طرق نقل الاتصالات اللاسلكية والمبادئ التقنية

طرق نقل الاتصالات اللاسلكية والمبادئ التقنية

التواصل اللاسلكي هو نوع من طريقة الاتصال التي تستخدم خصائص إشارات الموجة الكهرومغناطيسية التي تنتشر في الفضاء الحرة لتبادل المعلومات. تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية نفسها لديها العديد من المزايا ، وتكلفة أقل ، وتكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية ، لا يتعين عليها إنشاء خطوط مادية ، ناهيك عن عدد كبير من القوى العاملة في وضع الكابلات ، ولا تخضع تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية لقيود البيئة الصناعية ، القدرة على مكافحة التغييرات في البيئة أقوى ، وأسهل استكشاف الأخطاء وإصلاحها أسهل أيضًا ، مقارنة بإعداد وصيانة الاتصالات السلكية التقليدية ، يمكن إكمال صيانة الشبكة اللاسلكية من خلال التشخيص عن بُعد ، والمزيد مريح؛ قابلية التوسيع القوية ، عندما تحتاج الشبكة إلى توسيعها ، لا يحتاج الاتصال اللاسلكي إلى توسيع الأسلاك ؛ المرونة ، لا تخضع الشبكة اللاسلكية لقيود مثل التضاريس البيئية ، وفي حالة التغييرات في استخدام البيئة ، تحتاج الشبكة اللاسلكية فقط إلى إجراء تعديلات قليلة جدًا للتكيف مع متطلبات البيئة الجديدة.
يتم تصنيف طرق الإرسال والتكنولوجيات اللاسلكية الشائعة (البيانات) إلى نوعين: "تقنية الاتصال اللاسلكية قصيرة المسافات" و "تقنية الإرسال اللاسلكية لمسافات طويلة".

تقنية الاتصالات اللاسلكية قصيرة المسافة

تشير تقنية الاتصالات اللاسلكية قصيرة المسافات إلى نقل البيانات بين جانبي الاتصالات من خلال موجات الراديو ، ومسافة الإرسال ضمن نطاق قصير نسبيًا ، ومدى تطبيقه واسع جدًا. في السنوات الأخيرة ، فإن معايير الاتصالات اللاسلكية القصيرة التي يتم استخدامها على نطاق أوسع ولها آفاق تطوير أفضل هي: Zig-Bee ، Bluetooth (Bluetooth) ، النطاق العريض اللاسلكي (Wi-Fi) ، النطاق العالي العالي (UWB) والاتصالات القريبة من المجال ( NFC).

(1) zig-bee:Zig-Bee هي تقنية اتصال لاسلكية قصيرة المدى منخفضة الطاقة تعتمد على معيار IEEE802.15.4. يتم اشتقاق متعرج من طريقة الاتصال لأسراب نحل العسل ، حيث يعتمد نحل العسل (BEE) على الطيران و "الطنين" (متعرج) أجنحتهم للتواصل مع رفاقهم لتحديد المعلومات مثل الاتجاه وموقع ومسافة مصادر الطعام ، ، وبالتالي تشكيل شبكة الاتصالات من سرب. يتميز بمسافة قريبة ، مسافة نقلها المعتادة هي 10-100 m ؛ انخفاض استهلاك الطاقة ، في وضع الاستعداد للاستهلاك المنخفض للطاقة ، يمكن للبطاريات الجافة 2 رقم 5 أن تدعم محطة للعمل لمدة شهور {10}} ، أو حتى أطول ؛ تكلفتها ، رسوم البروتوكول الخالية من zig-bee ، سعر الرقائق رخيص ؛ معدل منخفض ، من خلال الزعانف الغالب في كثير من الأحيان في معدل انخفاض 20-250 kbps ؛ تأخير الوقت القصير ، وسرعة استجابة Zig- Bee أسرع ، وما إلى ذلك. يتم تطبيقها بشكل أساسي في مجالات التحكم في المنزل والمباني ، والتحكم في أتمتة الميدان الصناعي ، وجمع المعلومات الزراعية ومراقبة الأماكن العامة ، واكتشاف المعلومات والتحكم فيها ، ووضع العلامات الذكية ، وما إلى ذلك ، إلخ. يمكن تضمينها في أجهزة مختلفة.

