أحدثت شبكات الجيل الخامس (5G) ثورة في عالم الاتصالات، موفرة سرعات غير مسبوقة، وزمن استجابة منخفضاً يمهّد لعصر جديد من الخدمات الرقمية. لكنها تمثل في الوقت ذاته تحدياً بالغ الأهمية لقطاع الطيران، باحتمال تداخل إشارات 5G مع أجهزة الملاحة الحيوية للطائرات.
في هذا السياق، كشف فريق من الباحثين في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) عن نهج رياضي مبتكر يتيح حماية الطائرات من هذا التداخل، مع الحفاظ على كفاءة شبكات الجيل الخامس. وقد نُشرت نتائج الدراسة في مجلة «IEEE Transactions on Wireless Communications» حيث قدم الفريق مفهوم «منطقة العزل المثالية»، وهي مساحة آمنة تضمن سلامة أجهزة قياس الارتفاع اللاسلكية في الطائرات، وفي الوقت نفسه تقلل من أي تراجع في أداء الشبكات.
معضلة الجيل الخامس والطيران
تُعَد أجهزة قياس الارتفاع اللاسلكية (Radar Altimeters) مكوناً أساسياً في أي طائرة؛ إذ تراقب ارتفاعها عن سطح الأرض وتساعد على الإقلاع والهبوط الآمن، خصوصاً في الظروف الجوية السيئة أو عند الطيران على ارتفاع منخفض. أي تداخل في إشارات هذه الأجهزة يمكن أن يشكل تهديداً مباشراً لسلامة الطيران.
وتبرز المشكلة في أن شبكات الجيل الخامس تعمل ضمن نطاقات ترددية قريبة جداً من تلك التي تستخدمها أجهزة قياس الارتفاع، ما يزيد احتمال وقوع التداخل. هذا الخطر لم يعد نظرياً فقط؛ إذ تسببت شبكات«5G» بالفعل في إلغاء أو تأخير رحلات في عدة دول حول العالم، ما دفع بعض السلطات إلى فرض قيود على عمل الشبكات بالقرب من المطارات.
الرياضيات في خدمة السلامة
قاد البروفسور محمد سليم العلويني فريق البحث في «كاوست»، معتمداً على ما يُعرف بـ«الهندسة العشوائية» (Stochastic Geometry) لدراسة كيفية تفاعل إشارات الجيل الخامس مع أجهزة قياس الارتفاع. هذه المنهجية الرياضية تُستخدم عادةً لنمذجة العناصر العشوائية في الشبكات، لكن للمرة الأولى يتم توظيفها في التنبؤ بأنماط التداخل بين شبكات الاتصالات وأنظمة الطيران.
النتائج التي توصل إليها الفريق كشفت عن أن الحل يكمن في إنشاء مناطق عزل هندسية حول مدارج الطائرات، بحيث تُفرض قيود على أبراج الجيل الخامس داخل هذه المساحات. على سبيل المثال، وجد الباحثون أن الشكل المثلثي لهذه المناطق هو الأكثر فاعلية؛ إذ يحافظ على قوة إشارة مقياس الارتفاع اللاسلكي مع تقليص خسائر أداء شبكة الجيل الخامس إلى أدنى حد.
أرقام تكشف حجم التحدي
من خلال النماذج التي طورها الفريق، تبين أن أداء شبكات الجيل الخامس يمكن أن ينخفض بنسبة تصل إلى 20 في المائة إذا وُجد برج واحد فقط داخل منطقة العزل، بينما يتضاعف التراجع ليصل إلى 50 في المائة في حال وجود ثلاثة أبراج. ورغم أن هذا يمثل تحدياً لمشغلي الشبكات، فإن النتائج توفر للمشرعين قاعدة علمية يمكن أن تساعدهم في تحقيق توازن بين متطلبات السلامة الجوية وتوسيع خدمات الاتصال.
وقالت صفاء خميري، طالبة الدكتوراه المشاركة في البحث: «استخدمنا الهندسة العشوائية لتحليل أشكال مختلفة لمناطق العزل، ووجدنا أن المناطق المثلثة حول مدارج الطائرات تقدم التوازن الأفضل بين حماية الطائرات والحفاظ على أداء الشبكات».
أثر يتجاوز حدود المملكة
لم تتوقف أهمية الدراسة عند حدود السعودية، بل تحمل انعكاسات عالمية؛ إذ إن العديد من الدول، مثل الولايات المتحدة وفرنسا، اتخذت بالفعل إجراءات احترازية لتقييد نشر شبكات الجيل الخامس بالقرب من المطارات. ما يضيف قيمة مضاعفة لنتائج باحثي «كاوست»؛ كونها تقدم إطاراً علمياً يمكن أن يُعتمد أساساً لصياغة السياسات التنظيمية عالمياً.
كما أن هذه الدراسة حظيت بدعم من هيئة الاتصالات والفضاء والتقنية (CST) في السعودية، ما يعكس الدور الريادي للمملكة في الجمع بين الابتكار العلمي ومتطلبات السلامة والتقنية، في وقت تواصل فيه البلاد الاستثمار في بناء بنية تحتية رقمية متقدمة تواكب مستهدفات «رؤية 2030».
خطوة نحو توازن مستدام
تمثل نتائج هذه الدراسة نقلة مهمة في فهم العلاقة بين تقنيات الاتصال الحديثة ومتطلبات سلامة الطيران، فبدلاً من النظر إلى شبكات الجيل الخامس على أنها تهديد محتمل، يتيح هذا النهج إمكانية التعايش بين المجالين من خلال حلول ذكية ومبنية على أسس رياضية.
ويشير البروفسور العلويني إلى أن الهدف الأساسي لا يقتصر على حماية الطائرات فحسب، بل يمتد إلى ضمان استمرار الابتكار في قطاع الاتصالات دون التضحية بسلامة الركاب. وبينما يستعد العالم لمزيد من التوسع في شبكات الجيل الخامس وما بعدها، قد يكون هذا النهج السعودي علامة فارقة في كيفية صياغة سياسات التوازن بين التقدم التكنولوجي وأمن الملاحة الجوية.
