ما هو هوائي TVWS؟ الدليل الكامل

تُعد تقنية الفضاء الأبيض التلفزيوني (TVWS) وسيلة رائدة لربط المناطق المحرومة من الخدمات في مجال الاتصالات اللاسلكية المتطورة، وهي تقنية "الفضاء الأبيض التلفزيوني". ولكن ما الذي يخدم مرساة هذه التقنية؟ إن الجزء الأساسي منها هو هوائي TVWS، الذي يستفيد من ترددات البث غير المستخدمة لتوفير تغطية قوية وشاملة للإنترنت. دعونا نستكشف تشغيل هذه الهوائيات ومدى أهميتها في سد الفجوة الرقمية.

تتناول هذه المقالة مفهوم استخدامات هوائيات نظام الطيف التلفزيوني اللاسلكي TVWS، وكيفية عملها، والأجزاء الأساسية لاستخدام هذا الطيف. توفر هوائيات TVWS إجابات موثوقة وقابلة للتكيف لمشاكل الاتصال الحديثة، بدءًا من النطاق العريض في المناطق الريفية إلى الاتصال في المناطق الحضرية ونشر إنترنت الأشياء. تقدم هذه المقالة نظرة عامة شاملة على هوائيات نظم المراقبة التلفزيونية اللاسلكية TVWS وتأثيراتها الثورية على الاتصال، خاصة في المناطق المحرومة من الخدمات، من خلال دراسة أنواعها وفوائدها ومخاوف التصميم.

مقدمة في الفضاء التلفزيوني الأبيض (TVWS)

ما هو TVWS؟

يُعرف طيف الترددات الراديوية غير المستغلة أو غير المستخدمة التي كانت مخصصة في البداية للبث التلفزيوني باسم "الفضاء الأبيض التلفزيوني". ولتجنب التداخل بين محطات التلفزيون، تُركت عدة ترددات بين القنوات غير مشغولة. هذه المساحات البيضاء مفتوحة الآن لمختلف تطبيقات الاتصالات اللاسلكية المشتركة 1TP14 نتيجة للتحول من التلفزيون التناظري إلى التلفزيون الرقمي. هناك العديد من الاستخدامات للفضاء الأبيض للتلفزيون، بما في ذلك الاتصال اللاسلكي من آلة إلى آلة communication، والوصول إلى الإنترنت اللاسلكي عريض النطاق، وتطبيقات لاسلكية أخرى.

هناك جزء من الطيف الترددي مخصص لمحطات تلفزيونية إقليمية غير مستخدمة في بعض الأماكن، وهناك طيف ترددي غير مستخدم بشكل أساسي بسبب المسافة الجغرافية التي يجب الحفاظ عليها بين المحطات التلفزيونية على نفس القناة. على سبيل المثال، لا يمكن أن يكون لديك محطة قناة 4 تبث من باريس وأخرى من فرساي بسبب التداخل. تروج مايكروسوفت لاستخدام المساحات البيضاء للخدمات المعفاة من الترخيص (مثل الواي فاي) على نطاق عالمي. والجدير بالذكر أنه عادةً ما تكون المساحات البيضاء التلفزيونية قليلة أو معدومة في المناطق الجغرافية المرغوبة/المحتملة، مثل المناطق الحضرية الكبيرة ومناطق الضواحي.

أهمية الاستفادة من ترددات الطيف التلفزيوني غير المستخدمة

لقد جعلت الحاجة المتزايدة للاتصال اللاسلكي المشترك 1TP14الاتصال اللاسلكي الاستخدام الفعال للطيف أمرًا ضروريًا. وبدون التداخل مع البث التلفزيوني الحالي، توفر خدمة الاتصال اللاسلكي عبر الأقمار الصناعية خياراً غير مستغل لزيادة الاتصال. وهي مناسبة بشكل خاص لسد الفجوة الرقمية وتحسين الاتصال في الأماكن ذات التضاريس الصعبة أو البنية التحتية غير الكافية بسبب خصائص الانتشار، والتي تشمل قدرات بعيدة المدى واختراق العوائق. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد استخدام نظام إرسال واستقبال البث التلفزيوني عبر الأقمار الصناعية في إنشاء اتصال عالمي أكثر شمولاً واستدامة.

