كيفية إدارة طيف النطاق الترددي

يتزايد الطلب على الوصول إلى العديد من قطاعات الطيف، حيث تسمح التقنيات الجديدة لمجموعة متنوعة من التطبيقات بالاستفادة من نطاق أوسع من نطاقات التردد، وعلى سبيل المثال تتنافس تطبيقات الاتصالات المحمولة الدولية التي تستخدم تقنية الجيل الخامس الآن مع الخدمات القائمة في الطيف ذي النطاق المنخفض والمتوسط ​​والعالي.

ما المقصود بإدارة الطيف الترددي

إدارة الطيف الترددي: هي فن وعلم إدارة استخدام الطيف الراديوي لتقليل التداخل وضمان استخدام الطيف الراديوي إلى أقصى حد له وفائدته للجمهور، ويُعتبر الطيف الراديوي موردًا محدودًا يقترب بسرعة من حدوده.

أساسيات إدارة الطيف الترددي

في بيئة رقمية متزايدة يعد الوصول الكافي إلى الطيف أمرًا أساسيًا لتوسيع انتشار شبكات الاتصالات وتغطيتها ومعالجة الطلب المتزايد باستمرار على خدمات البيانات، حيث تدعم هذه الشبكات مجموعة متنوعة من التطبيقات عبر الإنترنت، ممّا يوسع تأثير إدارة الطيف إلى العديد من قطاعات الاقتصاد من خلال تغيير طريقة وصول الأشخاص إلى موارد الصحة والنقل والتعليم والزراعة والتوظيف والحكومة والخدمات المالية.

كمورد نادر يتطلب الطيف إدارة مناسبة من المنظمين؛ لضمان الوصول العادل وبيئة خالية من التداخل بين مختلف المستخدمين والخدمات وكذلك لإدخال تقنيات جديدة، وبناءً على ذلك هناك حاجة إلى تحقيق التوازن الصحيح بين المتطلبات التنظيمية التي توفر اليقين وتحمي المستهلكين، والحاجة إلى ضمان المرونة لتطوير تقنيات لاسلكية جديدة.

ركزت نطاقات التردد الأكثر شيوعًا لشبكات المحمول حتى الآن على طيف النطاق المنخفض والمتوسط، حيث أنّ الاهتمام باستخدام النطاقات العالية لشبكات الجيل الخامس، مثل: الموجة المليمترية (mmWave) بين (24 جيجاهرتز) (86 جيجاهرتز)، قد تم وضعهم في بؤرة التركيز أيضًا.

وهذا الطلب المتزايد يجعل استخدام الطيف الفعال أكثر أهمية، وبالإضافة إلى ذلك زادت التطبيقات مثل: (HAPS) والأقمار الصناعية (NGSO) من الضغط للوصول إلى الطيف في نطاقات مختلفة، حيث في الوقت نفسه انتشرت الأجهزة المترابطة التي تعمل من خلال تطبيقات مثل: (Bluetooth) و(Wi-Fi) ممّا أدى إلى زيادة المنافسة على الطيف القيّم والمحدود.

ملاحظة: “NGSO” هي اختصار لـ “Non-geostationary”.

ملاحظة:“HAPS” هي اختصار لـ “High-altitude platform station”.

الاتجاهات الرئيسية في إدارة الطيف للتقنيات الناشئة

تحدد إدارة الطيف توزيعات خدمات الاتصالات الراديوية والمواصفات الفنية وتحدد أنواع الخدمات والتقنيات التي يمكن أن تعمل في بلد ما، وعلى هذا النحو يمكنه تحديد وتيرة نشر هذه التقنيات وأصبحت التقنيات اللاسلكية الطريقة الأكثر شيوعًا للوصول إلى الإنترنت في جميع أنحاء العالم، باستخدام نطاقات الطيف المرخصة وغير المرخصة ومن خلال مجموعة متنوعة من الأجهزة.

ساهمت الحاجة إلى استخدام المزيد من تطبيقات العمل عن بُعد والتعلم الإلكتروني وتزايد شعبية الترفيه عبر الإنترنت مثل: تدفق الأفلام والموسيقى والألعاب في زيادة حركة البيانات، خاصةً باستخدام الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية، وفي نهاية عام (2019م) كان لدى حوالي (5.3 مليار شخص) اشتراكات في النطاق العريض للأجهزة المحمولة، ممّا يبرز أهميته في توفير الاتصال (ITU 2019c).

