على 17/07/2024 306

نطاقات التردد 5G: 3 نطاقات أولية ومتى تستخدمها

مع انتقال العالم بسرعة إلى عصر بقيادة التواصل اللاسلكي المتقدم ، يصبح فهم تفاصيل تقنية 5G مهمة للغاية.في قلب إمكانات 5G الرائدة ، توجد نطاقات الترددات التي تستخدمها ، حيث يقدم كل أدوار فريدة وتقدم فوائد محددة.تستكشف هذه المقالة نطاقات تردد 5G الرئيسية الثلاثة-النطاق النهائي ، والنطاق المتوسط ​​، والنطاق العالي-المظهر في ميزاتها واستخداماتها وأفضل المواقف لاستخدامها.من خلال شرح نطاقات التردد هذه ، فإننا نهدف إلى تقديم نظرة عامة واضحة من شأنها أن تحسن فهمك لكيفية تغيير تقنية 5G في إعدادات مختلفة.

كتالوج

الشكل 1: تقنية 5G

ما هو التردد 5G؟

تعمل التكنولوجيا الخلوية 5G على ثلاثة نطاقات تردد رئيسية ، حيث تقدم كل منها أغراض مختلفة وتقدم فوائد فريدة.يغطي التردد المنخفض النطاق (600 ميجا هرتز إلى 1 جيجا هرتز) مناطق واسعة ويمكن أن يمر عبر المباني بشكل جيد ولكن لديه سرعات بيانات أبطأ.يوفر تردد النطاق المتوسط ​​(2.5 جيجا هرتز إلى 3.7 جيجا هرتز) توازنًا بين التغطية والسرعة ، مما يوفر معدلات بيانات أسرع مع الاستمرار في تغطية المساحات الكبيرة ويمر عبر العقبات بشكل جيد.يوفر التردد العالي النطاق (24 جيجا هرتز إلى 40 جيجا هرتز) ، والمعروف باسم الموجة ملليمتر (MMWAVE) ، أسرع سرعات البيانات ولكن لديه نطاق محدود وقدرة سيئة على المرور عبر المباني ، مما يجعل من الأفضل للمناطق المزدحمة في المدينة حيث قصيرة المدى ،هناك حاجة إلى اتصالات عالية السرعة.

بالمقارنة ، تستخدم تقنية 4G/LTE نطاقات التردد بين 700 ميجا هرتز و 2.5 جيجا هرتز.يتداخل هذا النطاق مع الترددات المنخفضة والمتوسطة من 5G ولكن لا يشمل نطاق النطاق العالي.نتيجة لذلك ، لا يمكن لـ 4G/LTE تحقيق سرعات البيانات القصوى التي توفرها ترددات النطاق العالي في 5G.

الشكل 2: توضيح إشارات 5G ذات النطاق المنخفض والنازح العالي في مشهد المدينة

يمكن أن تختلف نطاقات التردد المحددة المستخدمة لـ 5G حسب المنطقة وتديرها المنظمات الدولية والوطنية.ينسق الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) على مستوى العالم ويضع المعايير الدولية.في الولايات المتحدة ، تنظم لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) وتعيين نطاقات تردد لـ 5G.في أوروبا ، يلعب معهد معايير الاتصالات الأوروبية (ETSI) دورًا مهمًا في تحديد نطاقات التردد لـ 5G.

تتأكد كل من هذه المنظمات من أن الترددات المخصصة تلبي احتياجات تقنية 5G مع مراعاة عوامل مثل التداخل والتغطية والاستخدام الفعال لطيف الراديو.