في هذه الحالة، يتم تخصيص الترددات لتطبيق معين، مثل نطاق الحراسة، على الرغم من عدم استخدامها. لكن هذه المساحات البيضاء عادة ما تكون موجودة بشكل طبيعي بين القنوات المستخدمة لأن تخصيص البث المتجاور لقنوات متجاورة يمكن أن يتفاعل مع كلتا القناتين بطريقة ضارة.

هناك طيف لاسلكي غير مستخدم لم يُستخدم قط أو أصبح مجانيًا بسبب التقدم التكنولوجي، بالإضافة إلى المساحة البيضاء التي تم تخصيصها لأسباب تقنية. ويؤدي الانتقال إلى التلفزيون الرقمي، على وجه الخصوص، إلى تحرير مساحة كبيرة بين 50 MHz و700 MHz تقريبًا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن عمليات البث التناظري لا يمكن تجميعها في قنوات متجاورة كما يمكن للبث الرقمي. وهذا يعني أنه يمكن إجراء المزيد من عمليات البث بينما يمكن ضغط النطاق في عدد أقل من القنوات.

ما هو هوائي TVWS؟

إن هوائي TVWS هو نوع من الهوائيات المتخصصة المصممة للعمل في نطاق تردد الفضاء الأبيض التلفزيوني، والذي يتراوح في الغالب بين 470 و698 MHz. هذه الهوائيات ضرورية لإرسال الإشارات واستقبالها في أنظمة TVWS، مما يسمح بمجموعة متنوعة من الاستخدامات، بما في ذلك الاتصالات المشتركة في حالات الطوارئ mm، والوصول إلى الإنترنت عريض النطاق، واتصال إنترنت الأشياء. وبفضل التصميم الدقيق لتحقيق أقصى قدر من الأداء عند الترددات المنخفضة، توفر هوائيات أنظمة الإنذار المبكر للتلفزيون اللاسلكي اتصالات قوية يمكن الاعتماد عليها عبر مسافات طويلة مع الحفاظ على اتصالات مشتركة عالية الجودة. هذه الهوائيات ضرورية أيضًا لإرسال واستقبال الإشارات التي يمكن أن تمر عبر مجموعة متنوعة من الحواجز، مما يوفر قناة اتصالات مشتركة يمكن الاعتماد عليها في المناطق الريفية والنائية.

كيف تعمل تقنية TVWS

أساسيات تشغيل الترددات الترددية TVWS

يعمل نظام الإنذار التلفزيوني اللاسلكي في نطاقات الترددات المنخفضة ذات التردد فوق العالي UHF، والتي تتراوح عادةً بين 470 MHz و698 MHz. وبالمقارنة مع نطاقات الترددات الأعلى مثل شبكات Wi-Fi أو الشبكات الخلوية، تتيح هذه الترددات للإشارات الانتقال لمسافة أبعد وتجاوز العوائق مثل الجدران والمباني والنباتات بنجاح أكبر. وتُعدّ تقنية TVWS الخيار الأفضل للاتصال المشترك الذي يمكن الاعتماد عليه بسبب طبيعة هذا الطيف غير المستغلة بشكل كافٍ، مما يقلل أيضاً من إمكانية التداخل.

خصائص الانتشار للترددات المنخفضة

نظرًا لأن الإرسال التلفزيوني يتم على ترددات منخفضة (VHF وUHF أقل، 54 إلى 698 MHz)، فإن أجهزة الإرسال التلفزيوني اللاسلكي تتمتع بقدرات انتشار استثنائية لمسافات طويلة. ولديها الكثير من الإمكانات للتطبيقات اللاسلكية التي تتطلب نطاق إرسال واسع لأنها يمكن أن تمر بسهولة عبر الجدران والعوائق الأخرى. وعلاوة على ذلك، قد يكون من الممكن الوصول إلى نظم البث التلفزيوني اللاسلكي بشكل عام في غالبية المواقع. ونظرًا لوجود عدد أقل من محطات التلفزيون الرسمية في المناطق الريفية والضواحي مقارنة بالمناطق الحضرية، فإن هذه الأماكن تقدم إحصائيًا مجموعة متنوعة من نظم البث التلفزيوني اللاسلكي. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب الكثير من النطاق الترددي ومعدل بت مرتفع، قد توفر شبكة TVWS أيضاً مجموعة متنوعة من خيارات النطاق الترددي.

