النطاق العريض في المناطق الريفية: الاختيار الصحيح للتكنولوجيا

تتطلع الحكومات في جميع أنحاء العالم إلى توفير اتصال النطاق العريض للمواطنين المحرومين والذين يصعب الوصول إليهم في المناطق الريفية. سيوفر هذا فرصًا كبيرة للمواطنين والحكومات والمشغلين والموردين. في مشروع لمقدمي خدمات الاتصالات في المملكة المتحدة، حددنا ستة تقنيات مختلفة للنطاق العريض يمكن استخدامها لتوصيل المواقع التي يصعب الوصول إليها، مع أداء تنزيل لا يقل عن 30 ميجابت/ثانية.

كل هذه التقنيات آخذة في التحسن وستقدم أداءً أعلى خلال السنوات القليلة المقبلة (الشكل 2). تقدم هذه المقالة بإيجاز كل تقنية وتقيم مزاياها وعيوبها.

يمثل نشر النطاق العريض في المناطق الريفية تحديًا اقتصاديًا. في كثير من الأحيان، يكون من الصعب أو المستحيل على مشغلي الأعمال استرداد استثماراتهم بالكامل من الدخل الذي يدفعه المقيمون و/أو الشركات في المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة. ونتيجة لذلك، غالبا ما يتم توفير النطاق العريض في المناطق الريفية من خلال التدخل الحكومي؛ وتدعم الحكومات الاستثمار عندما تفشل العمليات التجارية العادية في تلبية احتياجات المواطنين. وعلى هذا النحو، توفر هذه التدخلات الخدمات الحيوية اللازمة ولكنها لا تلبي تمامًا معايير الاستثمار التجاري العادي.

ويحتاج صناع السياسات إلى النظر في عدد من العوامل، بما في ذلك أهدافهم المجتمعية الشاملة، والقيود المتعلقة بحجم الاستثمار المتاح، ودور مشغلي الشبكات القائمين، والتاريخ المستهدف للتغطية الشاملة. أحد الخيارات المهمة في أي نشر للنطاق العريض في المناطق الريفية هو تحديد التقنيات التي ستحقق أهدافها على أفضل وجه مع مراعاة هذه العوامل.

التكنولوجيا الصحيحة هي التي توفر مستوى الأداء المطلوب لمعظم المواقع بأقل تكلفة. سيختلف الاختيار التكنولوجي الصحيح حسب البلد بسبب اختلاف مستويات تغطية النطاق العريض الحالية، واختلاف تكاليف النشر، واختلاف الأنماط السكنية في المناطق الريفية، واختلاف مستويات التمويل الحكومي. في كثير من الحالات، تكون هناك حاجة إلى تقنيات متعددة لتوفير أفضل الحلول.

ستة تقنيات للنطاق العريض الريفية للاختيار من بينها

الألياف إلى المباني (FTTP)

يتضمن FTTP وضع اتصال الألياف الضوئية بين مقر المستخدم النهائي وأقرب نقطة توصيل ممكّنة بالألياف. باستخدام بنية الشبكة البصرية المنفعلة (PON)، يمكّن المقسم البصري أليافًا واحدة عند نقطة التوصيل من خدمة العديد من العملاء (عادةً 32 أو 64 لكل ليف). وهذا يقلل من المبلغ الإجمالي كابلات الألياف الضوئية المطلوبة في الشبكة. يقتصر الأداء فقط على جهاز الإنهاء. يوفر FTTP حاليًا سرعات تنزيل تصل إلى حوالي 1 جيجابت/ثانية، ولكنه يخطط للوصول إلى سرعات تصل إلى 10 جيجابت/ثانية وما بعدها. بالمقارنة مع التقنيات اللاسلكية، فإن FTTP أقل تأثرًا بما إذا كان المستخدمون الآخرون يحاولون أيضًا الوصول عالي السرعة في نفس الوقت.

FTTP هي تقنية النطاق العريض الثابتة المفضلة في معظم البيئات الحضرية. يضغط معظم موفري النطاق العريض الثابت الآن من أجل النشر الكامل لـ FTTP في المناطق الحضرية والضواحي. إنه يوفر أداءً عاليًا جدًا، وزمن وصول منخفض جدًا، وتكاليف تشغيل مستمرة منخفضة. ومع ذلك، بالمقارنة مع التقنيات الأخرى، فإن تكلفة النشر الأولية لـ FTTP مرتفعة جدًا. وفي البيئات الحضرية والضواحي، يتم توزيع هذه التكلفة على العديد من المنشآت التي تمر عبرها بسبب قصر المسافة بين المنشآت. تكون تكلفة المرور عبر كل مبنى أعلى بكثير في المناطق الريفية، حيث تكون مواقع المقيمين أكثر تناثرًا والمسافات بين كل مبنى كبيرة، مما يجعل نشر FTTP في هذه المناطق أمرًا صعبًا اقتصاديًا للغاية.

