تخيل عالمًا حيث تصبح المركبات أكثر ذكاءً من أي وقت مضى!  سيارتك لا تتواصل فقط مع المركبات الأخرى، بل تتفاعل مع إشارات المرور، الطرق، وحتى المشاة!  كل ذلك بهدف جعل القيادة أكثر أمانًا، انسيابية، وكفاءة. هذا هو المستقبل الذي تعدنا به تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) عالم متصل حيث الطرق تستجيب لك وتتكيف مع قيادتك!

ما هي تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X)؟

هو نظام اتصالات يسمح للمركبات للتواصل مع محيطها، مما يجعل القيادة أكثر ذكاءً وأمانًا. وتنقسم هذه التقنية إلى عدة أنواع حسب الشيء الذيي يتم التواصل معه، ومنها:

• اتصال المركبة بالمركبة (V2V): يسمح للمركبات بالتواصل المباشر مع بعضها لتبادل المعلومات حول السرعة والاتجاه، مما يساعد في تجنب الحوادث.
• اتصال المركبة بالبنية التحتية (V2I): يتيح للمركبة التواصل مع إشارات المرور، الطرق، ولوحات الإرشاد لتحسين تدفق حركة السير.
• اتصال المركبة بالمشاة (V2P): يمكّن السيارات من التعرف على المشاة وراكبي الدراجات لتوفير قيادة أكثر أمانًا لهم.
• اتصال المركبة بالشبكة (V2N): يربط المركبات بالخدمات السحابية والشبكات اللاسلكية لجمع البيانات وتحسين تجربة القيادة.
• اتصال المركبة بالشبكة الكهربائية (V2G): يسمح للسيارات الكهربائية بالتفاعل مع شبكة الطاقة لتوزيع الكهرباء بفعالية أكبر.

هذه التقنية تستعين بحساسات متقدمة مثل الكاميرات، الرادارات، تقنية تحديد المدى باستخدام مصدر ضوئي (LiDAR)، بجانب تقنيات الاتصالات اللاسلكية مثل تقنية شبكات الجيل الخامس (5G) والبروتوكولات المتخصصة مثل تقنية اتصال المركبة عبر الشبكات الخلوية (C-V2X) وتقنية الاتصالات قصيرة المدى المخصصة (DSRC). استخدام جميع هذه الأدوات يمكننا من إنشاء نظام إدراك لحظي بزاوية 360، مما يساعد المركبات على الرؤية في نطاقها المباشر بالإضافة إلى خارجه.

الشكل 1: مخطط توضيحي لمنظومة الاتصالات في المدن الذكية

كيف تعزز تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) السلامة والكفاءة؟

تعتبر تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) من أكثر الابتكارات تأثيرًا في عالم النقل، حيث يمكنها تحسين السلامة المرورية بشكلٍ كبير. من خلال مشاركة البيانات حول السرعة، الموقع، والمخاطر المحتملة على الطريق، تستطيع المركبات تنبيه السائقين بالأخطار قبل أن تصبح مرئية، مثل مركبة تقوم بتوقف مفاجئ أمامهم أو مشاة يعبرون الطريق عند منعطف. ووفقًا لدراسات وزارة النقل الأمريكية، فإن تبني تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) على نطاقٍ واسع يمكن أن يقلل من الحوادث بنسبة تصل إلى 13% سنويًا، مما يعني إنقاذ آلاف الأرواح.

أما من ناحية تحسين حركة المرور، فإن تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) تسهم في انسيابية أكبر على الطرق. تخيل إشارات المرور تتواصل مع مركبتك لتخبرك بموعد تحول الإشارة إلى اللون الأخضر، مما يساعد على تقليل التوقف المتكرر. أو تصور تقنية تشكيل القوافل للشاحنات، حيث تتحرك عدة شاحنات في تشكيل قريب لتقليل مقاومة الهواء وخفض استهلاك الوقود، مما يسهم في تقليل الازدحام المروري، خفض الانبعاثات الكربونية، وجعل التنقل أكثر كفاءةً.