• النطاق الممتد - يمكن أن تمتد التغطية على مسافة عدة كيلومترات، مما يقلل بشكل كبير من الحاجة إلى محطات قاعدية متعددة أو أجهزة إعادة الإرسال.
• اختراق العوائق - يمكن لإشارات نظام الإنذار التلفزيوني اللاسلكي أن تجتاز الجدران والأشجار والحواجز المادية الأخرى، مما يجعلها مناسبة للنشر في المناطق الريفية والضواحي والمناطق الحضرية على حد سواء.
• الحد من التداخل - يضمن التشغيل في نطاقات طيف أقل ازدحامًا اتصالات مستقرة وخالية من التداخل، حتى في البيئات الكثيفة.

فيمَ يُستخدم هوائي TVWS؟ (التطبيقات)

يمكن الوصول إلى ترددات طيف البث التلفزيوني غير المستخدمة أو غير المشغولة واستغلالها باستخدام هوائي TVWS. يمكن لأجهزة إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء)، والاتصال الريفي، والوصول إلى الإنترنت اللاسلكي عريض النطاق، وغيرها من أنظمة الاتصالات اللاسلكية المشتركة 1TP14، الاستفادة من الإشارات التي يتم تصنيع هذه الهوائيات لاستقبالها وإرسالها في هذه المساحات البيضاء.

• الوصول إلى الإنترنت عريض النطاق العريض الريفي

من الحلول المحتملة لمشاكل توفير اتصال النطاق العريض الذي يمكن الاعتماد عليه وبأسعار معقولة في المناطق الريفية التي تعاني من نقص في الخدمات هي تكنولوجيا الفضاء الأبيض التلفزيوني. وتعمل تكنولوجيا الفضاء الأبيض التلفزيوني على توسيع نطاق التغطية، وتستخدم طيفاً غير مرخص، وتستفيد من البنية التحتية القائمة لتوفير الاتصال بالإنترنت في الأماكن التي قد لا تكون الحلول السلكية التقليدية عملية أو ميسورة التكلفة.

• الاتصال بالإنترنت في المناطق الحضرية/ الضواحي

تساعد هوائيات TVWS في سد ثغرات التغطية في المناطق الحضرية والضواحي حيث تكون إشارات الهاتف الخلوي أو الواي فاي متقطعة أو غير موثوقة. وكمثال على استخدام الفضاء الأبيض التلفزيوني لزيادة الاتصال، فقد شمل استخدام الفضاء الأبيض التلفزيوني لزيادة الاتصال ربط الأحياء الريفية، ولكن مشروعاً حديثاً لشركة مايكروسوفت للأبحاث استخدم قاعدة بيانات TVWS لربط الناس داخل مخطط سكني حضري كان بدون إنترنت. من المنطقي أن أكثر من ثلاثين شخصًا يعيشون في الإسكان الاجتماعي المدعوم من الحكومة في كامبريدج وجدوا أن اتصالهم المجاني بالإنترنت قد غيّر حياتهم، مما يؤكد أهمية الاهتمام بقضايا الاتصال في المناطق الحضرية.

• شبكات الاتصالات في حالات الطوارئ CommP14

تنشئ هوائيات TVWS شبكات اتصال مشتركة موثوقة للمستجيبين في حالات الطوارئ والمتضررين أثناء حالات الطوارئ أو الكوارث الطبيعية أو الأحداث الكبرى. على سبيل المثال، تم نشر شبكة تعتمد على نظام TVWS خلال الإعصار الذي ضرب وسط الفلبين لتزويد عمال الإغاثة في حالات الكوارث وضحايا الكارثة بشبكة اتصالات مشتركة على الأرض. ونظراً لأن شبكة الاتصالات اللاسلكية التلفزيونية ذات المدى الأطول بكثير، يمكن وضع نقاط الوصول على بعد عدة كيلومترات من مركز command، وهو ما يحدث عادةً. ونتيجة لذلك، يكون التحكم في حركة المرور حول مركز command أبسط بكثير نتيجة لذلك. وعلاوة على ذلك، يمكن وضع هوائيات TVWS في الداخل.

