الطيف المرخص vs الطيف غير المرخص | أهميتها و مجال استخدامتها

مع تزايد ترابط الأجهزة، يتم نقل المزيد من البيانات بينها عبر الموجات الراديوية، ومن المهم التأكد من أن هذا لا يسبب تداخلاً. حيث يتم استخدام الطيف الكهرومغناطيسي المرخص للأنشطة الخاضعة لرقابة مشددة مثل الخدمة الخلوية ومحطات الراديو. 

على النقيض من ذلك، فإن أجزاء من الطيف غير المرخص، التي تستخدمها شبكة Wi-Fi، مجانية ومفتوحة للجمهور.

خلال هذه المقالة، ستتعلم المزيد عن الاختلافات بين الطيف المرخص وغير المرخص، وأين يستخدم كل منه، وكيف يعمل مع تقنية الجيل الخامس.

الطيف المرخص

الطيف المرخص هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي والذي يعد بشكل خاص فقط لمشغلي شبكات الهاتف المحمول (MNOs) للاستخدام المستقل. 

تدفع الشركات الفردية رسوم ترخيص مقابل الحق الحصري في الارسال على تردد مخصص داخل منطقة جغرافية معينة حتى لا يتداخل أي شيء مع عمليات الإرسال. كما ومن ناحية أخرى يمكن الحصول على التراخيص من الهيئة العالمية للاتصالات اللاسلكية و السلكية (ITU) .

اقرأ أيضًا: أفضل أدوات مراقبة الشبكة وإدارتها _ دليلك لأفضل الخيارات المتاحة

ما هو الطيف غير المرخص؟

الطيف غير المرخص هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يمكن تخصيصه أو مشاركته مع أي شخص للاستخدام غير الحصري، وهو يخضع لبعض القيود التنظيمية.

لا يحتاج المستخدمون إلى الحصول على إذن من لجنة الاتصالات الفيدرالية لاستخدام الطيف غير المرخص.

التوسع في طيف Wi-Fi – حل الازدحام وظهور Wi-Fi 6E

نظرًا لزيادة الاعتماد على الاتصالات اللاسلكية، تواجه شبكات Wi-Fi تحديات متزايدة بسبب الازدحام، مما دفع إلى استحداث حلول مبتكرة مثل Wi-Fi 6E لتحسين الكفاءة والأداء.

شبكة Wi-Fi والطيف غير المرخص

شبكة Wi-Fi تستخدم الطيف غير المرخص، الذي يسمح بالبث العام والحر للإشارات، ويعد هذا النطاق أساسيًا لتوسيع الاستخدامات اللاسلكية المتنوعة.

• Wi-Fi يستخدم أجزاء من الطيف غير المرخص الذي يتوفر مجانًا للعامة.
• أي شخص يمكنه بث الإشارات عبر هذا الطيف، مما يجعله متاحًا للاستخدام العام.

المعدات اللاسلكية واستخدام الطيف غير المرخص

الأجهزة اللاسلكية مثل نقاط الوصول وأجهزة إنترنت الأشياء تستفيد من الطيف غير المرخص لتوفير اتصالات موثوقة ومستقرة في البيئات المتنوعة.

• نقاط الوصول وأجهزة إنترنت الأشياء تُستخدم في هذا الطيف.
• البلوتوث وأجهزة لاسلكية أخرى تعمل ضمن هذه النطاقات غير المرخصة.

قد يهمك: مهارات مهندس الشبكات والتطور الوظيفي في ظل الذكاء الاصطناعي

الازدحام في طيف Wi-Fi

مع ازدياد عدد الأجهزة المتصلة بالإنترنت، تواجه شبكات Wi-Fi مشكلة الازدحام، مما يحد من الكفاءة ويؤثر على جودة الخدمة.

