كيفية تخصيص نطاق الطيف الراديوي

يمنح تخصيص الطيف الشخص حقوقًا في استخدام نطاق تردد محدد أو أكثر لأي غرض يتفق مع شروط التخصيص وتُعد تخصيصات (IMT-2000 (3G) و900 MHz و1800 MHz) أمثلة لتخصيصات الطيف، كما يجب أن يكون استخدام نطاق التردد المحدد الذي سيتم تخصيصه متسقًا مع خطة الطيف الترددي، حيث تخصيص الطيف صالح لمدة أقصاها (20 سنة) ويمكن لصاحب التخصيص نقل الطيف مع مراعاة شروط تخصيص الطيف.

أساسيات تخصيص نطاق الطيف الراديوي

يتم توفير طرق ونظام لإدارة ورصد تخصيص موارد الطيف الراديوي على أساس الوقت والمكان والتردد، حيث قد يتم تمكين الشبكة لتخصيص موارد الطيف الزائدة؛ ليستخدمها موفرو الشبكات الآخرون في الوقت الفعلي وقد يتم نقل الموارد المخصصة من موفر لديه موارد فائضة إلى آخر يحتاج إلى موارد إضافية، بناءً على الشروط التعاقدية أو على مفاوضات وتسويات الشراء في الوقت الفعلي.

قد يتم تمكين الشبكة لمراقبة استخدام الموارد المخصصة على أساس الوقت الحقيقي والتفريغ أو السماح لمستخدمين إضافيين حسب توافر موارد الطيف، حيث يمكن تمكين شبكات الأمان العامة لإتاحة موارد الطيف لعامة الجمهور من خلال تخصيص موارد الطيف ومراقبة استخدام تلك الموارد، وأثناء حالة الطوارئ عندما تزداد حركة المرور على شبكة أمان عامة، قد تقوم شبكات الأمان العامة بإلغاء تحميل حركة عرض النطاق الترددي لتوفير الموارد اللازمة لمستخدمي السلامة العامة.

مع الاستخدام المتزايد باستمرار لأجهزة الاتصال اللاسلكي للوصول إلى الشبكات وتنزيل الملفات الكبيرة مثل ملفات الفيديو هناك طلب متزايد على طيف الترددات الراديوية، حيث يشتكي مستخدمو الهواتف الذكية من انقطاع المكالمات وبطء الوصول إلى الإنترنت.

وكذلك المشكلات المماثلة التي ترجع إلى حد كبير إلى وجود عدد كبير جدًا من الأجهزة التي تحاول الوصول إلى النطاق الترددي المحدود للتردد اللاسلكي المخصص لهذه الخدمات، ومع ذلك فإنّ أجزاء من طيف التردد اللاسلكي مثل: نطاقات التردد اللاسلكي المخصصة لخدمات الطوارئ لا يتم استخدامها إلى حد كبير بسبب الاستخدام غير المستمر والعرضي لنطاقات الاتصالات الصوتية والراديو.

تطبيقات نطاق الطيف الراديوي

1. في شبكة WDM

في شبكة (WDM) الضوئية بدون طول موجي أو تحويلات (OEO) لنقل البيانات من عقدة مصدر إلى عقدة وجهة مترابطة بواسطة روابط بصرية متعددة، تحتاج الشبكة إلى تكوين مسار بين العقدتين وتعيين مورد طيف لاستيعاب الطلب على الطيف لنقل البيانات، حيث سيتضمن المسار روابط مختلفة لديها الموارد اللازمة لدعم الطلب على الطيف، ويشار عمومًا إلى الخوارزمية التي تستخدمها الشبكة لاختيار طريق وتخصيص طيف باسم خوارزمية التوجيه وتخصيص الطيف (RSA).

ملاحظة:“WDM” هي اختصار لـ “Wavelength Division Multiplexing”.

ملاحظة:“OEO” هي اختصار لـ “Optical-to-Electrical-to-Optical”.

ملاحظة:“RSA” هي اختصار لـ “Routing and Spectrum Assignment”.

2. في الشبكات الضوئية

في الشبكات الضوئية يتمثل أحد أهداف (RSA) في تحديد المسار الأمثل بين عقدة المصدر والعقدة الوجهة بحيث قد يكون المسار الأمثل هو المسار الأقصر طولاً أو الأصغر في تأخير الإرسال أو الأقل تكلفة، ومن الأهداف الأخرى لـ (RSA) الاستخدام الفعال لموارد الطيف.

يمنع مخطط (RSA) المثالي تجزئة الطيف التي تتخلل فيها مقاطع الطيف المستخدمة وغير المستخدمة، حيث تؤدي تجزئة الطيف إلى ضياع موارد الطيف التي يتم حظرها ولا يمكن تخصيصها، كما يمكن لمخطط (RSA) المثالي أن يحقق نسبة حجب صفرية أو منخفضة أي النسبة المئوية للطيف المحظور في نطاق الترددات.

ومع ذلك غالبًا ما تكون خوارزمية (RSA) التي توفر استخدامًا فعالًا لموارد الطيف مكلفة من الناحية الحسابية ونظرًا لندرة موارد الطيف على الألياف الضوئية، فمن الأهمية بمكان زيادة استخدامها من خلال استراتيجيات التزويد الفعالة أو خوارزميات التخصيص، وهناك حاجة إلى خوارزمية (RSA) متقدمة يمكنها تحقيق كفاءة طيف عالية مع تعقيدات حسابية منخفضة.