• عمليات نشر إنترنت الأشياء (IoT)

يتم توصيل أجهزة إنترنت الأشياء في الصناعات بما في ذلك المدن الذكية والزراعة والمراقبة البيئية بواسطة هوائيات نظام المراقبة التلفزيونية العالمية. تعمل قدراتها بعيدة المدى واختراق العوائق على تحسين الإنتاجية والاستدامة عبر مجموعة متنوعة من الصناعات من خلال تمكين تطبيقات مثل الزراعة الذكية وتتبع الحياة البرية ومراقبة جودة الهواء والتحكم في حركة المرور. يمكن لشبكات إنترنت الأشياء القائمة على نظام الإنذار التلفزيوني اللاسلكي TVWS أن تدعم العديد من الأجهزة في وقت واحد وأحجام إرسال أكبر لكل جهاز في المناطق الأقل كثافة سكانية عند توفر مساحات أوسع من هذا النطاق الترددي.

• أنظمة المراقبة بالفيديو والأنظمة الأمنية

في العديد من البلدان، يتم استخدام نظام TVWS على نطاق واسع في الأبحاث وأنظمة البحث والتطوير الأخرى للاتصالات المشتركة TVWS لإنشاء بث الجيل الخامس في المستقبل. وعند مقارنتها بقنوات الاتصال المشترك الأخرى التي تعمل بتقنية الاتصالات المشتركة، توفر تقنية TVWS مزايا المدى الأطول وسرعة الإرسال الأسرع. يُستخدم هذا في طريقة المراقبة الجديدة التي تكتشف الحركة في موقع بعيد حيث يصعب إنشاء اتصال سلكي. يتلقى مالك العقار، الذي قد يكون موجودًا على بعد عدة كيلومترات، صورة للحركة التي تم اكتشافها.

• الاتصالات البحرية Communication

يعمل نظام TVWS بمثابة طيف الاتصال عن بُعد 1TP14 بين نقاط الوصول (APs). وتوفر نقطة الوصول كلاً من الاتصال السلكي بشبكة إيثرنت والاتصال اللاسلكي بشبكة WIFI للمعدات الطرفية وتقوم بتبادل البيانات بين نظام TVWS وWIFI. وبالإضافة إلى تنفيذ نظام تحديد المواقع، ونقل الأحرف والصور، والصوت والفيديو المشترك بين النظامين (communication)، ومراقبة الكاميرا، وغيرها من الميزات، يستخدم نظام الاتصال السلكي (communication) بروتوكول نقل المقبس لإنشاء اتصال من طرف إلى طرف. كما أنه يستخدم أيضًا تنسيق ضغط الفيديو H264 لضمان سلاسة الاتصال المشترك للفيديو communication.

أنواع هوائيات TVWS

• هوائيات Yagi-Uda TVWS

هوائيات Yagi هي هوائيات اتجاهية ذات كسب عالٍ تعمل بشكل جيد للاتصالات من نقطة إلى نقطة لمسافات طويلة. وكثيراً ما يتم استخدامها في المواقع النائية عندما يتطلب الأمر إرسال إشارة البث التلفزيوني عبر الأقمار الصناعية لمسافات طويلة.

• هوائيات تلفاز WWS مصنوعة من الألياف الزجاجية متعددة الاتجاهات

يتم توفير تغطية بزاوية 360 درجة عبر هوائيات متعددة الاتجاهات، والتي تشع الإشارة في جميع الاتجاهات. عندما يكون هناك العديد من المحطات القاعدية الخاصة بنظام البث التلفزيوني اللاسلكي في منطقة حضرية وتحتاج الإشارة إلى الوصول إلى العديد من الأجهزة في اتجاهات مختلفة، عادةً ما يتم استخدامها. وبسبب تغطيتها بزاوية 360 درجة، تُعدّ هذه الهوائيات مثالية للاستخدامات مثل تركيبات إنترنت الأشياء والنطاق العريض الريفي التي تحتاج إلى توزيع إشارة متناسق.

