مقدمة إلى شركة ميليميتر - وايف 5G

ويحدَّد التقدم من 4G LTE إلى 5G NR بالتوسع الكبير في استخدام الطيف الكهرومغناطيسي، وفي حين أن عمليات النشر الأولى من طراز GFG نجحت في استخدام النطاقات الفرعية الستة للغاز (FR1) في تحديد التغطية الواسعة النطاق، وأحدث مقاييس الأداء - ميغابايت - ميغابايت - ثاني أكسيد الكربون، واتباع نطاق الترددات العالية - 24 ريالاً

ويوفر طيف الموجات الملليمترة القدرة والنواتج اللازمة لفتح كامل إمكانات 5G NR، مما يتيح استخدام الحالات من الوصول اللاسلكي الثابت إلى نظم الرقابة الصناعية الحرجة من حيث التوقيت. - جهاز نشر الأسطول ]

Understanding Millimeter-Wave Spectrum

تحديد مسار التردد و 3GPP

وتُعرَّف موجات المقياس من الموجات الملوحة بين 1 و10 ملليمترات، مقابل الترددات من 30 جيهرتز إلى 300 جيهرتز، وفي سياق 5 جيغا، تم توحيد ثلاث قوسين من خطوط التشغيل الرئيسية في نطاق الترددات الممتدة حالياً على الصعيد العالمي، وتشمل هذه الحدود 258-227 (26 ألفاً من طراز GHZ)، و258 (24-25-27.5 جيهرتز)

وقد جاء اختيار هذه النطاقات المحددة نتيجة التنسيق الدولي من خلال المؤتمرات العالمية للاتصالات اللاسلكية التي عقدها الاتحاد الدولي للاتصالات والأطر التنظيمية الإقليمية، وكانت لجنة الاتصالات الاتحادية بالولايات المتحدة رائدة في توافر طيف الموجات المائية، حيث قامت بمزادات لـ 28 جيهرتز و 39 غيهرتز و 47 مجموعة من وحدات توليد الطاقة الكهربائية، مما يتيح تطوير نظام إيكولوجي عالمي للمعدات، وهو أمر حاسم بالنسبة لخفض تكاليف أجهزة الإمداد بالمليمترات.

Propagation Physics and Path Loss Characteristics

وتخضع خصائص انتشار ترددات الموجات المتوسطة الأجل لقوانين مادية تختلف اختلافا كبيرا عن النطاقات المنخفضة التردد، وتقضي معادلة نقل المخلفات بأن فقدان المسارات الفضائية الحرة يزيد بمساحة التردد، ومن الآثار العملية أن الإشارة إلى 28 جيهرتز تُعاني من فقدان 20 درنا في المسارات الفضائية أكثر حرية من الإشارة إلى 700 ميغاهرتز على نفس المسافة.

In addition to free-space path loss, mmWave signals are subject to atmospheric atmospheric atbsorption at 60 GHz creates significant peak in at at attenuation, while water vapor contributes to losses across the entire mmWave. Rain fade is another operational consideration; heavy precipitation can introduce 10-20 dB/km of additional at

التقنيات ذات الصلة

Massive Bandwidth and Throughput Capabilities

ويعود أكثر الفوائد المباشرة وأهمها من الناحية التشغيلية على طيف الموجات المتوسطة الحجم إلى توافر قنوات واسعة النطاق. وتعتمد شبكات النقل الجوي المتوسط الأجل 4G على تجميع 20 قناة من قنوات الترددات المتوسطة الحجم لتحقيق سرعة الذروة، مما يتطلب في كثير من الأحيان إدارة معقدة للموارد اللاسلكية. ويستخدم ناقلات الترددات المتوسطة الحجم التي تتجاوز معدلات الترددات القصوى للشحنات الخفية (SCS) التي تبلغ 400 كيلو متر مربع.

وتعالج هذه القدرة مباشرة النمو الهائل في حركة نقل البيانات المتنقلة الذي يُعزى إلى ارتفاع التعريف بالفيديو، والعرض السحابي، وأدوات التعاون في الوقت الحقيقي، وبالنسبة لمقدمي الخدمات، فإن التكلفة التي تُسلَّم أكثر من اللازم أقل بكثير من تكلفة الطيف الأقل تردا بسبب ضخامة النطاق المتاح، وهذه الكفاءة الاقتصادية هي المحرك الرئيسي لنشر مليمتر في المناطق الحضرية الكثيفة الطلب وارتفاعها.

