تعمل الشركات الصناعية على تسريع وتيرة استثماراتها في شبكات الجيل الخامس (5G) الخاصة من أجل تمكين تطبيقات إنترنت الأشياء (IoT) والذكاء الاصطناعي الطرفي (edge AI) التي تتسم بالأمان وانخفاض زمن الاستجابة وارتفاع الموثوقية. وتسلط المبادرات البارزة، مثل الشبكة الوطنية لإنترنت الأشياء الصناعية التابعة لشركة أرامكو، الضوء على تحول أوسع نطاقًا: حيث تتجه الشركات من الاعتماد على الشبكات العامة نحو الاتصال الذي تتحكم فيه المؤسسات نفسها لدعم العمليات الحيوية.

وفي الوقت نفسه، لا يزال مجال الاتصال في إنترنت الأشياء (IoT) يعاني من التجزئة.

لا تزال تقنيتا إنترنت الأشياء ذات النطاق الضيق (NB-IoT) والتطور طويل الأمد للأجهزة (LTE-M) تهيمنان على عمليات نشر إنترنت الأشياء منخفضة الطاقة، حيث تُعدّ مدة عمر البطارية الطويلة، والتغطية الداخلية العميقة، وانخفاض تعقيد الأجهزة أمورًا أكثر أهمية من عرض النطاق الترددي. وتشمل حالات الاستخدام النموذجية العدادات الذكية، ومراقبة البيئة، وأجهزة استشعار البنية التحتية للمرافق العامة. أما شبكات الجيل الخامس (5G)، بما في ذلك تقنية «القدرة المحدودة» (RedCap)، فتظهر لتلبية احتياجات التطبيقات التي تتطلب عرض نطاق ترددي أعلى وزمن انتقال أقل (مثل تحليلات الفيديو والأتمتة).

وهذا يبرز الحاجة الواضحة إلى توجيهات استراتيجية بشأن اختيار التكنولوجيا، والبنية التقنية، وتنفيذ دراسة الجدوى.

كيف يتكامل كل من شبكات الجيل الخامس الخاصة (5G) وإنترنت الأشياء (IoT) معًا

تُعد شبكات الجيل الخامس الخاصة (5G) بمثابة الطبقة الأساسية للبنية التحتية التي تتيح تطبيق إنترنت الأشياء الصناعي القابل للتوسع.

تختلف أساليب النشر باختلاف حالة الاستخدام:

• تستخدم الشبكات الخاصة المحدودة النطاق (مثل الموانئ والمطارات ومصانع الإنتاج) عادةً نطاقات تردد أعلى (مثل 3.5 جيجاهرتز) وتركز على التطبيقات ذات النطاق العريض والزمن الاستجابة المنخفض
• تستخدم الشبكات الخاصة واسعة النطاق (مثل شبكات المرافق العامة، والنفط والغاز، والبنية التحتية الوطنية) نطاقات ترددات منخفضة (مثل 450 ميجاهرتز) وتركز على التغطية، والاختراق العميق، والأعداد الكبيرة من أجهزة إنترنت الأشياء ذات النطاق الترددي المنخفض

الموقع التكنولوجي:

تلبي تقنيات الاتصال المختلفة متطلبات تشغيلية متنوعة. فقد تم تحسين تقنية NB-IoT لتناسب الأجهزة الثابتة منخفضة الاستهلاك للطاقة التي تتطلب تغطية عميقة، في حين تدعم تقنية LTE-M حالات الاستخدام الموجهة نحو التنقل، مثل تتبع الأصول والأجهزة القابلة للارتداء الخاصة بالقوى العاملة. وتقع قدرات 5G RedCap الناشئة في موقع وسط بين تقنية LTE التقليدية لإنترنت الأشياء (IoT) وشبكة 5G الكاملة، حيث تستهدف الأجهزة الصناعية التي تتطلب عرض نطاق ترددي معتدل وأجهزة أقل تعقيدًا. والأهم من ذلك، أن التقنيات القائمة على LTE ستظل أساسية، حيث لا يوجد حاليًا بديل حقيقي لشبكة 5G يضاهي تقنيتي NB-IoT وLTE-M في حالات الاستخدام التي تتطلب طاقة منخفضة للغاية.

زخم السوق

يستمر الاستثمار الصناعي في البنية التحتية الخاصة لشبكات LTE و5G في التسارع مع قيام المؤسسات بتوسيع مبادراتها في مجالات الأتمتة وإنترنت الأشياء الصناعي والحوسبة الطرفية. ورغم التباين الكبير في توقعات السوق بين مختلف مؤسسات الأبحاث، فإن معظم التقييمات الصناعية تشير إلى نمو مستدام مدفوع بتحديث قطاع التصنيع، ورقمنة خدمات المرافق العامة، وأتمتة الخدمات اللوجستية، والطلب المتزايد على مرونة الاتصال الصناعي.