• هوائيات لوحة التلفاز اللاسلكية التليفزيونية الاتجاهية

على عكس هوائيات Yagi، توفر هوائيات اللوحة عرض حزمة أكبر ولكنها لا تزال اتجاهية. وهي تُستخدم في الحالات التي تتطلب تغطية متعددة الاتجاهات ومسافات طويلة. في مناطق الضواحي التي تحتوي على العديد من المحطات القاعدية لنظام إرسال واستقبال البث التلفزيوني وحيث يجب أن تقطع الإشارة مسافات مختلفة وفي اتجاهات مختلفة للوصول إلى الأجهزة، يتم استخدام الهوائيات اللوحية بشكل متكرر. وتوفر هوائيات اللوحة الاتجاهية المدمجة والفعالة تغطية مستهدفة لأنظمة الاتصال من نقطة إلى نقطة أو من نقطة إلى عدة نقاط. كما أن بنيتها خفيفة الوزن تجعل تركيبها بسيطاً.

• هوائيات Sector TVWS

تعمل الهوائيات القطاعية على تحسين استهلاك الطيف في المواقع التي تضم العديد من المستخدمين أو الأجهزة من خلال تقسيم التغطية إلى قطاعات منفصلة. تعمل هذه الهوائيات بشكل جيد خاصة في البيئات الصناعية أو الحضرية المزدحمة.

المزايا الرئيسية لهوائيات TVWS

توفر خدمة TVWS طريقة ميسورة التكلفة وعملية وقابلة للتكيف لزيادة الاتصالات ومنح المجتمعات المحرومة من الخدمات إمكانية الوصول إلى الإنترنت مع المزايا التالية

1. تحسين الاتصال: يمكن أن توفر شبكة الإنترنت السلكية واللاسلكية التلفزيونية اتصالاً عريض النطاق للمناطق الريفية والنائية حيث قد لا تكون التقنيات السلكية أو اللاسلكية التقليدية متاحة أو مجدية اقتصادياً. ويمكنها أن تسد الفجوة الرقمية وتوفر إمكانية الوصول إلى الإنترنت للمجتمعات المحرومة.

2. زيادة عرض النطاق الترددي: تتيح تقنية TVWS الاستفادة من ترددات البث التلفزيوني غير المستغلة أو غير المتاحة، والتي توجد عادةً في نطاقات الترددات المنخفضة. قد يتوفر نطاق ترددي أكبر في هذه الترددات المنخفضة، مما يؤدي إلى اتصالات إنترنت أسرع وأكثر موثوقية.

3. تغطية موسعة: بالمقارنة مع عمليات الإرسال ذات الترددات العالية، يمكن لإشارات نظام الإرسال التلفزيوني اللاسلكي أن تقطع مسافات أبعد وتمر عبر العوائق مثل الأشجار والمباني بشكل أكثر فعالية. ويتيح ذلك إمكانية الوصول إلى مناطق تغطية أوسع، مما يجعلها مناسبة لإنشاء اتصال في الأماكن التي يصعب الوصول إليها أو في الأماكن التي يوجد بها عدد قليل من الأشخاص.

4. فعالة من حيث التكلفة: قد يكون نشر شبكات البث التلفزيوني أقل تكلفة من تركيب كابلات أو أبراج خلوية جديدة. ويمكن أن تقلل الاستفادة من البنية التحتية الحالية للبث التلفزيوني من الحاجة إلى نفقات إضافية.

5. الوصول الديناميكي إلى الطيف الديناميكي: للعثور على الترددات المتاحة في منطقة معينة والوصول إليها، تستخدم أجهزة نظام الإنذار التلفزيوني اللاسلكي قاعدة بيانات الطيف. يعمل هذا الوصول الديناميكي إلى الطيف على زيادة استخدام الموارد المتاحة إلى أقصى حد من خلال تمكين استخدام الطيف بفعالية وبدون تداخل.

6. تخفيف التداخل: صُممت أجهزة TVWS لتعمل دون التداخل مع الخدمات المرخصة أو البث التلفزيوني الحالي. ولضمان العمل بدون تداخل، فإنها تستخدم أساليب مثل مسح الطيف وقواعد بيانات تحديد الموقع الجغرافي.

