ما هي استخدامات الطيف الراديوي

يتجزأ طيف الترددات الراديوية إلى أجزاء صغيرة لعدد كبير من التطبيقات من راديو (AM) و(FM) والتلفاز والشبكات الخلوية إلى أجهزة الاتصال اللاسلكي، واتصالات الأقمار الصناعية والاستخدامات العسكرية وحتى لإرسال واستلام الإشارات إلى الفضاء الخارجي.

كيفية اعتماد الطيف الراديوي

يتم تشكيل أجهزة الإرسال والاستقبال “لسماع” التردد المبرمج المحدد فقط ولكن اعتمادًا على القدرة والتردد وقد يكون هناك “فائض” ممّا قد يتسبب في حدوث تداخل، وعلاوةً على ذلك هناك قيود على البرامج والأجهزة ومشكلات في قابلية البرمجة، ولكن التردد اللاسلكي يشارك النطاق الترددي والقنوات مع البريد الإلكتروني والوصول إلى الإنترنت واتصالات التوصيل بين المكاتب والمباني.

ينقسم الطيف إلى نطاقات تردد مختلفة وقد تم تخصيص كل نطاق لتطبيق معين يتراوح من اتصالات الطيران والبحرية إلى محطات الراديو (AM) و(FM)، وارتفع الطلب على النطاق العريض اللاسلكي بسبب الابتكار التكنولوجي مثل: خدمات الهاتف المحمول (3G) و(4G) والنمو السريع لخدمات الإنترنت اللاسلكية، ومع انفجار التقنيات التي تتطلب استعمال الطيف الراديوي يبحث مديرو الطيف عن طرق لزيادة توافر الطيف للنطاق العريض والحفاظ على الخدمات الحيوية.

يعتبر الطيف الراديوي عالميًا موردًا طبيعيًا وفي المناطق الصناعية من العالم يتم استخدام هذا المورد على نطاق واسع وهناك ضغط مستمر لتنظيم الطيف الراديوي؛ لإفساح المجال لمستخدمين إضافيين وفي المقابل في العديد من البلدان النامية وفي المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة، تكون أجزاء من الطيف الراديوي غير مستخدمة فعليًا.

ومع ذلك يتزايد استخدام الطيف الراديوي في كل مكان، حيث لا يسعى المزيد من المستخدمين إلى استخدام الخدمات الحالية فحسب، بل هناك أيضًا خدمات جديدة تتطلب أجزاء من الطيف الراديوي وستضع هذه الخدمات الجديدة والمختلفة مطالب مستقبلية للطيف الراديوي أكبر من تلك التي تم تصورها سابقًا.

ملاحظة:“FM” هي اختصار لـ “Frequency Modulation”.

ملاحظة:“AM” هي اختصار لـ ” Amplitude Modulation”.

مجالات استخدام الطيف الراديوي

يُعد الطيف الراديوي نوعًا خاصًا من الموارد الطبيعية التي يمكن تجديدها على الفور وإذا توقف كل شخص يستخدم الطيف الراديوي عن الإرسال فسيكون الطيف بأكمله متاحًا على الفور لاستخدامات أخرى، ومع ذلك فقد حدث هذا فقط أثناء الحرب أو عندما تقوم هيئة تنظيمية بتغيير مجموعة من المستخدمين من جزء من الطيف الراديوي إلى جزء آخر.

من ناحية أخرى يمكن استنفاد مورد الطيف الراديوي أو أجزاء منه بشكل فعال إذا تجاوز عدد عمليات الإرسال سعة النطاق، وعندما يحدث هذا يصبح التداخل المتبادل كبيرًا جدًا بحيث يتم تقليل مقدار الإرسال القابل للاستخدام إلى ما دون نقطة الفائدة، وعند حدوث ذلك يمكن تتبع السبب إلى أن الهيئة التنظيمية الوطنية سمحت لعدد كبير جدًا من المستخدمين بالوصول إلى نطاق، أو عدم وجود قواعد تشغيل واضحة أو انضباط المشغل.

لهذا السبب تمنح الحكومات الوطنية المستخدمين امتياز استخدام الطيف الراديوي مقابل اتفاقيات للالتزام بقواعد الاستعمال، وبالإضافة إلى ذلك غالبًا ما يتفق المستخدمون فيما بينهم على إجراءات إضافية غير رسمية لضمان عدم تحميل مورد الطيف فوق طاقته.

في أوقات الكوارث من صنع الإنسان أو الطبيعة يرتفع الطلب في حالات الطوارئ على عمليات الإرسال الإضافية إلى عدة مرات بشكل طبيعي، وفي هذه الأوقات حتى أفضل الخدمات المنضبطة قد تتجاوز في التحميل إذا لم يتم تخصيص الترددات الراديوية بعناية لاستيعاب احتياجات الاستخدام المتزايدة، كما يجب أن تضع الهيئة التنظيمية دائمًا هذا الطلب الكبير المحتمل في الاعتبار عند النظر في المخصصات، ويصل مورد الطيف الراديوي إلى قيمته القصوى أثناء هذا الحدث وبعده مباشرة.

