ومن بين الإصلاحات الهيكلية، تبرز الموافقة على قانون الاتصالات العامة الجديد (نقل قانون الاتصالات الإلكترونية الأوروبي) وخارطة طريق الجيل الخامس، والتي تشمل إدارة وتخصيص الطيف الترددي، والحد من العقبات التي تعترض النشر، ودعم الكيانات المحلية ذات الممارسات التنظيمية الجيدة، وقانون الأمن السيبراني للجيل الخامس في المستقبل.

تم تنظيم كتلة الاستثمار في عدة خطوط: توسيع النطاق العريض فائق السرعة (C15.I1)، وتعزيز الاتصال في المراكز الرئيسية والمناطق الصناعية (C15.I2)، وقسائم الاتصال للشركات الصغيرة والمتوسطة والفئات الضعيفة (C15.I3)، وتجديد وكفاءة الطاقة في البنية التحتية للاتصالات في المباني (C15.I4)، ونشر البنى التحتية الرقمية العابرة للحدود والكابلات البحرية والحوسبة السحابية الأوروبية (C15.I5).

بالإضافة إلى ذلك، يتم تشجيع استثمارات محددة للنشر المباشر لتقنية الجيل الخامس (C15.I6) في ممرات النقل والمراكز السكانية وشبكات نقل البيانات المتنقلة، فضلاً عن مشاريع القيادة القطاعية، وأنظمة البحث والتطوير في مجال الجيل الخامس والسادس، وقدرات الأمن السيبراني المتقدمة (C15.I7) وشريحة PERTE (C15.I8 وC15.I9)، والتي تهدف إلى تعزيز النظام البيئي للإلكترونيات الدقيقة والغرف النظيفة وتصميم أشباه الموصلات والتصنيع المبتكر.

مؤشرات رئيسية للاتصال والتغطية والإنصاف

يُعدّ توفير خدمة إنترنت فائق السرعة بسرعة لا تقل عن 100 ميجابت في الثانية لجميع السكان عنصرًا أساسيًا في هذه الاستراتيجية ، مع التركيز على تعزيز الاتصالات مؤقتًا بسرعة لا تقل عن 30 ميجابت في الثانية في المناطق التي تفتقر حاليًا إلى خدمة إنترنت كافية. ويُشكّل هذا الأساس الذي يُمكن البناء عليه لاحقًا لنشر شبكات الجيل الخامس على نطاق واسع. لفهم أهمية البنية التحتية الداعمة لهذه الخدمات بشكل أفضل، يُرجى مراجعة قسم أهمية شبكات LAN وMAN وWAN.

لضمان عدم تخلف أحد عن الركب، يجري النظر في توفير قسائم اتصال للفئات الأكثر ضعفاً التي تواجه صعوبات مالية في الحصول على اتصال إنترنت ثابت أو متنقل. وقد برزت هذه الحاجة بشكل خاص خلال نموذج التعليم المدمج الذي طُبّق أثناء الجائحة، عندما عجزت العديد من الأسر عن العمل عن بُعد أو ضمان وصول أطفالها إلى التعليم الرقمي.

تستهدف مجموعة أخرى من التدابير ما يُطلق عليه في الخطة "جزر التكنولوجيا": المناطق الصناعية، ومراكز البيانات، ومراكز الخدمات اللوجستية، ومراكز الأبحاث التي تشهد استهلاكًا هائلاً للبيانات. والهدف هو توفير اتصالات بسرعة 1 جيجابت في الثانية في هذه المناطق لتعزيز القدرة التنافسية الدولية لأكثر القطاعات الإنتاجية تطورًا. وفي هذا السياق، تُعدّ كفاءة استهلاك الطاقة في مراكز البيانات أولوية متزايدة.