شرح نطاقات التردد 5G

ترددات 5G منخفضة النطاق: 600 ميجا هرتز إلى 1 جيجا هرتز

الشكل 3: نطاقات التردد لـ 5G و 4G و 3G

الترددات المنخفضة النطاق جيدة جدًا في توفير تغطية واسعة على مساحات واسعة ، مع نطاقات فعالة تصل إلى عشرات الكيلومترات.يمكنهم المرور عبر الجدران والمباني ، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص في المناطق الريفية أو الأقل كثافة السكان.تضمن هذه القدرة على الاختراق أن يحصل الأشخاص في هذه المناطق على تغطية شبكة مستقرة وموثوقة.تعد الترددات المنخفضة النطاق جيدة بشكل خاص للتطبيقات التي تحتاج إلى اتصال ثابت بدلاً من الأداء عالي السرعة ، مثل المكالمات الصوتية وتصفح الإنترنت الأساسي.تستفيد هذه التطبيقات من الإشارة الثابتة والموثوقة التي توفرها الترددات المنخفضة النطاق ، وهو أمر مهم للغاية في المناطق التي لا تعطي فيها إشارات التردد العليا غالبًا تغطية كافية.من خلال تقديم تغطية واسعة وموثوقة ، تساعد الترددات المنخفضة النطاق في ضمان إمكانية الوصول إلى الاتصالات في المناطق التي يكون فيها الحفاظ على اتصال مستقر يهم أكثر من وجود معدلات نقل بيانات عالية.

تعد ترددات النطاق المتوسط ​​جزءًا مهمًا من أنظمة الاتصالات اللاسلكية اليوم ، مما يوفر توازنًا جيدًا بين السرعة والتغطية.تعمل هذه الترددات بين 1 جيجا هرتز و 6 جيجا هرتز ، وتوفر سرعات إنترنت أعلى بكثير مقارنة بترددات النطاق المنخفض ، والتي تقل عن 1 جيجاهرتز.ومع ذلك ، فإن ميزة السرعة هذه تأتي مع مفاضلة من حيث النطاق وقدرات الاختراق.

عادةً ما تغطي ترددات النطاق المتوسط ​​المسافات تصل إلى بضع مئات من الأمتار ، وهو أقصر بكثير من الوصول إلى الترددات المنخفضة النطاق التي يمكن أن تمتد لعدة كيلومترات.أيضا ، فإن ترددات النطاق المتوسط ​​ليست جيدة في اختراق المباني والعقبات الأخرى ، مما يجعلها أقل فعالية في المناطق التي لديها العديد من الحواجز المادية.

على الرغم من هذه القيود ، يتم استخدام ترددات النطاق المتوسط ​​على نطاق واسع في المناطق الحضرية والضواحي حيث تحتاج كثافة المستخدمين والأجهزة إلى معدلات بيانات أعلى.تدعم السرعات المحسنة مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مثل تدفق الفيديو عالي الدقة والبنية التحتية للمدينة الذكية ، بما في ذلك أجهزة إنترنت الأشياء التي تتطلب اتصالات قوية وسريعة.توفر هذه الترددات سرعات إنترنت أسرع من الترددات ذات النطاق المنخفض مع توفير تغطية أفضل من الترددات عالية النطاق ، والتي ، على الرغم من أنها أسرع ، تغطي مسافات أقصر وإنها تغلغل أفقر.

يساعد الاستخدام الاستراتيجي لترددات النطاق المتوسطة في المناطق المكتظة بالسكان على تلبية الطلب المتزايد على الإنترنت عالي السرعة ، ودعم الخدمات التي تعتمد على نقل البيانات السريع وتأخير منخفض.هذا التوازن يجعل ترددات النطاق المتوسط ​​خيارًا مرنًا لاحتياجات الاتصال اللاسلكية الحديثة.

الترددات عالية النطاق 5G: 24 جيجا هرتز إلى 40 جيجا هرتز

تتصدر الترددات العالية النطاق ، التي تسمى غالبًا ما تسمى موجة الملليمتر (MMWAVE) ، الطريق في تقنية 5G ، مما يوفر سرعات بيانات لاسلكية سريعة بشكل لا يصدق.يعمل نطاق التردد المتقدم هذا إلى تحسين الاتصالات اللاسلكية بشكل كبير من خلال تعزيز سعة الشبكة ، مما يتيح سرعات بيانات أسرع ، ودعم المزيد من الأجهزة متصلة في نفس الوقت.

