طيف وترددات شبكات الجيل الخامس (5G Spectrum)

May 23, 2022 | تيتو 4 تك

ينقل الجيل الخامس المعلومات لاسلكيًا عبر الطيف الكهرومغناطيسي ، وتحديداً الطيف الراديوي. يوجد داخل الطيف الراديوي مستويات مختلفة من نطاقات التردد ، والتي يستخدم بعضها في تقنية الجيل التالي هذه.

نظرًا لأن 5G لا تزال في مراحلها الأولى من التنفيذ ولم تتوفر بعد في كل بلد ، فقد تسمع عن طيف النطاق الترددي لشبكة 5G ومزادات الطيف و mmWave 5G وما إلى ذلك.

لا تقلق إذا كان هذا محيرًا. كل ما تحتاج حقًا لمعرفته حول نطاقات تردد 5G هو أن الشركات المختلفة تستخدم أجزاء مختلفة من الطيف لنقل البيانات. يؤثر استخدام جزء من الطيف على آخر في سرعة الاتصال والمسافة التي يمكن أن يقطعها.

 

 

تعريف طيف 5G:

تتراوح ترددات الموجات الراديوية في أي مكان من 3 كيلوهرتز (كيلوهرتز) إلى 300 جيجاهرتز. يحتوي كل جزء من الطيف على مجموعة من الترددات ، تسمى النطاق ، والتي تحمل اسمًا محددًا.

تتضمن بعض الأمثلة على نطاقات الطيف الراديوي التردد المنخفض للغاية (ELF) ، والتردد المنخفض للغاية (ULF) ، والتردد المنخفض (LF) ، والتردد المتوسط (MF) ، والتردد العالي للغاية (UHF) ، والتردد العالي للغاية (EHF).

يحتوي أحد أجزاء الطيف الراديوي على نطاق تردد عالٍ بين 30 جيجاهرتز و 300 جيجاهرتز (جزء من نطاق الترددات العالية جدًا) ، وغالبًا ما يُطلق عليه نطاق المليمتر (لأن أطوال موجاته تتراوح من 1-10 مم). لذلك تسمى الأطوال الموجية داخل وحول هذا النطاق موجات المليمتر (mmWaves). تعتبر الموجات المليمترية خيارًا شائعًا لشبكات الجيل الخامس ، ولكنها تستخدم أيضًا في مجالات مثل علم الفلك الراديوي والاتصالات السلكية واللاسلكية وأسلحة الرادارات.

جزء آخر من الطيف الراديوي الذي يتم استخدامه لشبكة الجيل الخامس هو UHF ، وهو أقل في الطيف من الترددات فوق الصوتية. النطاق الترددي HF له مدى تردد من 300 ميجاهرتز إلى 3 جيجاهرتز ، ويستخدم في كل شيء بدءًا من البث التلفزيوني ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى شبكة Wi-Fi والهواتف اللاسلكية والبلوتوث.

 

ملاحظة هامة:

ترددات 1 جيجاهرتز وما فوق تسمى بالموجات الدقيقة أيضًا، وغالبًا ما يقال إن الترددات التي تتراوح من 1 إلى 6 جيجاهرتز جزء من طيف "sub-6 GHz".

 

التردد وتحديد سرعة وقوة 5G:

تنتقل جميع موجات الراديو بسرعة الضوء ، ولكن ليس كل الموجات تتفاعل مع البيئة بنفس الطريقة أو تتصرف مثل الموجات الأخرى. إنه الطول الموجي لتردد معين يستخدمه برج 5G الذي يؤثر بشكل مباشر على سرعة ومسافة الإرسال.

يتناسب الطول الموجي عكسياً مع التردد (أي أن الترددات العالية لها أطوال موجية أقصر). على سبيل المثال ، يبلغ طول موجة 30 هرتز (التردد المنخفض) 10000 كيلومتر (أكثر من 6000 ميل) بينما يبلغ طول الموجة 300 جيجا هرتز (التردد العالي) 1 ملم فقط.

عندما يكون الطول الموجي قصيرًا حقًا (مثل الترددات في الطرف الأعلى من الطيف) ، يكون شكل الموجة صغيرًا جدًا بحيث يمكن تشويهه بسهولة. هذا هو السبب في أن الترددات العالية حقًا لا يمكنها الانتقال إلى مسافات بعيدة مثل الترددات المنخفضة.

السرعة عامل آخر. عرض النطاق الترددي يقاس بالفرق بين أعلى وأقل تردد للإشارة. عندما تتحرك لأعلى في الطيف الراديوي للوصول إلى نطاقات أعلى ، يكون نطاق الترددات أعلى ، وبالتالي يزداد معدل النقل (أي تحصل على سرعات تنزيل أسرع).

 

أهمية طيف 5G:

نظرًا لأن التردد الذي تستخدمه خلية 5G يحدد السرعة والمسافة ، فمن المهم لمزود الخدمة (مثل Verizon أو AT&T) استخدام جزء من الطيف الذي يتضمن الترددات التي تفيد الوظيفة الحالية.

