حصلت مجموعة الأجهزة المتكاملة، الإلكترونيات، والأنظمة (IDEAS) التابعة للبروفيسور هوا وانغ على جائزة أهم 10 إنجازات رئيسية في عام 2025 من “المشروع المشترك للشبكات الذكية والخدمات” (SNS JU)، تقديراً لأبحاثهم المتميزة في مجال Time Modulated Arrays والتطبيقات المتقدمة لتقنية الجيل السادس (6G) في الاتصالات اللاسلكية.

جدول المحتويات

🔹 ملخص تقني: هذا البحث يركز على تطوير مصفوفات متغيرة زمنياً تُستخدم في أنظمة Distributed MIMO الخاصة بالجيل السادس، والتي توفر حلولاً ذكية تجمع بين الاستقبال والإرسال بكفاءة عالية، مستفيدة من التعديل الزمني للتحكم في موجات الإرسال والاستقبال لتعزيز كفاءة الطاقة وتحسين جودة الاتصال.

🔧 مفهوم المصفوفات المتغيرة زمنياً (Time Modulated Arrays)

تعتمد المصفوفات المتغيرة زمنياً على استخدام إشارات متقطعة متتابعة زمنياً للتحكم في سلوك المصفوفات الهوائية المستخدمة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية. يتم دمج أجزاء ثابتة وديناميكية من تحديد الشعاع (Beamforming) لضمان توجيه الإشارات بشكل أكثر دقة ومرونة دون الحاجة إلى مكونات مكلفة أو معقدة مثل مولدات التردد المحلية (LO).

التحكم الزمني: تعديل الإشارة يتم عبر فترات زمنية محددة بدقة لتشكيل أنماط إشعاع متغيرة.
توفير الطاقة: المصفوفة قادرة على إيقاف أو تشغيل العناصر بشكل متتابع، مما يقلل استهلاك الطاقة مقارنة بالمصفوفات التقليدية التي تعمل بشكل مستمر.
الدمج بين الاتصال والاستشعار: تسمح نفس المصفوفة بتنفيذ مهمة التواصل اللاسلكي وكذلك الاستشعار المحيط، وهو ما يمثل خطوة مهمة في تطوير شبكات ذكية متعددة الوظائف.

🔹 نقطة مهمة: هذا النهج يوفر حلولاً متقدمة لأنظمة الهواتف الذكية والمركبات الذاتية، والاتصالات الصناعية الذكية، حيث الحاجة لسرعة وكفاءة عالية مع الحفاظ على استدامة الطاقة.

⚡ دور المصفوفات المتغيرة زمنياً في أنظمة 6G Distributed MIMO

في أنظمة الجيل السادس، تُستخدم تقنيات Distributed MIMO التي تعتمد على توزيع وحدات إرسال واستقبال متعددة عبر مساحات واسعة لتوفير تغطية متطورة وسرعات عالية. تكمن أهمية تقنية المصفوفات المتغيرة زمنياً في تحسين هذه الأنظمة عبر:

إدارة التداخل بين إشارات الوحدات المختلفة بشكل ديناميكي.
تمكين التحكم الدقيق في توجيه الإشارات لتعزيز جودة الاتصال وتقليل فقدان الإشارة.
تمكين الشبكات من التكيف مع التغيرات البيئية وزيادة الطلب دون الحاجة إلى تحديثات مادية مكلفة.

المصفوفات المدارة زمنياً تتيح وجود أكثر من شعاع (Beam) في الوقت نفسه، مما يتحقق من خلال التغيير السريع في خصائص الإرسال والاستقبال لكل عنصر في المصفوفة. وبالتالي، يمكن دعم اتصالات متزامنة مع عدة مستخدمين أو تطبيقات متباينة.

📌 خلاصة سريعة: تطوير واستخدام مثل هذه التقنيات أمر أساسي لتعزيز بنية شبكات الجيل السادس التي تعتمد على الاتصال الكثيف الذكي مع الحد الأقصى من كفاءة الطيف والطاقة.

🛡️ التطبيقات العملية والآفاق المستقبلية

تمتد نطاقات التطبيقات الناجمة عن هذا البحث إلى مجالات متنوعة، ومنها:

الأنظمة الذاتية: حيث تعمل المركبات والطائرات بدون طيار على اتصالات مستقرة وموثوقة باستخدام المصفوفات الذكية.
التصنيع الذكي: تحسين مراقبة وتحكم العمليات الصناعية عبر شبكات لاسلكية متقدمة بدقة عالية وضوضاء منخفضة.
الشبكات الذكية المدعومة بالذكاء الاصطناعي: التي تتكيف بشكل فوري مع ظروف التشغيل لتحسين الجودة وتوفير الطاقة.

كما يقدم البحث حلولًا مستدامة لتطوير شبكات متكاملة عالية الكثافة، وهو ما يمثل تحديًا رئيسيًا في المناطق العمرانية المكتظة.

