הבעיה הגוברת של מחסור בספקטרום בסביבה עירונית

ערים מודרניות הן מערכות אקולוגיות אלחוטיות (FLT:0) עם דרישות קישוריות FLT:1 (מסמארטפונים וחיישנים IoT ועד כלי רכב אוטונומיים ורשתות בטיחות ציבוריות, תדירות הרדיו במרכז כל המערכות הללו נמצאת תחת לחץ קיצוני.

מאמר זה חוקר את האתגרים הייחודיים של ספקטרום התפוצה של מערכות ספקטרום מבוזרות בליבות עירוניות, בוחן את המכשולים הטכניים וה הרגולטוריים, ומקווים אסטרטגיות המפעילים, הרגולטורים והמהנדסים מאמצים לתקשורת אלחוטית בטוחה עתידית בערים המכוסות ביותר שלנו.

הבנה של טכנולוגיית Spectrum ואת תפקידה העירוני

כיצד להפיץ עבודות ספציפיות

ספקטרום רחב כולל שתי טכניקות עיקריות: FLT:0 (Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)FLT:1 ו-FLT:2;2)Frequence Spread Spectrum (DSSS) 3LT 3FLT 3FHSS במהירות מתאמת את תדירות נושאת הערוצים המוגדרים מראש על פי רצף פסאודודום הידוע גם על ידי שידור ו-DSSS מכפילים עם אותות של פחות רחבים, כדי להפחית את הפחתת עוצמת התפוצה גבוהה יותר, או יותר, כדי להפחית את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת התדירות גבוהה יותר, או להפיץ את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת התפוצה של נתונים רחב יותר, או יותר, או יותר, או להפצתו של פיזור של הפחתת ה-F.

בסביבות עירוניות צפופות, מאפיינים אלה הם בעלי ערך מיוחד.התמויות של מבנים, השתקפות מזכוכית וממתכת, ומספר ההאקר של מכשירים קורנים יוצרים סביבת RF עוינת.ההתנגדות המובנה של ספקטרום להפרעות ו-Javamming הופכת אותו לבחירה עבור אותות צבאיים, בטיחות הציבור, וקישורים קריטיים של תשתיות.הוא גם יסוד לטכנולוגיות צרכניות רבות, כולל LTF:0Wi-Firdir/Flyi/F (L) ו-Ffthb/F (L2D2D) ו-FD2D2D2D) ו-FD2D2D.

משבר הספקטרום העירוני

(כ-2025, אזור מטרופוליטן טיפוסי עשוי להכיל עשרות מיליוני חיבורים אלחוטיים פעילים לקילומטר רבוע.הספקטרום האלקטרומגנטי בין 30 מהרץ ל-6 GHz - "המקום המתוק" לתקשורת סלולרית - כבר מוקצה במידה רבה למערכות ספקטרום מבוזרות של ניוטר, כגון אלה המוצעים עבור FLT:0 Internet of Things (IoT) רחבות רשתות של 1FLT:1 או LT:2G) לא ניתן לנווט עם יכולת שימושית של 4.

ראשי תיבות של Allocation Fundamentals: A Fragmentedנוף

המונחים:

(ההקצאה של ספקטרום) נשלטת על ידי גופים לאומיים ובינלאומיים כגון FLT:0 (FCC) נציבות התקשורת הפדרלית (FCC)FLT:1 בארצות הברית, FLT:2 OfcomofcomFLT 3 בבריטניה, ו-FLT:4 בינלאומי הקצאה תקשורת (ITU)FLT:5 ברחבי העולם ארגונים אלה מחלקים את הספקטרום ל- להקות מורשה (exeric) לשימוש להקות אלקטרוניותי-GHz, כולל להקות).