تطبيقات قياسية للطول والزمن

ويمثل الحد من الاحتياطات الأساسية لخمسة آلاف، لا سيما بالنسبة للتطبيقات الصناعية والتطبيقات الحرجة للبعثات، حيث تتيح فترات زمنية أطول من ذلك، مع مرور 120 كيلوهرتز على فترات الانتقال، تبلغ المدة القصوى 125 ميكروغرام، مقارنة بمتر واحد في إطار نظام الإبلاغ التقني التقليدي ذي الـ 4 جي.

وتستخدم هذه الفتحات المميزة المنخفضة السرعة حالات مثل الربط الشبكي الذي يراعي الوقت (SN) من أجل التشغيل الآلي للمصانع، والرقابة في الوقت الحقيقي على الروبوتات المتنقلة المستقلة، ونظم التغذية المرتدة الهباتية من أجل التشغيل عن بعد، وفي سياق هيكل الـ 3GPP، فإن الجمع بين الوصلات بينية الموجات بين الموجات المتوسطة والمركبات وبين وظائف الطائرات المستعملة على الحوافات يخلق بيئة مراقبة مغلقة لم تكن في السابق سوى الاتصالات السلكية.

التجهيز المكاني مع بعثة الرصد المتعددة الجنسيات في منطقة المسيّد ومؤسسة بيموم

The small physical size of mmWave antennas is a critical enabler for Massive MIMO (Multiple-Input, Multiple-Output) arrays. At 28 GHz, the wavelength is approximately 10.7 mm, allowing integration of 64, 128, 256, or more antenna elements into a compact panel suitable for mounting on street furniture or building facades. These arrays perform hybrid beamforming, combining digital precoding in the baseband with analog phase shifting in the RF domain.

(ج) توفر المعلومات الأساسية لـ (Maming) مهمتين أساسيتين: أولاً، تولد شعاعات عالية الاتجاه تعوض عن فقدان المسارات العالية المتأصلة في ترددات الموجات المتوسطة، ويمكن أن يتراوح هذا الكسب في الأشعة بين 15 و25 درناً أو أكثر، ويحسن مباشرة نسبة الاستخدام إلى أعلى من ذلك في جهاز الاستقبال.

التغلب على التحديات الناشئة في مجال الإنجاب

الوصول المتكامل والخلفية

ومن بين التكاليف التشغيلية الأولية لنشر شبكة مدافع ثقيلة من المليمترات توفير الاتصال بالموجات الخلفية لكل عقد من هذه العُدد، وكثيرا ما يكون تشغيل الألياف لكل خلية صغيرة أمرا مُحدِدا من حيث التكلفة أو مستحيلا من الناحية السوقية، ولمعالجة ذلك، فإن الشبكة الموحدة للوصول إلى المواقع الأساسية والخلفية التابعة للفريق الحكومي الدولي المعني بالغابات (الوكالة الدولية للمستخدمين النهائيين) في الإصدار 17.

وفي طبوغرافيا إي بي، يرتبط جهاز تحديد هوية المانح بشبكة النقل اللاسلكية، ويخدم هذا المانح الأطفال الذين يرتدون برقيات لاسلكية باستخدام الترددات ذات المليمترات وتكنولوجيا التضليل المستخدمة في بيانات المستخدمين، ويقدم مكوّنات الأطفال خدمات الوصول إلى معدات المستخدمين في منطقة تغطيتهم، ويقلل هذا الهيكل المتعدد المصانع الحضرية بشدة من الحاجة إلى نشر الألياف، مما يتيح إمكانية الوصول إلى بيئة تتسم بالفعالية من حيث التكلفة.

إدارة الحزم والتنقل القوي

ويتطلب الحفاظ على صلة موثوقة في بيئة متنقلة متجاوزة لزوم إطلاق النار إجراءات متطورة لإدارة الأشعة، ويحدد معيار 5G NR إطارا شاملا لاقتناء الشعاع الأولي، وصقل الشعاع، وتعقب الشعاع، واستعادة الأشعة، وأثناء الوصول الأولي، يحيل GNB بنادق الإشارة المتزامنة التي تُستخدم في حزمة الحزم عبر منطقة التغطية.

وتُوجِّه وحدة التفتيش المشتركة، بمجرد ربطها، إشارات مرجعية إلى معلومات الدولة من أجل صقل الشعاع وتتبعه، وتُعَدُّ القياسات التي تُقدَّم إلى سداسي البروم ثنائي الفينيل، مما يتيح للشبكة أن تُعدِّل اتجاه الشعاع بصورة دينامية مع تحركات المستخدم أو مع تغير البيئة، وإذا حدث فشل في الشعاع بسبب إعاقة أو سرعة الحركة، فإن المعيار يحدد إجراء التعافي الذي يُنشئ بسرعة نظاماً جديداً للتنقل على أساسه.