طرق إدارة تخصيص نطاق الطيف الراديوي

تتضمن طريقة الإدارة الديناميكية لموارد طيف الترددات الراديوية (RF) في التردد والمكان والوقت مراقبة استخدام موارد طيف التردد اللاسلكي في الشبكة، وتحديد مقدار موارد طيف التردد الراديوي غير المستخدمة في الشبكة، كما تتضمن الطريقة تخصيص جزء من كمية موارد الطيف الراديوي غير المستخدمة للشبكة لاستخدامها من قبل المستخدمين الثانويين وتلقي طلب موارد طيف ترددات لاسلكية إضافية من شبكة ثانية.

تتضمن الطريقة توفير وصول الشبكة إلى موارد الطيف الراديوي غير المستخدمة للشبكة وقد تتضمن الطريقة تفريغ مستخدم ثانوي من الشبكة، ويشتمل نظام الاتصال الذي يشتمل على خادم تم تكوينه بتعليمات قابلة للتنفيذ من قِبل الخادم لأداء العمليات على موازنة وإدارة ديناميكية للطيف، حيث تتيح الإدارة إتاحة طيف الترددات الراديوية لأجهزة التردد اللاسلكي في التردد والمكان والوقت.

يتضمن الخادم تعليمات قابلة للتنفيذ من قِبل الخادم لأداء العمليات من موازنة وإدارة الطيف الديناميكي، حيث تتيح الإدارة إتاحة طيف الترددات الراديوية لأجهزة التردد اللاسلكي في التردد والمكان والزمان، وكما تشتمل غرفة تصفية طيف الترددات الراديوية على خادم لمراقبة استخدام موارد طيف الترددات الراديوية، وتحدد غرفة المقاصة مقدار موارد الطيف الراديوي غير المستخدمة في نظام الاتصال.

كما يتم تخصص جزءًا من كمية موارد الطيف الراديوي غير المستخدمة للاستخدام من قبل المستخدمين الثانويين، حيث خصصت نماذج الخادم حصصًا من موارد طيف التردد اللاسلكي غير المستخدمة لنظام الاتصالات، وسيتم استخدام الأسهم المخصصة بواسطة نظام اتصال ثانٍ وقد يقوم الخادم بالإبلاغ عن توفر المشاركات المخصصة لنظام الاتصال.

كيفية تخصيص نطاق الطيف الراديوي

يتم توفير طريقة وجهاز ديناميكي لتخصيص الطيف وتتضمن الطريقة:

• العثور على نطاقات تردد غير خاملة في تغطية جهاز اتصال وفقًا للمعلومات الموجودة في قاعدة بيانات.

• اختيار نطاق تردد من نطاقات التردد غير الخاملة كنطاق تردد للتفاوض، وإرسال طلب تخصيص طيف إلى جهاز مسبب للتداخل باستخدام نطاق تردد التفاوض.

• الحصول على تخصيص استخدام الجهاز المسبب للتداخل، حيث يكون تخصيص الاستخدام استجابة لطلب تخصيص الطيف.

• يمكن للحلول التقنية أن تخصص بشكل فعال موارد الطيف الديناميكي لجهاز اتصال، وهي سهلة التنفيذ.

أهمية تطبيق مبدأ تخصيص نطاق الطيف الراديوي

أثناء تخصيص الطيف الخامل يتم عادةً اعتماد إستراتيجية التوزيع الديناميكي للطيف ويعني التخصيص الديناميكي للطيف أنّ الطيف الديناميكي الذي سيتم تخصيصه لا ينتمي إلى جهاز معين، أي أنّ الطيف الديناميكي يستخدمه العديد من المستخدمين، وعندما لا يستخدم جهاز اتصال الطيف الديناميكي بعد الآن يتم تخصيص الطيف لأجهزة أخرى.

يمكن استخدام نفس نطاق التردد بواسطة أجهزة مختلفة في نفس الموقع الجغرافي ممّا يتسبب في حدوث تداخل ويؤثر على جودة الاتصال، لذلك يجب حل مشكلة كيفية تخصيص تراخيص الأطياف بشكل معقول وديناميكي وتقليل التداخل بين الأجهزة، كما يتم توفير طريقة ديناميكية لتوزيع الطيف في التقنية السابقة.

يتم إنشاء قناة تحكم مشتركة لكل جهاز مشارك في توزيع الطيف ويتم التفاوض على استخدام الموارد بواسطة الأجهزة التي تتطلب موارد الطيف الديناميكي، وقد يحصل الجهاز على تراخيص لنطاق تردد من خلال اكتشاف ما إذا كان نطاق التردد خاملًا، وبعد طلب تراخيص نطاق التردد يمكن تمييز نطاق التردد على أنّه نطاق تردد غير خامل.

ملاحظة:“TV” هي اختصار لـ “Television”.

في النهاية، مع تطور تقنيات الاتصالات أصبحت موارد الطيف اللاسلكي نادرة بشكل متزايد، ومع ذلك لا يتم استخدام بعض موارد الطيف بشكل جيد، حيث قد تتضمن قنوات البث التلفزيوني (TV) قدرًا معينًا من المساحة البيضاء للتلفاز ويمكن تخصيص الموارد الخاملة لتلبية متطلبات الاتصال للأجهزة.