ما هي الاتجاهات المستقبلية في استخدام طيف الشبكة الخلوية؟

مرحبًا يا من هناك! كمزود للطيف، كنت أراقب عن كثب الاتجاهات المستقبلية في استخدام طيف الشبكة الخلوية. إنها منطقة مثيرة للغاية وتتطور باستمرار، وأنا متشوق لمشاركة أفكاري معكم.

أولاً، دعونا نتحدث عن الطلب المتزايد على المزيد من الطيف. مع انتشار الأجهزة المحمولة وزيادة شعبية البيانات - التطبيقات المتعطشة مثل بث الفيديو والألعاب عبر الإنترنت والخدمات السحابية، أصبحت الحاجة إلى طيف إضافي عالية للغاية. يريد المستهلكون سرعات أعلى واتصالات أكثر موثوقية، ويتعرض مشغلو الشبكات الخلوية لضغوط لتحقيق ذلك.

أحد الاتجاهات الرئيسية هو التحرك نحو نطاقات التردد الأعلى. تقليديا، اعتمدت الشبكات الخلوية على نطاقات تردد أقل (أقل من 3 جيجا هرتز) لأنها توفر خصائص انتشار أفضل، مما يعني أن الإشارات يمكن أن تنتقل لمسافات أطول وتخترق المباني بسهولة أكبر. ومع ذلك، أصبحت نطاقات التردد المنخفضة هذه مزدحمة. لذلك، بدأ المشغلون في النظر إلى نطاقات تردد أعلى، مثل ترددات الموجة المليمترية (mmWave) (أعلى من 24 جيجا هرتز).

توفر ترددات MmWave كمية هائلة من الطيف المتاح، والتي يمكن أن تدعم معدلات بيانات عالية للغاية. على سبيل المثال، بدأت شبكات 5G في استخدام نطاقات mmWave لتوفير اتصالات بسرعة جيجابت. ولكن هناك تحديات أيضا. تتمتع إشارات MmWave بنطاق أقصر ويتم حظرها بسهولة أكبر بواسطة العوائق مثل المباني والأشجار. وللتغلب على هذه التحديات، يقوم مشغلو الشبكات بنشر عدد كبير من الخلايا الصغيرة. هذه الخلايا الصغيرة عبارة عن محطات قاعدة منخفضة الطاقة يمكن وضعها بالقرب من المستخدمين، مما يساعد على تعزيز قوة الإشارة والتغطية في المناطق ذات ترددات mmWave.

وهناك اتجاه آخر يتمثل في مفهوم تقاسم الطيف. فبدلاً من الاستخدام الحصري لنطاق طيف معين، يتيح التقاسم لمشغلين أو خدمات متعددة استخدام نفس الطيف في أوقات مختلفة أو في مناطق جغرافية مختلفة. وهذا يمكن أن يجعل استخدام موارد الطيف المحدودة أكثر كفاءة. على سبيل المثال، تسمح خدمة راديو النطاق العريض للمواطنين (CBRS) في الولايات المتحدة بالاستخدام المشترك للنطاق 3.5 جيجا هرتز. ويشمل ذلك موفري الخدمات اللاسلكية التجاريين، فضلاً عن المؤسسات الحكومية وغير الربحية. يمكن أن يؤدي تقاسم الطيف أيضًا إلى تقليل تكلفة الحصول على الطيف بالنسبة للمشغلين، حيث لا يتعين عليهم تقديم عطاءات للحصول على الحقوق الحصرية لجزء كبير من الطيف.

الوصول إلى الطيف الديناميكي (DSA) هو شكل متقدم من أشكال تقاسم الطيف. باستخدام DSA، يمكن للأجهزة اكتشاف الطيف المتاح واستخدامه تلقائيًا في الوقت الفعلي. وهذا يعني أنه إذا لم يتم استخدام نطاق معين من قبل المستخدم الأساسي، فيمكن للمستخدمين الثانويين الاستفادة منه. يمكن أن يؤدي DSA إلى تحسين كفاءة استخدام الطيف بشكل كبير ومن المتوقع أن يلعب دورًا كبيرًا في الشبكات الخلوية المستقبلية.

الآن، دعونا نتحدث عن أهمية تحليل الطيف في كل هذا. باعتباري مزودًا للطيف، أعتمد على أجهزة تحليل الطيف عالية الجودة لمراقبة الطيف وإدارته. على سبيل المثال،N9340A Agilent محلل طيف الترددات اللاسلكية المحمول، 3 جيجاهرتزهي أداة عظيمة. إنه محمول باليد، مما يعني أنه يمكنني أخذه إلى مواقع مختلفة لتحليل الطيف في الموقع. يحتوي على نطاق تردد يصل إلى 3 جيجا هرتز، وهو مفيد لتحليل نطاقات التردد المنخفضة التقليدية التي لا تزال تستخدم على نطاق واسع في الشبكات الخلوية.