تمتلك الشركات الصغيرة والمتوسطة أيضاً أدواتها الخاصة، من خلال قسائم الاتصال المرتبطة ببرامج التحول الرقمي، مما يُمكّنها من الوصول إلى شبكات عالية السعة دون أن تُشكّل تكلفة الاتصال عائقاً كبيراً. وتتكامل هذه الأدوات مع مبادرات اتصالات الأعمال التي تهدف إلى تطوير العمليات والخدمات.

وأخيرًا، يجري تشجيع نشر البنية التحتية الرقمية العابرة للحدود (الحوسبة السحابية، والمعالجات الدقيقة، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، والكابلات البحرية) بالتعاون مع الدول الأعضاء الأخرى ضمن برنامج "مرفق ربط أوروبا"، مما يعزز السيادة الرقمية الأوروبية ودور إسبانيا كنقطة ربط. وفي هذا السياق، تبرز الاتصالات عبر الأقمار الصناعية كمكمل للشبكات الأرضية.

الخطة الوطنية لتقنية الجيل الخامس: الطيف الترددي، والمشاريع التجريبية، والإطار التنظيمي

وُضعت الخطة الوطنية للجيل الخامس بهدف وضع إسبانيا في مصاف الدول الرائدة في تطوير هذه التقنية ، بحيث تكون البلاد مستعدة لاستغلال إمكاناتها بالكامل عندما تصل إلى مرحلة النضج التجاري. وعلى عكس الانتقال من الجيل الثالث إلى الرابع، فإن الانتقال إلى الجيل الخامس لا يقتصر على مجرد تغيير في السرعة، بل ينطوي على تأثير شامل على الاقتصاد والمجتمع برمتهما تقريبًا.

ستُمكّن شبكات الهاتف المحمول الجديدة من ربط عدد غير مسبوق من الأجهزة، ومعالجة كميات هائلة من البيانات ، وتوفير إمكانيات متقدمة للتحكم عن بُعد في الوقت الفعلي. ويُعتبر هذا الأمر بالغ الأهمية لتسريع التحول الرقمي، بدءًا من الصناعات الذكية وصولًا إلى الرعاية الصحية والتنقل المتصل.

يرتكز المخطط الوطني للجيل الخامس على أربعة محاور رئيسية: إدارة وتخطيط الطيف الراديوي، وتعزيز التكنولوجيا من خلال مشاريع تجريبية للشبكات والخدمات ومبادرات البحث والتطوير، وتنسيق الخطة والتعاون الدولي، والتعديلات التنظيمية لتوفير اليقين القانوني للاستثمار ونشر البنية التحتية.

فيما يتعلق بالطيف الترددي، تم التخطيط لنطاقات رئيسية وطرحها في مزاد علني: طُرح نطاق 3,6-3,8 جيجاهرتز في مزاد عام 2018، وكان من المقرر طرح نطاق 700 ميجاهرتز (العائد الرقمي الثاني) في عام 2020، إلا أن جائحة كورونا أدت إلى تأجيل طرحه. بالتوازي مع ذلك، تم إنشاء مكتب فني لخطة الجيل الخامس لتنسيق تنفيذها، كما أُطلقت استشارة عامة في عام 2017 لجمع آراء الجهات المعنية في القطاع.

تتضمن خارطة طريق الخطة معالم سنوية: 2017 كعام للتصميم والمشاورات ، و2018 كنقطة انطلاق لمزاد الترددات ودعوات المشاريع التجريبية ومشاريع البحث والتطوير، و2019 مخصص للمشاريع التجريبية وإصدار العائد الرقمي الثاني، و2020 كعام بدء النشر التجاري لشبكات الجيل الخامس.

تغطية شبكات الجيل الخامس، وممرات النقل، والتحديات الديموغرافية

لكي تُحدث تقنية الجيل الخامس تأثيرًا حقيقيًا، لا يكفي مجرد تفعيل الهوائيات في المدن الكبرى. تتضمن الخطة الإسبانية تسريع نشر وتغطية شبكة الجيل الخامس على طول ممرات النقل الوطنية والعابرة للحدود الرئيسية (الطرق السريعة، والسكك الحديدية، والممرات الرئيسية والثانوية، والمناطق الحدودية)، بالتنسيق مع المسارات التي تحددها المفوضية الأوروبية. وهذا أمر بالغ الأهمية لخدمات النقل المتصلة والخدمات اللوجستية المتقدمة.

