ما هو هوائي CBRS؟ الدليل الكامل

تُعد خدمة راديو النطاق العريض للمواطنين مغيرًا لقواعد اللعبة في مجال الاتصالات اللاسلكية الحديثة. تلعب هوائيات CBRS، المصممة خصيصًا للاستخدام الفعال لنطاق CBRS، دورًا مهمًا في إنشاء شبكات الجيل الخامس وأنظمة LTE الخاصة وتطبيقات إنترنت الأشياء المختلفة. تستكشف هذه المقالة الأنواع المختلفة من هوائيات CBRS وحالات استخدامها ومشاركتها في الشركات وتكنولوجيا الجيل الخامس اللاسلكية. بالإضافة إلى ذلك، تناقش أيضًا إمكانات هوائيات CBRS المحسّنة بالذكاء الاصطناعي في تشكيل مستقبل التقنيات اللاسلكية.

مقدمة في CBRS

تمثل CBRS مشروعًا مهمًا في مجال الاتصالات اللاسلكية المشتركة mm، حيث توفر طيفًا مشتركًا يوازن بين إمكانية الوصول والمرونة والكفاءة. ويمتد طيف CBRS بين نطاق 3.55 GHz - 3.7 GHz، ويوفر الطيف CBRS بديلاً فعالاً من حيث التكلفة للخيارات التقليدية القائمة على الناقل في نشر شبكات LTE الخاصة و شبكات الجيل الخامس 5G.

تعمل هوائيات CBRS كقوة دافعة للتطورات التي تُعزى إلى مجال CBRS. تضمن هذه الهوائيات اتصالاً عالي السرعة ومنخفض الكمون مما يجعلها عنصراً أساسياً في كل من النظم الإيكولوجية للاتصالات اللاسلكية المشتركة الحالية والمستقبلية.

ما هو طيف CBRS؟

إن نطاق CBRS هو نطاق ترددي 150 MHz من 3.55 GHz إلى 3.7 GHz، وهو متاح حصريًا في الولايات المتحدة وتنظمه هيئة الاتصالات الفيدرالية Comm Comm (لجنة الاتصالات الفيدرالية).

مصممة كمورد مرن للتطبيقات مثل شبكات المحمول الخاصة, تمديدات الشبكة الكلية، والوصول اللاسلكي الثابت، يعمل نظام CBRS بموجب نظام ثلاثي المستويات لضمان كفاءة الاستخدام. في مستواه الأعلى يوجد المستخدمون الحاليون، مثل القوات البحرية الأمريكية والمحطات الأرضية للأقمار الصناعية، المحمية بالكامل من التداخل. ويلي ذلك ترخيص الوصول ذي الأولوية (PAL) المستخدمين، الذين اشتروا حقوق الوصول إلى 10 قنوات MHz لمدة تصل إلى ثلاث سنوات. وأخيراً، يمكن لمستخدمي الوصول العام المصرح لهم (GAA) الوصول إلى النطاق مقابل رسوم شهرية زهيدة، نظراً لعدم تداخلهم مع مستخدمي الفئة الأعلى.

لتجنب تعارضات الوصول، فإن نظام الوصول إلى الطيف الترددي (SAS) التي فرضتها لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) لتنسيق الاستخدام بين المستويات، مما يتيح ل CBRS أن تتوافق مع مجموعة متنوعة من التطبيقات مع تعزيز الابتكار في الاتصالات اللاسلكية المشتركة.

ما هو هوائي CBRS؟

صُممت هوائيات CBRS خصيصًا للتطبيقات ضمن النطاق الترددي 3.55 GHz إلى 3.7 GHz، والمعروف أيضًا باسم النطاق الترددي 48. تأتي هذه الهوائيات في مجموعة متنوعة من التكوينات مثل التصاميم الاتجاهية ومتعددة الاتجاهات والقطاعية واللوحية. ويتيح هذا التنوع في التصميم تغطية فعالة في الداخل والخارج على حد سواء، بالإضافة إلى الاتصال المتنقل للمركبات، وبالتالي تحسين سعة الشبكة وكفاءتها بشكل عام.

مع قيام العديد من الشركات والمؤسسات والمرافق ومواقع العمل بإعداد شبكات LTE و5G خاصة باستخدام طيف CBRS، تلعب هذه الهوائيات دوراً حاسماً في توفير اتصال عالي السرعة مصمم خصيصاً لتلبية الاحتياجات الخاصة بكل مؤسسة. علاوة على ذلك، نظرًا لأن هذه الهوائيات تدعم حالات الاستخدام مثل تكامل أجهزة إنترنت الأشياء والتصنيع الذكي والتغطية اللاسلكية على مستوى الحرم الجامعي، فقد أصبحت مكونات أساسية في تعزيز التحول الرقمي.