רישיון נגד דילמות מורשה

עבור פריסות עירוניות צפופות, הבחירה בין ספקטרום מורשה ולא מורשה היא חרב כפולה מראש. להקות מורשה לספק בלעדיות איכות מובטחת של שירות, אבל הם יקרים וקשה לרכוש. להקות לא מורשה פתוח לכולם, המוביל להדבקה והפרעה בלתי צפויה להפיץ מערכות, על ידי עיצוב, טיפול טוב יותר מאשר אותות צרים, אבל הם לא חסינים בעיר עם מאות נקודות תורמות, 000 של Bluetooth, 000 של ספקטרום משותף, 000 מופץ על ידי ספקטרום של ספקטרום הדדי, 000.

(הופנה מהדף [[1924]]]] ו[[1924]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]], [[

אתגרים מרכזיים של Allocation Spectrum להפיץ Spectrum באזורים עירוניים Dense

זמינות ספקטרום מוגבל

ההוריד הברורה ביותר הוא כי רכס הרדיו הוא סופי, ובמרכזים עירוניים, כמעט כל תדירות ניתן לתת כבר שירות מסוים.לדוגמה, להקות הטלוויזיה UHF (470-698 MHz) הוא repurposeed for Mobile Broadband באזורים רבים, אבל חללי טלוויזיה נותרו רק בכיסים.

ההשוואה בסביבה הטרוגנית

גם כאשר ספקטרום זמין, הנוף ההתערבות הוא אכזרי.בסביבה עירונית צפופה, מקלט ספקטרום מתפשט עשוי להיחשף אותות מ FLT:0 תחנות בסיס סלולרי, נקודות גישה Wi-Fi, מערכות מכ"מ, תנורי מיקרוגל (אשר דולף ב-2.4 GHz), ואת מכשירי IoT שלירד FLT:1 בעוד להפיץ ספקטרום מספק רווח כי מדכא הפרעה פסים, כי הוא מחושבת ירידה מסוימת של פחמן לא עולה מגובה של אלפי רעש.

יתר על כן, בעיות ליד-Far מוגברות. משדר כוח גבוה קרוב למקלט יכול להציף את אות הספקטרום ההתפשטות מצומת רחוק, גם אם הקודים הם אוטגוניים.זהו נושא ידוע במערכות CDMA (צורה של DSSS) ודורש שליטה על כוח זהירה - אתגר בהגדרות העירוניות הטרוגניות השונות של יכולות coex.

סליחות ו Fragmentation

תקנות לעתים קרובות lag מאחורי הטכנולוגיה.מרבית מדיניות הספקטרום הלאומי נועדו להקצאות סטטיות, לטווח ארוך. להפיץ מערכות ספקטרום, עם היכולת שלהם לקפוץ או להפיץ על פני תדרים מרובים, היו מותרות במקור רק תחת כללים נוקשים (למשל, שיעור הופ מקסימלי, מספר מינימלי של ערוצים) בעוד שרבים מההגבלות הללו הקלו, פריסות עירוניות עדיין עומדות בפני F:0per-states במגוון רחב של ערים, זמינות, מגבלות של רשת מספר מוגבל של מספר 1F) ו-F עבור מחזורים, ו-F (F) ו-Frepleretretretreplereveretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretreples) ו-F) ו-F) ו-F) יש צורך להפיץ מחזורים (מספר מחזורים (בטווח מספר מוגבל של מחזורים) ו-P) ו-P) ו-F) ו-Frepleretretreplereple

איכות דינמית

השימוש בספקטרום העירוני משתנה בדקה-ברגע.אצטדיון ספורט עלול לגרום לעליה מקומית בשימוש בנתונים ניידים; אתר בנייה מציג התערבות זמנית; נקודת גישה חדשה של Wi-Fi מופיעה בין לילה.

