logo

logo

logo

logo

logo

اللاسلكية (التقنيات-)

لاسلكيه (تقنيات)

Wireless technologies - Technologies sans fil

اللاسلكية (التقانات ـ)

 

يطلق اسم التقانات اللاسلكية wireless technologies (أو التقانات الراديوية) على التجهيزات التي تستخدم الأمواج الراديوية radio frequencies، أو الأشعة تحت الحمراء infrared، أو الأمواج المكروية microwaves لنقل الإشارات والرسائل عبر المسافات.

وقد حققت التقانات اللاسلكية تطوراً سريعاً في العقدين الأخيرين ومن بين تطبيقاتها الهواتف الخلوية والمساعدات الرقمية الشخصية والشبكات اللاسلكية وأجهزة تحديد الموقع وأجهزة فتح الأبواب من بعد ولوحات مفاتيح الحواسيب وأجهزة التلفزة الساتلية والهواتف اللاسلكية.

لمحة تاريخية

اعتمدت التقانات اللاسلكية في تطورها على الاختراقات التي حققها رواد عظام في الفيزياء والرياضيات والعلوم الهندسية في القرنين التاسع عشر والعشرين. ومن أهمها اكتشاف قدرة الكهرباء على إنتاج المغنطيسية ثم اكتشاف التحريض المغنطيسي فاكتشاف الأمواج الراديوية.

ويعد تطوير غوغليلمو ماركوني Guglielmo Marconi في أواخر القرن التاسع عشر لنظام البرق اللاسلكي البداية الفعلية لعصر اللاسلكي. وتلا ذلك إنجاز أول بث إذاعي [ر] في عام 1906، فإنشاء أول صناعة لاسلكية حقيقية (أجهزة راديو) في العشرينات من القرن العشرين. وقد أدت الحرب العالمية الثانية دوراً مهماً في تطوير التقانات اللاسلكية لتلبية الاحتياجات العسكرية في مجال أنظمة الاتصالات الراديوية والرادار والتشفير. وظهر أول نظام هاتفي لاسلكي مدني (الجيل الأول) في السبعينات من القرن العشرين في الولايات المتحدة الأمريكية. وشهدت التسعينات من القرن العشرين تسارعاً في قطاع اللاسلكي، إذ ظهرت في عام 1991 أولى شبكات الهاتف الخلوي [ر] التجارية التي تعتمد على النظام جي إس إم GSM  (global system for mobile communications) في الدول الاسكندنافية. واجتاحت خدمة النداء paging أوربا في منتصف التسعينات من القرن العشرين، ثم برزت في أواخره شبكات المعطيات اللاسلكية متوسطة المدى على شكل شبكات محلية لاسلكية ونظام بلوتوث bluetooth. ويعد مطلع القرن الحادي والعشرين بداية عصر الإنترنت اللاسلكية.

مبادئ اللاسلكي

1- تقسيم الأمواج اللاسلكية وانتشارها

يمتد المجال الترددي للأمواج اللاسلكية عموماً حتى 300 غيغاهرتز G hertz، وقد قُسم هذا المجال الواسع إلى مجالات فرعية عديدة.

تضعف الموجة اللاسلكية في أثناء انتشارها بسرعة الضوء في الفضاء (الفراغ)- نتيجة تشتت الطاقة الكهرطيسية- بتناسب عكسي مع مربع المسافة المقطوعة. كما تتعرض الموجة اللاسلكية للامتصاص في أثناء مرورها في أي مواد أخرى غير الفراغ. ويمكن للطاقة اللاسلكية أن تضيع أيضاً بفعل عمليات الانكسار والانعراج والانعكاس وهي الظواهر التي تؤمن انتشاراً بعيد المدى.

وتوجد طرائق عدة للانتشار منها: الأمواج الأرضية والأمواج السماوية التي ترتبط بطبقات جو الأرض (حتى ارتفاع 600 كم تقريباً) والأمواج المباشرة. ويعاني انتشار الأمواج اللاسلكية ظواهر مدمرة أحياناً مثل الخفوت وتعدد المسارات والتبعثر.

