ما هي التقنيات التي يجب أن تعطيها أبراج 6G أحادية القطب الأولوية؟

توقع التحديات الهيكلية الناجمة عن نطاقات تيراهرتز

ومصفوفات MIMO فائقة الضخامة

مقدمة

مع تسارع تكنولوجيا الجيل السادس نحو التسويق التجاري، فإن رؤيتها فائقة السرعة ومنخفضة الكمون ومتصلة بشكل مفرط تتطلب ترقيات جذرية للبنية التحتية للاتصالات - وخاصة أبراج أحادية القطب يجب أن تتطور هذه الهياكل النحيفة الموفرة للمساحة لدعم التقنيات الثورية مثل نطاقات تردد تيراهرتز (THz) ومصفوفات هوائيات MIMO فائقة الضخامة (متعددة المدخلات والمخرجات). تستكشف هذه المدونة التطورات التقنية الحاسمة اللازمة لأبراج أحادية القطب مقاومة للمتطلبات المتطورة لتقنية الجيل السادس (6G).

1. نطاقات تردد تيراهرتز: إعادة تعريف كثافة الأبراج وتصميمها

التحدي:
يعد استخدام 6G لترددات التيراهيرتز (300 جيجاهرتز - 3 تيراهيرتز) بسرعات تصل إلى 1 تيرابايت في الثانية ولكنه يفرض قيودًا شديدة على الانتشار:

• نطاق نقل قصير: تتضاءل إشارات THz بسرعة في الهواء، مع مسافات فعالة غالبًا أقل من 100 متر.

• الحساسية البيئية: يمكن للعقبات مثل المطر وأوراق الشجر وحتى الرطوبة أن تتسبب في تدهور سلامة الإشارة.

التأثيرات الهيكلية لأبراج الاحتكار:

• النشر فائق الكثافة: للتعويض عن التغطية القصيرة، يجب نشر الأبراج بكثافة أكبر من شبكات الجيل الخامس بنحو 10 إلى 20 مرة، مما يتطلب تصميمات مصغرة ومنخفضة المساحة لتناسب المناظر الطبيعية الحضرية والريفية.

• تحسين الارتفاع: قد تعمل الأبراج الأطول (على سبيل المثال، 60-100 متر) على توسيع تغطية خط الرؤية، ولكن حسابات أحمال الرياح واستقرار الأساس تصبح أمراً بالغ الأهمية.

• الابتكارات المادية: ستعمل السبائك الخفيفة الوزن وعالية القوة (على سبيل المثال، مركبات ألياف الكربون) على تقليل الوزن مع الحفاظ على المرونة الهيكلية ضد زيادة القص الرياحي.

2. مصفوفات MIMO فائقة الضخامة: إعادة ابتكار تكامل الهوائيات

التحدي:
قد تنشر أنظمة MIMO فائقة الضخامة لشبكات الجيل السادس أكثر من 1000 عنصر هوائي في كل مصفوفة، مما يتيح الإرسال المتعدد المكاني بسعة غير مسبوقة. ومع ذلك، يطرح هذا الأمر:

• أعباء الوزن والحجم: تواجه الأحاديات الفولاذية التقليدية صعوبة في دعم المصفوفات الضخمة.

• مخاطر تداخل الإشارة: تتطلب الهوائيات القريبة محاذاة دقيقة لتجنب الاقتران المتبادل.

التكيفات الهيكلية:

• أنظمة الهوائي الموزعة (DAS): ستعمل تصميمات الأبراج المعيارية على تقسيم المصفوفات عبر طبقات متعددة، مما يقلل الوزن المركّز ويمكّن من الترقية التدريجية.

• تكامل التبريد النشط: تولد الهوائيات عالية التردد حرارة كبيرة، مما يتطلب قنوات تبريد سائلة مدمجة أو طلاء تبديد الحرارة السلبي.