توفر هوائيات CBRS بديلاً فعالاً من حيث التكلفة للشبكات التقليدية التي يديرها الناقل، مما يتيح للمستخدمين إطلاق الإمكانات الكاملة لنطاق CBRS. فهي توفر سرعات بيانات محسنة، وزمن وصول أقل، وسعة شبكة محسّنة في البيئات التي يكثر فيها الطلب.

أنواع هوائيات CBRS

تتوافر هوائيات CBRS بأنواع مختلفة، يقدم كل منها مزايا فريدة في تلبية المتطلبات المختلفة ضمن نطاق CBRS. وفيما يلي بعض الأنواع الرئيسية لهوائيات CBRS:

1. هوائي اللوحة

هوائيات لوحة CBRS هي هوائيات اتجاهية تتميز بشكل مستطيل مسطح مميز. توفر هذه الهوائيات عادةً مكاسب تتراوح من 6 dBi إلى 18 dBi مع عرض شعاع أفقي يتراوح بين 30 و120 درجة، مما يجعلها مثالية لتغطية الإشارة المستهدفة.

ونظراً لأن هذه الهوائيات قادرة على تركيز طاقة الترددات الراديوية في اتجاه ضيق محدد، فإنها تستخدم على نطاق واسع في الشبكات الخلوية والنطاق العريض اللاسلكي وفي أنظمة الاتصال من نقطة إلى نقطة 1TP14 في المناطق الحضرية الكثيفة حيث يوجد قدر كبير من التداخل.

2. هوائي ياغي

تتألف هذه الهوائيات عادةً من عنصر مدفوع وعاكس وعدة موجهات. صُممت هذه الهوائيات لتوفير اتصال مشترك بعيد المدى، وتوفر هذه الهوائيات مكاسب تتراوح بين 7 dBi إلى 20 dBi مع عرض شعاع نموذجي يتراوح بين 20-50 درجة.

نظرًا لأن هوائيات Yagi قادرة على إنتاج نمط إشعاع مركز، فإنها عادةً ما تتفوق في تشكيل وصلات من نقطة إلى نقطة، واستقبال الوسائط عبر الهواء، والوصول عن بُعد حيث توجد حاجة إلى إشارات مستقرة وعالية الجودة عبر مسافات طويلة.

3. هوائي قطاعي

تم تصميم هوائيات CBRS القطاعية للتطبيقات التي تتطلب تغطية واسعة النطاق ضمن النطاقات الزاوية 60 و90 و120 درجة.

ونظراً لأن هذه الهوائيات توفر كسباً عالياً يتراوح بين 10 dBi إلى 18 dBi، فإنها يمكن أن تضمن إرسال إشارة فعالة على مساحات كبيرة، مما يقلل بشكل فعال من عدد الهوائيات المطلوبة لتحقيق التغطية المثلى. وعادةً ما يتم دمج هوائيات قطاعية متعددة معًا لتشكيل خلايا من أجل تقليل التداخل والتداخل في عمليات نشر نظام CBRS.

يمكن تصميم هذه الهوائيات بحيث تكون مزدوجة الاستقطاب وتدعم تكوينات متعددة المدخلات والمخرجات (MIMO)، وهي تُستخدم بشكل مثالي في الإعدادات التي تتطلب إنتاجية وموثوقية عالية للبيانات.

4. هوائي من الألياف الزجاجية

وتتميز الهوائيات المصنوعة من الألياف الزجاجية بنمط إشعاع متعدد الاتجاهات ومغلفة بغلاف من الألياف الزجاجية المتينة، مما يمكنها من تحمل البيئات الخارجية القاسية.
ونظرًا لأن هذه الهوائيات قادرة على مقاومة الظروف الجوية القاسية والأشعة فوق البنفسجية والتآكل والرياح العاتية، فإنها تُستخدم عادةً في أنظمة الاتصال البحرية وأنظمة المراقبة الصناعية وفي شبكات إنترنت الأشياء حيث يكون الأداء القوي والمتسق أمرًا بالغ الأهمية.
وبالإضافة إلى تعدد الاتجاهات، توفر هذه الهوائيات كسبًا مناسبًا يتراوح بين 2 dBi و12 dBi، مما يجعلها مرشحة جيدة للمناطق الواسعة التي يتعرض فيها اتجاه الإشارة للتغيرات.