7. تعدد الاستخدامات: تشمل تطبيقات تقنية TVWS الوصول إلى الإنترنت، ودعم أجهزة إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء)، والزراعة الذكية، والاتصالات المشتركة في حالات الطوارئ، وتعزيز تغطية شبكة Wi-Fi في المناطق الحضرية.

اعتبارات تصميم هوائيات نظام الإنذار المبكر للتلفاز

دعم نطاق التردد وعرض النطاق الترددي

يجب أن توفر هوائيات نظام الإنذار التلفزيوني الترددي عرض نطاق ترددي كافٍ للتطبيقات المقصودة وأن تعمل مع نطاق التردد المسموح به في المنطقة. وهذا يضمن أعلى مستويات الأداء والامتثال للوائح التنظيمية.
إن قوة إرسال الهوائي، والتردد المستخدم، والتضاريس، وأي عوائق بيئية هي بعض المتغيرات التي يمكن أن تؤثر على مدى هوائيات نظام الإنذار المبكر التلفزيوني. يمكن أن يصل مدى هوائيات نظام الإنذار المبكر التلفزيوني عادةً إلى عدة كيلومترات، ولكن من المهم أن تتذكر أن المتغيرات مثل التداخل والعوائق في خط الرؤية وخصائص انتشار الإشارة عند التردد المحدد المستخدم يمكن أن يكون لها تأثير.

الكسب والاتجاهية

تُقاس قدرة الهوائي على تركيز الطاقة في اتجاه معين من خلال كسب الهوائي. وعادةً ما تُستخدم الديسيبل (ديسيبل) لقياسه. تأتي الإشارة الأقوى من حزمة أصغر من الطاقة المركزة بواسطة هوائي ذي كسب أعلى.

يجب زيادة نطاق الاتصال اللاسلكي وإمكانية الاعتماد عليه إلى أقصى حد في أنظمة نظم نظم الاتصال اللاسلكي عبر شبكة الإنترنت التلفزيونية لأن الطيف المتاح محدود. وينطبق هذا الأمر بشكل خاص في المناطق الريفية والنائية حيث قد يكون المستخدمون بعيدين عن المحطات الأساسية.

تصبح المسافات الأطول بين المستخدم والمحطة الأساسية ممكنة من خلال استخدام هوائيات ذات كسب أعلى، مما يعزز قوة الإشارة. عندما يتعلق الأمر بمنح المناطق المحرومة من الخدمات إمكانية الوصول إلى الإنترنت عريض النطاق، يمكن أن يكون ذلك مفيداً بشكل خاص.

يمكن أن تقلل الهوائيات ذات الكسب الأكبر من التداخل من الأجهزة الأخرى التي تستخدم نفس نطاق التردد. يمكن للهوائي أن يقلل من تأثير التداخل من الأجهزة القريبة من خلال تركيز الطاقة في اتجاه معين.

من المهم أن تتذكر أن الهوائيات ذات الكسب الأكبر لها أيضًا عرض شعاع أصغر. هذا يعني أنه من أجل الحصول على أقوى إشارة، يجب محاذاة الهوائي والمحطة الأساسية بشكل صحيح. قد تنخفض قوة الإشارة بشكل كبير إذا لم يتم وضع الهوائي بشكل صحيح.

الحجم والوزن

تعمل الهوائيات المدمجة وخفيفة الوزن على تبسيط عملية التركيب والنقل، خاصةً لعمليات النشر عن بُعد. كما تسهل هذه السمات أيضاً عملية الدمج الأسهل في البنية التحتية الحالية.

نوع الموصل

لضمان التكامل السلس مع أنظمة وأجهزة الاتصال communication، يجب أن تحتوي هوائيات TVWS على موصلات متوافقة. ويشمل ذلك التوافق مع التنسيقات والمعايير المستخدمة على نطاق واسع. على سبيل المثال، تستخدم هوائيات TVWS القطاعية موصل 1x TNC ويأتي هوائي TVWS Yagi مع ذيول خنزير محوري 24 بوصة مع موصلات N-male وفقًا لهوائيات KP Performance Antennas.