• دعم تشكيل الحزمة الديناميكي: يجب أن تستوعب الأبراج الأسطح الذكية القابلة لإعادة التكوين (RIS) وتوجيه الحزمة الذي يعتمد على الذكاء الاصطناعي، مما يتطلب واجهات تثبيت قابلة للتكيف وتكرار مصدر الطاقة.

3. الابتكارات متعددة التخصصات: ما وراء هندسة الأبراج التقليدية

أ. مراقبة الصحة الهيكلية باستخدام الذكاء الاصطناعي

• أجهزة استشعار إنترنت الأشياء: إن تضمين مقاييس الضغط وأجهزة استشعار الميل وأجهزة كشف التآكل من شأنه أن يتيح مراقبة سلامة البرج في الوقت الفعلي، وهو أمر بالغ الأهمية بشكل خاص بالنسبة لأبراج THz المنتشرة بكثافة.

• الصيانة التنبؤية: يمكن لخوارزميات التعلم الآلي التنبؤ بنقاط التعب، مما يقلل من وقت التوقف في الطقس القاسي أو سيناريو التحميل العالي.

ب. أنظمة الطاقة الموفرة للطاقة

• التكامل الشمسي: يمكن للألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة على أسطح الأبراج تعويض متطلبات الطاقة لجهاز الإرسال والاستقبال THz الذي يستهلك الكثير من الطاقة.

• نقل الطاقة لاسلكيًا: قد يؤدي الاقتران الحثي الرنيني إلى التخلص من الكابلات الخاصة بأجهزة إنترنت الأشياء الطرفية، مما يسهل صيانة البرج.

ج. البنية التحتية متعددة الوظائف

• الاستشعار والاتصالات المتكاملة (ISAC): ستستضيف الأبراج أجهزة استشعار تشبه الرادار لمراقبة البيئة (على سبيل المثال، الطقس، وحركة المرور)، مما يتطلب واجهات RF متعددة المنافذ والحماية الكهرومغناطيسية.

• التوافق مع النقل عبر الأقمار الصناعية: يتطلب دعم روابط الأقمار الصناعية في مدار الأرض المنخفض (LEO) منصات تثبيت فائقة الاستقرار لتقليل تذبذب الإشارة.

4. الاعتبارات التنظيمية والبيئية

• التوحيد العالمي: إن التوافق مع إرشادات الاتحاد الدولي للاتصالات ومبادرة 3GPP فيما يتعلق بتخصيص نطاق THz وتكوينات MIMO سيضمن التوافق التشغيلي.

• المواد المستدامة: سوف تعمل سبائك الفولاذ القابلة لإعادة التدوير والطلاءات النانوية المضادة للتآكل على إطالة عمر الأبراج في المناطق الساحلية أو الصناعية.

• التكامل الجمالي: ستعمل التصميمات الخفية (على سبيل المثال، جذوع الأشجار الاصطناعية، وأبراج الإضاءة LED) على التخفيف من التلوث البصري في المناطق الحضرية.

الخلاصة: بناء الأبراج لمستقبل متصل للغاية

6G أبراج أحادية القطب لم تعد مجرد أعمدة فولاذية خاملة، بل عُقد ذكية فعّالة في منظومة اتصالات عالمية. ومن خلال إعطاء الأولوية للتصغير الجاهز لترددات تيراهرتز، وقابلية التكيف مع تقنية MIMO فائقة الضخامة، والمرونة المدعومة بالذكاء الاصطناعي، يمكن للمشغلين ضمان قدرة هذه الهياكل على تحمّل المتطلبات التقنية والبيئية الصارمة لتقنية الجيل السادس.

في برج ألتاي، نُقدّم حلولًا رائدةً لأبراج أحادية القطب من الجيل التالي، تجمع بين أحدث المواد والهياكل المعيارية والممارسات المستدامة. هل أنت مستعدٌّ لتأمين شبكتك للمستقبل؟ تواصل معنا لاستكشاف تصاميم أبراج الجيل السادس المُصمّمة خصيصًا لك.

لمعرفة المزيد، تفضل بزيارة www.alttower.com

اتصل بنا