يجري العمل على خطط لتعزيز الممرات متعددة الدول، لا سيما تلك التي تربط إسبانيا بالبرتغال وفرنسا ، لتمكين خدمات النقل واللوجستيات والتنقل المتصلة من العمل دون انقطاع في جميع أنحاء أوروبا. وهذا أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل المركبات المتصلة وإدارة حركة المرور الذكية.

تهدف الحكومة أيضاً إلى تسريع نشر تقنية الجيل الخامس في جميع أنحاء البلاد، في المناطق الحضرية والريفية على حد سواء، من خلال مبادرات محددة لزيادة سعة البنية التحتية للشبكات الحالية. وتتطلب كثافة محطات البث اللازمة لنشر تقنية الجيل الخامس تعزيز كل من وصلات الألياف الضوئية وشبكات النقل اللاسلكية.

تشير التقديرات إلى أن ما بين 800.000 ألف و1.400.000 مليون شخص ، معظمهم من سكان المناطق الريفية، ما زالوا يعانون من عدم كفاية تغطية النطاق العريض للهواتف المحمولة بسرعة 30 ميجابت في الثانية. ومن الأولويات توسيع نطاق شبكات الجيل الخامس (5G) للمساهمة في معالجة هذا التحدي الديموغرافي، مما يتيح الوصول إلى الخدمات الرقمية المتقدمة في مجالات التعليم والرعاية الصحية والحكومة الإلكترونية. وللوصول إلى هذه المناطق، يجري النظر في حلول إضافية، مثل تقنيات الستراتوسفير ، التي تُكمّل التغطية التقليدية عبر الأقمار الصناعية.

لتحقيق ذلك، ستكون هناك حاجة لاستثمارات جديدة في تقنيات الاتصالات الأرضية والفضائية لتحسين الاتصال لمواقع الجيل الخامس الجديدة والقائمة، لا سيما في المناطق قليلة السكان. وسيكون استبدال وصلات الراديو والعناصر الأخرى التي تُعيق حركة بيانات الجيل الخامس حاليًا أمرًا بالغ الأهمية، نظرًا لأن ما يُقدّر بنحو 5.000 موقع للهواتف المحمولة لا تزال تعتمد على اتصالات لا يمكنها التوسع إلى سرعة 1 جيجابت في الثانية. وتُدعم التحسينات في تكوين البنية التحتية وتحسينها، مثل وصلات الراديو، بأدلة عملية حول تكوين المعدات والوصلات.

استخدامات الجرارات: الصناعة، والخدمات الأساسية، والمدن الذكية

يُنظر إلى إطلاق تقنية الجيل الخامس كفرصة لخلق بيئة ابتكارية تطبيقية ، حيث تتعاون الشركات والمشغلون ومراكز الأبحاث في تصميم حلول يمكن تصديرها وتوسيع نطاقها دوليًا. ولتحقيق هذه الغاية، يجري الترويج لحالات استخدام رائدة في القطاعات الاستراتيجية والخدمات الأساسية.

في المجال الاقتصادي، تُعطى الأولوية للأنشطة ذات التأثير الكبير، مثل التصنيع المتقدم، والخدمات اللوجستية، وصناعة السيارات، والطاقة، والمرافق العامة، وذلك بالاستفادة من زمن الاستجابة المنخفض وإدارة الأجهزة الضخمة لأتمتة العمليات، وتمكين الصيانة التنبؤية، وربط مصانع الإنتاج الموزعة. ويشهد قطاع الطاقة، على وجه الخصوص، تحولات مدفوعة بتقنيات ثورية مرتبطة بالشبكات الذكية والرقمنة.