• يشمل طيف Wi-Fi غير المرخص نطاقي 2.4 جيجاهرتز و5 جيجاهرتز.
• القنوات تُعتبر مثل الممرات على الطريق السريع، حيث كل قناة تُمثل شريحة من الهواء في النطاق.
• ازدحام الشبكة يحدث عندما يحاول عدد كبير من المستخدمين استخدام نفس القناة.

2. التوسع في نطاق 6 جيجاهرتز: Wi-Fi 6E

لمواجهة التحديات المتزايدة في الشبكات اللاسلكية، تم تقديم نطاق 6 جيجاهرتز كحل جديد لتوسيع الطيف المتاح وتقليل الازدحام.

• التوسع في نطاق 6 جيجاهرتز

نطاق 6 جيجاهرتز، بقنواته الواسعة وغير المتداخلة، يفتح آفاقاً جديدة لاستخدام Wi-Fi بكفاءة أعلى وتجربة مستخدم محسنة.

• تم فتح نطاق 6 جيجاهرتز كطيف غير مرخص لتوفير مزيد من المساحة.
• يحتوي نطاق 6 جيجاهرتز على 59 قناة غير متداخلة.
• يتيح هذا التوسع توفير المزيد من القنوات، مما يساعد في تقليل الازدحام.
• ظهور Wi-Fi 6E

مع ظهور Wi-Fi 6E، نشهد تحولاً كبيراً في تكنولوجيا الشبكات اللاسلكية التي تعد بسرعات أعلى وتقليل الازدحام في الشبكات المزدحمة.

• Wi-Fi 6E هو الجيل التالي من Wi-Fi، الذي يدمج النطاق 6 جيجاهرتز الجديد.
  • تم توسيع معيار Wi-Fi 6 الحالي (802.11ax) ليشمل هذا النطاق، مع إضافة حرف “E” في النهاية.
  • يُعتبر هذا التوسع أكبر ترقية لتكنولوجيا Wi-Fi في 20 عامًا.

• التحسينات في الأداء

تحسينات الأداء الناتجة عن توسيع نطاق 6 جيجاهرتز تشمل سرعات نقل بيانات أسرع وتأخيرات أقل، مما يسهم في تجربة شبكة أكثر سلاسة.

• Wi-Fi 6E قادر على تقديم سرعات أعلى، زمن انتقال أقل، وازدحام أقل.
• الأجهزة يجب أن تحتوي على أجهزة راديو 6 جيجاهرتز للاستفادة من هذا التوسع.
• الحاجة إلى ترقية أجهزة الكمبيوتر المحمولة، نقاط الوصول، وأجهزة التوجيه لدعم الطيف الجديد.

قد يهمك: كيف اربط فروع الشركات ببعضها عن طريق الانترنت؟ وما هي خاصية الـ VPN؟

جدول مقارنة بين نطاقات Wi-Fi

يوضح الجدول التالي الفروقات الأساسية بين النطاقات المختلفة لـ Wi-Fi، مما يساعد في فهم كيفية تأثير كل نطاق على الأداء العام للشبكة

النطاق	عدد القنوات غير المتداخلة	التردد (جيجاهرتز)	الاستخدام
2.4 جيجاهرتز	3 قنوات (1، 6، 11)	2.4	أجهزة منزلية، بلوتوث
5 جيجاهرتز	24 قناة غير متداخلة	5	Wi-Fi، أجهزة اتصال سريعة
6 جيجاهرتز	59 قناة غير متداخلة	6	Wi-Fi 6E، استخدام أجهزة حديثة

الفوائد الرئيسية لـ Wi-Fi 6E

Wi-Fi 6E يقدم عدة فوائد رئيسية تشمل تقليل الازدحام وتحسين السرعات، مما يجعله الخيار المثالي للبيئات الشبكية الحديثة والمزدحمة.

• ازدحام أقل: توزيع أفضل للقنوات وتقليل التداخل.
• سرعات أعلى: تحسن في السرعة بفضل القنوات الإضافية.
• زمن انتقال أقل: أداء أفضل في الشبكات ذات الكثافة العالية من الأجهزة.