وتلعب السيارات الكهربائية أيضًا دورًا هامًا مع تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) عبر اتصال المركبة بالشبكة الكهربائية (V2G)، حيث يمكن للمركبات الكهربائية مشاركة الطاقة المخزنة مع شبكة الكهرباء خلال ساعات الذروة لتحقيق توازن في الإمدادات. كما أن الشحن الذكي يسمح بشحن المركبات خلال أوقات انخفاض الطلب، مما يقلل الضغط على الشبكة ويوفر المال للمستخدمين. كل هذه الحلول تجعل تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) جزءًا محوريًا في بناء مستقبل أكثر استدامة في عالم النقل!

الركائز الأساسية لتقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X)

تعتمد تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) على طريقتين رئيسية للاتصال:

• اتصال المركبة عبر الشبكات الخلوية (C-V2X): يستخدم هذا النظام شبكات الاتصال الخلوية، بما في ذلك تقنية شبكات الجيل الخامس (5G)، لتمكين التواصل بعيد المدى بموثوقية عالية.
• الاتصالات قصيرة المدى المخصصة (DSRC): يعتمد هذا النظام على تقنية (Wi-Fi) ويوفر زمن استجابة منخفض جدًا، مما يجعله مثاليًا للتواصل المباشر بين المركبات.

لكل من التقنيتين مزايا فريدة، وتعمل الصناعة حاليًا على توحيد المعايير لضمان توافقهما معًا وتحقيق أداء أفضل بالاتصال.

معالجة البيانات في تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) تتم من خلال:

• الحوسبة الطرفية (Edge Computing): حيث يتم تحليل البيانات محليًا بداخل المركبة أو بأقرب بنية تحتية للتقليل من نسبة حدوث تأخير، وهو أمر حاسم لتطبيقات السلامة التي تعتمد على أجزاء من الثانية.
• الحوسبة السحابية (Cloud Computing): يتم جمع البيانات من عدد كبير من المركبات لتوفير رؤية أوسع، مثل تحليل أنماط حركة المرور أو إرسال تنبيهات متعلقة بالطقس.

أين تستخدم تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) في وقتنا الحاضر؟

تم استخدام تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) في العديد من الدول والشركات حول العالم، حيث تم تنفيذ مشاريع مبتكرة لتعزيز السلامة وكفاءة النقل:

• أوروبا: قامت شركة ڤولڤو (Volvo) بتطبيق نظام تحذير من الطرق الزلقة في الدنمارك، لتنبيه السائقين عن الظروف الجليدية القادمة. كما موّل الاتحاد الأوروبي مشاريع مثل (SAFER_LC)، الذي يهدف إلى تحسين السلامة عند تقاطعات السكك الحديدية باستخدام تقنية الاتصال بين المركبات (V2X).
• الصين: تعمل الصين على نشر البنية التحتية لاتصال المركبة عبر الشبكات الخلوية (C-V2X) على مستوى البلاد، بهدف تحقيق اعتماد واسع النطاق بحدود عام 2025م.
• الولايات المتحددة: خصصت الحكومة الفيدرالية 60 مليون دولار لدعم مشاريع الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) التجريبية، مع خطط لجعل تجهيز المركبات بهذه التقنية إلزاميًا بحدود عام 2029م.

التحديات التي تواجه تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X)

بالرغم من مميزات هذه التقنية الواعدة، إلا أنها تواجه تحديات عديدة تعيق من تبنيها على نطاق واسع:

• عدم وجود معيار عالمي موحد: المنافسة ما بين تقنية اتصال المركبة عبر الشبكات الخلوية (C-V2X) وتقنية الاتصالات قصيرة المدى المخصصة (DSRC) أدت إلى تباطؤ في تبني التقنية، ومع ذلك تشير التوجهات الحديثة إلى تفضيل تقنية اتصال المركبة عبر الشبكات الخلوية (C-V2X) بسبب توافقها مع شبكات الجيل الخامس (5G).
• أمان المعلومات والخصوصية: يجب حماية أنظمة الاتصال بين المركبات والأشياء (V2X) من الهجمات الإلكترونية والتلاعب بالبيانات لضمان ثقة المستخدمين. يعمل الباحثون على تطوير طرق تشفير متقدمة واستخدام تقنيات (Blockchain) لتعزيز أمن الاتصال.
• تكاليف البنية التحتية: تطلّب تحديث الطرق باستخدام حساسات ذكية ووحدات اتصال استثمارات ضخمة، تقدر بعشرات المليارات عالميًا. ومع ذلك، تظهر الشراكات بين القطاعين العام والخاص، مثل مشروع الممر الذكي في ولاية يوتا، أن التعاون يمكن أن يساعد في تقليل التكاليف وتسريع التنفيذ.

