أهمية الطيف الراديوي في الاتصالات

تضمن الاتصالات اللاسلكية ذات النطاق العريض تغطية واتصال واسعين لتلبية الاحتياجات المجتمعية والصناعية وتوفر شبكات الهاتف المحمول الأرضية من أجيال مختلفة، من (GSM) إلى (5G) تكملها شبكات (Wi-Fi Radio LAN) إمكانية الوصول إلى الإنترنت، كما يتيح النطاق العريض اللاسلكي الربط البيني لجميع أنواع الآلات والأشياء ويتم نشر الوصول إلى الاتصالات المتنقلة.

ما هو الطيف الراديوي

الطيف الراديوي: هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي بترددات من (30 هرتز) إلى (300 جيجاهرتز) وتستخدم الموجات الكهرومغناطيسية في هذا النطاق الترددي، والتي تسمى موجات الراديو وعلى نطاق واسع في التكنولوجيا الحديثة ولا سيما في الاتصالات السلكية واللاسلكية.

ملاحظة:“GSM” هي اختصار لـ “Global system for mobile communication”.

ملاحظة:“LAN” هي اختصار لـ “Local Area Network”.

مجالات الطيف الراديوي

إنّ التقنيات المعروفة التي تستخدم الطيف الراديوي هي التقنيات الخلوية اللاسلكية ذات النطاق العريض وعلى سبيل المثال على أساس معيار تكنولوجيا الجيل الرابع أو الخامس وأنظمة (Wi-Fi)، وبالإضافة إلى هذه التقنيات يتيح الطيف الراديوي أيضًا الخدمات الحالية والمستقبلية في مجموعة متنوعة من المجالات بما في ذلك:

1- البث

بما في ذلك التقارير الإخبارية والمقابلات والإنتاج المسرحي مثل: الميكروفونات والكاميرات اللاسلكية وأنظمة النقل الذكية وهي المركبات التي تتواصل مع بعضها البعض ومع البنية التحتية للطرق، ممّا يمنح السائقين معلومات مهمة للسلامة وربما التدخل لمنع الحوادث الخطيرة أو التخفيف منها وشبكات الاتصال لخدمات الطوارئ.

2- إنترنت الأشياء

على سبيل المثال للشبكات الذكية والزراعة الذكية والمدن الذكية والمنازل الذكية والصناعة.

3- أجهزة قصيرة المدى

تعتمد على أجهزة الاستشعار والتي تمتد من فتحات أبواب المرآب البسيطة وأنظمة الإنذار فضلاً عن الأنظمة الصحية الذكية والتطبيب عن بعد.

ما هي أهمية الطيف الراديوي

أهمية الطيف الراديوي في الاتصالات المتنقلة

أصبحت اتصالات الهاتف المحمول جزءًا لا يتجزأ من حياتنا ممّا يسمح بالاتصال في أي مكان وفي أي وقت وكما يعتمد المواطنون والشركات والمؤسسات في جميع أنحاء العالم بشكل متزايد، على الاتصالات المحمولة لتكون قادرة على التواصل والعمل والتعاون.

يجب أن تكون إدارة الطيف الراديوي للاتصالات المتنقلة ذكية وفعالة لمنع التداخل بين مختلف المستخدمين وتعظيم فوائد المستخدم من حيث الاتصال والاستدامة، وتعزيز الابتكار والخدمات في السوق الموحدة ومن أجل تحقيق هذه الأهداف يتم تطوير سياسة الطيف، وتنسيق تخصيص الطيف الراديوي في ظل ظروف تقنية منسقة وكذلك تخطيط وتنفيذ إجراءات تخصيص الطيف الوطنية.

تماشياً مع قرار الطيف الراديوي وقانون الاتصالات الإلكترونية الأوروبي تضع المفوضية قرارات تنفيذية فنية لضمان مواءمة الظروف؛ لتوافر الطيف الراديوي واستخدامه بكفاءة ويتم بالفعل تحديد أكثر من (4 جيجاهرتز) من الطيف الراديوي وتنسيقه للأنظمة الأرضية القادرة على توفير خدمات الاتصالات الإلكترونية اللاسلكية ذات النطاق العريض بما في ذلك الاتصالات المتنقلة، والتي تمتد على نطاقات التردد المنخفض والمتوسط ​​والعالي وفقًا لمبادئ التكنولوجيا وحيادية الخدمة.

كما يتم تحليل إجراءات منح الطيف في الدول الأعضاء لضمان توافر الطيف الراديوي الكافي في الوقت المناسب في ظل ظروف مؤيدة للاستثمار ضمن النطاقات المتوافقة؛ لنشر شبكات لاسلكية واسعة النطاق بما في ذلك الهواتف المحمولة.

أهمية الطيف الراديوي في شبكة من الخلايا الصغيرة لـ 5G

تُعد الشبكات اللاسلكية الأكثر ذكاءً بما في ذلك الخلايا الصغيرة والهوائيات الموزعة شرطًا أساسيًا لإطلاق (5G) بالكامل، كما تحدد اللائحة التنفيذية الخصائص المادية والتقنية للخلايا الصغيرة المعفاة من أي تصريح تخطيط فردي للمدينة أو أي تصاريح فردية مسبقة أخرى، حيث يحدد تعريف الخلية الصغيرة في اللائحة التنفيذية حدودًا صارمة من حيث الحجم والطاقة المنبعثة من تلك التركيبات ذات الخلايا الصغيرة.