في الخدمات الأساسية، يتم اختبار مشاريع في مجال التطبيب عن بعد والتعليم الذكي والرعاية الصحية والاجتماعية المتقدمة، حيث تدعم تقنية الاتصال 5G الفيديو عالي الدقة في الوقت الفعلي، وأجهزة إنترنت الأشياء الطبية، والسجلات الصحية الإلكترونية ، وأدوات الإدارة الذاتية للأمراض، والدعم عن بعد لمتخصصي الرعاية الصحية.

تُعدّ المدن الذكية مجالاً واعداً آخر: إذ تتيح تقنية الجيل الخامس نشر أجهزة استشعار لتحسين إدارة حركة المرور، وإضاءة الشوارع، واستهلاك الطاقة، والنفايات الحضرية، وجودة الهواء والماء . كما يجري استكشاف تطبيقات الطائرات المسيّرة لأغراض المراقبة، وفحص البنية التحتية، والتوصيل العاجل للإمدادات الطبية.

على المستوى الأوروبي، تقوم بعض المشاريع التجريبية الممولة من مرفق ربط أوروبا بنشر شبكات الجيل الخامس غير المستقلة التي ستتطور إلى شبكات مستقلة، وذلك من خلال تركيب محطات أساسية جديدة بتقنية MIMO، ووصلات نقل البيانات عبر الألياف الضوئية أو الراديو، وموارد الحوسبة السحابية والحافة. ​​وتركز هذه المشاريع على الرعاية الصحية الرقمية ، والمدارس الذكية والصديقة للبيئة، والحماية المدنية المتقدمة من الحرائق والفيضانات، بدعم قوي من الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء. ويُعد دمج الحوسبة السحابية والحافة عنصراً أساسياً في العديد من هذه التطبيقات.

ما هي بنية الجيل الخامس بالضبط وكيف تعتمد على الجيل الرابع؟

تتألف بنية الجيل الخامس من شبكة من محطات القاعدة الكبيرة والخلايا الصغيرة التي تضمن تشغيل الجيل الجديد من الهواتف المحمولة. وتتمثل وظيفتها في توفير تغطية عالية النطاق الترددي وزمن استجابة منخفض للغاية لتطبيقات مثل المركبات شبه ذاتية القيادة، وإنترنت الأشياء، والخدمات الصناعية الحيوية.

تتوفر بالفعل معظم البنية التحتية المادية بفضل شبكة الجيل الرابع: الأبراج والصواري والمواقع التي يجري تحديثها حاليًا بهوائيات ومعدات راديو جديدة للجيل الخامس. يكمن الجديد في ضرورة وجود شبكة كثيفة للغاية من الخلايا الصغيرة واستخدام الموجات المليمترية (mmWave) حيثما أمكن، لأن هذه الترددات لا تعمل إلا على مسافات قصيرة وفي وجود خط رؤية مباشر.

والنتيجة هي شبكة تتألف من عدد كبير من العقد الموزعة المتصلة عبر الألياف الضوئية أو روابط لاسلكية عالية السعة، مستفيدةً من تقنيات مثل MIMO الضخم، وتشكيل الحزمة، و OFDM لتحسين كفاءة الطيف . وتتحول شبكة الهاتف المحمول من الاعتماد على عدد قليل من الأبراج عالية الطاقة إلى الاعتماد على العديد من نقاط الوصول الأقرب إلى المستخدم.

علاوة على ذلك، تُقدّم بنية الجيل الخامس (5G) بشكلٍ أصيل تقنيتي افتراضية وظائف الشبكة وتقسيم الشبكة، مما يُتيح إنشاء شبكات افتراضية مستقلة على نفس البنية التحتية المادية. وهذا يُتيح تخصيص قطاعات شبكية مُحددة للاستخدامات الحيوية (المركبات ذاتية القيادة، وخدمات الطوارئ، والصناعة 4.0) دون التأثير على حركة مرور المستخدمين العامة. لمزيد من المعلومات التقنية حول نماذج الشبكة وطبقاتها، يُرجى مراجعة نموذج OSI.