تُظهر عمليات النشر في العالم الواقعي القيمة التشغيلية:

التصنيع

وقد تبين أن قطاع التصنيع هو أحد القطاعات الرائدة في القطاع الخاص من حيث اعتماد تقنية الجيل الخامس (5G)، وذلك لأن المصانع تحتاج بشكل متزايد إلى الاتصال من أجل الأتمتة والروبوتات والرؤية الآلية والصيانة التنبؤية. وتُظهر العديد من عمليات النشر التي قادتها شركات مثل إريكسون ونوكيا وهواوي تحسينات تشغيلية من خلال تقليل تعقيد البنية التحتية اللاسلكية، وتحسين دعم التنقل، ودمج حالات الاستخدام الصناعية المتعددة في منصة شبكية مشتركة.

على سبيل المثال، يستخدم «المصنع الذكي 5G» التابع لشركة إريكسون في الولايات المتحدة الأمريكية[1] شبكة 5G خاصة لربط معدات الإنتاج وأنظمة النقل ذاتية التشغيل وأجهزة الاستشعار وتطبيقات التصنيع الرقمية على منصة لاسلكية مشتركة. وقد مكّن ذلك الشركات المصنعة من مراقبة الإنتاج في الوقت الفعلي، وتعديل تخطيطات المصانع بسهولة أكبر، ودعم المعدات المتنقلة والعمليات المؤتمتة من خلال اتصال أكثر موثوقية.

 

الموانئ والخدمات اللوجستية

تستخدم الموانئ وشركات الخدمات اللوجستية شبكات LTE و5G الخاصة لتحسين الرؤية للأصول، وأتمتة العمليات، ودعم التنسيق في الوقت الفعلي عبر بيئات تشغيلية واسعة النطاق. في ميناء أنتويرب-بروج[2]، تم نشر بنية تحتية لاسلكية خاصة لدعم العمليات اللوجستية المتصلة، وتتبع الأصول، والمركبات ذاتية القيادة، والخدمات الرقمية للميناء. ويأتي التأثير الملموس من تحسين الرؤية للحاويات والمركبات والأصول التشغيلية، مما يتيح اتخاذ قرارات أسرع وتنسيقًا أكثر كفاءة عبر بيئات الموانئ المعقدة. كما تدعم الاتصالية اللاسلكية المخصصة العمليات عن بُعد ومبادرات الأتمتة التي يصعب تنفيذها بشكل متسق باستخدام حلول الاتصال التقليدية وحدها.

الطاقة والمرافق العامة والتعدين

تتزايد استخدامات مؤسسات الطاقة والمرافق العامة والتعدين لشبكات LTE الخاصة و5G الخاصة لدعم تحديث الشبكات الذكية، والمراقبة عن بُعد، واتصالات السلامة الصناعية، والعمليات ذاتية التشغيل في البيئات التي تنطوي على تحديات جغرافية حيث قد تكون تغطية الشبكات العامة محدودة أو غير متسقة. وغالبًا ما تتطلب عمليات النشر هذه بنى اتصال هجينة تجمع بين تقنيات NB-IoT وLTE-M والبنية التحتية اللاسلكية الخاصة ومنصات الحوسبة الطرفية لدعم بيئات أجهزة الاستشعار واسعة النطاق، والاتصالات الحيوية للمهام، وتكامل التكنولوجيا التشغيلية عبر الأصول الصناعية المتفرقة. تُظهر مبادرة الشبكة الصناعية الخاصة لشركة أرامكو السعودية[3] النهج الذي يمكن من خلاله للبنية التحتية اللاسلكية الخاصة أن تدعم عمليات نشر إنترنت الأشياء (IoT) على نطاق واسع عبر المنشآت والأصول التشغيلية المتناثرة جغرافيًا. ويشمل تأثير ذلك تحسين الرؤية للعمليات الميدانية، وتوفير اتصال أكثر موثوقية لأنظمة المراقبة عن بُعد، وتقليل الاعتماد على عمليات الفحص اليدوية، والاستجابة الأسرع للحوادث التشغيلية.

كما أصبحت تقنية «الاتصال الفوري في المهام الحرجة» (MCPTT) حالة استخدام تكتسب أهمية متزايدة لشبكات LTE و5G الخاصة، لا سيما في قطاعات المرافق العامة والتعدين والموانئ والنفط والغاز، حيث تُعد الاتصالات الموثوقة بين القوى العاملة أمرًا بالغ الأهمية لسلامة العمليات والتنسيق. وفي هذه السيناريوهات، يمكن للبنية التحتية اللاسلكية الخاصة أن توفر تحكمًا أكبر في التغطية، ومرونة أعلى، وأولوية أفضل للخدمات مقارنة ببيئات الشبكات العامة التقليدية.