5. هوائي مثبت على السقف

هذه الهوائيات هي هوائيات متعددة الاتجاهات مصممة خصيصاً للاستخدام الداخلي.
بفضل المكاسب التي تتراوح بين 3 dBi و8 dBi، توفر هذه الهوائيات اتصالاً موثوقًا عبر الأماكن المغلقة مثل المكاتب والمستشفيات ومساحات البيع بالتجزئة، مع سهولة الاندماج مع تصميمها الجمالي المنخفض.
تُستخدم الهوائيات المثبتة في السقف بشكل عام في إعداد أنظمة الهوائيات الموزعة (DAS) وشبكات LTE الخاصة وشبكات المؤسسات، حيث إنها توفر أفضل خيارات التغطية في الداخل.

6. هوائي البط المطاطي

هوائيات البطة المطاطية عبارة عن هوائيات مدمجة مصممة خصيصاً تستخدم فقط في الأجهزة المحمولة للاتصال قصير المدى.
تتميز هذه الهوائيات بمكاسب تتراوح ما بين 2 dBi إلى 5 dBi، وهي هوائيات تستخدم في أجهزة الراديو المحمولة باليد وأجهزة إنترنت الأشياء والمستشعرات الصناعية.
يتميز هوائي البطة المطاطية بملف حلزوني يجعله خيارًا مرنًا ومتينًا وقادرًا على مقاومة الإجهاد البدني والتآكل، مما يجعله حلاً عمليًا لمتطلبات أجهزة CBRS المحمولة التي تدعم نظام CBRS.

التطبيقات الرئيسية لهوائيات CBRS

CBRS لشبكات المؤسسات

تُعد هوائيات CBRS عنصراً أساسياً في إنشاء شبكات التطور طويل الأجل الخاصة (LTE) وشبكات الجيل الخامس (5G) لبيئات المؤسسات مثل المستودعات والحرم الجامعي والمستشفيات.

تُستخدم هوائيات CBRS، خاصة في المستودعات، لزيادة الكفاءة التشغيلية إلى أقصى حد من خلال دعم تتبع الأصول وإدارة المخزون في الوقت الفعلي والمناولة الآلية للمواد من خلال الاتصال عالي السرعة عبر الأجهزة، مما يقلل بشكل فعال من التأخير في الخدمات اللوجستية ويعزز الإنتاجية الإجمالية.

تُستخدم هوائيات CBRS في إعدادات الحرم الجامعي لتسهيل الاتصال بشكل أفضل لتطبيقات المباني الذكية مثل الإضاءة التي تدعم إنترنت الأشياء وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والمراقبة بالفيديو من أجل تحسين الكفاءة التشغيلية وإنتاجية الموظفين.

في المستشفيات، تُستخدم شبكات CBRS للمساعدة في التطبيقات الهامة مثل مراقبة المرضى في الوقت الحقيقي، والرعاية الصحية عن بُعد، والأجهزة الطبية اللاسلكية، مما يوفر رعاية صحية أفضل مع الحفاظ على الامتثال للمعايير المعمول بها.

توفر الموثوقية المحسنة والأمان المعزز والمرونة الأكبر التي توفرها هوائيات CBRS للمؤسسات تحكمًا أفضل في اتصالاتها المشتركة 1TP14، مع تقليل الاعتماد على مزودي الخدمة الخارجيين الذين يوفرون قابلية التوسع مع الاحتياجات المتطورة.

التكامل مع تقنية الجيل الخامس 5G

يوفر طيف النطاق الترددي المتوسط (3.55 GHz - 3.7 GHz) الذي تستخدمه هوائيات CBRS (CBRS) عرض نطاق ترددي متوازن بين السرعة والتغطية.

يعتبر طيف النطاق الترددي المتوسط CBRS مثاليًا لأنه أسرع من ترددات النطاق المنخفض المستخدمة في الشبكات القديمة، كما أنه يغطي مساحات أكبر من نطاقات mmWave (الترددات العالية للغاية).

تُعد هوائيات CBRS فعالة في توسيع نطاق تغطية شبكة الجيل الخامس إلى مناطق تتراوح بين المدن الحضرية المكتظة بالسكان والضواحي الريفية.