من الناحية العملية، لا يولد الجيل الخامس من الصفر، بل يعتمد على LTE والألياف المنشورة بالفعل، ويتطور على مرحلتين: المرحلة الأولى هي 5G NSA (غير المستقلة)، والتي تعيد استخدام البنية التحتية للجيل الرابع، والمرحلة الثانية هي 5G SA (المستقلة)، مع نواة خاصة بها، وسرعة فعالة أعلى، وزمن استجابة أقل بكثير.

تأثير تقنية الجيل الخامس على إنترنت الأشياء والمباني والمساكن الذكية

سيُمكّن دمج تقنية الجيل الخامس وإنترنت الأشياء من نشر ملايين أجهزة الاستشعار والأجهزة المتصلة في المنازل والمباني والمصانع والمدن. وهذا سيتيح مراقبة استهلاك الطاقة، وتحسين الإضاءة، وتعزيز الأمن، والكشف عن الحوادث في الوقت الفعلي.

ومن الأمثلة الملموسة على ذلك البنية التحتية الذكية لإضاءة LED في البيئات الحضرية: مصابيح الشوارع المتصلة التي تضبط شدتها وفقًا لوجود المشاة أو المركبات، والتي تبلغ عن الأعطال المحتملة وتساعد على تحسين استخدام الطاقة، مما يولد بيانات ذات قيمة هائلة للإدارة البلدية.

في قطاعي الرعاية الاجتماعية والصحية، يُتيح دمج تقنية الجيل الخامس في دور رعاية المسنين والمساكن الخاصة نشر أنظمة متطورة للرعاية الصحية عن بُعد تعتمد على أجهزة الاستشعار والأجهزة القابلة للارتداء والمنصات الذكية، مثل حلول مراقبة الحياة اليومية للمستخدمين . وتقوم هذه الأنظمة بتحليل الأنماط الروتينية، واكتشاف السلوك غير الطبيعي، وإرسال تنبيهات تلقائية إلى أفراد الأسرة أو المتخصصين في الرعاية الصحية.

تتحول المباني الذكية، سواء كانت فنادق أو مستشفيات أو مدارس أو مجمعات سكنية، إلى مراكز إنترنت الأشياء في المدن، قادرة على التفاعل مع المدينة وتوفير معلومات مفيدة حول الإشغال والاستهلاك والمخاطر. وتعمل الشركات المتخصصة في البنية التحتية للاتصالات في المباني على تسهيل دمج تقنيات الجيل الخامس وإنترنت الأشياء للاستفادة من هذا الواقع الجديد.

يرتبط كل هذا بفكرة المدينة الذكية: فالمدينة لا تتمتع فقط باتصال جيد، بل تستخدم أيضًا البيانات التي تولدها بنيتها التحتية وخدماتها بشكل فعال لاتخاذ قرارات أكثر ذكاءً، وتوفير الموارد، وتحسين نوعية الحياة لسكانها.

الجيل الخامس والمدن الذكية: التحديات والفرص والأمثلة الملموسة

المدن الذكية هي بيئات حضرية يتم فيها دمج التقنيات الرقمية لإدارة الموارد والخدمات العامة بكفاءة . ومن الأمثلة النموذجية على ذلك أجهزة الاستشعار التي تنظم إشارات المرور، والحاويات التي تنبه عند امتلائها، وأعمدة الإنارة التي ترصد وجود الأشخاص، والأنظمة التي تراقب حركة المرور وجودة الهواء.

تُعدّ تقنية الجيل الخامس (5G) مفتاح ربط ملايين أجهزة إنترنت الأشياء في كل كيلومتر مربع في وقت واحد، حيث توفر سرعات تصل إلى 1 جيجابت في الثانية وزمن استجابة يبلغ حوالي 1 مللي ثانية. هذه الاستجابة الفورية وقدرة إدارة الاتصالات الهائلة هي ما يجعل البنية التحتية الرقمية القوية والقابلة للتوسع خيارًا عمليًا للمدن الذكية.

