أرشيف اللاسلكية. - تعليم الجزائر

عمل الموجات اللاسلكية.

هكذا تعمل الموجات اللاسلكية
تعمل الملايين من الموجات الكهرومغناطيسية غير المرئية والمنتشرة حول العالم بدون أن يحدث تداخل أو تشويش لبعضها البعض

الموجات اللاسلكية أو الكهرومغناطيسية تعد أحد أهم الاكتشافات العلمية في العصر الحديث فلا يكاد يخلو منزل من الأجهزة التي تعتمد في تشغيلها على تلك الموجات، فهي التي تنقل إلينا الأخبار والموسيقى والمعلومات والحوارات عبرالأثير ولملايين الأميال من جميع أنحاء العالم وعلى الرغم من أن هذه الموجات لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة إلا أنها استطاعت أن تغير من ملامح التاريخ والمجتمع الذي نعيش فيه فإذا نظرت حولك ستجد المئات بل الملايين من الأجهزة التي أسهمت وبشكل كبير في تطور البشرية.
الموجات اللاسلكية أو الكهرومغناطيسية تعد أحد أهم الاكتشافات العلمية في العصر الحديث فلا يكاد يخلو منزل من الأجهزة التي تعتمد في تشغيلها على تلك الموجات، فهي التي تنقل إلينا الأخبار والموسيقى والمعلومات والحوارات عبرالأثير ولملايين الأميال من جميع أنحاء العالم وعلى الرغم من أن هذه الموجات لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة إلا أنها استطاعت أن تغير من ملامح التاريخ والمجتمع الذي نعيش فيه فإذا نظرت حولك ستجد المئات بل الملايين من الأجهزة التي أسهمت وبشكل كبير في تطور البشرية.
ونذكر على سبيل المثال وليس الحصر بعض الأجهزة الرئيسية التي تعتمد بصفة أساسية على الموجات اللاسلكية:
محطات البث الإذاعي التي تعمل على موجات am أو fm.
الهواتف اللاسلكية.
أجهزة فتح وغلق الأبواب أتوماتيكيا.
شبكات الحاسب الآلي اللاسلكية.
ألعاب الأطفال التي تعمل باللاسلكي.
الهواتف النقالة .
أجهزة التليفزيون.
أجهزة الاستقبال اللاسلكية.
أجهزة الراديو المتنقلة.
أجهزة الاتصالات الفضائية.
أجهزة اتصالات الشرطة

ولم تتوقف العلوم والتكنولوجيا عند هذا الحد بل إننا نتعرف كل يوم وتتطالعنا وسائل الإعلام المختلفة كل لحظة بابتكار جديد يحقق لنا مزيدا من الراحةوالرفاهية فأجهزة الرادار وأفران الميكروويف والأقمار الاصطناعية الفضائية وحتى شبكات الإنترنت لا يمكن تشغيلها بدون الاستعانة بالموجات الكهرومغناطيسية.والسؤال الذي يطرح نفسه هنا كيف تعمل الملايين من الموجات الكهرومغناطيسية غير المرئية والمنتشرة حول العالم بدون أن يحدث تداخل أو تشويش لبعضها البعض والتفسير العلمي هو أن الموجات الكهرومغناطيسية يتم تحميلها على موجات جيبية ذات ترددات مختلفة. والطريف في هذا الموضوع أن هذه التكنولوجيا تعتمد على فكرة أساسية في غاية البساطة وهي أن لكل جهاز يعمل بالموجات اللاسلكية وحدتين رئيسيتين إحداهما للإرسال والأخرى للاستقبال فعندما يقوم جهاز الإرسال ببث أي نوع من البيانات سواء كانت صوتاً أو صورة أو بيانات من خلال وحدة تسمى الموديم فإن تلك البيانات يتم تشفيرها وتحميلها على موجات جيبية ذات ترددات مختلفة، تنقل من خلال الموجات الكهرومغناطيسية عبر الأثير وعندئذ يقوم جهاز الاستقبال لدى الطرف الآخر بفك شفرة تلك الرسالة ولكل جهاز إرسال أو استقبال هوائي خاص به للقيام بعملية بث أو استقبال الموجات الكهرومغناطيسية. وتعتبر الهواتف النقالة أو المحمولة من أبرز الأجهزة المعقدة التي تعمل بالموجات الكهرومغناطيسية حيث يحتوي كل جهاز على وحدتين للإرسال والاستقبال يعملان بطريقة تبادلية تستطيع التمييز بين مئات الإشارات والترددات المختلفة ويزود بكل هاتف هوائي خاص به يقوم بعملية الإرسال أو الاستقبال. ولقد لاحظنا جميعا أن الأجهزة التي تعمل بالموجات اللاسلكية مثل الهواتف النقالة وأجهزة الراديو وغيرها مزودة بهوائيات تختلف في أشكالها وأحجامها تبعا لنوع وقوة الترددات التي تستقبلها. فمثلا هوائي راديو السيارة لايتعدى حجمه سلكاً صغيراً جداً يكفي لاستقبال الموجات الإذاعية المختلفة مثل amأو fm، بينما تستخدم وكالة “ناسا” nasa الأمريكية لعلوم الفضاء والطيران هوائي “طبق” قد يصل طول نصف قطره حوالي 200 قدم (60 متراً) لإرسال أو استقبال ترددات من الفضاء قد تبعد ملايين الأميال من الأرض، ولكن هناك حقيقة علمية يجب ألا نغفلها وهي أن الحجم الأمثل للهوائي يعتمد على قوة تردد الموجة الكهرومغناطيسية وليس على المسافة التي تنتقل خلالها وأكبر دليل على ذلك أن هوائي الهاتف النقال لا يزيد طوله عن ثلاث بوصات ويرجع ذلك إلى أن الهاتف النقال يعمل على تردد قوته 900 ميجاهرتز فقط.