المحلل الطيف FSP7 Rohde & Schwarz، 9 كيلو هرتز - 7 جيجا هرتزهو خيار ممتاز آخر. مع نطاق تردد من 9 كيلو هرتز إلى 7 جيجا هرتز، يمكنه تغطية نطاق واسع من الترددات، بما في ذلك بعض ترددات النطاق المتوسط ​​الناشئة التي يتم استخدامها في شبكات الجيل الخامس. يوفر هذا المحلل قياسات دقيقة ومفصلة للطيف، والتي تعتبر ضرورية لفهم كيفية استخدام الطيف واكتشاف أي مشكلات تتعلق بالتداخل.

ال8560EC اجيلنت محلل الطيف المحمول، 30 هرتز إلى 2.9 جيجا هرتزهو أيضا أحد الأصول القيمة. إنه محمول، لذا يمكنني تحريكه بسهولة. يعد نطاق التردد من 30 هرتز إلى 2.9 جيجا هرتز مثاليًا لتحليل نطاقات التردد المنخفض التي لا تزال مهمة لتغطية الشبكة الخلوية في العديد من المناطق.

وبالنظر إلى المستقبل، يمكننا أن نتوقع رؤية المزيد من التكامل بين أنواع مختلفة من التقنيات اللاسلكية. على سبيل المثال، الجمع بين شبكة Wi-Fi والشبكات الخلوية. يمكن لشبكة Wi-Fi تفريغ كمية كبيرة من حركة البيانات من الشبكات الخلوية، خاصة في المناطق الداخلية حيث يمكن أن تكون إشارات Wi-Fi قوية. يعمل المشغلون على تقنيات مثل Wi-Fi Calling وLTE - Wi-Fi Aggregation (LWA) لجعل الانتقال بين شبكة Wi-Fi والشبكات الخلوية سلسًا للمستخدمين.

بالإضافة إلى ذلك، سيكون لإنترنت الأشياء (IoT) تأثير كبير على استخدام طيف الشبكة الخلوية. ومن المتوقع أن يصل عدد أجهزة إنترنت الأشياء، مثل العدادات الذكية، والأجهزة القابلة للارتداء، والسيارات المتصلة، إلى المليارات في السنوات المقبلة. سوف تتطلب هذه الأجهزة الاتصال، والشبكات الخلوية في وضع جيد لتوفير ذلك. ومع ذلك، غالبًا ما يكون لأجهزة إنترنت الأشياء متطلبات مختلفة مقارنة بالأجهزة المحمولة التقليدية. وقد تحتاج إلى اتصال منخفض الطاقة وطويل المدى، ولهذا السبب يتم تطوير تقنيات مثل إنترنت الأشياء ذات النطاق الضيق (NB - IoT) والشبكة طويلة المدى واسعة النطاق (LoRaWAN). تم تصميم هذه التقنيات للعمل في نطاقات طيف محددة ويمكنها دعم عدد كبير من أجهزة إنترنت الأشياء بأقل استهلاك للطاقة.

كمزود للطيف، أنا متحمس جدًا لهذه الاتجاهات المستقبلية. أنها تمثل التحديات والفرص على حد سواء. فمن ناحية، يتطلب الطلب المتزايد على الطيف والحاجة إلى إدارة سيناريوهات معقدة لتقاسم الطيف أن نكون أكثر ابتكاراً وكفاءة. ومن ناحية أخرى، تفتح التقنيات والتطبيقات الجديدة أسواقًا ومصادر إيرادات جديدة.

إذا كنت تعمل في مجال عمليات الشبكات الخلوية، أو تطوير إنترنت الأشياء، أو أي مجال آخر يعتمد على الطيف، فأنا أرغب في الدردشة معك. سواء كنت بحاجة إلى مساعدة في الحصول على الطيف، أو إدارة الطيف، أو ترغب فقط في معرفة المزيد حول أحدث الاتجاهات، فأنا هنا لمساعدتك. اتصل بي، ويمكننا أن نبدأ محادثة حول كيفية العمل معًا لتحقيق أقصى استفادة من مستقبل استخدام طيف الشبكة الخلوية.

مراجع

• Andrews, JG, Buzzi, S., Choi, W., Hanly, SV, Lozano, A., Soong, ACK, & Zhang, JC (2014). ماذا ستكون تقنية 5G؟ مجلة IEEE حول مجالات مختارة في الاتصالات، 32(6)، 1065 - 1082.
• Rappaport, TS, Sun, S., Mayzus, R., Zhao, H., Azar, Y., Wang, K., … & Qiao, G. (2013). الاتصالات المتنقلة ذات الموجات المليمترية لشبكات الجيل الخامس: ستنجح! IEEE الوصول، 1، 335 - 349.
• أكيلديز، آي إف، ولي، وي واي (2010). دراسة استقصائية حول إدارة الطيف في شبكات الراديو الإدراكية. مجلة IEEE للاتصالات، 48(4)، 234 - 240.