إن ترددات MMWAVE هذه مفيدة بشكل خاص في أماكن مزدحمة مثل المدن والملاعب ومراكز التسوق ، حيث تكون الحاجة إلى اتصالات عالية السرعة وموثوقة هي الأعلى.تصنع معدلات نقل البيانات الأسرع من MMWAVE لتنزيم سلس ، وتنزيلات سريعة ، والتعامل الفعال مع كميات كبيرة من البيانات.

ومع ذلك ، فإن ترددات MMWAVE لها تحديات خاصة بها.نطاقها قصير جدًا ، وعادةً ما يكون عشرات الأمتار فقط ، ويمكن حظرها بسهولة بواسطة الأشياء المادية مثل المباني والأشجار وحتى الطقس.للتغلب على هذه المشكلات ، تم تطوير تقنيات جديدة مثل الشكل 5G شعاع وشبكات الخلايا الصغيرة.

Beamforming هي طريقة ترسل الإشارات مباشرة إلى أجهزة محددة بدلاً من نشرها في جميع الاتجاهات.هذا النهج المركّز يقلل من التداخل ويقوي الإشارة ويحسن جودة الاتصال بشكل عام.تتضمن تكنولوجيا الخلايا الصغيرة وضع العديد من المحطات الأساسية ، أو الخلايا ، حول منطقة لزيادة التغطية والقدرة.تعمل هذه الخلايا الصغيرة معًا لضمان اتصال ثابت والمساعدة في حدود نطاق ترددات الموجات MMWWER.

باستخدام هذه التقنيات المتقدمة ، يصبح استخدام الترددات عالية النطاق في شبكات 5G ممكنًا ، مما يؤدي إلى فتح حقبة جديدة من التواصل اللاسلكي مع السرعة والاتصال غير المتواضحة.

دور تقنية 5G

الشكل 4: دور تقنية 5G

تغير تقنية 5G التواصل باستخدام نطاقات تردد مختلفة: منخفضة ومتوسطة وعالية ، لتناسب الاحتياجات والإعدادات المختلفة.فهو يجمع بين نطاقات تردد الراديو التقليدية (RF) (FR1) مع نطاقات Radio الجديدة (FR2) لتحسين سرعات البيانات ، والتأخير ، وموثوقية الإشارة ، واتصالات الجهاز.

تغطي نطاقات التردد المنخفض مساحات واسعة وتخترق المباني بشكل جيد ، على الرغم من أن لديها سرعات بيانات أبطأ.هذه جيدة للمناطق الريفية والاتصالات الواسعة.توفر نطاقات التردد المتوسطة سرعات أسرع للبيانات وتغطية لائقة ، مما يجعلها رائعة للمدن التي يلزم وجود مزيج من الإشارة والسرعة الجيدة.توفر نطاقات التردد العالية ، أو موجات ملليمتر (MMWAVE) سرعات بيانات سريعة للغاية وتأخير منخفضة ولكن لديها نطاق قصير ولا تمر بعقبات جيدة.هذه مثالية للمناطق الكثيفة للمدينة والاستخدامات الخاصة مثل السيارات ذاتية القيادة والجراحة عن بُعد والتصنيع المتقدم.

يتيح استخدام كل هذه النطاقات معًا دعم 5G العديد من الاستخدامات المختلفة.يستخدم النطاق العريض المتنقل المحسن (EMBB) قدرات عالية السرعة من النطاقات المتوسطة والعالية التردد للإنترنت الأسرع وتدفق أفضل.تستفيد الاتصالات منخفضة الكمون المنخفضة (URLLC) من التأخير المنخفض للنطاقات ذات التردد العالي ، وهو أمر مطلوب لاستخدامات مثل السيارات ذاتية القيادة وأتمتة المصنع.تستخدم اتصالات نوع الجهاز الضخم (MMTC) التغطية الواسعة للنطاقات منخفضة التردد لدعم إنترنت الأشياء (IoT) ، وتوصيل العديد من الأجهزة بأداء جيد.