مع ذلك، يواجه تطبيق تقنية الجيل الخامس في المدينة تحديات كبيرة، إذ يتطلب كثافة عالية من محطات البث والأجهزة، ما يستلزم استثمارات ضخمة وتخطيطًا دقيقًا للغاية للتغطية . كما يُعد ضمان التوافق التشغيلي بين أجهزة الاستشعار والمنصات من مختلف الشركات المصنعة، ومعالجة مخاطر الأمن السيبراني والخصوصية، أمرًا بالغ الأهمية.

من بين التطبيقات الأكثر فعالية النقل الذاتي والمتصل، والإضاءة التكيفية للشوارع، والمراقبة بالفيديو مع تحليل الصور في الوقت الفعلي، والإدارة الذكية للنفايات، وأنظمة التطبيب عن بُعد في المدن المزودة بسيارات إسعاف متصلة . وتعتمد جميع هذه الحلول على شبكة موثوقة وآمنة وذات زمن استجابة منخفض.

على الرغم من أن الاتصال الجيد شرط ضروري، إلا أنه لا يجعل المدينة "ذكية" بمفرده. يكمن الفرق في الاستخدام النشط والمنهجي للبيانات التي يتم توليدها لتحسين أداء المدينة واتخاذ قرارات قائمة على الأدلة - وهو أمر يسهله الجيل الخامس من خلال مضاعفة مصادر المعلومات في الوقت الفعلي.

القدرات التقنية لتقنية الجيل الخامس مقارنةً بتقنيتي الجيل الرابع والثالث

تتميز تقنية الجيل الخامس للهواتف المحمولة بتوفير اتصال أسرع بمئة ضعف من الجيل الرابع في الظروف المثالية، وزمن استجابة منخفض للغاية (بالمللي ثانية)، ونطاق ترددي أكبر بكثير. كما أنها تتيح إدارة فعّالة لعدد كبير جدًا من الأجهزة المتصلة في وقت واحد.

مثّلت شبكات الجيل الثالث (3G) نقلة نوعية في تصفح الإنترنت عبر الهاتف المحمول، إذ أتاحت سرعات تصل إلى بضعة ميغابت في الثانية، بينما رفعت شبكات الجيل الرابع (4G/LTE) هذه السرعة إلى عشرات الميغابت في الثانية، مما مكّن من مشاهدة فيديوهات عالية الدقة واستهلاك كميات هائلة من محتوى البث المباشر. أما شبكات الجيل الخامس (5G) فتتجاوز ذلك بكثير، إذ تصل سرعاتها النظرية إلى 10 غيغابت في الثانية ، مع انخفاض كبير في زمن الاستجابة مقارنةً بالأجيال السابقة.

من الناحية التقنية، تُدخل تقنية الجيل الخامس تقنيات مثل OFDM وMassive MIMO وموجات المليمتر والخلايا الصغيرة وتشكيل الحزم وتقسيم الشبكة. كل هذه التقنيات تُتيح استخدامًا أفضل للطيف الترددي المتاح ، وزيادة سعة الشبكة، والتكيف الديناميكي للموارد مع كل خدمة أو قطاع.

من وجهة نظر المستخدم، ستكون إحدى أبرز الفوائد هي انخفاض استهلاك الطاقة في الأجهزة، وإطالة عمر البطارية بفضل بروتوكولات أكثر كفاءة وإشارة راديو محسّنة. وعلى مستوى الشبكة، تشير التقديرات إلى أن تقنية الجيل الخامس (5G) قادرة على خفض استهلاك الطاقة لكل وحدة بيانات بنسبة تصل إلى 90%.

علاوة على ذلك، فإن التطور نحو تقنية الجيل الخامس المستقلة (5G SA) سيسمح بالتخلص التدريجي من بعض الاعتمادات على تقنية الجيل الرابع (4G)، مما يوفر نوى شبكة الجيل الخامس الأصلية بالكامل والجاهزة لدمج وظائف الحوسبة الطرفية المتقدمة والخدمات الهامة في الوقت الفعلي بشكل كامل.