الرعاية الصحية

بدأت مؤسسات الرعاية الصحية في تقييم شبكات LTE الخاصة وشبكات الجيل الخامس (5G) الخاصة، مع تزايد اعتماد المستشفيات على الأجهزة الطبية المتصلة، وسير العمل السريري الذي يعتمد على التنقلية، والبيانات التشغيلية في الوقت الفعلي. ويُعد تطبيق شبكة الجيل الخامس (5G) الخاصة[4] في «كليفلاند كلينيك» أحد أفضل الأمثلة على اعتماد شبكات الجيل الخامس (5G) الخاصة في قطاع الرعاية الصحية. وقد تم بناء المستشفى باستخدام شبكة 5G خاصة، ويستخدم المستشفى هذه المنصة لدعم الأجهزة الطبية المتصلة، وتتبع الأصول، والخدمات الرقمية للمرضى، والتطبيقات المستقبلية مثل الواقع المعزز، والتصوير المتقدم، والدعم السريري عن بُعد. وقد أدى ذلك إلى تحقيق موثوقية وأمان أكبر لأنظمة المستشفى الحيوية، وتحسين التنقل لمقدمي الرعاية، ووصول أسرع إلى المعلومات السريرية، وتوفير أساس متين لعمليات رعاية صحية أكثر اتصالاً وقائمة على البيانات.

التحديات الرئيسية

من منظور «Salience»، لا يكمن التحدي الرئيسي الذي تواجهه الشركات في اختيار تقنية اتصال واحدة، بل في تصميم نموذج تشغيلي قادر على دمج طبقات اتصال متعددة، وتطبيقات صناعية، وبيئات الحافة والسحابة. كما توجد تحديات خاصة بكل مجال على حدة:

• التحديات التكنولوجية
  • نظام بيئي غير ناضج لتقنية الجيل الخامس (5G) في النطاقات المنخفضة
  • التوسع التدريجي في توفر الأجهزة (خاصةً RedCap)
  • التكامل عبر طبقات LTE وNB-IoT و5G
  • التحديات المتعلقة بكفاءة التطبيقات في مجال إنترنت الأشياء (استهلاك البطارية، وتحسين استخدام الموارد اللاسلكية)
• التحديات التجارية
  • المفاضلات بين الشبكات الخاصة المستقلة تمامًا، والحلول المدمجة مع شبكات مشغلي الهواتف المحمولة (مثل تقسيم الشبكة، والنواة المشتركة)، والنماذج الهجينة
  • الوصول إلى الطيف الترددي والقيود التنظيمية
  • تجزئة الموردين (شركات الاتصالات، شركات الحوسبة السحابية الضخمة، مصنعي المعدات الأصلية)
• التحديات المتعلقة بنموذج التشغيل
  • نماذج الملكية (الشركة مقابل المشغل مقابل النموذج المختلط)
  • التكامل مع بيئات تكنولوجيا المعلومات (IT) وتكنولوجيا التشغيل (OT) وبيئات الحافة والسحابة
  • تجهيز الأجهزة وإدارة دورة حياتها (على سبيل المثال، بطاقة eSIM لتقنية إنترنت الأشياء، GSMA SGP.32)

 

إلى أين يتجه السوق

من وجهة نظرنا، تتجه استراتيجيات الاتصال الصناعي بشكل متزايد من اتخاذ قرارات متعلقة بالشبكات بشكل منفرد نحو تخطيط أوسع نطاقًا للبنية التشغيلية. ومن المتوقع أن تقوم الشركات بدمج شبكات LTE/5G الخاصة والشبكات العامة وشبكات Wi-Fi ومنصات الحوسبة الطرفية، وفقًا لمتطلبات التغطية والتنقل والأداء والتكلفة. ومن المرجح أيضًا أن تظل تقنيتا LTE-M وNB-IoT مهمتين في عمليات نشر إنترنت الأشياء منخفضة الطاقة، في حين يُتوقع أن تتوسع تقنية 5G RedCap لتشمل حالات استخدام صناعية أكثر تقدمًا.

كما نتوقع أن تعتمد قطاعات مثل المرافق العامة والتصنيع والخدمات اللوجستية والتعدين نماذج اتصال أكثر تخصيصًا تتوافق مع المتطلبات التشغيلية والتنظيمية. وفي الوقت نفسه، تتجه شركات الاتصالات وشركات الحوسبة الضخمة بشكل متزايد إلى تجاوز مجرد توفير الاتصال نحو نماذج خدمات متكاملة تجمع بين البنية التحتية للشبكات والسحابة والحوسبة الطرفية وقدرات المنصات الصناعية.

لا يُعد اعتماد شبكات الجيل الخامس (5G) وإنترنت الأشياء (IoT) الخاصة قرارًا تقنيًّا بحتًا، بل يمثل تحديًّا استراتيجيًّا للتحول. ويمكن لشركة «سالينس» أن تعمل كمستشار محايد تجاه الموردين، حيث تربط بين قطاعات الاتصالات وإنترنت الأشياء والعمليات الصناعية، وتدعم العملاء بدءًا من وضع الاستراتيجية الأولية وصولاً إلى النشر على نطاق واسع.

تتمثل المجالات الاستشارية الرئيسية التي تقدمها «سالينس» في كل من: الاستراتيجية ودراسة الجدوى، والتكنولوجيا والبنية، والتنفيذ ونموذج التشغيل.

 

المؤلف

فاسكو ناكوف

مستشار رئيسي