الشبكات اللاسلكية Wi Fi Network

نظرة عامة حول الشبكات اللاسلكية Wi Fi Network
يمتد نطاق تقنيات الشبكات اللاسلكية من شبكات الصوت والبيانات العامة، التي تسمح للمستخدمين بتأسيس اتصالات لاسلكية عبر المسافات الطويلة، إلى تقنيات الضوء تحت الأحمر والترددات الراديوية المثلى من أجل الاتصالات اللاسلكية قصيرة المدى. تتضمن الأجهزة الشائعة المستخدمة للشبكات اللاسلكية أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأجهزة الكمبيوتر المكتبية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة باليد، وأجهزة المساعد الشخصي الرقمي (PDA)، والهواتف الخلوية، وأجهزة الكمبيوتر المستندة لقلم، وأجهزة النداء. تخدم التقنيات اللاسلكية العديد من الأغراض العملية. مثلاً، يمكن لمستخدمي الهاتف الخلوي استخدام هواتفهم الخلوية للوصول إلى البريد الإلكتروني. كما يمكن للمسافرين الذين معهم أجهزة كمبيوتر محمولة الاتصال بإنترنت من خلال محطات أساسية مثبتة في المطارات، ومحطات السكك الحديدية، والأماكن العامة الأخرى. في البيت، يمكن للمستخدمين وصل الأجهزة على سطح المكتب لمزامنة البيانات ونقل الملفات

تعريف المقاييس
لتخفيض تكاليف التقنيات اللاسلكية، والتأكد من توافقها، ودعم التبني واسع الانتشار لها، فإن مؤسسات مثل Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)‎، و Internet Engineering Task Force (IETF)‎، و Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)‎، و International Telecommunication Union (ITU)‎ تشترك بعدة جهود رئيسية لتوحيد المقاييس. مثلاً، تقوم مجموعات العمل IEEE بتعريف كيفية نقل المعلومات من جهاز إلى آخر(سواء تم استخدام مواجات راديوية أو الضوء تحت الأحمر، مثلاً) وكيف ومتى يجب استخدام وسيلة الإرسال للاتصالات. أثناء تطوير مقاييس الشبكات اللاسلكية، فإن مؤسسات مثل IEEE تهتم بإدارة الطاقة، وعرض النطاق الترددي، والأمان، وقضايا أخرى فريدة لشبكات الاتصال اللاسلكية.