2- أنواع التعديل وطرائق كشفها

لا يمكن نقل المعلومات (صوت أو صورة أو معطيات) المراد إرسالها من مكان إلى آخر لاسلكياً على طبيعتها؛ لذا يُستخدم التعديل وهي عملية تحميل المعلومات المطلوب إرسالها على موجة لاسلكية. ويُميَّز بين التعديل التماثلي analog modulation والتعديل الرقمي digital modulation ولكل منهما أنواعه وتقنياته واستخداماته [ر: تعديل الإشارة].

3- مكونات جهاز الاستقبال اللاسلكي

يوجد تصميمان رئيسان مستخدمان في أجهزة الاستقبال اللاسلكي هما جهاز الاستقبال ذو التحويل المباشر وجهاز الاستقبال السوبرهيتروداين super heterodyne [ر: البث الإذاعي، الضبط الأتماتي]. ولكل جهاز استقبال مواصفات خاصة منها مجال الترددات وخطوة تغيير الترددات وأنماط العمل وثبات التردد والحساسية والانتقاء وغيرها.

4- مكونات جهاز الإرسال اللاسلكي

توجد مكونات مشتركة كثيرة بين جهازي الاستقبال والإرسال كالمازج mixer ومضخمات التردد العالي high frequency amplifiers والمتوسط والصوتي، إلا أن هناك مسائل خاصة بالمرسل transmitter كوجود حماية له ومنع وجود إشارات غير مرغوب فيها عند مخرجه كي لا تتسبب بتداخلات وتشويشات مع أنظمة الاتصالات الأخرى. وقد راجت منذ عقود ثلاثة الأجهزة المرسلة المستقبلة transceivers، كما ظهرت منذ سنوات عدة أجهزة الإرسال- الاستقبال التي تعتمد على معالجات إشارة رقمية سمحت بالاستفادة من مزايا المعالجة الرقمية وحققت أداءً متميزاً من حيث جودة الإشارة وتكامل الخدمات وصغر حجم التجهيزات.

5- الهوائيات

الهوائي aerial هو الأداة التي تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية الخارجة من جهاز الإرسال إلى موجة كهرطيسية يتم إشعاعها في الفضاء؛ كما يقوم بتحويل الموجات الكهرطيسية الواردة إلى طاقة كهربائية تدخل على جهاز الاستقبال. لذا يعدّ الهوائي أحد العناصر الأساسية في اللاسلكي.

وللهوائيات أشكال وأنواع مختلفة تبعاً للتردد والتطبيق، وتتميز بعدد من الخصائص منها: ممانعة الدخل والتوجه والربح والمردود والاستقطاب، ولكل هوائي مخطط إشعاعي خاص.

لمحة عامة عن التقانات اللاسلكية وتطبيقاتها

تشتمل التقانات اللاسلكية على العديد من المكونات المختلفة ومنها الشبكات networks ومزودو الخدمات service providers و(البروتوكولات) protocols والتجهيزات. كما توجد أدوات تساعد على تطوير التطبيقات وعلى إدارة التجهيزات اللاسلكية.

1- شبكات المعطيات اللاسلكية

يوجد حالياً ثلاثة أنواع من شبكات المعطيات اللاسلكية هي الشخصية personal area network والشبكات المحلية اللاسلكية wireless local area والواسعة النطاق اللاسلكية wireless wide area.

أما الشخصية (PAN) فهي الشبكات التي تعتمد على (بروتوكول) قصير المدى 10م وتعمل بسرعة 1 ميغا بت/ثا. وتوفر هذه التقانة وصلات راديوية (تستخدم القفز الترددي) بين الأجهزة اللاسلكية، ويعدّ نظام بلوتوث أحد معايير هذه الشبكات.

تعد الشبكات المحلية اللاسلكية بديلاً من الشبكات المحلية السلكية. ويبلغ نطاق هذه الشبكات مئات عدة من الأمتار. وقد وُضعت معايير عدة لهذه الشبكات منها: المعيار IEEE 802.11b الذي يعمل على التردد 2.4 غيغا هرتز وتصل سرعات المعطيات فيه إلى 11 ميغا بت/ثا، والمعيار i802.11a الذي يوفر سرعة معطيات أعلى تبلغ 54 ميغا بت/ثا ويعمل في حزمة ترددية أعلى هي 5 غيغا هرتز؛ مما يقلل احتمال التعرض للتداخل بالمقارنة مع المعيار الأول.