تطبيقات متقدمة: الصناعة 4.0، والطب عن بعد، والبث المباشر، والعمل عن بعد

في قطاع الأعمال، تبرز تقنية الجيل الخامس كتقنية موجهة بالدرجة الأولى نحو الأسواق المتخصصة بدلاً من المستخدمين الأفراد. سيتمكن قطاع التصنيع من إنشاء مصانع ذكية حيث تتصل الروبوتات والآلات وأنظمة الخدمات اللوجستية في الوقت الفعلي، مع تغذية خوارزميات الذكاء الاصطناعي بالبيانات لتحسين الإنتاج.

تعتمد وسائل النقل ذاتية القيادة والسيارات المتصلة بشكل مباشر على زمن استجابة منخفض واتصال سلس بين المركبات وبينها وبين البنية التحتية. وستتيح الطرق المجهزة بأجهزة استشعار وأجهزة إرسال تتواصل فورًا مع السيارات مستويات جديدة من السلامة والكفاءة ، مما يقلل من الحوادث والاختناقات المرورية.

في مجال الرعاية الصحية، ستستفيد خدمات التطبيب عن بُعد من جودة الفيديو الفائقة، ومشاركة الصور التشخيصية المتقدمة، والاستخدام الواسع النطاق للأجهزة الطبية القابلة للارتداء. وعلى المدى البعيد، سيُتيح الجمع بين الروبوتات وشبكات الجيل الخامس والذكاء الاصطناعي إجراء العمليات الجراحية عن بُعد ، حيث يُمكن للأخصائيين إجراء العمليات على بُعد مئات الكيلومترات باستخدام روبوتات جراحية متصلة في الوقت الفعلي.

في عالم الترفيه والمحتوى، ستُسهّل تقنية الجيل الخامس تجارب الواقع الافتراضي والمعزز، والبث المباشر الغامر، وخدمات البث الأكثر استقرارًا ، حتى في التجمعات الكبيرة. كما ستُحسّن بشكل ملحوظ جودة العمل عن بُعد، من خلال مؤتمرات الفيديو عالية الدقة والوصول السلس إلى موارد الحوسبة السحابية.

وأخيرًا، ستتيح الحوسبة الطرفية، المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بتقنية الجيل الخامس، إمكانية معالجة البيانات بالقرب من مكان توليدها، مما يقلل من زمن الاستجابة بشكل أكبر ويتيح حالات الاستخدام التي يكون فيها الاستجابة في الوقت الفعلي أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال في الأتمتة الصناعية أو المدن الذكية أو خدمات الطوارئ.

نشر تقنية الجيل الخامس في إسبانيا والريادة الدولية

في إسبانيا، بدأت خارطة طريق الجيل الخامس في عام 2017 بمشاورات عامة وتخطيط، واستمرت في عام 2018 بمزاد النطاق الترددي 3,6-3,8 جيجاهرتز ، وفي عامي 2019-2020 بمشاريع تجريبية وتجارب تجارية أولية. وبدأ النشر التجاري الفعلي في عامي 2020-2021، مبدئيًا في وضع الجيل الخامس غير المستقل المدعوم بالبنية التحتية الحالية للجيل الرابع.

تأجل طرح نطاق التردد 700 ميجاهرتز في المزاد بسبب جائحة كورونا، مما أثر على توفر تقنية الجيل الخامس (5G) على الترددات المنخفضة، وهي الترددات المثالية لتغطية مساحات واسعة وتحسين اختراق الإشارة داخل المباني. ومع ذلك، تعمل شركات الاتصالات الكبرى على توسيع نطاق التغطية، مع انتقال تدريجي إلى تقنية الجيل الخامس المستقلة (5G SA) منذ عام 2023، بالاعتماد على الألياف الضوئية المخصصة وشبكة الجيل الخامس الأساسية.