في هذه اللائحة أيضًا حماية الصحة العامة من التعرض للمجالات الكهرومغناطيسية وكذلك التكامل البصري للخلايا الصغيرة، ولهذه الغاية فإنّه ينص على الامتثال لحدود المجالات الكهرومغناطيسية (EMF) لنشر الشبكات المتنقلة العامة، وتحمي حدود المجالات الكهرومغناطيسية هامشًا يقل (50 مرة) عن المستويات التي تشير إليها الأدلة العلمية الدولية على أنّها ذات تأثير محتمل على صحة الإنسان.

ملاحظة: “EMF” هي اختصار لـ “electromagnetic field”.

الاستخدام في مجال الصناعة

أصبح نشر الاتصال اللاسلكي الموثوق والمرن ضرورة متزايدة للعمليات الصناعية المهمة للأعمال مثل تلك المتعلقة بالتصنيع الآلي في المصانع الذكية، كما يمكن استخدام اتصال (5G) لتوصيل أجهزة الاستشعار بآلات مختلفة، وبالتالي تمكين المصانع وشركات الطيران وشركات صناعة السيارات والمشغلين الصناعيين الآخرين من مراقبة وإدارة المعدات والمنتجات لغرض الصيانة والإصلاح.

كما يمكن نقل البيانات التي تم جمعها من أجهزة الاستشعار عبر شبكة (5G) إلى المعالجات باستخدام خوارزميات التعلم الآلي للتنبؤ بالسلوك المستقبلي للمعدات قبل حدوث أي ضرر جسيم، وعلاوةً على ذلك يعتمد التصنيع الصناعي على الدقة العالية والتحكم في الماكينة عن بُعد، فضلاً عن الروبوتات المستقلة والمركبات الداخلية والتي ترتبط ببعضها البعض في شبكة مؤسسة خاصة لشبكات الجيل الخامس ذات المهام الحرجة.

كيفية إدارة استخدام الطيف الراديوي

لمنع التداخل بين مختلف المستعملين يتم تنظيم توليد ونقل الموجات الراديوية من خلال القوانين الإقليمية أو الوطنية ويتم تحسينها بشكل أكبر على المستوى الدولي من قبل هيئة دولية، وهناك نوعان من الأدوار الأساسية في إدارة الطيف الراديوي:

• وضع الشروط التقنية لاستخدام الطيف الراديوي لكل نطاق طيف وتسمى أيضًا عملية “تنسيق الطيف”.

• تخصيص الطيف الراديوي للمستخدمين أي مشغلي الهاتف المحمول وقد يستلزم هذا التخصيص منح الطيف وخطط الترخيص الممكنة في نطاقات معينة؛ لتجنب مخاطر التداخل في نطاقات معينة أو نطاقات معفاة من الترخيص.

أهداف تطبيق سياسة الطيف الراديوي

• مواءمة استخدام الطيف الراديوي.

• العمل على زيادة كفاءة استخدام الطيف.

• تحسين توافر المعلومات حول الاستخدام الحالي والخطط المستقبلية لاستخدام الطيف وتوافره.

أساسيات الطيف الترددي

يحتوي الطيف الراديوي المستخدم على عدد محدود من الترددات بسبب عوامل مثل: خصائص الانتشار للنطاقات المتنوعة وتوافر المعدات لأنواع متنوعة من التوزيعات، ومدى ملاءمة نطاقات التردد المختلفة لتخصيصات محددة، كما يتم توزيع الطيف بين مشغلي الاتصالات ويختلف التخصيص لمن يستعملون تقنيات (GSM) و(CDMA).

كما يتم تخصيص طيف متنوع من (2X4.4 ميجاهرتز) إلى (2X10 ميجاهرتز) للنظام العالمي للجوال (GSM) بينما تم تخصيص (2X2.5 ميجاهرتز) إلى (2X5 ميجاهرتز) لمقدمي الخدمات باستخدام تقنية (CDMA)، حيث بالنسبة لنظام (GSM) يعتمد تخصيص الطيف على المشتركين:

• تخصيص (4.4 ميجاهرتز) مبدئيًا ويمكن لشركة الاتصالات أن تطلب (6.2 ميجاهرتز) إضافية.

• يتم منح طيف قدره (8 ميجاهرتز) فقط للشركات التي لديها قاعدة مشتركين تزيد عن خمسة و(2 ميجاهرتز) أخرى إلى (8 ميجاهرتز) بعد الوصول إلى قاعدة مشتركين تبلغ (10).

• يحصل مشغلو (CDMA) على (2.5 ميجاهرتز) مبدئيًا ويتم النظر في (2.5 ميجاهرتز) إضافية بعد ضمان الاستخدام الفعال وعلى أساس قاعدة المشتركين.

• يستخدم مشغلو الهواتف المحمولة هنا النطاق (1800 ميجاهرتز) و(800 ميجاهرتز) و(900 ميجاهرتز).

ملاحظة:“CDMA” هي اختصار لـ “Code-division multiple access”.

في النهاية، إنّ الطيف الترددي هو نطاق من ترددات الراديو الكهرومغناطيسية المستخدمة لنقل الصوت والبيانات والصور، حيث يقوم مشغلو الاتصالات المتنقلة بإرسال واستقبال الترددات لتمكين الاتصال بين هاتفين وكما تستخدم خدمات الدفاع والسكك الحديدية الطيف الترددي.