علاوة على ذلك، يمكنها زيادة سعة الشبكة، مما يتيح لشبكة الإنترنت 5G التعامل مع أجهزة متعددة في وقت واحد.
ونظراً لأن هوائيات CBRS تستخدم نموذج طيف مشترك يمنع التداخل وبأسعار معقولة، فإنها تساعد الشركات والمؤسسات على إنشاء شبكات الجيل الخامس الخاصة بها لمشاريع مثل أتمتة المصانع وأجهزة إنترنت الأشياء والزراعة الذكية بطريقة فعالة من حيث التكلفة دون مواجهة تداخل من بعضها البعض.

علاوةً على ذلك، نظرًا لأن هوائيات CBRS توفر زمن انتقال منخفض وسرعات بيانات عالية، فيمكنها دعم تطبيقات الجيل الخامس الأكثر مستقبلية مثل الواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR) والسيارات ذاتية القيادة.

خلاصة القول، تُعد هوائيات CBRS عنصرًا أساسيًا لنجاح شبكات الجيل الخامس للراديو اللاسلكي (5G NR) لأنها تتيح شبكات أسرع وأكثر موثوقية وبأسعار معقولة.

من خلال توسيع نطاق الجيل الخامس ودعم التطبيقات المتطورة المرتبطة به، تضمن هوائيات CBRS أن تكنولوجيا الجيل الخامس يمكن أن تحقق أقصى إمكاناتها.

في خدمات السلامة العامة والطوارئ

يمكن أن توفر هوائيات CBRS نطاقاً مخصصاً للمستجيبين الأوائل مع اتصال موثوق بالصوت والبيانات أثناء حالات الطوارئ.

يمكن لهوائيات CBRS أن تضمن عدم انقطاع الاتصال المشترك دون انقطاع، خاصة في المناطق التي يوجد فيها خطر تعطل الشبكات الخلوية التقليدية بسبب الكوارث الطبيعية أو حالات الطوارئ.

وهذا أمر بالغ الأهمية لنجاح التطبيقات ذات المهام الحرجة مثل عمليات الطائرات بدون طيار، وتتبع المواقع، وأنظمة المراقبة القائمة على أجهزة الاستشعار.

للمركبات المتصلة بالإنترنت والنقل

تُعدّ تقنية الاتصال من مركبة إلى كل شيء (V2X) التي تقودها مرافق نظام الاستشعار عن بُعد (CBRS) فعالة في تحسين إدارة حركة المرور وتقليل الازدحام والمساهمة في سلامة النقل بشكل عام.

ونظراً لأن هوائيات CBRS توفر اتصالاً موثوقاً ومنخفض الكمون فهي مرغوبة للغاية للمركبات ذاتية القيادة، والتي تتطلب اتصالاً مشتركاً في الوقت الفعلي من مركبة إلى بنية تحتية 1TP14 لتقليل التدخل البشري في مهام مثل الملاحة واكتشاف العوائق.

كما أن هوائيات CBRS فعالة للغاية في أنظمة إدارة الأساطيل، خاصة في مجال الخدمات اللوجستية والنقل.

يتم استخدامها للتتبع في الوقت الحقيقي، ومراقبة أداء المركبات، وتحسين العمليات اللوجستية، مما يؤدي في النهاية إلى تقليل التكاليف التشغيلية وتحسين الكفاءة التشغيلية.

بائعو هوائيات CBRS ورواد السوق

كبار مزودي هوائيات CBRS الرائدة

نظرًا لازدياد شعبية هوائيات CBRS بسبب قدرتها على تعزيز الاتصال اللاسلكي المشترك، هناك نمو كبير في البائعين الذين يقدمون حلول هوائيات CBRS المختلفة. فيما يلي بعض اللاعبين الرئيسيين الذين يتفوقون في تقديم حلول هوائي CBRS:

CommScope

توفر CommScope مجموعة من حلول هوائيات CBRS بما في ذلك تصميمات أحادية إلى متعددة النطاقات يمكنها دعم كل من CBRS والخدمات القديمة. كما توفر هذه الهوائيات حلولاً محسّنة للمناطق الحضرية عالية الكثافة مع إمكانات تشكيل الحزم المتقدمة لتحسين الإنتاجية والكفاءة التشغيلية.

علامة الموبايل

تقدم Mobile Mark حلول هوائيات مرنة مخصصة لشبكات LTE و CBRS الخاصة. تتميز مجموعة حلولها بمجموعة واسعة من التكوينات المناسبة للتطبيقات التجارية والصناعية على حد سواء.