على الصعيد الدولي، يجري نشر تقنية الجيل الخامس بوتيرة غير مسبوقة، حيث تتصدر كوريا الجنوبية والولايات المتحدة والصين وسويسرا ودول الشمال الأوروبي هذا المجال. ومع ذلك، تبذل إسبانيا جهودًا كبيرة بفضل خطط ÚNICO والتزامها بشبكات النطاق المتوسط ​​الحقيقية ، مما يضعها في موقع تنافسي قوي داخل أوروبا.

تشير التقديرات إلى أنه بحلول عام 2025، سيتمتع حوالي 75% من سكان إسبانيا بتغطية شبكة الجيل الخامس المستقلة (5G SA)، مع بدء التوسع في البلديات التي يزيد عدد سكانها عن 20.000 نسمة، ثم التوسع لاحقًا إلى المدن الأصغر. وتُظهر التقارير المعيارية أن أداء شبكات الجيل الخامس في إسبانيا يتفوق على مثيلاتها في دول مثل ألمانيا والمملكة المتحدة.

في الوقت نفسه، يجري توطيد تطوير شبكات الجيل الخامس الخاصة بالصناعات ، حيث يمكن للشركات والمؤسسات أن تمتلك بنية تحتية متنقلة مخصصة خاصة بها، متكاملة مع الحوسبة الطرفية وخدمات السحابة لحالات الاستخدام بالغة الأهمية.

سباق عالمي للبنية التحتية الرقمية والذكاء الاصطناعي

على الصعيد العالمي، لم تعد البنية التحتية الرقمية وشبكات الجيل الخامس مجرد مسألة تقنية، بل أصبحت مسألة سيادة وقوة اقتصادية . وتُظهر مبادرات مثل مشروع "ستارغيت" في الولايات المتحدة، باستثمارات مُخطط لها تصل إلى 500 مليار دولار في البنية التحتية للذكاء الاصطناعي، حجم السباق المُستمر.

تستجيب أوروبا بآليات مثل InvestAI ومشروع EuroHPC المشترك، والتي تهدف إلى بناء مصانع ضخمة للذكاء الاصطناعي، وأجهزة حاسوب فائقة جديدة، وشبكة من مراكز البيانات عالية الأداء. ومع ذلك، لا تزال الأرقام الأوروبية متأخرة عن الاستثمارات في الولايات المتحدة أو الصين، ونسبة ضئيلة فقط من الشركات الأوروبية تعتبر نفسها مستعدة تمامًا لتبني الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع.

في هذا السياق، تُصبح البنى التحتية، مثل الألياف الضوئية وشبكات الجيل الخامس والحوسبة السحابية ونقاط الربط المحايدة، أصولاً استراتيجية. وتقترح شركات مثل دويتشه تيليكوم دمج الألياف الضوئية وشبكات الجيل الخامس والحوسبة السحابية كمحرك للابتكار في قطاعات مثل التصنيع والخدمات اللوجستية والتجزئة والرعاية الصحية، مما يعزز فكرة السيادة الرقمية كميزة تنافسية.

يجب أن تتسم البنية التحتية من الجيل القادم بكفاءة عالية في استهلاك الطاقة، وذلك باستخدام تقنيات موازنة الأحمال المدعومة بالذكاء الاصطناعي، وأنظمة التبريد المتطورة، ومراكز البيانات الموزعة المترابطة. ويكمن التحدي في التوفيق بين متطلبات الحوسبة المتزايدة للذكاء الاصطناعي وأهداف الحياد المناخي، وهو أمر سيُشكّل النقاش الدائر خلال العقد القادم.

وبالتالي، فإن الالتزام بشبكات الجيل الخامس الآمنة والمرنة والمستدامة لن يحدد فقط القدرة التنافسية الاقتصادية لكل منطقة، بل سيحدد أيضاً قدرتها على الحفاظ على قيمها واستقلاليتها في السباق العالمي للريادة الرقمية.