خدمة راديو النطاق العريض للمواطنين

خدمة الراديو ذات النطاق العريض للمواطنين ( CBRS ) هي نطاق بث بعرض 150 ميجاهرتز ضمن نطاق 3.5 جيجاهرتز (من 3550 ميجاهرتز إلى 3700 ميجاهرتز) في الولايات المتحدة. ^{[ 1 ]} في عام 2017، أكملت لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية (FCC) عملية بدأت في عام 2012 لوضع قواعد الاستخدام التجاري لهذا النطاق، مع تخصيص أجزاء منه للحكومة الفيدرالية الأمريكية للحد من التداخل مع أنظمة الرادار التابعة للبحرية الأمريكية واتصالات الطائرات. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}    

في 27 يناير 2020، سمحت لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بالاستخدام الكامل لنطاق CBRS لتسويق خدمات الاتصالات اللاسلكية دون قيود لمنع التداخل مع الاستخدام العسكري للطيف الترددي. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} وبموجب القواعد الجديدة، قد تتمكن شركات الاتصالات اللاسلكية التي تستخدم نطاق CBRS من نشر شبكات الجيل الخامس (5G) دون الحاجة إلى الحصول على تراخيص استخدام الطيف الترددي . ^{[ 1 ]} تشمل حالات الاستخدام الرئيسية لنشر شبكات CBRS الوصول اللاسلكي الثابت (FWA)، وتكثيف شبكات الهاتف المحمول، والبنية التحتية للمضيف المحايد، والشبكات الخاصة. ^{[ 7 ]}

 أشارت الإدارة الوطنية للاتصالات والمعلومات الأمريكية (NTIA) في تقريرها السريع لعام 2010 إلى إمكانية إنشاء نطاق إرسال جديد متاح للجمهور في نطاق 3.5 جيجاهرتز للاستخدام المشترك بين الجهات الفيدرالية وغير الفيدرالية. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وتم تحديد هذا النطاق باسم خدمة النطاق العريض اللاسلكي للمواطنين في إشعار مقترح لإصدار قواعد من قبل لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) في ديسمبر 2012، والذي رأت اللجنة أنه "سيعزز تطورين رئيسيين يُمكّنان من استخدام أكثر كفاءة للطيف الراديوي: الخلايا الصغيرة ومشاركة الطيف". ^{[ 10 ]} بعد ذلك، تم استكمال السجل بإشعار عام على مستوى اللجنة وورشتي عمل لمناقشة القضايا الفنية المتعلقة بالخدمة المقترحة. وفي أبريل 2014، أصدرت اللجنة إشعارًا إضافيًا مقترحًا لإصدار قواعد تضمن قواعد مقترحة مفصلة لتنظيم الخدمة الجديدة. ^{[ 11 ]}

تخضع خدمة راديو النطاق العريض للمواطنين لإطار عمل ثلاثي المستويات لترخيص الطيف الترددي، وذلك لاستيعاب مجموعة متنوعة من الاستخدامات التجارية على أساس المشاركة مع المستخدمين الحاليين للنطاق الترددي، سواءً كانوا جهات اتحادية أو غير اتحادية، في الولايات المتحدة. وسيتم إدارة الوصول والعمليات من خلال نظام وصول ديناميكي للطيف الترددي، وهو مشابه من حيث المفهوم لقواعد البيانات المستخدمة لإدارة أجهزة المساحات البيضاء للتلفزيون. المستويات الثلاثة هي: وصول المستخدمين الحاليين ، والوصول ذو الأولوية ، والوصول العام المصرح به . ^{[ 11 ]}

