في خطوة مبتكرة، توصل باحثو جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية “كاوست” إلى حل رياضي جديد لحماية الطائرات من التداخل الناتج عن إشارات الاتصالات المتنقلة، وهو إنجاز يفتح آفاقًا واعدة في مجال سلامة الطيران وتطوير شبكات الجيل الخامس.
نُشرت تفاصيل هذا الاكتشاف في مجلة IEEE Transactions on Wireless Communications، حيث قدم الفريق نموذجًا لـ “منطقة العزل المثالية”، القادرة على حماية الأنظمة الحيوية للطائرات وتعزيز أداء شبكات الجيل الخامس (5G) في آن واحد.
تأثيرات تنظيمية محتملة
من المتوقع أن تساهم هذه النتائج في توجيه الهيئات التنظيمية للطيران والاتصالات نحو وضع سياسات فعالة لإدارة نشر شبكات الجيل الخامس بالقرب من مسارات الملاحة الجوية، وذلك وفقًا لتقرير صادر عن وكالة الأنباء السعودية “واس”.
الهندسة العشوائية في خدمة الطيران
لأول مرة، استُخدمت الهندسة العشوائية، وهي أسلوب رياضي متقدم لنمذجة العناصر العشوائية في الشبكات، للتنبؤ بكيفية تفاعل إشارات الجيل الخامس مع أجهزة قياس الارتفاع اللاسلكية الموجودة في الطائرات.
تحديات الترددات المتداخلة
تعتمد عملية نقل البيانات على الموجات الكهرومغناطيسية ضمن نطاقات ترددية محددة، وكلما اتسع هذا النطاق، زادت سرعة تبادل البيانات، ومع ذلك، يعمل الجيل الخامس على أوسع نطاق ترددي حتى الآن، مما يوفر سرعات فائقة ولكنه قد يتداخل مع أنظمة أخرى ويتسبب في مشكلات.
منطقة العزل كحل مبتكر
أوضح البروفيسور محمد سليم العلويني، قائد الدراسة في “كاوست”، أن نطاق عمل الجيل الخامس قريب جدًا من أجهزة قياس الارتفاع اللاسلكية في الطائرات، مما يزيد من احتمالية تداخل الإشارات، ولذلك، يصبح إنشاء مناطق عزل لتقليل هذا التداخل أمرًا ضروريًا.
نشر استراتيجي لمناطق العزل
على الرغم من أن شبكات الجيل الخامس تسببت في إلغاء العديد من الرحلات الجوية حول العالم بسبب التداخل، يقترح فريق العلويني حلاً يتمثل في نشر مناطق عزل تستخدم فيها أبراج الجيل الخامس ترددات منخفضة فقط، مع الاعتماد على الطيف الترددي المتاح سابقًا بدلاً من الطيف الحديث ذي الترددات العالية.
تحليل أشكال مناطق العزل
تُستخدم الهندسة العشوائية لتحليل مختلف أشكال مناطق العزل، حيث تبين أن المناطق المثلثة المحيطة بمدارج الطائرات تحافظ على إشارة مقياس الارتفاع اللاسلكي مع تقليل تأثيرها على أداء شبكة الجيل الخامس إلى أدنى حد ممكن، وقد استخدم الفريق هذه التقنية للتنبؤ بأنماط التداخل وتقييم تأثير الأشكال المختلفة لمناطق العزل على السلامة والأداء.
تأثير الأبراج داخل المنطقة
أظهرت النتائج أن وجود برج واحد فقط داخل منطقة العزل يؤدي إلى تراجع أداء شبكات الجيل الخامس بنسبة 20%، بينما يصل الانخفاض إلى 50% في حال وجود ثلاثة أبراج.
تجاوز الحدود المحلية
تتعدى آثار هذه الدراسة حدود المملكة العربية السعودية، حيث اتخذت العديد من الدول بالفعل إجراءات لتقييد تشغيل شبكات الجيل الخامس بالقرب من المطارات بسبب المخاوف المتعلقة بأجهزة قياس الارتفاع اللاسلكية في الطائرات.
دعم حكومي وتوجيه عالمي
أُجريت هذه الدراسة بدعم من هيئة الاتصالات والفضاء والتقنية CST السعودية، ومن المتوقع أن تساهم في توجيه السياسات العالمية التي تسمح بالاستخدام المتزامن لشبكة الجيل الخامس ومقاييس الارتفاع اللاسلكية.