مقارنة بين نظام TVWS وتقنيات الاتصال الأخرى Co1TP14

Wi-Fi (2.4 GHz و5 GHz)

TVWS هو اتصال لاسلكي، تمامًا مثل Wi-Fi، على الرغم من أنه يستخدم نطاقات تردد مختلفة. يستخدم Wi-Fi ترددات 2.4 و5 GHz، بينما يستخدم TVWS نطاقات 470 MHz إلى 698 MHz. يؤثر كل من البائع وطول الهوائي وطراز الراديو والمتغيرات الأخرى على سرعة نقل البيانات. يمكن دعم أكثر من 50 ميجابت/ثانية بواسطة أجهزة الراديو الجديدة. وعلى غرار ذلك، تعتمد سرعة الواي فاي على عدد من المتغيرات، بما في ذلك خط الرؤية والمدى وغيرهما، ولكنها قد تصل إلى 1000 ميجابت/ثانية عند استخدام معيار IEEE 802.11ac. هناك فرق كبير بين الفضاء الأبيض التلفزيوني والواي فاي هو النطاق. عادةً ما يكون نطاق الفضاء الأبيض التلفزيوني 6 أميال، ومع ذلك يمكن أن يختلف بناءً على عدد من العوامل، بما في ذلك خط الرؤية ومستويات الضوضاء.

تدّعي شركة كارلسون وايرلس، وهي إحدى الشركات الثلاث الرئيسية المنتجة للفضاء الأبيض التلفزيوني، أن أجهزة الراديو الخاصة بها يصل مداها إلى 24.8 ميلاً. ويستخدم كلاهما طاقة قليلة جداً تتراوح بين 20 و100 واط، اعتماداً على البائع والجهاز وطول الهوائي، من بين عوامل أخرى. يتم استيفاء معايير الأمان الحكومية مثل الامتثال لمعايير FIPS 197 (معايير التشفير المتقدم) بكلتا الطريقتين. بينما تعمل شبكة Wi-Fi بفعالية في المدن، فإن الفضاء الأبيض التلفزيوني يعمل بشكل جيد في المناطق الريفية.

• النطاق - يوفر نظام TVWS نطاقاً أكبر بكثير من نطاق Wi-Fi، مما يجعله مناسباً للتطبيقات في مناطق واسعة.
• التداخل - تواجه تقنية TVWS تداخلًا أقل بسبب تشغيلها في نطاقات الطيف غير المستغلة، بينما تواجه تقنية Wi-Fi تحديات في البيئات المزدحمة.
• التطبيقات - في حين تتفوق تقنية Wi-Fi في السيناريوهات الداخلية عالية الكثافة، فإن نظام TVWS هو الأنسب للاتصال الخارجي بعيد المدى.

الشبكات الخلوية (4G/5G)

وتتمتع شبكة WLAN اللاسلكية الخلوية بتغطية أوسع من شبكة WLAN الخلوية بسبب ميزة الاختراق الأعلى ونطاق الإرسال الأطول، مما يتيح خدمة لاسلكية سلسة. سيتم فقدان الاتصال بالمحطة الأساسية المقابلة عندما يغادر أحد المستخدمين المتنقلين منطقة خدمة الشبكة المحلية اللاسلكية WLAN ولا تتوفر خلية خلوية للتعامل مع عملية التسليم. يمكن إجراء اتصال سلس مع شبكة WLAN اللاسلكية اللاسلكية عبر شبكة WLAN، وهو أمر بالغ الأهمية لأن شبكات WLAN غالباً ما تسمح بمجموعة متنوعة من حركة البيانات اللاسلكية، وخاصة تطبيقات الوسائط المتعددة كثيفة النطاق الترددي. ومما لا شك فيه أن طيف الجيل الرابع 4G المتاح الآن غير كافٍ لتلبية هذا الطلب. يمكن زيادة سعة الشبكة وتخفيف النقص في الطيف من خلال شبكة الإنترنت اللاسلكية TVWS من خلال توفير تحسينات في عرض النطاق الترددي تصل إلى مئات MHz.