يتيح هذا النهج 5G توفير اتصالات سلسة مصممة لتلبية احتياجات الإعدادات المختلفة ، وتحسين تجارب المستخدم ودعم التقنيات الجديدة.يضمن مزيج من نطاقات FR1 و FR2 أن 5G يمكن أن توفر تغطية كاملة وسرعات عالية للبيانات وتأخير منخفض ، مما يجعلها تقنية مرنة وقوية للمستقبل.

نطاقات 5G واستخداماتها

الشكل 5: تغطية وإنتاجية 5G و 4G و 3G عبر نطاقات تردد مختلفة

فرقة منخفضة

يعمل 5G النطاق المنخفض في نطاق 600 إلى 700 ميجا هرتز.تشتهر هذه الفرقة بتغطيتها الواسعة ، والتي يمكن أن تصل بفعالية إلى المناطق الريفية والبعيدة.ومع ذلك ، فإنه يوفر سرعات بيانات أقل ، بمتوسط ​​حوالي 50 ميغابت في الثانية.وهذا يجعل 5G منخفض النطاق مفيدًا بشكل خاص للاستخدامات التي تحتاج إلى تغطية واسعة بدلاً من السرعة العالية ، مثل شبكات الهواتف المحمولة على مستوى البلاد وصناعات مثل الطاقة والزراعة.في هذه المجالات ، يساعد في التواصل طويل ومراقبة المواقع والأجهزة الاستشعار عن بُعد ، مما يضمن اتصالًا ثابتًا على مساحات واسعة.

منتصف الفرقة

يعمل Mid-Band 5G بين 1.7 جيجا هرتز و 2.5 جيجا هرتز ويجد أرضًا وسطًا بين التغطية والسرعة ، مما يوفر معدلات بيانات تتراوح من 100 إلى 900 ميغابت في الثانية.يستخدم هذا النطاق بشكل شائع في الضواحي والحضرية ، حيث يلزم وجود مزيج من التغطية اللائقة والسرعات الأعلى.تدعم Mid-Band 5G العديد من الاستخدامات ، بما في ذلك البنية التحتية للمدينة الذكية ، والتي تعتمد على الأجهزة المترابطة لإدارة الموارد بكفاءة ، والمؤسسات التعليمية وحدائق الأعمال التي تستفيد من اتصال أفضل لمجموعة واسعة من الأنشطة.

فرقة عالية

تعمل 5G عالية النطاق ، والمعروفة أيضًا باسم موجة الملليمتر (MMWAVE) 5G ، على ترددات 24 جيجا هرتز وأعلى.يوفر هذا النطاق أعلى سرعات بيانات ، حيث يصل إلى 10 جيجابت في الثانية ، ولكن يقتصر مجموعته على المسافات القصيرة ، مما يجعلها الأنسب للمناطق الحضرية المكتظة بالسكان.تعد 5G عالية النطاق مفيدة للغاية للاستخدامات التي تتطلب تأخيرًا منخفضًا للغاية ومعدلات بيانات عالية ، مثل نقل بيانات إنترنت الأشياء في الوقت الفعلي ، والواقع المعزز (AR) ، والواقع الافتراضي (VR) ، والبث المباشر.تستفيد هذه التطبيقات من السعة العالية وسرعة MMWAVE 5G ، والتي يمكنها التعامل مع كميات كبيرة من البيانات بسرعة وكفاءة.