 

هذا هو أول توسع لطيف Wi-Fi وبالتالي يعتبر أكبر ترقية للتكنولوجيا في 20 عامًا.

 

للاستفادة من هذا التوسع، يجب أن تحتوي الأجهزة على أجهزة راديو 6 جيجاهرتز. يجب ترقية أجهزة الكمبيوتر المحمولة ونقاط الوصول وأجهزة التوجيه لإرسال البيانات على النطاق الجديد.

وبالتالي، فإن Wi-Fi 6E مهيأ لمعالجة العديد من التحديات التي نشأت عن هجوم المزيد من الأجهزة المتصلة. سيكون هناك ازدحام أقل وإمكانية لسرعات أعلى وزمن انتقال أقل.

 

لماذا نحتاج إلى ترخيص الطيف؟

تزداد حاجتنا إلى ترخيص الطيف بسبب النمو الهائل في كمية البيانات والتوسع في استخدام أجهزة إنترنت الأشياء (IoT). هذه الأجهزة تتواصل مع بعضها البعض عبر شبكات لاسلكية باستخدام موجات راديوية تنتقل عبر الطيف الكهرومغناطيسي. ترخيص الطيف يضمن أن تكون هذه الموجات متاحة وخالية من التداخل بين الأجهزة المختلفة، مما يسمح بتدفق بيانات سلس وفعال.

مفهوم الموجات الراديوية وأهميتها في الاتصالات اللاسلكية

• الطول الموجي: المسافة بين نقطتي انبعاث في الموجة.
• التردد: عدد الموجات التي تمر بنقطة معينة في الثانية، حيث يكون النطاق المثالي لاتصالات البيانات بين 300 ميجاهرتز و6 جيجاهرتز.

تقسيم الطيف الكهرومغناطيسي

جدول نطاقات التردد:

نطاق التردد	الاستخدامات الأساسية
300 ميجاهرتز – 3 جيجاهرتز	الراديو والتلفزيون وبعض أنواع الاتصالات اللاسلكية
3 جيجاهرتز – 6 جيجاهرتز	اتصالات البيانات الحديثة وشبكات Wi-Fi

الحاجة إلى ترخيص الطيف الراديوي

• تقليل التداخل: يمنع ترخيص الطيف حدوث تداخلات يمكن أن تعوق الاتصالات.
• تعظيم الكفاءة: يسمح الترخيص بأكبر قدر من الاستفادة من النطاقات المتاحة دون تضارب.

الفوائد من ترخيص الطيف

1. تحسين جودة الخدمة: يضمن الترخيص حصول كل مستخدم على جودة اتصال متسقة.
2. إدارة الموارد: يساعد في تنظيم كيفية استخدام الموارد الطبيعية بشكل عادل وفعال.
3. الابتكار والتطوير: يشجع على الابتكار في تقنيات الاتصال الجديدة داخل الأطر المرخصة.

تأثيرات التداخل على الاتصالات اللاسلكية

• اضطراب الإشارة: يمكن أن يقلل التداخل من وضوح وفعالية الإشارة المنقولة.
• تقليل الكفاءة: يؤدي التداخل إلى تباطؤ وتقليل كفاءة النقل البياني.

ترخيص الطيف يعد إجراء هام لضمان استمرارية وفعالية الاتصالات اللاسلكية في مجتمع يزداد اعتماده على التكنولوجيا يومًا بعد يوم.

ترخيص الطيف يعد إجراء هام لضمان استمرارية وفعالية الاتصالات اللاسلكية في مجتمع يزداد اعتماده على التكنولوجيا يومًا بعد يوم.

 

تحديات و الحلول – الترددات المرخصة 

1. تكلفة المعدات:

   • معدات الطيف المرخص عادة ما تكون أكثر تكلفة مقارنةً بمعدات الطيف غير المرخص. هذا الاختلاف في السعر يمكن أن يكون عائقًا أمام الشركات الصغيرة أو الجديدة التي ترغب في دخول السوق.