• سيتم حماية مستخدمي الوصول الحاليين ، وخاصة مشغلي البحرية الأمريكية، من التداخل الضار من مستخدمي الوصول ذي الأولوية ومستخدمي الوصول العام المصرح به. ^{[ 11 ] [ 12 ]}
  • المستخدمون الفيدراليون المعتمدون في نطاق التردد 3.550 - 3.700  جيجاهرتز، ^{[ 11 ]} والذي يتمركز في الغالب حول الساحل ويشمل مشغلي رادارات البحرية الأمريكية. ^{[ 12 ]}
  • مستخدمو خدمة الأقمار الصناعية الثابتة المرخص لهم بموجب القوانين القديمة في نطاق التردد 3.600 - 3.700 جيجاهرتز. ^{[ 13 ]} 
  •  خدمة النطاق العريض المعتمدة في نطاق التردد 3650-3700 ميجاهرتز وفقًا للجزء 90. ^{[ 13 ]} وهي "مشمولة بالإعفاء لمدة تصل إلى 5 سنوات"، حيث كُلِّف مكتب الاتصالات اللاسلكية ومكتب الهندسة والتكنولوجيا التابعان للجنة الاتصالات الفيدرالية باستطلاع آراء الجمهور حول "المنهجية المناسبة لتحديد حدود منطقة الحماية اللاسلكية المشمولة بالإعفاء". ^{[ 14 ]}
• تتألف فئة الوصول ذي الأولوية من تراخيص الوصول ذي الأولوية (PALs) التي تُمنح عبر مزايدة تنافسية ضمن  نطاق التردد 3550-3650 ميجاهرتز. يُعرَّف كل ترخيص PAL بأنه تصريح غير قابل للتجديد لاستخدام قناة بتردد 10 ميجاهرتز في منطقة إحصائية واحدة لمدة ثلاث سنوات. يمكن منح ما يصل إلى سبعة تراخيص PAL في أي منطقة إحصائية، مع إمكانية منح ما يصل إلى أربعة تراخيص PAL لكل متقدم. يحق للمتقدمين الحصول على فترتي ترخيص PAL متتاليتين كحد أقصى في أي منطقة ترخيص خلال المزاد الأول. ^{[ 11 ] [ 12 ]}
• تُمنح تراخيص الوصول العام المُصرَّح به ( GAA) وفقًا للوائح، مما يسمح بالوصول المفتوح والمرن إلى النطاق الترددي لأوسع شريحة ممكنة من المستخدمين المحتملين. ويُسمح لمستخدمي الوصول العام المُصرَّح به باستخدام أي جزء من  النطاق الترددي 3550-3700 ميجاهرتز غير المُخصَّص لمستخدمي المستوى الأعلى، كما يجوز لهم أيضًا استخدام قنوات الوصول ذات الأولوية غير المُستخدَمة عند الحاجة. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

لن يتطلب استخدام نطاق CBRS ترخيصًا للطيف الترددي، وقد تم التأكيد على أنه سيقلل من تكلفة نقل البيانات. ^{[ 15 ]} ومع ذلك، سيُطلب من المستخدمين دفع رسوم "معقولة" لنظام الوصول إلى الطيف الترددي (SAS) مقابل الوصول، حتى عند استخدام قنوات GAA فقط. ^{[ 12 ]} سيمكن هذا شركات الاتصالات من "نشر شبكات الجيل الخامس بشكل أسرع وأسهل، باستخدام الموجات الهوائية المشتركة بدلاً من محاولة الحصول على تراخيص الطيف الترددي في المزادات أو من خلال الصفقات". ^{[ 1 ]} نظرًا لأن هذه الترددات استُخدمت تاريخيًا لأغراض حكومية، سيُطلب من مستخدمي نطاق CBRS "الحرص على عدم التداخل مع الآخرين الذين يستخدمون بالفعل نطاقات الموجات الهوائية المجاورة في بعض المواقع، بما في ذلك محطات الرادار العسكرية ومحطات استقبال الأقمار الصناعية". ^{[ 15 ]} كما هو الحال مع شبكة Wi-Fi ، سيتم نشر معدات CBRS لأصحاب المباني، وسيدفع هؤلاء الملاك، أو المستخدمون النهائيون الذين يشغلون العقار، رسومًا لتخصيص الطيف الترددي من خلال خادم . ^{[ 12 ]}

في عام 2015، شكّل أعضاء منتدى الابتكار اللاسلكي (WInnForum) لجنة مشاركة الطيف الترددي بهدف "تيسير تفسير وتطبيق قواعد لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بما يسمح للقطاع الصناعي والحكومة بالتعاون في إنشاء منظومة مشتركة وفعّالة...". ^{[ 16 ]} ومن خلال هذه اللجنة، قام نحو 300 مهندس من أكثر من 60 منظمة بتطوير المعايير الأساسية العشرة اللازمة لنشر نظام CBRS. ^{[ 17 ]} وقد غطّت هذه المعايير المتطلبات، والأمن، والبروتوكولات، والتركيب الاحترافي، وتراخيص الوصول ذات الأولوية، والاختبار.

وإدراكاً منهم أن تطوير المعايير وحده لم يكن كافياً لدعم النظام البيئي التجاري بشكل كامل، قام أعضاء منتدى وين بإنشاء عدد من برامج الاعتماد:

• برنامج اعتماد للبنية التحتية للمفاتيح العامة (PKI) وجذر الثقة (RoT) وسلطات إصدار الشهادات (CA) التي تدعم معيار أمن اتصالات CBRS وسياسة شهادات PKI. ^{[ 18 ]}
• برنامج اعتماد لمدربي فنيي التركيب المحترفين المعتمدين (CPI) وفقًا لمعيار CPI. ^{[ 19 ]}
• برنامج لتفويض مختبرات الاختبار لإجراء اختبار بروتوكول CBSD (جهاز خدمة الراديو عريض النطاق للمواطنين) وفقًا لمعيار اختبار WInnForum CBSD. ^{[ 20 ]}