يمكن الوصول إلى النطاق العريض اللاسلكي بطرق مختلفة بما في ذلك شبكات الهاتف المحمول ونقاط اتصال (Wi-Fi) والأقمار الصناعية ومؤخرًا الطائرات بدون طيار، حيث في سياق الابتكار التكنولوجي المستمر تهدف سياسة الطيف الفعالة إلى تعزيز نشر الخدمات المختلفة، كما يتطلب النطاق العريض المتنقل طيفًا كافيًا ليتم تحديده لاستخدام الاتصالات المتنقلة الدولية (IMT) والمعروفة باسم (3G) و(4G) و(5G)، بينما تتطلب التقنيات التي تستفيد من الطيف غير المرخص طيفًا كافيًا غير مرخص أو معفى من الترخيص.

ونتيجةً لذلك يجب على الحكومات تحديد أفضل السبل الممكنة لتخطيط وتخصيص الطيف لتلبية الاحتياجات المستقبلية للمشغلين والمستهلكين، ومع ضمان الاستخدام الفعال لموارد الطيف القيمة وتعزيز المنافسة، ونظراً لأنّ الطيف يلعب دورًا حاسمًا في تحقيق النطاق الكامل للنفاذ إلى قدرات النطاق العريض فإن استخدامه الفعال له تأثير اجتماعي واقتصادي مباشر في قطاعات متعددة من المجتمع.

في الآونة الأخيرة يتم تطوير تقنيات وتطبيقات جديدة بهدف تعزيز وتوسيع الوصول إلى توصيلية النطاق العريض كما يجب أن يأخذها المنظمون في الاعتبار عند النظر إلى مستقبل خططهم الوطنية لإدارة الطيف، ومع ضمان تطوير التقنيات الحالية.

ملاحظة:“IMT” هي اختصار لـ “International Mobile Telecommunications”.

عناصر إدارة الطيف الترددي

تُعد إدارة الطيف الترددي أداة مهمة للحكومات لتحسين استخدام مورد عام محدود، ومع تزايد الطلب على الطيف باستمرار، ستصبح المنافسة على نطاقات تردد معينة أكبر وسيصبح الاستخدام الفعال لهذا الطيف أكثر أهمية، وهناك حاجة إلى إدارة فعالة للطيف من أجل:

• حماية الترددات التي تستخدمها الخدمات الحرجة من خلال منع التداخل الضار.

• تحديد الفرص لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.

• السماح للتكنولوجيات الجديدة بالتطوير والنشر ضمن أطر مرنة.

• تقليل تكلفة معدات الاتصالات.

لمواكبة الطلب المتطور واستخدام الطيف يجب على المنظمين تنفيذ أفضل الممارسات في تخطيط الطيف والهندسة والترخيص، وهذا يعني مواكبة كيفية استخدام التقنيات الجديدة والحالية للطيف بحيث يتمثل أحد الجوانب الرئيسية لهذه العملية في مراقبة استخدام الطيف الحالي؛ لتحديد المجالات التي يمكن فيها تحسين الكفاءة.

تمكن مراقبة الطيف المنظمين من ضمان امتثال مستخدمي الطيف للوائح الحالية وتحديد مشكلات التداخل ومعالجتها وقياس استخدام نطاقات التردد المختلفة، ونظرًا لأن التقنيات الجديدة تتنافس مع الخدمات الحالية عبر الطيف فمن الضروري بشكل متزايد اتباع نهج استباقي وحديث للرصد.

كما يمكن أن يمثل تقييم كفاءة استخدام الطيف تحديات، حيث قد يكون من الصعب مقارنة الفوائد النسبية التي توفرها الخدمات المختلفة، ويجب أن تنظر الحكومات في تعزيز الكفاءة من خلال تحفيز مستخدمي الطيف على نشر تقنيات أكثر كفاءة وكذلك عن طريق السماح بمشاركة الطيف أو تأجيره أو تداوله، ويمكن لمواءمة تخصيص الترددات على المستويين العالمي والإقليمي أن تعود بفوائد كبيرة على المستهلكين.

تؤدي القرارات المتخذة في المؤتمرات العالمية للاتصالات الراديوية (WRC) التابعة للاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) إلى تنسيق دولي طويل الأجل وتوزيع متوازن للطيف بين الخدمات المتنافسة، ولكي يتم تنفيذ هذه القرارات على المستوى الوطني ولازدهار الخدمات الجديدة، يجب على الحكومات الوطنية أن تدمج بشكل استباقي قرارات المؤتمر العالمي للاتصالات الراديوية في أطرها التنظيمية الوطنية.

ملاحظة:“ITU” هي اختصار لـ “International Telecommunications Union”.

ملاحظة:“WRC” هي اختصار لـ “World Radiocommunication Conference”.

في النهاية، أدى الطلب على الطيف التجاري لدعم الاتصالات اللاسلكية ذات النطاق العريض إلى جعل الحكومة تنظر في إعادة استخدام ترددات الراديو المختلفة، بما في ذلك نطاقات اتصالات الأقمار الصناعية بجوار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).