(2) بلوتوث:قادرة على تحقيق البيانات اللاسلكية من نقطة إلى نقطة أو من نقطة إلى أخرى ونقل الصوت داخل نصف قطر {4}} ، ويمكن أن يصل عرض النطاق الترددي لإرسال البيانات إلى وسيط اتصال 1 ميغابت في الثانية لتردد من 2.402 جيجا هرتز إلى 2.480 جيجا هرتز بين الموجة الكهرومغناطيسية. يمكن استخدام تقنية Bluetooth على نطاق واسع في شبكة المنطقة المحلية في جميع أنواع البيانات والمعدات الصوتية ، مثل الكمبيوتر الشخصي ، وشبكة الطلب الهاتفي ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والطابعات ، وآلات الفاكس ، والكاميرات الرقمية ، والهواتف المحمولة ، وسماعات الرأس عالية الجودة ، إلخ. ، لتحقيق جميع أنواع المعدات للتواصل مع بعضها البعض في أي وقت وفي أي مكان.
تستخدم تقنية Bluetooth على نطاق واسع في بيئة المكاتب اللاسلكية ، وصناعة السيارات ، وأجهزة المعلومات ، والمعدات الطبية ، وأتمتة المدارس وأتمتة المصانع وغيرها من المجالات ، والبلوتوث موجود حاليًا في المشكلة الرئيسية هو حجم الشريحة والسعر مرتفع ؛ القدرة المضادة للتداخل ضعيفة.

(3) النطاق العريض اللاسلكي (Wi-Fi):إنها تقنية وصول LAN لاسلكية تعتمد على بروتوكول 802.11. (الميزة البارزة لتكنولوجيا (Wi-Fi) هي أنه يحتوي على تغطية شبكية واسعة ، يمكن أن يصل قطرها إلى حوالي 100 متر ، مقارنة بتكنولوجيا البلوتوث ، (Wi-Fi) تغطية أوسع ؛ سرعة الإرسال سريعة جدًا يمكن أن تصل سرعة الإرسال إلى 11 ميغابت في الثانية (802.11 ب) أو 54 ميغابت في الثانية (802.11.A) ، وهي مناسبة لأعمال نقل البيانات عالية السرعة ؛ من خلال ظروف الأسلاك ، مناسبة جدًا لمستخدمي مكتب المحمول. -خطوط العدوى. ميليواتس ، القوة الإرسال الفعلية لحوالي 60-70 milliwatts ، مقارنة بالهواتف المحمولة ، والمكاسب المليئة باليد ، ومعدات الاتصالات الأخرى ، ومنتجات WiFi ، والإشعاع أصغر.

(4) النطاق العالي المدى (UWB):UWB هي تقنية اتصالات لا حاملة تستخدم نبضات ضيقة من الموجات غير المخلصة في النانو ثانية إلى مستوى الميكرو ثانية الدقيقة لنقل البيانات ، وعادة ما تكون مسافة نقلها في غضون 10 أمتار ، واستخدام عرض ترددي لأكثر من 1 جيجا هرتز ، يمكن أن تصل سرعة الاتصال أكثر من عدة مئات من ميغابت/ثانية. تعمل UWB في نطاق تردد يتراوح من 3.1 جيجا هرتز إلى 10.6 جيجا هرتز ، والحد الأدنى من عرض النطاق الترددي للتشغيل هو 500 ميجا هرتز.
ميزاتها الرئيسية هي: ارتفاع معدل الإرسال. انخفاض قوة الإرسال ، انخفاض استهلاك الطاقة ؛ سرية قوية ؛ الاتصالات UWB باستخدام تسلسلات مُثبّنة على مرور الوقت ، قادرة على مقاومة تلاشي Multipath ؛ يتطلب UWB عددًا قليلاً جدًا من أجهزة RF و Microwave ، والتي يمكن أن تقلل من تعقيد النظام. نظرًا لعرض النطاق الترددي العالي الذي يشغله نظام UWB ، قد يتداخل نظام UWB مع أنظمة الاتصالات اللاسلكية الأخرى. يستخدم UWB بشكل أساسي في "النطاق الصغير" عالي الدقة لاختراق الجدران "الأرضية" وغيرها من العقبات في أنظمة الرادار والتصوير.
يمكن استخدام هذه الأجهزة للتحقق من وجود عيوب في هياكل الخرسانة والأسفلت في المباني ، والجسور ، والطرق ، وما إلى ذلك ، وكذلك لتحديد الأخطاء في الكابلات تحت الأرض وخطوط الأنابيب الأخرى ، وتشخيص المرض. بالإضافة إلى ذلك ، فهي ذات فائدة كبيرة في مجالات الإنقاذ والوقاية من الأمن وإطلاق النار ومعالجة الصور الطبية والطبية.
 