• التغطية - توفر شبكة WWS التغطية الفعالة من حيث التكلفة للمناطق منخفضة الكثافة والمناطق التي تعاني من نقص في الخدمات، بينما تتطلب الشبكات الخلوية استثمارات كبيرة في البنية التحتية.
• السرعة - توفر الشبكات الخلوية بشكل عام سرعات أعلى، ولكنها قد تواجه صعوبات في المواقع النائية أو المعوقة.
• استخدام الطيف الترددي - تستفيد تقنية TVWS من الطيف غير المرخص، مما يقلل من التكاليف التشغيلية والحواجز التنظيمية.

دراسات الحالة وعمليات النشر في العالم الحقيقي

• مبادرة Microsoft Airband من مايكروسوفت:

يغطي هذا المشروع ثغرات مهمة في الاتصال من خلال استخدام شبكة TVWS لتوفير الوصول إلى الإنترنت في المناطق الريفية في الولايات المتحدة وأفريقيا. بالمقارنة مع الألياف العادية، يمكن لشبكة TVWS الإرسال عبر الألياف الضوئية عبر مسافات كبيرة وعبر المناطق المشجرة بسرعة أكبر وبتكلفة معقولة. يعالج المشروع الحاجة الملحة للعمل خلال أزمة كوفيد-19، ويعمل في الوقت نفسه على ربط السكان المحرومين وسكان المناطق الريفية ببدائل الإنترنت طويلة الأجل.

• مشروع "لون" من جوجل:

سيستخدم مشروع Loon من Google، عند تطبيقه على نظام البث التلفزيوني عبر الإنترنت، بشكل أساسي شبكتها من المناطيد عالية الارتفاع لتوصيل الإنترنت إلى المناطق النائية من خلال الاستفادة من طيف البث التلفزيوني غير المستخدم، مما يوسع نطاق الوصول إلى الإنترنت بشكل فعال إلى المناطق المحرومة من خلال استخدام المساحات البيضاء المتاحة بين القنوات التلفزيونية.

• مشروع الربط الريفي في الفلبين:

في المناطق المحرومة، أدى تطبيق خدمة الإنترنت عبر شبكة الإنترنت التلفزيونية في المناطق المحرومة إلى تقدم ملحوظ في النمو الاقتصادي والرعاية الصحية والتعليم. لا يمكن التقليل من أهمية إمكانات شبكة الإنترنت اللاسلكية التلفزيونية في الفلبين، حيث يجري تنفيذ العديد من المبادرات للاستفادة من التكنولوجيا والإنترنت لتوفير الخدمات والتعليم لأولئك الذين نادراً ما يكونون متصلين بالإنترنت. ومن أجل تحسين الاتصال وتقديم الخدمات الاجتماعية للسكان، اعتمدت الدولة استخدام الفضاء الأبيض التلفزيوني.

التحديات

• العوائق التنظيمية - تختلف لوائح الطيف الترددي اختلافًا كبيرًا بين المناطق، مما يشكل تحديات أمام اعتمادها على نطاق واسع.
• تكاليف المعدات - على الرغم من انخفاض التكاليف التشغيلية، إلا أن تكاليف النشر الأولية قد تكون كبيرة.
• مشاركة الطيف الترددي - يتطلب ضمان التعايش المتناغم مع المستخدمين المرخص لهم تخطيطاً وتنسيقاً دقيقين.

الخاتمة

تُعد هوائيات TVWS مهمة في إطلاق إمكانات الطيف التلفزيوني غير المستخدم، مما يتيح حلولاً تحويلية للاتصالات المشتركة. كما أن تغطيتها بعيدة المدى وقدراتها على اختراق العوائق وفعاليتها من حيث التكلفة تجعلها لا تقدر بثمن لمواجهة تحديات الاتصال، لا سيما في المناطق الريفية والمناطق المحرومة. ومع استمرار التطورات التكنولوجية والأطر التنظيمية في التطور، فإن هوائيات نظم الاتصالات اللاسلكية التلفزيونية العالمية ضرورية للعب دور مركزي في تشكيل مستقبل شبكات الاتصالات المشتركة العالمية من خلال سد الفجوات وتعزيز الشمولية.