ماكرو FWA

يستخدم Macrocell FWA البنية التحتية الحالية لشبكة الهاتف المحمول؛ يتم توفير الاتصال لاسلكيًا بين الأبراج الخلوية وأجهزة التوجيه المجهزة بتقنية 4G أو 5G في مقر المستخدم النهائي. يعتمد أداء سرعة التغطية والتنزيل بشكل أساسي على نطاق التردد المستخدم. تشترك جميع المواقع في النطاق الترددي المتاح للموقع (أو القطاعات الموجودة في موقع متعدد القطاعات). يعد نظام Macrocell FWA جذابًا لأنه يستفيد من البنية التحتية لشبكة الهاتف المحمول، الموجودة بالفعل إلى حد ما في معظم المناطق. وفي المناطق الريفية، يعني انخفاض كثافة مستخدمي الاتصالات المتنقلة أنه قد تكون هناك سعة لمستخدمي النفاذ اللاسلكي الثابت (FWA) في الطيف المملوك حالياً لمشغلي شبكات الاتصالات المتنقلة.

يستخدم Macrocell FWA وسائط مشتركة ذات سعة إجمالية محدودة (الطيف) لاتصالات المستخدم النهائي، لذلك خلال ساعات الذروة قد تكون سرعة التنزيل لكل مستخدم محدودة بعدد الأماكن الأخرى التي تستخدم الخدمة في نفس الوقت. وفي غياب البنية التحتية القائمة، ليس من الممكن اقتصادياً توسيع شبكة خلوية كبيرة بمجرد إضافة النفاذ اللاسلكي الثابت (FWA).

لوس أنجلوس FWA

تستخدم تقنية LOS FWA اتصالات لاسلكية قصيرة المدى وعالية التردد لتوفير الاتصال بمنشآت المستخدم النهائي عبر طيف غير مرخص أو مرخص بشكل خفيف (على سبيل المثال، 5.8 جيجا هرتز، 60 جيجا هرتز). تتضمن المعايير الفنية WiGig وغيرها من الحلول الخاصة بالبائعين. عادةً ما يتم توصيل نقاط الوصول المحلية LOS FWA عبر وصلة توصيل من الألياف الضوئية. يشبه LOS FWA حلاً وسطًا بين FTTP وmacro FWA. وهو يوفر أداءً أفضل من FWA كبير الخلايا (100 ميجابت/ثانية) وهو عمومًا أقل تكلفة من اتصالات FTTP لأن جزءًا من الاتصال يتم توفيره عبر الهواء.

وكما هو الحال مع النفاذ اللاسلكي الثابت الكلي (MACRO FWA)، فإن جميع الأماكن المزودة بـ LOS FWA تتقاسم عرض النطاق المتوفر للطيف المنشور في نقطة النفاذ المحلية. وأيضًا، كما يوحي الاسم، يتطلب LOS FWA خط رؤية، مما يزيد من التعقيد والتكلفة للنشر؛ تحجب المباني والأشجار الإشارة، ويؤدي المطر إلى تدهور الأداء. يجب أن يكون كل جهاز استقبال للعميل متوافقًا مع نقطة الوصول المحلية. يعد تصميم شبكة LOS FWA أمرًا بالغ الأهمية لتجنب الأشياء التي يمكن أن تحجب الإشارة ولضمان عدم تقاسم السعة بين العديد من الأماكن في وقت واحد. في المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة جدًا، قد تخدم نقاط الوصول المحلية عددًا قليلاً من مواقع العملاء، مما يؤدي إلى ارتفاع التكلفة لكل موقع يتم خدمته.

Gشرقي Orbit Sتابع

الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض ثابتة في السماء، وهي كبيرة الحجم (حوالي 5 أطنان)، وطويلة العمر (حوالي 15 عامًا). في العديد من الحالات، يمكن لحلول النطاق العريض الخاصة بـ GEO الاستفادة من أقمار الاتصالات التي تم إطلاقها بالفعل. يوفر اتصالاً لهوائي استقبال ثابت، يسمى محطة الفتحة الصغيرة جدًا (VSAT)، والتي يتم تركيبها خارج مقر المستخدم ومتصلة بالمودم الداخلي عبر كابل متحد المحور.

تعتبر حلول GEO جذابة لأنها يمكن أن تغطي أي موقع تقريبًا دون الحاجة إلى معدات توصيل أرضية إضافية.