(5) NFC:NFC هي تقنية اتصالات لاسلكية جديدة بالقرب من المجال ، وتردد تشغيلها هو 13.56 ميجا هرتز ، تم تطويرها من تقنية تحديد تردد الراديو 13.56 ميجا هرتز (RFID) ، وهي نفس التردد المستخدمة من قبل البطاقة الذكية الشهيرة التي لا تتواصل معها ISO1444 ، والتي توفر طريقة مريحة من التواصل لجميع المنتجات الإلكترونية للمستهلكين. يستخدم NFC تعديل مفتاح التحول (ASS) ، معدل نقل البيانات الخاص به عمومًا 106kbit/s و 424kbit/s. المزايا الرئيسية لـ NFC هي: المسافة الوثيقة ، عرض النطاق الترددي العالي ، استهلاك الطاقة المنخفضة ، متوافقة مع تقنية البطاقات الذكية التي لا تلامس ، والتي لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في مجال التحكم في الوصول ، وسائل النقل العام ، ودفع الهاتف الخليوي وما إلى ذلك.

يمكن تقسيم سياق تطبيق NFC بشكل أساسي إلى الفئات الخمس التالية:
تماس الاتصال ، يستخدم بشكل أساسي في قبول المؤتمر ، حاجز النقل ، التحكم في الوصول وتذاكر الأحداث ؛
B Contact-Conformation/Payment ، والذي يتم تطبيقه بشكل أساسي على محافظ الهواتف المحمولة ، ودفع نقاط نقل الأجهزة المحمولة والنقل العام ؛
C Contact-Connection ، يتيح هذا التطبيق 2 أجهزتين تدعم NFC من تحقيق نقل البيانات من نقطة إلى نقطة ؛
د تصفح الاتصال ، الذي يسمح للمستخدم بالتعرف على الوظائف والخدمات التي يمكن للنظام تقديمها من خلال الهاتف الخلوي الذي يدعم NFC واستخدامه ؛
E-contact-من خلال المعدات الطرفية مع وظيفة NFC ، باستخدام شبكة GPRS/CDMA لتلقي أو تنزيل المعلومات ذات الصلة للتحكم في الوصول أو الدفع والوظائف الأخرى.

تقنية نقل اللاسلكي بعيدة المدى
تقنية النقل اللاسلكية للمسافة الطويلة: في الوقت الحالي ، تشمل تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية المستخدمة على نطاق واسع في المناطق النائية بشكل أساسي GPRS/CDMA ، وراديو النقل الرقمي ، وميكروويف طيف الانتشار ، والجسر اللاسلكي والاتصالات القمر الصناعي ، وتكنولوجيا الاتصالات قصيرة الموجة. يتم استخدامه بشكل أساسي في أكثر عن بعد أو غير مناسب لوضع الخطوط في المنطقة ، مثل: مناجم الفحم أو البحر أو التلوث أو المناطق البيئية الأكثر شدة.

(1) تقنية الاتصالات اللاسلكية GPRS/CDMA:GPRS (خدمة حزم الراديو للأغراض العامة) هي تقنية تبديل حزم لاسلكية تعتمد على نظام الاتصالات GSM التي تم تطويرها وتشغيلها من قبل China Mobile ، وهي تقنية بين الجيل الثاني والجيل الثالث ، المعروفة عادةً باسم 2.5G ، وهي عبارة طريقة الإرسال التي تم تطويرها عن طريق استخدام مفهوم "تبديل الحزم". يقوم تبديل الحزمة بتغليف البيانات في عدد من الحزم المنفصلة وينقل هذه الحزم واحدة تلو الأخرى ، في شكل مشابه إلى حد ما لإرسال طرد ، مع ميزة أن عرض النطاق كمية البيانات ، والتي تحسن بشكل فعال استخدام الشبكة. تدعم شبكة GPRS كلاً من بيانات نوع الدائرة والبيانات التي يتم تبديلها ، مما يجعل من السهل التواصل مع الإنترنت ، مقارنةً بالبيانات من نوع الدائرة لشبكة GSM الأصلية. بالمقارنة مع طريقة نقل البيانات التي تم تبديلها للدوائر لشبكة GSM الأصلية ، فإن تقنية GRRs التي تم تبديلها في GRRS تتمتع بمزايا ناقل حركة عالي السرعة على الإنترنت في الوقت الفعلي.