Multipath and Fading

בעוד ספקטרום מתפשט טוב יותר בטיפול מולטיפת מאשר מודולים צרים, סביבות עירוניות עם בניינים גבוהים משטחים רפלקטיביים ליצור פיזור קיצוני של עיכובים.מקבלי DSSS חייבים לסנכרון במדויק עם הקוד המתפשט על פני נתיבי הפצה מרובים.מערכות FHSS חייבות להזד במהירות מספיק כדי להימנע מקצבי קידוד תדירות-selectrum, אשר כוחות מערכת לתוך להקה עם ביצועים רב-תולים (gertmatic).

פתרונות טכניים ומבצעיים לאתגרים ספציפיים

גישה דינמית ורדיו קוגניטיבי

(CR) הוא הטכנולוגיה המבטיחה ביותר להקצאת ספקטרום סטטי.מערכת קשת מבוססת CR-מפרסית חשת באופן רציף את סביבת RF, מזהה תדרים לא מנוצלים או בשימוש, ומתאים את דפוס ההיגוי שלה או להפיץ רוחב פס בהתאם.בהגדרות עירוניות צפופות, זה דורש FLT:0fast, ספקטרום אמין ספקטרום 1 כדי למנוע התערבות עם משתמשים ראשוניים כגון: FLT2, שימוש בתבניות למידה מתקדמות (R).

ניהול ההתערבות מתקדם

(ב) שיטות כמו FLT:0) ביטול ביטול הביטול של ה- 1FLT:2spatial סינון באמצעות ®amformingFLT 3, ו-FLT:4massive MIMOFLT:5 יכול להפחית באופן משמעותי את ההשפעה של התערבות קו-ערוצית.

שימוש בלהקות משומשות: חללי טלוויזיה לבנים ומעבר

חללים לבנים (TVWS) מציעים ספקטרום נמוך מאוד באזורים עירוניים רבים - באופן אירוני כי שידורי טלוויזיה נעים לפלטפורמות אחרות.מכשירים שיכולים לחוש או לשאילת מסד נתונים לשימוש במרחבים הלבנים הללו יכולים לפעול עם מאפיינים טובים (600–700) מערכות ספקטרום מבוזרות אינטרנט המיועדות לכיסוי רחב בערים צפופות, מבנים חודרים ביעילות רבה יותר מאשר חלופות גבוהות יותר ל-Framerpleulation, ל-HFDLCDERL, באופן מפורש, ל-FDERLERLERLERL, ל-FERLERLERLGERLERLERLERLGERLERLERLERLERLERLERLERLERL (ERL) ספקטרום חדש, ו-MERLERFERFERFERLERL) ספקטרום חדש, ל-MERDERLERL (ERFERFERL) ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום חדש, המאפשר ספקטרום פתוח ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום טלוויזיה, ספקטרום ספקטרום ספקטרום טלוויזיה, ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום

Un Band Optimization

במקום להילחם על ספקטרום נקי, כמה מערכות ספקטרום מבוזרות מאמצות את הכאוס של להקות לא מורשה.FHSS (AFH) בשימוש ב- Bluetooth 5.x באופן דינמי להימנע מערוצים מחוסנים. בדומה, Wi-Fi 6 (802.11ax) משתמשות של DMA ו- BSS צבע כדי להפחית את ההתערבות, אשר ניתן לחשוב על צורה של תיאום מתפשט.

גישה משותפת (LSA) ו- Spectrum Slicing

LSA מאפשר למשתמש משני לגשת ללהקה מורשה כאשר המשתמש הראשי אינו פעיל, תחת מגבלות גיאוגרפיות וזמניות קפדניות.עבור מערכות ספקטרום מבוזר, LSA מספק איכות מובטחת בעת הצורך תוך מתן שיתוף יעיל.TheFLT:03.5 GHz להקה תחת CBRSFLT:1 בארצות הברית הוא דוגמה ראשית: הוא תומך שלושה tiers של גישה, עם כללי כללי הגישה (GA) עבור התקנים עירוניים אחרים ספקטרום מחולק הוא מייצג ספקטרום כחול.