تم تطوير هذا البرنامج الأخير بالتنسيق مع لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC): للحصول على شهادة FCC للعمل في نطاق CBRS، يجب على مُصنِّع المعدات إثبات قدرة نظام CBSD الخاص به على التواصل مع نظام الوصول إلى الطيف (SAS) والامتثال لتوجيهاته وفقًا للجزء 96 من الباب 47 من قانون اللوائح الفيدرالية ( 47 CFR Part 96). وقد وضع نظام CBRS معايير في منتدى WInnForum لدعم التواصل بين SAS وCBSD (WINNF-TS-0016)، بالإضافة إلى ذلك، قام فريق عمل اختبار واعتماد CBRS التابع لمنتدى WInnForum بتطوير مواصفات اختبار (WINNF-TS-0122) وحزمة اختبار تدعم هذا المعيار. وقد قررت لجنة الاتصالات الفيدرالية أن إتمام الاختبارات التي حددها منتدى الابتكار اللاسلكي بنجاح سيُثبت الامتثال للجزء 96 في هذا المجال. ^{[ 21 ]} أصدر منتدى الابتكار اللاسلكي رمز الاختبار النهائي لاختبار بروتوكول CBSD في 24 مايو 2018، ومنذ ذلك الحين، تم اعتماد أكثر من 30 نظام CBSD وحصلت على معرّف FCC الخاص بها، مما يثبت امتثالها لمواصفات منتدى WInnForum. ^{[ 22 ]}

عمل أعضاء منتدى WInnForum أيضًا على تسهيل اختبارات اعتماد SAS، حيث قاموا بتطوير بيئة اختبار مفتوحة المصدر لتقييم الامتثال لمواصفات اختبار SAS الخاصة بمنتدى WInnForum (WINNF-TS-0065) وقواعد لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC). تم تسليم بيئة الاختبار هذه إلى معهد NTIA لعلوم الاتصالات في 26 مايو 2018، وبدأ الاختبار على تطبيقات SAS المقدمة من Amdocs وCommScope وGoogle وFederated Wireless وSony. ^{[ 23 ]} اكتمل هذا الاختبار في يونيو 2019، وشكّل آخر إنجاز رئيسي ضروري للجنة الاتصالات الفيدرالية للسماح بالنشر التجاري الأولي. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

في عام 2016، شكّلت ست شركات مهتمة بتعزيز تقنية CBRS وزيادة استخدامها تحالف CBRS. ^{[ 12 ]} وبحلول منتصف عام 2017، ضمّ تحالف CBRS أكثر من 60 عضوًا، ^{[ 26 ]} من بينهم: ألفابت (جوجل) ^{[ 26 ]،} وAT&T ، ^{[ 1 ]} وتشارتر كوميونيكيشنز ، ^{[ 1 ]} وسيسكو سيستمز ، ^{[ 9 ]} وكومكاست ، ^{[ 1 ]} وCTIA ، [ ^{26 ] وإريكسون} ، [ ^{9 ] وفيديريتد} وايرلس ، ^{[ 26 ]} وإنتل ، ^{[ 9 ]} ونوكيا ، ^{[ 9 ]} وكوالكوم ، ^{[ 9 ]} وروكوس وايرلس (التي أصبحت الآن جزءًا من كومسكوب )، ^{[ 9 ]} وسبايدر كلاود وايرلس . ^{[ 12 ]}

في يناير 2021، أعادت المنظمة تسمية نفسها إلى "تحالف أون جو" لمعالجة مخاوف مشاركة الطيف الترددي بما يتجاوز تلك الموجودة في نطاق CBRS في الولايات المتحدة. ^{[ 27 ]}

وصفت بلومبيرغ تكنولوجي تقنية CBRS بأنها قد تكون "أكثر موثوقية من الواي فاي" و"تقنية قد تجعل الواي فاي تقنية قديمة"، ونقلت عن رئيس تحالف CBRS ، مايكل بيترز، قوله إن CBRS قد تكون "خيارًا أفضل للمصانع والمطارات والموانئ " . [ 1 ] ^{وأشارت مجلة Network} World إلى أنه "من المرجح جدًا استخدام هذا النطاق لتقنية الجيل الخامس، وقد يتوافق ذلك بشكل جيد مع الخدمات المقدمة في دول أخرى تستهدف هذا النطاق لخدمات الجيل الخامس". ^{[ 9 ]} ويُقترح أيضًا أن شبكة الجيل الخامس هذه "تَعِدُ المستهلكين بتحميل فيلم عالي الدقة في أقل من ثانية". ^{[ 1 ]}