هوائيات KP Performance Antennaas

يقدم مزود الحلول هذا مجموعة متنوعة من خيارات هوائي CBRS للاستخدام على نطاق واسع في الوصول اللاسلكي الثابت، والنطاق العريض الريفي وإعدادات CBRS المتعلقة بالمؤسسات. كما أنها توفر أيضًا تكوينات مزدوجة ومتعددة المنافذ تستهدف بشكل خاص تطبيقات MIMO.

شكل الموجة

تتخصص Waveform في هوائيات CBRS عالية الأداء مثل الهوائي الاتجاهي QuadPRO عالي الكسب الذي يتميز بلوحة 4×4 MIMO مع شعاع ضيق التركيز. كما أنها توفر حلولاً مدمجة مناسبة لكل من متطلبات CBRS التجارية والسكنية في المناطق الحضرية والضواحي.

سامسونج

تقدم سامسونج حلول CBRS عالية الأمان ومنخفضة الكمون التي تتميز بفعالية عالية في تطبيقات المهام الحرجة. وتتضمن محفظة الشركة مجموعة واسعة من حلول الهوائيات التي تتراوح بين حلول MIMO الضخمة والخلايا الصغيرة الخارجية وجميعها معتمدة من OnGo Alliance.

مقارنة المنتجات

فيما يلي بعض هوائيات CBRS المستخدمة على نطاق واسع:

ملاحظة: الأسعار تقريبية وقد تختلف بناءً على بائع التجزئة والتكوينات المحددة.

الاتجاهات المستقبلية في هوائيات CBRS

الهوائيات الذكية وتحسين الذكاء الاصطناعي

الذكاء الاصطناعي (AI) لديه القدرة على إحداث ثورة في أنظمة هوائي CBRS من حيث التصميم والكفاءة التشغيلية.

عند النظر في تحسين التصميم، يمكن لمحاكاة الذكاء الاصطناعي تبسيط عملية اختبار الهوائيات مما يساهم في تحسين أنماط الإشعاع الدقيقة مع إمكانات عرض النطاق الترددي التكيفي ومطابقة المعاوقة المحسنة. علاوةً على ذلك، من خلال التنبؤ بازدحام الشبكة والتخصيص الديناميكي للموارد وتعديل التغطية بناءً على أنماط الاستخدام في الوقت الحقيقي، يمكن أن تضمن حلول CBRS القائمة على الذكاء الاصطناعي التشغيل الموثوق به الذي يعزز أداء الشبكة.

التقنيات اللاسلكية الناشئة

مع استمرار تطور التقنيات اللاسلكية، تُظهر هوائيات CBRS واعدة في التكيف مع المتطلبات المتزايدة لشبكات إنترنت الأشياء والجيل السادس.

تتفوق هوائيات CBRS في التعامل مع الاتصال عالي الكثافة، مما يجعلها مثالية لضمان الاتصال المشترك الموثوق به بين أجهزة إنترنت الأشياء الموزعة عبر بيئات متنوعة ذات قوة إشارة متفاوتة. ومن خلال دمج تشكيل الحزمة التكيفية المدفوعة بالذكاء الاصطناعي في هوائيات CBRS، يمكن أن تستفيد تطبيقات المدن الذكية وإنترنت الأشياء الصناعية بشكل كبير من أدائها المحسّن.

مع وصول تقنية الجيل السادس (6G) ستواجه هوائيات CBRS تحديات وفرصًا جديدة. نظرًا لأن الجيل السادس يركز على الاتصال المشترك الموثوق به للغاية ومنخفض الكمون (URLLC) والعدد الهائل من الأجهزة المتصلة (mMTC)، فإنه يفرض على هوائيات CBRS متطلبات القدرة على التعامل مع نطاقات تردد أعلى مثل طيف التيراهيرتز الفرعي. ستضمن هذه التطورات أن تظل هوائيات CBRS مرنة وجاهزة لتلبية المتطلبات المتزايدة لمستقبل يتسم باتصال محسّن.

الخاتمة

لا تزال هوائيات CBRS في طليعة مشهد الاتصالات اللاسلكية الحديثة communication. إن قدرتها على توفير اتصال موثوق به عبر بيئات ومؤسسات وتطبيقات إنترنت الأشياء المتنوعة تضعها في مكانة مهمة في مجال الاتصالات اللاسلكية communication.

مع استمرار نمو صناعة الاتصالات اللاسلكية المشتركة، ستواصل هوائيات CBRS دورها المحوري في تلبية متطلبات شبكات الاتصالات المشتركة الحالية والجيل القادم.