מדיניות וביקורת מתקרבות

מדיניות ספקטרום גמיש

(הופנה מהדף ⁇ ) ⁇ (ה) [ההההרחבה של ה-FLT:0] , [ההה] ל-[[החוקה]]] במקום לרישיון בלעדי סטטי (FLT:2FLT:2FCC's Spectrum HorizonsFLT) 3 ו-FLT:4 של חברת Open Access Security (FLT) של מערכת ספקטרום פתוח וגמישות יותר.

ההרמוניה הבינלאומית

ועידת התקשורת העולמית של ITU (WRC) הם קריטיים ליישר הקצאות ספקטרום ברחבי העולם. at WRC-23 ומעבר, להפיץ ספקטרום עו"ד לדחוף ללהקות לא מורשה מעל 6 GHz (למשל, 6–7 GHz עבור Wi-Fi ו-IoT) ולפגיעה בחוקים עבור רשתות בעלות נמוכה רחבות עוצמה (WANs).

Blockchain ו חוזים חכמים עבור Spectrum

מושגים מתעוררים משתמשים במושגים (FLT:0) מבוססי ספקטרום ניהול ספקטרום מבוסס שרשרת:1 ; כאשר מכשירים משא ומתן על גישה בזמן אמת באמצעות חוזים חכמים.זה יכול להיות שימושי במיוחד עבור מערכות ספקטרום מבוזרות אשר צריכות לתאם עם מכשירים הטרוגניים רבים. בעוד שעדיין ניסיוניים, גישות כאלה להקצאת התקני רכב, להפחית את פני השטח האדמיניסטרטיבי, ולהפוך את השווקים לנוזלים יותר בסביבות עירוניות צפופות.

יישומים אמיתיים ו Case Studies

רשתות IoT חכמות

ערים כמו FLT:0 singaporeFLT:1 ו-FLT:2 BarcelonaveFLT 3 כבר פרוסה WANs מבוססי ספקטרום (למשל, LoRaWAN באמצעות DSSS) כדי לפקח על איכות האוויר, התנועה, ופסולת.רשתות אלה פועלות ב -868Hz (EU) או 915 MHz (US) אני עם זאת, בשכונות צפופות, בשכונות סטנדרטיות, לא , ממגבלות עיבוד דינמית מספיק, לא , הן קומפקטיות ומגבלות עיבוד נתונים קומפקטיות ועדכונים, הן קומפקטיות ועדכונים, הן קומפקטיות ועדכונים של , הן ספקטרום דינמיות, הן , כלומר, כלומר, הן , הן , הן , כלומר, ספקטרום נמוך יותר מ- IoT, ספקטרום נמוך יותר מ- , , ספקטרום נמוך יותר מ- , כלומר, כלומר, לא , ספקטרום נמוך יותר מ- ספקטרום זה ספקטרום נמוך יותר מ- ספקטרום נמוך יותר מ- ספקטרום נמוך יותר מ- ספקטרום (R.

תקשורת בטיחות הציבור

רשתות תגובה ראשונות מסתמכות לעתים קרובות על ספקטרום התפשטות לקול והנתונים של שליחות. בערים כמו FLT:0 New YorkearFLT:1, FLT:2NYPD ו- FDNY משתמשים במערכות רדיו סלולריות קרקעיות המשלבות FHSSreaFLT 3 כדי להתנגד ל-Javatrum ולהתערבות באירועים גדולים.spectrum עבור מערכות אלה הוא בדרך כלל מורשה, אך עלייה עירונית, הן חוקרות, בהסכמים, בעדיפות ראשונה, בלהקות מסחריות.