مستقبل تقنية الاتصال بين المركبات والأشياء (V2X)

مستقبل هذه التقنية واعد بإذن الله، خاصةً مع تزايد الاعتماد على المركبات ذاتية القيادة، حيث ستعتمد هذه المركبات بشكل كبير على بيانات تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) لرؤية ما يتجاوز الحساسات التقليدية، والتنبؤ بتغيرات إشارات المرور، والتنقل بذكاء وأمان في البيئات المعقدة.

بالإضافة إلى ذلك، ستندمج تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) مع مبادرات المدن الذكية، مما سيتميح ميزات مثل التحديثات الفورية حول توفر مواقف السيارات، إعطاء الأولوية لمركبات الطوارئ، وإدارة حركة المرور لتحسين الانسيابية والتقليل من الازدحام.

لن يقتصر تأثير تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) فقط على المركبات، بل سيمتد ليشمل المنازل والأجهزة المحمولة أيضًا. على سبيل المثال، يمكن لتقنية اتصال المركبة بالمنزل (V2H) السماح للمركبات الكهربائية بتزويد المنازل بالطاقة خلال الانقطاعات، بينما توفر تقنية اتصال المركبة بالحمل (V2L) الطاقة للأجهزة الكهربائية أثناء الأنشطة الخارجية، مما يجعل المركبات محاور طاقة متعددة الاستخدامات.

تشير التقديرات الصادرة عن جميعة شبكات الجيل الخامس للسيارات (5GAA) إلى أن تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) قد تحسن من كفاءة المرور بنسبة تصل إلى 30% بحلول عام 2030م. كما تعمل الحكومات في جميع أنحاء العالم على وضع تشريعات لضمان أن تصبح تقنية الاتصال بين المركبة والأشياء (V2X) ميزة قياسية في المركبات الجديدة، مما يؤكد أن التنقل المتصل سيكون من أساسات المستقبل.

تقنية اتصال المركبات بالأشياء (V2X) ليس مجرد رؤية مستقبلية، بل إنها بالفعل تغير الطريقة التي نقود بها، نتنقل إلى العمل، ونتفاعل مع العالم من حولنا. من خلال تمكين التواصل السلس بين المركبات والبنية التحتية والمشاة، تعد هذه التقنية بتوفير طرق أكثر أمانًا، وتقليل الازدحام المروري، وجعل النقل أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. وعلى الرغم من التحديات، فإن التطورات التقنية المستمرة والتعاون العالمي يساهمان في تمهيد الطريق نحو نظام نقل عالمي يخدم الجميع.

المراجع

1. U.S. Department of Transportation, Vehicle-to-Everything (V2X) Communications, 2023.
2. European Commission, C-ITS Deployment Platform, 2022.
3. 5G Automotive Association (5GAA), White Paper on C-V2X, 2023.
4. SAE International, J2735 Standard for V2X Messaging, 2021.
5. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Kumar & Mikkili, A Review of V2X Technologies, 2024.
6. Transportation Research Board, Connected Vehicle Technologies and Safety, 2023.
7. National Renewable Energy Laboratory, Vehicle-to-Grid Integration, 2022.
8. China Ministry of Industry and Information Technology, C-V2X Deployment Strategy, 2023.
9. Utah Department of Transportation, Connected Corridor Project Report, 2024.
10. MDPI Sensors Journal, Malik et al., Security Challenges in V2X Communications, 2023.
11. HTEC Group, V2X – Paving the Superhighway for Tomorrow’s Smart Mobility, 2023.
12. Driver Knowledge Tests, What is V2X and How Does It Work?, 2024.