2. تكلفة الشراء والصيانة:

   • شراء التراخيص وصيانتها، خاصة للشبكات الكبيرة التي تتطلب استخدامًا مكثفًا للطيف المرخص، يمكن أن يكون مكلفًا للغاية. هذا يشمل أيضًا تكاليف الاستعانة بمحامين متخصصين من لجنة الاتصالات الفيدرالية للحفاظ على هذه التراخيص.

الحلول:

1. ضمان الاستخدام الحصري:

   • الطيف المرخص يُمنح لمستخدم واحد أو كيان، مما يمنحهم الحق في اتخاذ إجراءات ضد التداخلات. إذا حدث تداخل، يحق للمستخدمين إشراك السلطات لحل المشكلة، مما يضمن بيئة خالية من التداخل.

2. أداء محسن:

   • الطيف المرخص يتيح نقل البيانات بسرعات أعلى بكثير من الطيف غير المرخص. هذا يعني سرعات نقل أسرع بما يصل إلى عشر مرات وأوقات استجابة أقل، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات الحرجة والمهمة.

3. تحسين تكاليف الشبكة:

   • عبر الشبكات الخلوية، يمكن تحسين إدارة التداخل من خلال نشر محطات أساسية موزعة بشكل استراتيجي، مما يؤدي إلى تحسين تكاليف الشبكة وتقديم خدمة أكثر بأسعار معقولة.

4. أمان معزز:

   • الطيف المرخص يقلل من خطر الوصول غير المصرح به والتحكم والتلاعب بالمعلومات، مما يجعله خيارًا مفضلًا للتطبيقات التي تتطلب مستويات عالية من الأمان والخصوصية.

جدول تفصيلي يوضح التحديات والحلول لاستخدام الترددات المرخصة:

التحديات	الحلول
تكلفة المعدات المرتفعة	استخدام حصري يقلل التداخل
تكاليف الشراء والصيانة المرتفعة	سرعات نقل بيانات أسرع وأداء محسن
الحاجة للمحامين والمتخصصين	تحسين تكاليف الشبكة
خطر التداخلات والمنافسة في الطيف غير المرخص	أمان معزز وحماية من التداخلات والتحكم غير المصرح به

من خلال الجدول، يمكن ملاحظة كيف توفر الحلول المقترحة للتحديات التي تواجهها الأعمال والمؤسسات عند اعتماد الترددات المرخصة.

تحديات وحلول الترددات غير المرخصة 

الفوائد الأساسية:

• زيادة الكفاءة والمرونة: استخدام الطيف غير المرخص يسمح بتباعد المحطات الأساسية بشكل أكثر فعالية، مما يقلل التكاليف المرتبطة بإنشاء الشبكات.
• توفر المعدات بسعر معقول: المعدات الخاصة بالطيف غير المرخص متوفرة بشكل واسع وبأسعار معقولة، مما يجعلها خيارًا جذابًا للمستخدمين الجدد والشركات الصغيرة.
• وفرة المعلومات: هناك الكثير من المعلومات العملية المتاحة حول خصائص الطيف غير المرخص، مما يسهل على المستخدمين فهم كيفية استخدامه بشكل فعال.

التحديات:

1. التداخل العالي:
   • نظرًا لأن الطيف غير المرخص يمكن أن يستخدمه أي شخص، فإنه غالبًا ما يعاني من تداخل شديد، خاصة في النطاقات الشائعة مثل 2.4 جيجاهرتز، الأمر الذي قد يجعله عديم الفائدة تمامًا في بعض السيناريوهات.
2. القيود التنظيمية:
   • يجب على المستخدمين الامتثال للوائح التنظيمية التي تحد من الطاقة المشعة الفعالة لمنع التداخل المفرط وضمان الاستخدام العادل للطيف.
3. الأمان:
   • الطيف غير المرخص يزيد من خطر الوصول غير المصرح به والتحكم والتلاعب بالمعلومات بسبب طبيعته العامة.