اثبات الهياكل الأساسية ونشر الخلايا الصغيرة

وتكثيف الشبكة هو استراتيجية أولية للتغلب على حدود النطاقات المتوسطة التي تستخدمها مم-Wave، ويضمن نشر كثافة عالية من الخلايا الصغيرة أن يكون المستخدمون في كثير من الأحيان داخل نظام LoS أو بالقرب من نظام لام/لوس من عقد خدمة، وهذه الخلايا الصغيرة عادة ما تكون مثبتة على أثاث الشوارع مثل الأعمدة الخفيفة، وإشارات المرور، ومواجهات البناء، وترتبط عبر الألياف أو IAB إلى الشبكة.

وتشمل استراتيجيات البنية التحتية أيضاً استخدام أجهزة إعادة الإرسال ووزع نظم الهوائيات، ويمكن للمكررين الذكية، الموحّدين في الإصدار 18 من برنامج 3GPP، أن يضخوا ويعيدوا إرسال إشارات الموجات المميتة إلى مناطق مظللة مثل المباني الداخلية أو الأنفاق المشعّة، وفي أماكن كبيرة مثل الملاعب أو مراكز المؤتمرات، تقوم شبكات DAS بتوزيع إشارات على الألياف البصرية

حالات نشر الإنتاج والاستخدام العملي

الوصول الثابت بلا سلك (FWA) كقضية للاستخدام الأولي

وقد برزت إمكانية الوصول إلى الأسرى الثابتة بوصفها أكثر التطبيقات نجاحاً تجارياً حتى الآن، وتتيح الوكالة للمشغلين إيصال سرعة النطاق العريض على الألياف إلى المنازل والأعمال التجارية دون التكلفة والوقت اللازمين لختان الألياف، حيث إن معدات أماكن العمل مثبتة عادة على نافذة أو جدران أو سطحية عالية، وتحتوي على مجموعة من الموازين السريعة المخففة، نظراً لأن مجموعة الموازين المبسطة.

وقد قام المشغلون الرئيسيون بنشر أسلحة الدمار الشامل على نطاق واسع، حيث تُظهر خدمة منزلية طراز فيريزون 5G، معززةً ما لديها من 28 جيهرتز و 39 جيهرتز، وسرعة تحميل متوسطة تتجاوز 300 ميغابايت، مع ارتفاع السرعة إلى ما بعد 1 غيغافور في أسواق كثيرة، وقد استخدمت هذه المركبات مسافات طويلة إلى جانب طيفها المتوسط النطاق لتعزيز قدرة الشبكة.

Enhanced Mobile Broadband (eMBB) in Dense Venues

وتولد الملاعب وأماكن العمل ومراكز النقل طلبات شديدة على البيانات من آلاف المستخدمين المتزامنين.

وقد أظهرت عمليات النشر في أماكن رئيسية مثل ملعب سوفي في لوس أنجلوس ومختلف الأماكن الرياضية المهنية قدرة 5G على توصيل وصلات مستمرة عالية السرعة إلى عشرات الآلاف من المستخدمين في آن واحد، كما أن هذه البيئات تشكل اختبارات لملامح متقدمة مثل المستعمل المتعدد المستعملين MIMO وقطع البيانات الشبكية، التي تعطي الأولوية للحركة من أجل تطبيقات محددة مثل خدمات الفيديو.

شبكات آيوت الصناعية والشبكة الخاصة 5G

وتتطلب قطاعات التصنيع واللوجستيات والطاقة قدرة عالية على الاعتماد على الاتصالات منخفضة التردد، معزولة عن حركة الشبكات العامة، وتوفر شبكات القطاع الخاص العاملة في إطار شبكة " ميف " طيفاً مخصصاً وخاضعاً للتدخل في التطبيقات الصناعية، وتستفيد المركبات الآلية المصحوبة بمرشدين في المستودعات، والآليات التعاونية على خطوط التجميع، والمحللات المرئية ذات التعريف العالي من أجل تفتيش الجودة، من جميع المركبات ذات الأداء المحدد.