أنواع شبكات الاتصال اللاسلكية
مثل الشبكات السلكية، يمكن تصنيف الشبكات اللاسلكية ضمن أنواع مختلفة استناداً إلى المسافات التي سيتم إرسال البيانات عبرها.
شبكات الاتصال اللاسلكية واسعة النطاق (WWAN)
تمكّن تقنيات WWAN المستخدمين من تأسيس اتصالات لاسلكية عبر الشبكات العامة البعيدة أو الشبكات الخاصة. يمكن استخدام هذه الاتصالات عبر مناطق جغرافية واسعة، مثل المدن والدول، من خلال استخدام المواقع متعددة الهوائيات أو أنظمة الأقمار الصناعية المتوفرة من قبل موفري الخدمة اللاسلكية. تُعرف تقنيات WWAN الحالية بأنظمة الجيل الثاني (2G). تتضمن أنظمة الجيل الثاني Global System for Mobile Communications ‎(‎GSM‎)‎، و Cellular Digital Packet Data ‎(‎CDPD‎)‎، و Code Division Multiple Access ‎(‎CDMA‎)‎. تتضافر الجهود للانتقال من شبكات اتصال الجيل الثاني، والتي يمتلك بعضها إمكانية تجوّل محدودة بالإضافة إلى عدم التوافق بين بعضها، إلى تقنيات الجيل الثالث التي ستتبع مقياساً عمومياً بالإضافة إلى توفير إمكانية التجوّل حول العالم. تشجّع ITU بنشاط تطوير مقياس عمومي للجيل الثالث.
Wireless metropolitan area networks ‎(‎WMAN‎)‎
تمكّن تقنيات WMAN المستخدمين من تأسيس اتصالات لاسلكية بين مواقع متعددة ضمن منطقة مدنية (مثلاً، بين عدة مبانٍ مكتبية في مدينة معينة أو ضمن حرم جامعي أو في مكان عام مثل المطار)، بدون التكلفة العالية لمد كبلات الألياف الضوئية أو الكبلات النحاسية وتأجير الخطوط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لشبكات WMAN أن تعمل كدعم لشبكات الاتصال السلكية، وذلك في حالة تعطل الخطوط المؤجرة لشبكة الاتصال السلكية. تستخدم شبكات WMAN الأمواج الراديوية أو الأشعة تحت الحمراء لنقل البيانات. يزداد الطلب على شبكات الاتصال اللاسلكية عريضة النطاق، والتي توفر للمستخدمين الوصول إلى إنترنت بسرعات عالية. رغم استخدام تقنيات مختلفة، مثل multichannel multipoint distribution service ‎(‎MMDS‎)‎ و local multipoint distribution services ‎(‎LMDS‎)‎، تستمر مجموعة عمل IEEE 802.16‎ لمقاييس الوصول اللاسلكي عريض النطاق في تطوير المواصفات لتوحيد تطوير هذه التقنيات.
شبكات الاتصال اللاسلكية المحلية (WLAN)
تمكن تقنيات WLAN المستخدمين من تأسيس اتصالات لاسلكية ضمن منطقة محلية (على سبيل المثال، ضمن بناء أو شركة، أو في مكان عام مثل مطار). يمكن استخدام شبكات WLAN في المكاتب المؤقتة أو في أماكن أخرى حيث تكون كلفة تركيب الكابلات كبيرة نسبياً، أو بالإضافة إلى شبكة LAN موجودة حتى يتمكن المستخدمون من العمل في مواقع مختلفة ضمن البناء وفي أوقات مختلفة. يمكن لشبكات WLAN أن تعمل بطريقتين. في شبكات WLAN الأساسية، تتصل محطات العمل اللاسلكية (أجهزة مع بطاقات شبكة اتصال راديوية أو أجهزة مودم خارجية) مع نقاط الوصول اللاسلكي التي تعمل كجسر بين محطات العمل والبنية الأساسية للشبكة. في شبكات WLAN من نوع نظير إلى نظير، يمكن لعدة مستخدمين في منطقة محدودة، مثل قاعة مؤتمرات، أن يشكلوا شبكة اتصال مؤقتة دون استخدام نقاط وصول، إذا لم يكن هناك داعٍ للوصول إلى موارد الشبكة.
عام 1997، صادقت IEEE على مقياس 802.11 لشبكات WLAN، والذي يحدد سرعة نقل البيانات من 1 إلى 2 ميغا بت بالثانية. وفقاً للمقياس 802.11b الذي يبدو وكأنه المقياس الجديد المسيطر، يتم نقل البيانات بسرعة قصوى قدرها 11 ميغا بت بالثانية على التردد 2.4 جيغاهرتز. مقياس جديد آخر هو 802.11a، الذي يحدد نقل البيانات بسرعة قصوى قدرها 54 ميغا بت بالثانية على التردد 5 جيغاهرتز.
Wireless personal area networks ‎(‎WPAN‎)‎
تمكن تقنيات WPAN المستخدمين من تأسيس اتصالات لاسلكية كافية للأجهزة (مثل PDA، الهواتف الخليوية، أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة) المتواجدة ضمن فضاء العمل الشخصي (POS). الفضاء POS هو الفضاء الذي يحيط بالمستخدم حتى مسافة 10 أمتار. حالياً، تقنيات WPAN الأساسية هي Bluetooth والأشعة تحت الحمراء. تقنية Bluetooth هي تقنية بديلة للكبل تستخدم الأمواج الراديوية لنقل البيانات إلى مسافات حتى 30 قدماً. يمكن نقل بيانات Bluetooth عبر الجدران والجيوب والحقائب. يتم تطوير تقنية Bluetooth من قبل مجموعة مهتمة بهذه التقنية تسمى Bluetooth Special Interest Group (SIG)‎، التي نشرت مواصفات Bluetooth الإصدار 1.0 عام 1999. بشكل بديل، لوصل الأجهزة ضمن نطاق صغير جداً (1 متر أو أقل)، يمكن للمستخدمين إنشاء ارتباطات بالأشعة تحت الحمراء.
لتوحيد تطوير تقنيات WPAN، أسست IEEE مجموعة العمل 802.15 لشبكات WPAN. تقوم مجموعة العمل هذه بتطوير مقاييس WPAN، استناداً إلى مواصفات Bluetooth الإصدار 1.0. الأهداف الرئيسية لهذه المقاييس هي تخفيض التعقيد، تخفيض استهلاك الطاقة، إمكانية التشغيل المتبادل، والتوافق مع شبكات اتصال 802.11.