الوصول إلى نطاقات 5G

يعد الوصول إلى نطاقات 5G عملية بسيطة للمستخدمين النهائيين ، حيث تعالج الشبكة تلقائيًا التحديد والتبديل بين النطاقات المختلفة أثناء نقل البيانات.يضمن هذا التعديل التلقائي للمستخدمين الحصول على أفضل أداء دون الحاجة إلى فعل أي شيء.

عادةً ما يتم تصميم أجهزة 5G مع هوائيات متعددة ، تدعم كل منها نطاقات تردد مختلفة.تساعد هذه الهوائيات الجهاز على التكيف مع ظروف مختلفة ، مثل موقع المستخدم أو التغييرات في البيئة المحيطة.على سبيل المثال ، عندما ينتقل المستخدم من منطقة حضرية بتغطية موجة ملليمتر عالية التردد (MMWAVE) إلى منطقة ضواحي أو ريفية حيث تكون النطاقات ذات التردد المنخفض مثل Sub-6 GHz أكثر شيوعًا ، ينتقل الجهاز بسلاسة إلى النطاق الأيمن.يزيد هذا التبديل التلقائي من سرعة البيانات ، ويقلل من التأخير ، ويحافظ على اتصال مستقر.

نطاقات 5G وتطبيقات الأعمال

الشكل 6: نطاقات 5G وتطبيقات الأعمال للتغطية والقدرة والكمون

يمكن للشركات بحكمة استخدام نطاقات 5G مختلفة لتحسين جودة الخدمة وتغطية.يتم تقسيم طيف 5G إلى ثلاثة نطاقات رئيسية: الترددات المنخفضة والمتوسطة والعالية ، كل منها يقدم أغراض مختلفة ويقدم فوائد فريدة.

الترددات المنخفضة النطاق ، عادة ما تكون أقل من 1 جيجا هرتز ، جيدة للتواصل لمسافات طويلة.لديهم وصول واسع ويمكن أن يمر عبر المباني والعقبات أفضل من الترددات العليا.هذا يجعل 5G منخفض النطاق 5G للمناطق الريفية أو الأماكن ذات التضاريس الصعبة ، مما يضمن تغطية أو أوسع واتصال حتى في المناطق الأقل اكتظاظًا بالسكان.

توفر ترددات النطاق المتوسط ​​، تتراوح من 1 جيجاهرتز إلى 6 جيجا هرتز ، توازنًا بين التغطية والسرعة.توفر هذه الترددات معدلات بيانات أسرع من الترددات المنخفضة النطاق بينما لا تزال تغطي مسافة معقولة.يعد Mid-Band 5G مفيدًا للمناطق الحضرية والضواحي ، حيث توفر جودة خدمة أفضل دون الحاجة إلى شبكة كثيفة من الأبراج.

تعمل الترددات عالية النطاق ، والمعروفة أيضًا باسم موجات المليمتر (MMWAVE) ، وتزيد عن 24 جيجا هرتز وتوفر اتصالًا عالي السرعة للغاية.تدعم هذه الترددات أعلى معدلات البيانات وهي ضرورية للتطبيقات التي تتطلب الكثير من النطاق الترددي ، مثل الواقع المعزز والواقع الافتراضي وتدفق الفيديو عالي الدقة.ومع ذلك ، فإن الترددات العالية النطاق لها نطاق محدود وسوء تغلغل ، مما يجعلها الأنسب للمناطق المستهدفة مثل الملاعب والمطارات والمراكز الحضرية مع الكثير من المستخدمين.

باستخدام مزيج من هذه النطاقات ، يمكن للشركات إنشاء شبكة 5G كاملة تزيد من التغطية والأداء.تضمن الترددات المنخفضة النطاق التغطية على نطاق واسع واتصال موثوق بها ، في حين توفر ترددات النطاق المتوسط ​​توازنًا جيدًا بين السرعة والوصول.توفر الترددات العالية النطاق ، على الرغم من نطاقها المحدود ، سرعات سريعة فائقة السرعة مطلوبة لسيناريوهات محددة عالية الطلب.