كما هو الحال مع العديد من الموارد الطبيعية لا يكون لمورد الطيف الراديوي قيمة حقيقية حتى يتم تطويره من خلال الاستخدام الخالي من التداخل بشكل عام، أي إلى أن يتم تصميم وبناء وتشغيل المعدات للاستخدام المحدد ثم يكتسب الطيف الراديوي قيمة المعدات والخدمة التي يقدمها، ونتيجة لذلك فإنّ تخصيصات الطيف الراديوي بمجرد إجرائها تميل إلى أن تكون شديدة المقاومة للتغيير.

أشكال استخدام نطاق الطيف الراديوي

القيمة المحتملة لجزء من الطيف الراديوي هي دالة على القدرة على استخدامه بشكل اقتصادي وفعال ويعتمد هذا على أشياء كثيرة مثل خدمة النطاق الترددي والإعدادات المحلية وما إلى ذلك، وعندما يتم استعمال الطيف الراديوي من قبل الشركات التجارية كأداة لزيادة الإنتاجية، يمكن بشكل عام تحديد توفير التكاليف بدقة.

في نطاقات التردد الأقل أي أقل من (20 ميجاهرتز) وفي نطاقات تردد أعلى معينة مثل تلك المستخدمة للأقمار الصناعية، كما يمكن للإشارات في بعض الأحيان أن تصل إلى جميع أنحاء العالم ويتطلب الاستخدام البحري والجوي للطيف الراديوي أن تعمل أجهزة الإرسال على متن الطائرات والسفن، ونظرًا لأن إشارات التردد اللاسلكي غالبًا ما تعبر الحدود الوطنية، حيث يمكن أن تتداخل مع الترددات اللاسلكية المخصصة في بلد آخر وإيجاد طرق لتنسيق إجراءات التخصيص الفردية الخاصة بها.

من أجل استعمال الطيف الراديوي للاتصالات اللاسلكية يتم تقسيمه إلى نطاقات تردد متعددة وبعض النطاقات هي الأنسب لاتصالات الطيران، بينما يعتمد البعض الآخر للهواتف المحمولة والتلفاز والاتصال عبر الأقمار الصناعية.

تستخدم صناعة الاتصالات في المقام الأول طيف الترددات العالية جدًا (VHF) أي (1.41 ميجاهرتز) من الطيف بين (160.1700 ميجاهرتز) و(161.5800 ميجاهرتز) للاتصالات الصوتية، لكن يتم استعمال ترددات أخرى على الطيف الراديوي لعمليات أساسية أخرى.

تطور الطيف الراديوي

على مدى العقود القليلة الماضية حدثت تطورات ملحوظة في تكنولوجيا الاتصالات المتنقلة، كما تعتمد اتصالات الهاتف المحمول بشكل أساسي على إرسال واستقبال البث اللاسلكي، مثل: الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي تُعد موجات الراديو جزءًا من الطيف الكهرومغناطيسي (EMS)، وتتناسب طاقة الموجات الكهرومغناطيسية مع ترددها وتتناسب عكسًا مع طولها الموجي.

والموجات الأطول لها طاقة أقل والموجات الأقصر لها طاقة أعلى وطاقة موجات الراديو والميكروويف أقل بكثير من طاقة الضوء المرئي، والطيف الراديوي ليس غير محدود وتنظم البلدان والمناطق المختلفة حول العالم أي أجزاء من الطيف الراديوي يمكن استخدامها ولأي غرض والتنظيم مطلوب من أجل:

• تعزيز الاستخدام الفعال للطيف الراديوي المتاح.

• تسهيل تقديم الخدمات للمستهلكين (الراديو والتلفاز والهاتف المحمول والنطاق العريض).

• تشجيع الابتكار.

• الحد من التداخل بين الخدمات.

باستخدام تعريف أنّ الاستخدام الأكثر كفاءة لطيف الترددات الراديوية هو ذلك الذي ينتج أقصى اتصال مع نقطة أو داخل منطقة ما وعبرها، يتضح أن توسيع عرض النطاق الترددي مطلوب لتحقيق سعة الاتصال المثلى وتظهر فعالية التعديل الرقمي في عرض النطاق الترددي التجاري؛ للحماية من التداخل في بيئة شبكة حضرية كثيفة.

ملاحظة:“EMS” هي اختصار لـ “The electromagnetic spectrum”.

في النهاية، إنّ الطيف الراديوي هو قسم من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يكون من (1 هرتز) إلى (3000) جيجاهرتز، حيث أصبحت الموجات الكهرومغناطيسية في هذا النطاق الترددي وتُعد موجات الراديو ومستعملة على مدى كبير في التكنولوجيا المتطورة وخاصةً في الاتصالات السلكية واللاسلكية.