لغز التداخل: إدارة التغطية والتعايش على ارتفاع 60 ألف قدم

الجزء الرابع من سلسلة مكونة من 20 جزءًا حول استخدام ونشر أنظمة HAPS في الولايات المتحدة.

1. لماذا يُعد التداخل مشكلة رئيسية في أنظمة HAPS؟

لكي تنتقل تقنية HAPS من مرحلة التجارب إلى مرحلة الإنتاج التجاري،

يُعد التداخل

• يقع نظام HAPS على ارتفاع كافٍ "لرؤية" بصمة هائلة.

• يمكن أن تتداخل إشاراتها الهابطة والصاعدة مع العديد من الخلايا الأرضية ووصلات الميكروويف.

• يجب أن يتعايش مع أنظمة الأقمار الصناعية التي تستخدم نطاقات مماثلة أو متجاورة.

• يتوخى المنظمون الحذر بحق بشأن أي خدمة جديدة تغير بيئة التداخل في مناطق واسعة.

2. هندسة التغطية على ارتفاعات عالية

من ارتفاع 20 كيلومترًا، يكون الأفق الراديوي أوسع بكثير مما هو عليه من برج أرضي. وهذا له وجهان:

• الإيجابي

• الجانب السلبي

تشمل الاعتبارات الهندسية الرئيسية ما يلي:

• زوايا

• حجم البصمة

• أشكال وتداخلات

حتى بدون نماذج عددية محددة، فإن المبدأ واضح:

3. التعايش مع الشبكات الأرضية

من المرجح أن تتشارك أنظمة HAPS أو تجاور نطاقات ترددية تستخدمها بالفعل الشبكات اللاسلكية الكبيرة والثابتة. وتشمل استراتيجيات التعايش ما يلي:

3.1 الفصل الجغرافي

تقييد عمليات HAPS إلى:

• مناطق محددة يقل فيها استخدام الأراضي

• المناطق البحرية أو النائية

• ممرات محددة جيداً (مثل الممرات اللوجستية أو البحرية)

3.2 الفصل الطيفي

استخدام:

• أشرطة الحماية

• فرق فرعية مخصصة

• اختيار التردد الديناميكي لتجنب القنوات المشغولة

3.3 التحكم في الطاقة والنمط

إدارة:

• أقصى قدرة إشعاعية فعالة مكافئة باتجاه الأرض

• أشكال الشعاع، وميله، ومستويات الفصوص الجانبية

• التحكم التكيفي في الطاقة المرتبط بقياسات التداخل

الهدف هو

4. التعايش مع أنظمة الأقمار الصناعية

ستحتاج أنظمة HAPS أيضًا إلى التعايش مع أقمار GEO وLEO الصناعية التي تستخدم طيفًا مشابهًا:

• يجب ألا تتسبب وصلات الإرسال من المستخدمين إلى HAPS في حدوث تداخل مفرط في أجهزة استقبال الأقمار الصناعية.

• يجب أن تتجنب وصلات HAPS الهابطة التداخل الضار مع بصمات وصلات الأقمار الصناعية الهابطة.

• تتطلب المحطات الأرضية والبوابات عناية خاصة، لأنها تعمل بمستويات طاقة أعلى.

تشمل المبادئ ما يلي:

• التنسيق ضمن الأطر الدولية

• تصميم هوائي اتجاهي

• اختيار دقيق لموقع وتصميم

مرة أخرى، يمكن تحديد السياسات والإرشادات الفنية رفيعة المستوى دون الكشف عن أي عمل خاص بالعميل.

"على ارتفاع 60 ألف قدم، لا يُعد التخطيط الجيد للطيف ميزة هندسية إضافية؛ بل هو الفرق بين أصل استراتيجي وطريق مسدود تنظيمي."