على سبيل المثال ، تتمتع الموجات المليمترية ، الموجودة في الطيف عالي النطاق ، بميزة كونها قادرة على حمل الكثير من البيانات. ومع ذلك ، فإن موجات الراديو في النطاقات الأعلى يتم امتصاصها بسهولة أكبر عن طريق الغازات في الهواء والأشجار والمباني المجاورة. لذلك ، تكون الموجات المليمترية مفيدة في الشبكات شديدة الكثافة ، ولكنها ليست مفيدة جدًا لنقل البيانات لمسافات طويلة (بسبب التوهين أو attenuation).

لهذه الأسباب ، لا يوجد حقًا "طيف 5G" بالأبيض والأسود - يمكن استخدام أجزاء مختلفة من الطيف. يريد موفر خدمة 5G زيادة المسافة إلى الحد الأقصى وتقليل المشكلات والحصول على أكبر قدر ممكن من الإنتاجية. تتمثل إحدى طرق التغلب على قيود الموجات المليمترية في التنويع واستخدام نطاقات أقل.

التردد 600 ميجاهرتز ، على سبيل المثال ، له نطاق ترددي أقل ، ولكن نظرًا لأنه لا يتأثر بسهولة بأشياء مثل الرطوبة في الهواء ، فإنه لا يفقد الطاقة بالسرعة نفسها ويمكنه الوصول إلى هواتف 5G وأجهزة 5G الأخرى بعيدًا ، وكذلك اختراق الجدران بشكل أفضل لتوفير استقبال داخلي.

enlightened للمقارنة ، تعد عمليات الإرسال ذات التردد المنخفض (LF) في النطاق من 30 كيلو هرتز إلى 300 كيلو هرتز رائعة للاتصالات بعيدة المدى لأنها تعاني من ضعف منخفض ، وبالتالي لا تحتاج إلى تضخيمها في كثير من الأحيان مثل الترددات الأعلى. يتم استخدامها لأشياء مثل البث الإذاعي AM.

قد يستخدم مزود الخدمة ترددات أعلى من الجيل الخامس في المناطق التي تتطلب المزيد من البيانات ، كما هو الحال في مدينة شهيرة حيث يوجد الكثير من الأجهزة المستخدمة. ومع ذلك ، فإن الترددات منخفضة النطاق مفيدة لتوفير وصول 5G إلى المزيد من الأجهزة من برج واحد وإلى المناطق التي ليس بها خط رؤية مباشر لخلية 5G ، مثل المجتمعات الريفية.

فيما يلي بعض نطاقات تردد 5G الأخرى (تسمى الطيف متعدد الطبقات):

- النطاق (C): 2-6 جيجاهرتز للتغطية والسعة.

- طبقة البيانات الفائقة: أكثر من 6 جيجاهرتز (على سبيل المثال ، 24-29 جيجاهرتز و 37-43 جيجاهرتز) لمناطق النطاق الترددي العالي.

- منطقة التغطية: أقل من 2 جيجاهرتز (مثل 700 ميجاهرتز) لمناطق التغطية الداخلية والأوسع.

 

استخدام الطيف الترددي لشبكات الجيل الخامس بواسطة الناقل (Carrier):

لا يستخدم جميع مزودي الخدمة نفس نطاق التردد لشبكة 5G. كما ذكرنا أعلاه ، حيث أن هناك مزايا وعيوب لاستخدام أي جزء من طيف 5G.وفيما يلي بعضا من مزودي هذه الخدمة:

- T-Mobile: يستخدم طيف التردد المنخفض (600 ميجاهرتز) وكذلك الطيف 2.5 جيجاهرتز. تم دمج Sprint مع T-Mobile وادعى أن لديها طيفًا أكثر من أي شركة نقل أخرى في الولايات المتحدة ، مع ثلاثة نطاقات طيف: 800 ميجاهرتز و 1.9 جيجاهرتز و 2.5 جيجاهرتز.

- Verizon: تستخدم شبكة النطاق العريض 5G الخاصة بهم موجات ملليمتر ، وتحديداً 28 جيجاهرتز و 39 جيجاهرتز.

- AT&T: يستخدم طيف الموجات المليمترية للمناطق الكثيفة والطيف المتوسط ​​والمنخفض للمواقع الريفية والضواحي.

 

ملاحظة هامة:

يتم بيع طيف 5G أو ترخيصه للمشغلين ، على سبيل المثال من خلال المزادات ، حتى تتمكن أي شركة من استخدام نطاق معين. ينظم الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) استخدام الطيف الراديوي في جميع أنحاء العالم ، ويتم التحكم في الاستخدام المحلي من قبل هيئات تنظيمية مختلفة ، مثل FCC في الولايات المتحدة.

 

المقالات المشابهة:

- شرح تقنية الجيل الخامس (5G)

- شرح تقنية الجيل الرابع (4G)

- شرح تقنية الجيل الثالث (3G)