ويمكن لدمج مركب مليمتر مميت مع حوسبة حافة أن يؤدي إلى ضبط مقفل في الوقت الحقيقي، مثلاً، يمكن أن يتلقى الفريق العامل المخصص المعني بمركبات الكربون المحتوية على مدافع ملاحية وبيانات مستشعرات المجاري مع وجود تساهل تحت 1 متر. وهذا المستوى من الأداء يدعم مبادرات الصناعة التي لا يمكن فيها إقامة وصلات سلكية بسبب التنقل أو القيود التشغيلية.

ويتطلب اختبار أداء شبكات الموجات المتوسطة في هذه البيئات المطلة منهجيات اختبار متخصصة في مجال التكرار، لأن أجهزة الراديو الخاصة بالموجات ذات الصبغة المدمجة للغاية دون وجود وصلات تقليدية لنموذج الإبلاغ الموحد، وإجراء اختبارات مشعة في غرف التكوين، وتقنية الطاقة المتطورة، ومجموع الطاقة المشعّة، ودقة تخطيط التغطية الجغرافية باستخدام مقاييس البناء 3D.

التوقعات المستقبلية: 5G-Advanced and the Path to 6G

5G-Advanced (3GPP Release 18 and Beyond)

ويتواصل تطور تكنولوجيا الموجات المتوسطة في إطار 3GPP. 5G-Advanced (Release 18 and later) ويستحدث تحسينات تستهدف تحديدا تحسين أداء واقتصادات عمليات نشر أسلحة الدمار الشامل، وتشمل هذه التحسينات تعزيز العمليات المتعددة الأطياف، حيث يمكن للأجهزة في الوقت نفسه أن تنقل أو تتلقى على عدة أفرقة هوائيات لتحسين التغطية والموثوقية.

وستتيح عمليات التمديد في نطاق الترددات المميتة الثانية (52.671 جيهرتز) الوصول إلى النطاقات الترددية المتقاربة الأوسع نطاقاً، مما سيمكن من بلوغ معدلات بيانات الذروة في 50 غيغاغاغافور وما بعدها، ويجري توحيد أجهزة إعادة الإرسال الذكية والتقاليد التي تسيطر عليها الشبكة لتوفير تغطية فعالة من حيث التكلفة في بيئات النشر الصعبة، وستخفض هذه التكنولوجيات بصورة جماعية التكلفة لكل جيغابت وستوسع نطاق حالات الاستخدام القابلة للتصدي لها.

6G and Sub-THz Integration

وسيتسم النظر إلى الاتجاه 6 زاي (التسويق المتوقع نحو 2030)، وعجلات المياه وشبه الترددات (الثواث) (الثواثة الفرعية) بأهمية أساسية، ويوفر النطاقات المتوسطة (110-170 GHz) والدرجات العليا عرضين عريضين من 10 GHz أو أكثر، مما يتيح معدلات البيانات لـ 100 غم من وزن الجسم إلى واحد من السلالات الرقمية، وهذه الترددات ستدعم تطبيقات التحويلية.

الاتصال والاستشعار المشتركان هما مجال بحثي رئيسي لـ 6 جي حيث تستخدم إشارات الموجة وشبه الاثبات في وقت واحد لنقل البيانات ذات السرعة العالية والاستشعار البيئي العالي الاستبانة، وهذا سيمكن تطبيقات مثل التدبير الداخلي بدقة سنتيمتر وكشف الجسم والاعتراف باللفترة، والدروس المستفادة من نشر وتشغيل شبكات لاسلكية ذات عيار 5G-ويف بما في ذلك طريقة الاختبار

خاتمة

ويمثل إدماج الترددات المميتة إلى شبكات من 5G تحولاً أساسياً في تصميم الشبكات الخلوية، وفي حين أن تحديات نشر الخسائر في الطرق العالية، والاستيعاب في الغلاف الجوي، والتعطيل كبيرة، فإن الجمع بين استخدام أجهزة التصوير المكثفة، وإدارة الأشعة المتطورة، وكثافة الهياكل الأساسية الاستراتيجية أثبت أن استخدام مليمتر وويف هو عنصر قابل للتطبيقات الحديثة المتنقلة لا غنى عنه.

بالنسبة لمشغلي الشبكات، والبائعين، ومستعملي المشاريع، فهم الحقائق التشغيلية لـ (ليمتر وايف) أمر حاسم الأهمية لتحقيق إمكاناتها الكاملة، مع تطور التكنولوجيا من خلال 5 جي - أدندفاند إلى 6 جي، فإن المبادئ التي وضعت في نشرات اليوم للموجات المائية ستكون بمثابة الأساس للجيل القادم من الربط اللاسلكي، مما يؤدي إلى الابتكار في المناطق التي بدأت للتو في استكشافها.