5. المفاضلات: التغطية مقابل السعة مقابل التداخل

يتعين على مصممي ومشغلي أنظمة الرفع العالي (HAPS) التوفيق باستمرار بين ثلاثة أبعاد متنافسة:

1. التغطية

2. السعة

3. التداخل

يؤدي التركيز الشديد على التغطية (خلايا كبيرة بقدرة عالية) إلى زيادة مخاطر التداخل وقد يقلل من السعة الفعالة. في المقابل، يؤدي استخدام حزم أصغر حجماً ذات قدرة أقل إلى تحسين التحكم ولكنه يعقد تصميم الحمولة وإدارة الطيف الترددي.

يجب أن تعكس الخيارات الاستراتيجية

• تغطية المناطق الحدودية والمناطق المحرومة → التغطية أولاً، قدرة متواضعة، قوة محافظة.

• النقاط الساخنة في مجال السلامة الصناعية أو العامة ← قدرة أعلى في مناطق أصغر، وتحكم أكثر صرامة في الشعاع.

6. مبادئ تخطيط الطيف الترددي للمجالس والهيئات التنظيمية

دون الكشف عن أي نموذج محدد، هناك مبادئ واضحة يجب على أصحاب المصلحة الإصرار عليها:

• الحياد التكنولوجي، والانضباط الطيفي

• الحماية متعددة الطبقات

• الترخيص التدريجي

• المراقبة الشفافة

الهدف هو

7. الضمانات التشغيلية والمراقبة

يمكن بناء منصات HAPS باستخدام:

• استشعار الطيف في الوقت الحقيقي والكشف عن التداخل

• ضبط القنوات والحزم ومستويات الطاقة عن بُعد

• التكامل مع أنظمة إدارة الشبكات الأرضية

• الأتمتة والتحسين بمساعدة الذكاء الاصطناعي (ضمن ضوابط محددة مسبقًا)

تتيح هذه الميزات للمشغلين التفاعل مع أنماط التداخل الناشئة بدلاً من الاعتماد فقط على افتراضات التصميم الثابتة.

8. سؤال "وماذا في ذلك؟" على مستوى مجلس الإدارة للمشغلين وصناع السياسات

أما بالنسبة لمجالس الإدارة ولجان الاستثمار والهيئات التنظيمية، فالأسئلة هي:

• ما هي إجراءات الحماية من التداخل التي يجب أن تكون

• ما هي النطاقات والمناطق الجغرافية التي تُعتبر مرشحة واقعية للاستخدام المبكر لتقنية HAPS؟

• كيف يمكننا استخدام

• كيف نضمن أن تصبح HAPS

إذا تم التعامل مع معضلة التداخل بشكل صحيح، يصبح حلها ممكناً. أما إذا تم التعامل معها بشكل سيئ، فقد يؤدي ذلك إلى توقف مشروع HAPS لعقد من الزمن.

9. الخلاصة – تحقيق التعايش بشكل صحيح من المرة الأولى

لن تتوسع أنظمة الرفع العالي (HAPS) إلا إذا تعاملت الجهات التنظيمية والمشغلون ومزودو التكنولوجيا مع مشكلة التداخل بجدية منذ البداية. وهذا يعني

المكافأة كبيرة: طبقة جديدة للتغطية والمرونة للولايات المتحدة، مدمجة بأمان في المشهد الطيفي الحالي.

إذا كانت مؤسستك تستكشف كيف يمكن للمنصات عالية الارتفاع أو الشبكات غير الأرضية أو الاتصالات الحدودية أن تدعم استراتيجيتك، فإن Bridge Connect US يمكنها المساعدة.

يعمل مستشارونا مع المديرين التنفيذيين ومجالس الإدارة وقادة القطاع العام في مجالات الاتصالات والبنية التحتية الرقمية والتقنيات الناشئة لتوضيح الفرص والمخاطر والخطوات العملية التالية.

لمناقشة أولوياتك بسرية تامة - أو لفهم أين يمكن أن تتناسب حلول HAPS وغيرها من حلول NTN مع خارطة طريق الاتصال الخاصة بك في الولايات المتحدة -

نساعدك على الانتقال من حالة عدم اليقين إلى الوضوح الاستراتيجي.