ومع ذلك، فإن أحد القيود الرئيسية للأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض هو موقعها؛ 36000 كيلومتر فوق سطح الأرض. وينتج عن ذلك زمن وصول مرتفع في خدمات النطاق العريض مقارنة بتقنيات النطاق العريض الأخرى، مما يؤثر على تجربة العملاء في بعض التطبيقات. تتم مشاركة سعة كل قمر صناعي أيضًا بين العديد من المستخدمين وحالات الاستخدام. غالبًا ما تتم إدارة هذا القيد عن طريق وضع حدود قصوى لاستهلاك بيانات العملاء أو سرعات التنزيل.

ليو Sتابع

تتحرك الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض بالنسبة إلى سطح الأرض، وهي أصغر حجمًا ولها عمر أقصر (حوالي 5 سنوات) من الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض (حوالي 50-800 كجم). يشمل الموفرون OneWeb وStarlink، وكلاهما يخطط لتوفير تغطية عالمية خلال السنوات القليلة المقبلة. يوفر LEO إنتاجية أفضل وزمن وصول أقل من GEO. يزعم موفرو LEO أنهم سيقدمون أداء تنزيل بسرعة 200 ميجابت/ثانية أو أفضل.

نظرًا لأن الأقمار الصناعية تتحرك، يجب أن تكون معدات الاستقبال الخاصة بالعميل أكثر تعقيدًا من أجهزة الاستقبال الخاصة بـ GEO. هناك خياران تكنولوجيان رئيسيان لهوائيات المستهلك:

نظام ميكانيكي (يشمل الطبق المكافئ، والرادوم، والمحرك، وما إلى ذلك) يتحرك فعليًا لتتبع الأقمار الصناعية المارة.

هوائي المصفوفة الممسوحة ضوئيًا إلكترونيًا (ESA) الذي يتتبع الأقمار الصناعية المتحركة دون حركة مادية. ويعني هذا التعقيد أن توفير أجهزة الاستقبال أمر مكلف ويمكن أن ينقل الكثير من التكلفة إلى المستخدم النهائي (على الرغم من انخفاض التكاليف).

لا يزال المدار الأرضي المنخفض يواجه بعض القيود من حيث زمن الوصول مقارنة بالشبكات الأرضية (لكن الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض تواجه مشكلة أكبر).

HAPS

تتضمن محطات HAPS مركبات محمولة جواً توفر الاتصال من أعلى الغلاف الجوي للأرض. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق الطائرات بدون طيار أو البالونات أو المناطيد. يمكن أن يتراوح ارتفاع المنصة من بضع مئات من الأمتار إلى عدة كيلومترات. يجب أن يظل النظام HAPS وحمولته في نفس الموضع تقريبًا بالنسبة إلى الأرض لتوفير تغطية متسقة. كانت هناك بعض التجارب التي حظيت بتغطية إعلامية جيدة لحلول HAPS، لكن التكنولوجيا ونموذج الأعمال لم يصلا إلى النقطة التي يمكن نشرهما تجاريًا.

In Cالإدراج

كل تقنية لها مزاياها وعيوبها. ولكل هذا آثار خطيرة من حيث التكلفة على المناطق الريفية، الأمر الذي يتطلب إعانات دعم حكومية في بعض الحالات. التكنولوجيا الصحيحة هي التي توفر المستوى المطلوب من الأداء لمعظم المواقع بأقل تكلفة. سيختلف الاختيار التكنولوجي الصحيح حسب البلد بسبب اختلاف مستويات تغطية النطاق العريض الحالية، واختلاف تكاليف النشر، واختلاف مستويات التمويل الحكومي. في كثير من الحالات، هناك حاجة إلى تقنيات متعددة لتقديم الأفضل حل.

FCST - FTTx أفضل، حياة أفضل.

لقد قمنا بتصميم وتصنيع وتوريد المكونات السلبية لشبكات الألياف الضوئية منذ عام 2003. كل ما نقوم به في FCST تم تصميمه لتوفير حلول فعالة وبسيطة ومبتكرة لحل المهام المعقدة.

نحن نقدم 4 حلول

l حل FTTH ODN

l حل تركيب الكابلات تحت الأرض

l حل تركيب الكابلات الهوائية

l أدوات الألياف وحلول الاختبار

باعتبارنا موردًا لحلول FTTx، يمكننا أيضًا تنفيذ ODM وفقًا للمشروع. سنواصل الابتكار والمساهمة بشكل أكبر في بناء شبكة الألياف الضوئية العالمية.