רכב אוטונומי

תקשורת בין כלי רכב ל-V2X – חיונית לנהיגה אוטונומית בערים – שימוש בטכניקות ספקטרום (למשל, ב- 5.9 GHz) עם זאת, הקצאת ספקטרום עבור V2X הייתה חזיתית פוליטית, עם אינטרסים של Wi-Fi דוחקים לשיתוף. בסביבות עירוניות צפופות, הקצאה אמינה חייבת להבטיח כי הודעות קריטיות בטיחות אינן מתעכבות או אבודות עקב הפרעה זו היא אזור דינמי, שבו שיתוף מסד נתונים מונחה, ומחולק, מונחה על ידי ניסויים אמיתיים, מונחה על ידי ספקטרום, וגילויים על ידי ספקטרום, וגילויים, וגילויים על ידי ספקטרום של נתונים מונחה על ידי ספקטרום אמיתי, וגילוי נתונים מונחה על ידי ספקטרום.

תחזית לעתיד: בינה מלאכותית, טרהארצ'ץ, ומעבר

במבט קדימה, כמה התפתחויות יכולות לשנות את הקצאת ספקטרום עבור מערכות ספקטרום מבוזר:

  • (FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית לניהול ספקטרום: איורים 1 (AI/ML) יכולים ללמוד דפוסי תנועה עירוניים ולנבא התערבות, המאפשרת הקצאה פרואקטיבית.לדוגמה, מערכת למידה עמוקה יכולה לשמור על רצף נקי עבור קישור אמבולנס קריטי המבוסס על נתונים היסטוריים מן הצומת הזה.
  • (FLT:0) טרההרץ ו- mmWave Bandsib:FLT ( 1 מעל 24 GHz, רוחב פס מסיבי הופך זמין, אבל propagation הוא מאוד מאתגר בסביבות עירוניות.ספקטרום מתפשט בלהקות אלה (למשל, באמצעות קישורים לטווח קצר מאוד, כיוון) יכול לאפשר מיקרו-ביטביטלנטים מרובים.
  • מערכות העתיד 6G עשויות לשלב פונקציות מכ"ם ותקשורת, באמצעות הפצת גלפורים לספקטרום עבור שניהם.הקצאת Spectrum הקצאת התפוצה תצטרך להתאים את התפקיד הכפול, באמצעות שיתוף דינמי עם מערכות מכ"ם.

ה-EP המרכזי הוא שהקצאת ספקטרום להפצת ספקטרום בסביבה עירונית צפופה אינה בעיה מדהימה עם תיקון יחיד – היא דורשת מערכת אקולוגית של טכנולוגיה מתקדמת, רגולציה צופה קדימה ותכנון עירוני שיתופי.

מסקנה

מערכות ספקטרום מבוזרות נשאר אחד הכלים החזקים ביותר לתקשורת אלחוטית בערים, אבל הפריסה שלהם מחוספסת יותר ויותר על ידי מחסור בספקטרום, התערבות, אינרציה רגולטורית.תגברות על אתגרים אלה דורש גישה רבת פנים: גישה ספקטרום דינמי ורדיו קוגניטיבי כדי לנצל תדרים משומשים; ניהול מתקדם כדי לשמור על רווח של ספקטרום מבוזר; ורפורמות רגולטוריות כמו גישה משותפת אשר תואם את הטבע של רשתות עירוניות, כמו ספקטרום כדי להמשיך להפצת אותות כדי לקבוע את היכולת שלהם כדי להפיץ את עצמם, כמו ספקטרום פתוח, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום רחב יותר, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום רחב יותר, כמו ספקטרום, כדי להגדיר את היכולת שלה, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום רחב, כמו ספקטרום רחב יותר, כמו ספקטרום רחב יותר, כמו ספקטרום רחב יותר, כדי להגדיר את היכולת שלה, כמו ספקטרום רחב יותר, כמו ספקטרום פתוח, כמו ספקטרום רחב יותר, כדי לקבוע את היכולת שלה, כדי להגדיר את היכולת שלה, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום, כמו ספקטרום רחב יותר, כדי להגדיר את היכולת שלה, כדי להגדיר את היכולת שלה, כמו ספקטרום רחב