الأقمار الاصطناعية تعزز اتصالات إنترنت الأشياء وتجعله متاحًا للجميع

بات إنترنت الأشياء خلال الأعوام القليلة الماضية أمرًا واقعًا، إذ مهدت قدرة الآلات على الاتصال ببعضها الطريق نحو تطوير تطبيقات تؤثر إيجابيًا في حياتنا، مثل الزراعة الذكية وأتمتة المنازل والاتصال بين الآلات.

يمثل الاتصال اللاسلكي بين الآلات أحد العناصر الأساسية في إنترنت الأشياء، ويعرف بأنه اتصال من آلة إلى آلة. وخلافًا للاتصال اللاسلكي في شبكات الهواتف النقالة، مثل شبكات الجيل الرابع أو شبكات واي فاي، يعاني هذا النوع من الاتصال بين الآلات من بطء سرعته وحزم البيانات الصغيرة والحاجة إلى أجهزة عديدة ما يمثل تحديًا كبيرًا.

عرض بحثٌ جديد، نُشِرَ في دورية إنترناشيونال جورنال أوف ساتالايت كوميونيكيشن آند نتوركينج، خوارزميات أقل تعقيدًا وأكثر كفاءة تساعد في تطوير إنترنت الأشياء باستخدام الأقمار الاصطناعية. وشارك في البحث علماء من مركز الفضاء الألماني ووكالة الفضاء الأوروبية.

عدد ضخم من الحساسات المتصلة بقمر اصطناعي واحد
لنتخيل أن أحد المحاصيل مزود بحساس للرطوبة متصل بقمر اصطناعي، ومهمته أن يرسل إشارات عندما تنخفض الرطوبة عن مستوى معين. سيظل الحساس دون إرسال بيانات لفترةٍ طويلة، وحين يرسل فإنه يكتفي بإرسال حجم بيانات صغير جدًا، قد لا يتجاوز بضع بتات، وهنا سيتجاوز حجم البيانات التي يحتاجها الحساس لإنشاء الاتصال بشبكة القمر الاصطناعي حجم البيانات الحقيقية التي صمم لإرسالها عن مستوى الرطوبة.

وعلى الرغم من أن ذلك لا يمثل مشكلةً إن كانت المسألة متعلقة بحساس واحد، إلا أن اتصال شبكات الأقمار الاصطناعية بعدد ضخم من الحساسات. وإرسال كل حساس كمية ضئيلة من البيانات بين الحين والآخر، سيجعل الحجم الإجمالي للبيانات كبير جدًا، بالإضافة إلى أن إزالة معلومات التحكم في اتصالات الآلة إلى الآلة أو تخفيضها قد يؤدي إلى تداخل إشارات الحساسات المختلفة وفقدان البيانات المرسلة أو انهيار الشبكة.

ويوضح ذلك أهمية معلومات التحكم في اتصالات الآلة إلى الآلة على الرغم من إهدارها كثيرًا من الموارد. فهي تمنع التداخل الذي قد يجبرنا على استخدام نطاقات أعرض وأقمار اصطناعية أكبر وأكثر تكلفة ما يزيد تكاليف اتصالات الآلة إلى الآلة ويؤثر سلبًا على تطوير إنترنت الأشياء.

ولحل هذه المشكلة، طور الباحثون في الأعوام الأخيرة أنظمة وصول متعدد جديدة تتيح تقليل معلومات التحكم دون التأثير على أداء الشبكة. تعمل هذه الأنظمة بأسلوب مختلف إذ تزيد التداخل بدلًا من تقليله فتتيح لكل حساس بإرسال نسخ متعددة من الرسالة ذاتها دون معرفة إن كان حساس آخر يرسل إشارات في الوقت ذاته أم لا.

قال جوسيبي كوكو، الباحث في قسم تقنيات المعلومات والاتصالات وفي ومركز الفضاء الألماني «تتمثل الخدعة في كيفية استغلال جهاز الاستقبال لهذا التداخل لتنقية الإشارة المستقبلة واستخلاص معلومات مفيدة منها.»

أكدت دراسات عديدة في منشورة في دوريات علمية دولية أن الوصول العشوائي المتعدد المعتمد على إرسال نسخ عديدة من كل رسالة تقنية واعدة جدًا. لكن المشكلة أن هذه الدراسات تستخدم أسلوب التبسيط الذي لا يتيح بتقييم عمل هذه الأنظمة في بيئة حقيقية.

وقال كوكو «لم نستخدم أسلوب التبسيط في بحثنا، إذ درسنا تأثير العناصر المختلفة الموجودة في الأنظمة الحقيقية على التقنية الجديدة، وطورنا خوارزميات فعالة تعززها، حتى يصبح إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية أكثر كفاءة ومتاحًا للجميع.»