وتعدّ التقانة الخلوية cellular technology خير مثال على الشبكات اللاسلكية الواسعة النطاق. وتغطي هذه الشبكات منطقة جغرافية كبيرة نسبياً، وتستطيع دعم أنماط اتصال متنوعة وعديدة. وتراوح سرعات المعطيات في معظم هـذه الشبكات بين 9.6 كيلو بت/ثا و2 ميغا بت/ثا. في حين تصل السرعة في بعض الشبكات الامتلاكية propriety networks إلى 100 ميغا بت/ثا.

2- مزود الخدمات اللاسلكية

ويمكن تشبيهه بمتجر يقدم كل الاحتياجات اللاسلكية؛ إذ يوفر لزبائنه كل الخدمات اللاسلكية من خدمات خلوية وساتلية وإنترنت. ويجب الانتباه لدى اختيار مزود خدمة لاسلكية إلى الإمكانات التي توفرها بوابته (أي قدرتها على تحويل البروتوكول بين الأنواع المختلفة من الشبكات أو التطبيقات)، والتغطية الجغرافية التي يقدمها.

3- البوابات اللاسلكية

تسمح البوابات اللاسلكية wireless gateways بنفاذ الأجهزة النقالة إلى التطبيقات المعتمدة على بروتوكول الإنترنت internet protocol في طيف واسع من الشبكات اللاسلكية. وتدعم البوابات اللاسلكية عادة الشبكات الحاملة اللاسلكية سواء المعتمدة على بروتوكول الإنترنت أم لا. كما تقدم مزايا خاصة بالشبكات مثل ضغط المعطيات والتشفير والتحقق والحلول الأمثل وإعادة الإرسال.

4- البروتوكولات اللاسلكية

وهي المعايير التي تحكم إرسال المعطيات واستقبالها بين جهاز لاسلكي والإنترنت. ويعد بروتوكول نقل النصوص المترابطة HTTP (hyper text transfer protocol) المعيار الأكثر استخداماً. ومن بين تلك البروتوكولات أيضاً بروتوكول التطبيق اللاسلكي WAP (wireless application protocol).

5- الأجهزة اللاسلكية

تعد الهواتف الخلوية والمساعدات الرقمية الشخصية (PDA) والهواتف الذكية smart phones الأنواع الرئيسية الثلاثة للأجهزة اللاسلكية والنقالة. والهاتف الذكي هو من حيث المبدأ دمج لهاتف خلوي مع مساعد رقمي شخصي.

وتتمثل مزايا الأجهزة اللاسلكية في سهولة الاستخدام والتكلفة المنخفضة وقابلية الحمل. وما زالت مسألة جودة الاتصال وأمن الأجهزة بحاجة إلى مزيد من التطوير.

6- تطوير التطبيقات اللاسلكية

يحتاج تطوير التطبيقات اللاسلكية إلى النظر بعناية في الخيارات المتاحة. تتمثل الخطوة الأولى في انتقاء اللغة التأشيرية ( WML (wireless markup language) أو HTML (hyper text markup language) أو HDML (handheld device markup language) على سبيل المثال). كما أن اختيار نمط واجهة المستخدم مهم أيضاً. وكذلك مسألة القيود التي يفرضها الجهاز اللاسلكي مثل مدة حياة البطارية وحجم الشاشة وقدرة المعالجة.

7- الأمن اللاسلكي

يعد الأمن في التقانات اللاسلكية مسألة بالغة الأهمية. ولاتستطيع معظم الأجهزة النقالة تحمل خوارزميات تشفير وأنماط تحقق متينة. وتساعد البوابة اللاسلكية على الحفاظ على أمن هذه الأجهزة بأداء دور عازل بين الشبكات التي تستخدم بروتوكولات مختلفة.

وتوجد معايير مختلفة  للأمن اللاسلكي منها أمن طبقة النقل اللاسلكي WTLS (wireless transport layer security) وأمن بروتوكول الإنترنت IPsec (internet protocol security) وطبقة المقبس الآمنة SSL (secure sockets layer). ولا يوجد حالياً معيار أمن معين معتمد من قبل الصناعة، إنما يعود الخيار إلى رغبة المستخدم.   