⚠️ تنبيه سلامة: عند تصميم وتنفيذ أنظمة تعتمد على المصفوفات الزمنية، يجب مراعاة الدقة العالية في التوقيت لتجنب التداخلات الضارة وفقدان جودة الإشارة.

📊 الأهمية التعليمية والفنية للبحث

لمجموعة IDEAS أثر واضح يتمثل في تطوير أدوات بحث وابتكار تكنولوجي يؤثر مباشرة على بنية شبكات الاتصالات المستقبلية، وهو أمر حيوي للطلاب والمهندسين في تخصصات الكهرباء والإلكترونيات اللاسلكية.

من الجوانب التعليمية التي يستفيد منها الطلاب والفنيون:

فهم آليات التعديل الزمني للتحكم في الإشارات عبر المصفوفات.
تطبيقات عملية في أنظمة الاتصال اللاسلكي المتقدمة.
بحث عميق في التقنيات التي تجمع بين الاتصال والاستشعار في جهاز واحد.
توجيه نحو فهم التحديات الواقعية في تصميم أنظمة 6G وشبكات الاتصالات الحديثة.

🔹 نقطة مهمة: الاهتمام بهذه التقنيات سيمكن المتدربين والمهندسين من مواكبة التطورات في مجال الاتصالات اللاسلكية وإعدادهم للتعامل مع التحديات التطبيقية للمستقبل.

🔧 تقنيات مقترنة ودعم البحث

البحث الذي قُدم من قبل مجموعة IDEAS يتم دعمه جزئياً من خلال مشاريع أبحاث أوروبية مثل Horizon EU وSNS JU، وهو يربط بين مراحل التطوير التقني والتجارب العملية، فضلاً عن تقديم حلول مبتكرة تدعم الاستدامة وجودة الشبكات.

تطبيقات مرجعية مميزة لهذا النوع من الأبحاث تظهر في:

تصنيع مصفوفات متعددة الأشعة (20 شعاع متعدد في مثال محدد).
استخدام التوجيه المشترك الثابت والديناميكي لأشعة المصفوفة.
إنشاء شبكات نقاط إرسال واستقبال كبيرة الحجم بدون الحاجة لمولدات تردد محلية (LO-Less)، ما يبسط التركيب ويخفض التكاليف.

📌 خلاصة سريعة: التوجه نحو تكامل الأنظمة والوظائف في مصفوفات ذكية من خلال تعديل زمني يفتح الباب أمام تطوير حلول شبكات لاسلكية مستدامة وعالية الأداء.

📚 كيف يستفيد الطالب والفني من هذه التكنولوجيا؟

في ميدان التعليم الهندسي والكهربائي، يوفر التعرف على تقنيات المصفوفات المتغيرة زمنياً فرصًا لفهم:

مبادئ تصميم الأنظمة الذكية متعددة الوظائف.
تكامل التحكم الإلكتروني الدقيقة مع تقنيات الاتصالات اللاسلكية.
كيفية تحسين جودة القدرة (Power Quality) في أنظمة الإرسال والاستقبال.
دور القياسات عالية الدقة باستخدام أجهزة مثل Multimeter و Clamp Meter في مراقبة مكونات النظام.

كما يمكن أن تساعد هذه المعرفة الفنيين في صيانة وإصلاح أنظمة اتصالات مستقبلية معقدة تعتمد على مبادئ التعديل الزمني.

⚠️ تنبيه سلامة: التعامل مع أنظمة 6G يتطلب التزامًا بمعايير السلامة الكهربائية والتقنية، خصوصًا مع الترددات العالية المستخدمة في هذه الأنظمة.

📝 خاتمة

يعتبر حصول مجموعة IDEAS على جائزة أفضل 10 إنجازات رئيسية تقديرًا متقدمًا لأهمية البحث والابتكار التقني في مجال الهندسة الكهربائية والاتصالات اللاسلكية. يؤكد هذا الإنجاز الدور الأساسي الذي تلعبه تقنيات Time Modulated Arrays في دفع حدود شبكة الجيل السادس نحو مستقبل أكثر ذكاءً واستدامة.

من المهم للطلاب والفنيين والمهندسين المهتمين بهذا المجال متابعة هذه التطورات وفهم المبادئ التقنية خلفها، نظرًا لتأثيرها المباشر على تصميم وتشغيل شبكات الاتصالات الحديثة، مما يدعم التقدم التقني ويعزز كفاءة استخدام الطاقة وتحسين جودة خدمات الاتصال.

📌 خلاصة سريعة: التطورات في مجال المصفوفات الذكية زمنياً تمثل جسرًا هامًا بين البحث العلمي والتطبيقات العملية في شبكات 6G، مما يجعلها معرفة ضرورية لكل مهتم بالتعليم الهندسي الكهربائي الحديث.