الحلول:

1. تقنيات تحسين التداخل:
   • استخدام أدوات وتقنيات متقدمة لإدارة التداخل في النطاقات المزدحمة مثل الفلاتر والتقنيات المحسنة لتقليل التداخل.
2. التثقيف والامتثال للوائح:
   • تثقيف المستخدمين حول اللوائح الخاصة بالطيف غير المرخص وأهمية الامتثال لها للحد من المشكلات المحتملة.
3. تحسين الأمان:
   • تبني استراتيجيات أمان معززة لحماية البيانات المنقولة عبر الطيف غير المرخص، مثل التشفير والتحقق من الهوية.

جدول تفصيلي يوضح تحديات وحلول استخدام الطيف غير المرخص:

التحديات	الحلول
تداخل عالي في نطاقات شائعة	تقنيات متقدمة لإدارة التداخل
قيود تنظيمية على الطاقة المشعة	التثقيف والامتثال للوائح
خطر الوصول غير المصرح به والتلاعب	تحسين استراتيجيات الأمان

توفر هذه الحلول طرقًا فعالة للتغلب على التحديات المرتبطة باستخدام الطيف غير المرخص وتحقيق أقصى استفادة من هذه الموارد المتاحة بحرية.

ما أهمية الترددات المرخصة وغير المرخص في تقنية الجيل الخامس ؟

1. 1. الفوائد الأساسية للطيف المرخص:

• تغطية أوسع: يوفر الطيف المرخص تغطية مكانية أكبر، مما يضمن إشارات أقوى وأكثر استقرارًا.
• وصول حصري: يضمن وصولاً حصريًا للمستخدمين، مما يحد من التداخل الشبكي.
• أداء أسرع: يدعم الأداء العالي بفضل سرعات نقل البيانات المتزايدة وانخفاض الكمون.
• أمان محسن: يقلل من خطر التلاعب بالبيانات أو الوصول غير المصرح به.

2. تطبيقات في بيئة عسكرية (مثال على JADC2 و C6ISR):

• الاتصال بين الخوادم: تحتاج الخوادم في مراكز القيادة وعلى متن الغواصات والمركبات الأرضية غير المأهولة إلى التواصل بكفاءة.
• نقل المعلومات: إرسال كميات كبيرة من المعلومات الاستخباراتية القابلة للتنفيذ بسرعة وأمان.

3. الدور الإضافي للطيف غير المرخص:

• تعزيز الكفاءة: يسمح الطيف غير المرخص باستخدام الطيف بكفاءة أكبر وبسعة أعلى.
• دعم التوسع: يوفر فرصًا لنشر تقنيات جديدة وتوسيع نطاق الاستفادة من تقنيات 5G.

جدول المقارنة بين الطيف المرخص وغير المرخص

الخصائص	الطيف المرخص	الطيف غير المرخص
تغطية	واسعة	محدودة
وصول	حصري	مشترك/غير محدود
أمان	محسن	معرض للمخاطر
أداء (سرعة وكمون)	متفوق	يعتمد على الازدحام
الكلفة	عالية	منخفضة

خطوات استراتيجية لتحسين استخدام الطيف في شبكات 5G:

1. تقييم الاحتياجات: تحديد احتياجات الطيف بناءً على الاستخدام والمتطلبات الجغرافية.
2. تحديد النطاق: اختيار الطيف المرخص أو غير المرخص بناءً على المعايير المحددة.
3. تنفيذ التقنيات: استخدام تقنيات متقدمة لإدارة الطيف وتحسين الأداء.
4. سياسات الأمان: تطبيق إجراءات أمنية صارمة لحماية البيانات والشبكات.