الاتصالات اللاسلكية

هي أنظمة اتصالات مختلفة تستخدم الأمواج الراديوية لنقل الإشارات والرسائل عبر المسافات. وتشتمل أنظمة الاتصالات اللاسلكية على الهواتف الخلوية وأجهزة النداء والبرق والهواتف الساتلية والحواسيب المحمولة والمساعدات الرقمية الشخصية والأمواج القصيرة وأجهزة الاتصال الراديوي ثنائية الاتجاه.

تؤمن الاتصالات اللاسلكية مرونة أكبر في أثناء الاتصال حيث إن المستخدمين ليسوا بحاجة إلى البقاء في موضع معين كالمنزل أو المكتب بل يمكنهم التواصل مع الآخرين في أثناء استخدام وسائط النقل أو السير على الأقدام. وتستخدم جميع أجهزة الاتصالات اللاسلكية الأمواج الراديوية لإرسال الإشارات واستقبالها. وتعمل هذه الأجهزة على ترددات راديوية مختلفة لكي لا تتداخل الإشارة مع إشارات الأجهزة القريبة.

الوب اللاسلكي

يطلق اسم الوب اللاسلكي wireless web على استخدام الشبكة العنكبوتية العالمية world wide web بوساطة جهاز لاسلكي، كالهاتف الخلوي أو المساعد الرقمي الشخصي. وتسمح وصلة الوب اللاسلكية بتحقيق اتصال مع البريد الإلكتروني، والخدمات المصرفية النقالة، والرسائل الفورية ومعلومات الطقس والسياحة وغير ذلك من الخدمات في أي مكان وفي أي وقت.

إلا أن الوب اللاسلكي لم يحقق الرواج السريع المأمول لضيق عرض الحزمة المخصص حالياً للخدمات اللاسلكية، والتكاليف المرتفعة نسبياً، وتجهيزات الدخل والخرج الصغيرة نسبياً وصعوبة الاستخدام.

الآفاق المستقبلية

تمتلك التقانات اللاسلكية إمكانات لا حدود لها؛ إذ يمكن استخدامها لتوفير نفاذ آني إلى المعطيات التقنية، وزيادة الإنتاجية، وتقديم معلومات ضرورية، والقيام بتحليلات شاملة لدعم اتخاذ القرار.

ومع استمرار التقانات اللاسلكية بالتطور والنمو تزداد الإمكانات التي توفرها. وتعد تطبيقات خدمات الوب اللاسلكية أحد محاور التطور المستقبلية.

محمد خالد شاهين

 الموضوعات ذات الصلة:

الاتصال ـ الإرسال من بعد ـ البث الإذاعي ـ تعديل الإشارة ـ شبكات الاتصال المتخصصة ـ شبكات الهاتف الخلوي ـ الضبط الأتماتي ـ الطيف المنثور.

 مراجع للاستزادة:

ـ عمر شابسيغ، المرجع في مبادئ اللاسلكي (دار طلاس، 2004).

- THEODORE S. RAPPAPORT, Wireless Communications: Principles and Practice, (Prentice Hall PTR, 1996).

- BRYAN BERGERON, The Wireless WEB (McGraw Hill 2001).

- ELLEN KAYATA WESEL, Wireless Multimedia Communications (Addison-Wesely Longman, Inc. 1998).




التصنيف : التقنيات (التكنولوجية)
النوع : تقانة
المجلد: المجلد السادس عشر
رقم الصفحة ضمن المجلد : 790
مستقل

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

للحصول على اخبار الموسوعة

عدد الزوار حاليا : 1
الكل : 7852353
اليوم : 570

فقدان الامتزاج

فقدان الامتزاج   فقدان الامتزاج apomixie تكاثر جنسي من دون إلقاح، يحدث لدى بعض النباتات الراقية. إذ يتميز التكاثر الجنسي في النباتات البذرية بالاختزال الصبغي الذي يختصر فيه العدد الصبغي المضاعف (2ن) إلى (ن) وذلك بتشكل أعراس مذكرة في حبات الطلع، وأخرى مؤنثة في الكيس الجنيني ضمن البييضة. ثم يُعدل الإلقاح الاختزال الصبغي ويعيده إلى حاله الأصلية (ن + ن = 2ن).

المزيد »