أُجريت التجارب الأولى في فنلندا عام 2016 بالتعاون بين نوكيا ومركز الأبحاث التقنية الفنلندي (VTT) ومنظمات فنلندية أخرى. ^{[ 28 ] [ 29 ]} وابتداءً من عام 2017، انطلقت عدة مشاريع تجريبية لتقنية CBRS في مدن أمريكية مختلفة. في فبراير 2017، اختبرت نوكيا وألفابت وكوالكوم تقنية LTE في بث مباشر عالي الدقة لسباق سيارات على حلبة في لاس فيغاس عبر نطاق CBRS. ^{[ 1 ]} وفي أبريل، وافقت مدينة كانساس سيتي بولاية ميسوري على اختبار جوجل  لشبكة لاسلكية مشتركة بتردد 3.5 جيجاهرتز في أكثر من ثمانية مواقع في تلك المنطقة لمدة تصل إلى 18 شهرًا. ^{[ 30 ]} وفي مايو، حصلت جوجل على إذن من لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) لاختبار تقنية لاسلكية ضمن نطاق CBRS في أربعة سباقات ناسكار أُقيمت خلال صيف 2017، في بريستول بولاية تينيسي ، وبروكلين بولاية ميشيغان ، ودارلينجتون بولاية كارولاينا الجنوبية ، وريتشموند بولاية فرجينيا . ^{[ 15 ]} بحلول أغسطس 2017، شكلت شركة فيريزون للاتصالات تحالفًا "لتنفيذ أول استخدام لنطاق التردد 48 من نظام CBRS في عرض توضيحي لتجميع الموجات الحاملة لتقنية الجيل الرابع LTE المتقدمة (LTE-A)". ^{[ 2 ]} في نوفمبر 2017، أبرم تحالف CBRS اتفاقية مع رابطة مزودي خدمات الإنترنت اللاسلكي (WISPA) "للتعاون الوثيق في تطوير نطاق تردد CBRS". ^{[ 31 ]}

في يناير 2019، أفادت الرابطة العالمية لموردي الهواتف المحمولة أن هناك 11 شركة تستثمر في تجارب CBRS في الولايات المتحدة، بما في ذلك AT&T Mobility و Boingo Wireless و Charter Communications و Comcast و Google و Midcontinent Communications و T-Mobile US و US Cellular و Verizon Wireless و Windstream . ^{[ 32 ]}

تم تخصيص رمز الدولة للهاتف المحمول 315 ورمز شبكة الهاتف المحمول 010 لأرقام تعريف المشترك الدولي (IMSI) في أنظمة CBRS في الولايات المتحدة. ^{[ 33 ]} ويُشار إلى نطاق تردد LTE لأنظمة CBRS في الولايات المتحدة باسم النطاق 48 في معايير 3GPP .

في مارس 2019، أطلقت شركة موتورولا سوليوشنز منصة Mototrbo Nitro، وهي أول منصة CBRS مُدارة بالكامل، بالإضافة إلى مجموعة من المنتجات والخدمات. تُعدّ Mototrbo Nitro مجموعة من منتجات الاتصالات والبيانات CBRS بالغة الأهمية للأعمال، وتشمل أول جهاز راديو محمول OnGo مُصمم خصيصًا لهذا الغرض. يتيح نشر بنية Mototrbo Nitro التحتية خدمات مثل إدارة Nitro Cloud، كما أنها متوافقة مع شبكات Mototrbo الحالية. ^{[ 34 ]}

في عام 2021، أعلنت شركة DISH Network أن عملاءها سيتمكنون من إعداد نقاط اتصال شبكة الجيل الخامس باستخدام بوابات FreedomFi وCBRS، مع دفع "مكافآت" بالعملات المشفرة . ^{[ 35 ]}

في عام 2022، قامت جامعة ولاية كاليفورنيا، ستانيسلاوس ، بنشر شبكة محلية خاصة من الجيل الخامس على مستوى الحرم الجامعي على نظام CBRS. ^{[ 36 ]}

في مايو 2022، قامت شركة Federated Wireless بنشر شبكة لاسلكية خاصة على CBRS لأتمتة الحلول الزراعية كجزء من تعاون صناعي مشترك مع Blue White Robotics و Intel . ^{[ 37 ]}

تتضمن هذه المقالة بعض المواد من تقرير لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية، نطاق 3.5 جيجاهرتز / خدمة الراديو ذات النطاق العريض للمواطنين ، والذي تم الوصول إليه في 30 أغسطس 2017، وهو مصدر متاح للجمهور .

• نظرة عامة على نطاق التردد 3.5 جيجاهرتز - لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية
• تحالف CBRS
• معايير نظام WInnForum CBRS