يساعد هذا الاستخدام الحكيم لنقل النطاق المختلط في التخلص من المناطق الميتة ويضمن خدمة أكثر اتساقًا وموثوقية عبر بيئات مختلفة.على سبيل المثال ، في المدينة ، قد تستخدم الشركات 5G عالي النطاق في مناطق وسط المدينة المزدحمة لدعم التطبيقات عالية السرعة ، مع استخدام ترددات النطاق المتوسطة في الأحياء السكنية لتوفير الوصول القوي والسريع للإنترنت.في المناطق الريفية ، يمكن أن تغطي الترددات المنخفضة النطاق مساحات كبيرة بكفاءة ، مما يضمن أن تظل المواقع البعيدة متصلة.

خاتمة

تعمل تقنية 5G عبر ثلاثة نطاقات تردد رئيسية-النطاق النهائي ، النطاق المتوسط ​​، والنطاق العالي-إضافة شيء فريد لكيفية عمل الشبكة ومدى فائدةها.توفر الترددات المنخفضة النطاق تغطية واسعة واتصالات مستقرة ، خاصة في المناطق الريفية والأقل عددًا من السكان.توازن ترددات النطاق المتوسط ​​سرعة وتغطية ، مما يجعلها رائعة للمدن والضواحي.توفر الترددات عالية النطاق ، على الرغم من اختصارها في النطاق ، سرعات بيانات عالية جدًا ، وهي مفيدة للغاية للمناطق الحضرية المزدحمة.من المهم معرفة نقاط القوة المحددة وأفضل استخدامات الترددات لاستخدام تقنية 5G جيدًا.

الأسئلة المتداولة [الأسئلة الشائعة]

1. ما هي تطبيقات النطاق 5G؟

يتم استخدام ترددات النطاق المنخفض للتغطية الواسعة في المناطق الريفية ، وهي مثالية للمكالمات الصوتية والإنترنت الأساسي.توفر ترددات النطاق المتوسطة توازنًا بين السرعة والتغطية ، مما يجعلها جيدة للبيئات الحضرية والضواحي ، والاستخدامات الداعمة مثل بث عالي الدقة وأنظمة المدينة الذكية.توفر الترددات عالية النطاق سرعات بيانات سريعة للغاية للمناطق المزدحمة ، اللازمة لإنترنت الأشياء في الوقت الفعلي (IoT) ، والواقع المعزز (AR) ، والواقع الافتراضي (VR) ، والبث المباشر.

2. عندما يتم استخدام فرقة 3.5 جيجاهرتز كيف يشار إليها عادة؟

يشار إلى النطاق 3.5 جيجاهرتز عادة باسم النطاق C.

3. ما هو طيف 3 5G؟

يشير طيف 3 5 جرام إلى نطاقات التردد الأولية الثلاثة: النطاق المنخفض (600 ميجا هرتز إلى 1 جيجا هرتز) ، منتصف النطاق (2.5 جيجا هرتز إلى 3.7 جيجا هرتز) ، والنطاق العالي (24 جيجا هرتز إلى 40 جيجا هرتز).

4. ما أيهما عصابات يمكن أن تستخدمها 5G للتواصل؟

يمكن لـ 5G استخدام كل من Sub-6 GHz (والتي تشمل ترددات منخفضة ومتوسطة النطاق) و MMWAVE (ترددات النطاق العالي) للتواصل.

5. ما هي الفرقة الأفضل لـ 5G؟

يعتمد أفضل تردد لـ 5G على الطريقة التي تريد استخدامها.للتغطية الواسعة ، النطاق المنخفض هو الأفضل.لمزيج من السرعة والمسافة ، تعمل النطاق المتوسط ​​بشكل جيد.بالنسبة لأسرع سرعات البيانات في المناطق المزدحمة ، فإن النطاق العالي هو الخيار الأفضل.