بهذه الطريقة، يمكن تعزيز الفهم والإدارة الفعالة لكلا نوعي الطيف في تطوير شبكات 5G، مع مراعاة الاستخدامات الخاصة والتجارية والعسكرية.

كيف يمكن تقليل التداخل في الطيف غير مرخص ؟

تقليل التداخل في الطيف غير المرخص يمكن أن يعزز كفاءة الشبكة ويحسن تجربة المستخدم. هنا عدة استراتيجيات فعالة التي يمكن لمشغلي الشبكة تطبيقها:

1. تقليل قوة الإرسال:
   • الهدف: الحد من مدى الموجات الراديوية لتجنب التداخل مع مستخدمين آخرين.
   • التطبيق: ضبط قوة الإرسال للمحطات الأساسية لتقليل تغطيتها المكانية.
2. استخدام نطاقات تردد أعلى:
   • الهدف: الاستفادة من خصائص التوهين الطبيعي في نطاقات التردد الأعلى.
   • التطبيق: نقل البيانات على نطاقات مثل 5 غيغاهرتز التي توفر أقل تداخل ممكن بالمقارنة مع نطاقات التردد المنخفضة.
3. استخدام النقل الترددي:
   • الهدف: تحسين استخدام الطيف من خلال التكيف المستمر مع الظروف البيئية.
   • التطبيق: استخدام تقنيات النقل الترددي للتنقل بين النطاقات الأقل ازدحامًا بناءً على بيانات معاينة الطيف الحية.

تصور لاستراتيجيات التقليل من التداخل

استراتيجية	الهدف	التطبيق
تقليل قوة الإرسال	تجنب التداخل بعيد المدى	ضبط إعدادات الطاقة في المحطات الأساسية
استخدام ترددات أعلى	استفادة من التوهين الطبيعي للموجات	الانتقال إلى نطاقات ترددية تعاني من توهين أسرع
النقل الترددي	تحسين الاستخدام الموجه للطيف	تطبيق تقنيات تحديد النطاقات الأقل ازدحامًا بشكل ديناميكي

خطوات إضافية لتعزيز كفاءة الطيف

1. التحليل المستمر للطيف:
   • رصد استخدام الطيف باستمرار لتحديد المناطق المزدحمة وتحديد فرص للتحسين.
2. تكنولوجيا MIMO (Multiple Input, Multiple Output):
   • استخدام تكنولوجيا MIMO لزيادة الكفاءة وتقليل التداخل بين المستخدمين في نفس النطاقات.
3. تقنيات التشفير المتقدمة:
   • استخدام تقنيات التشفير لحماية البيانات المنقولة وتقليل مخاطر التداخل الضار.

باستخدام هذه الاستراتيجيات، يمكن لمشغلي الشبكة تحسين استخدام الطيف غير المرخص وتعزيز أداء الشبكة، مما يوفر تجربة مستخدم محسنة وكفاءة تشغيلية أكبر.

الخاتمة 

يلعب الطيف المرخص وغير المرخص دور هام في مساعدة مشغلي الشبكة والمستخدمين على استيعاب ومعالجة ونقل كميات كبيرة من المعلومات التي تولدها أحمال العمل المعقدة بشكل متزايد بأمان وسرعة، وخاصة في عالم الجيل الخامس.

يساعد الطيف المرخص، على الرغم من أنه يأتي بتكاليف عالية ولوائح مكثفة، في تخصيص موارد الطيف الكهرومغناطيسي المحدودة بشكل فعال وتعزيز الأداء مع تقليل التداخل مع المستخدمين الآخرين.

الطيف غير المرخص، على الرغم من أنه قد يبدو أكثر فعالية من حيث التكلفة ويمكن أن يساعد في توسيع الوصول إلى قدرات 5G، إلا أنه يزيد بشكل كبير من خطر الازدحام والهجمات الإلكترونية، مما يهدد سلامة تشغيل النظام. مع اتصالاتي، استكشف كل جديد في عالم التقنية