يعد CDMA (الذي يرمز إلى أقسام الكود المتعددة الوصول) نظامًا جديدًا للاتصالات اللاسلكية تديره شركة Telecom China استنادًا إلى تقنية تقسيم الكود وتكنولوجيا الوصول المتعددة ، ويستند مبدأه إلى تقنية Spread Spectrum.

(2) اتصالات راديو الإرسال الرقمي:راديو الإرسال الرقمي هو اختصار لراديو نقل البيانات اللاسلكي الرقمي. هذا هو استخدام معالجة الإشارات الرقمية ، والتعديل الرقمي وإزالة التشكيل ، مع تصحيح الأخطاء الأمامية ، معادلة الحكم الناعم وغيرها من الوظائف لراديو نقل البيانات اللاسلكي. يستخدم تردد العمل لراديو الإرسال الرقمي في الغالب 220--240 mhz أو 400--470 mhz band ، والذي يتمتع بمزايا التوافق الرقمي والصوتي ، ونقل البيانات الجيد في الوقت الفعلي ، وقناة نقل البيانات المخصصة ، مرة واحدة الاستثمار ، لا تشغيل واستخدام الرسوم ، قابلة للتطبيق على البيئات القاسية ، والاستقرار الجيد وما إلى ذلك. إن دائرة نصف قطر التغطية الفعالة للراديو الرقمي حوالي عشرات الكيلومترات ، والتي يمكن أن تغطي مدينة أو منطقة معينة. يوفر الراديو الرقمي عادة واجهة بيانات RS -232 ، والتي يمكن أن تكون متصلة مباشرة بالكمبيوتر ، ومجمع البيانات ، و RTU ، و PLC ، ومحطة البيانات ، ومستقبل GPS ، والكاميرا الرقمية وما إلى ذلك. تم استخدامه على نطاق واسع في العديد من الصناعات ، في الطيران ، السكك الحديدية ، الطاقة الكهربائية ، النفط ، الأرصاد الجوية ، الزلازل وغيرها من الصناعات التي لديها تطبيقات في التحكم عن بُعد ، القياس عن بعد ، هزت الرسالة ، الاستشعار عن بعد ، وغيرها من مناطق SCADA تقدمًا كبيرًا ، تطوير.

(3) انتشار اتصال الميكروويف الطيف:انتشار التواصل الطيف ، على سبيل المثال ، تشير تقنية اتصالات الطيف الممتدة إلى تقنية اتصال حيث يكون عرض النطاق الترددي للإشارة المستخدمة في نقل المعلومات أكبر بكثير من عرض النطاق الترددي للمعلومات نفسها. تم استخدامه لأول مرة في الاتصالات العسكرية. المبدأ الأساسي للنقل هو أن المعلومات المرسلة يتم تعديلها بتسلسل رمز العشوائي الزائفة (رمز الطيف الانتشار) ، ومعدل رمز العشبية الزائفة أكبر بكثير من معدل المعلومات المنقولة ، مما يجعل النطاق الترددي عرض النطاق الترددي تشغلها الإشارة المنقولة أكبر بكثير من عرض النطاق الترددي المطلوبة من قبل المعلومات نفسها لتحقيق توسع الطيف ، وفي الوقت نفسه ، الكثافة الطيفية لسلطة الراديو المنبعثة في كما انخفضت المساحة إلى حد كبير. في الطرف المتلقي ، يتم استخدام رمز طيف الانتشار نفسه لإلغاء التشكيل واستعادة بيانات المعلومات! ميزاتها الرئيسية هي: مناعة الضوضاء الممتازة. قدرة مكافحة الرملة ؛ قدرة مكافحة الدفتر. قدرة التداخل المضادة للبلوية ؛ شبكة الاتصالات السهلة للوسائط المتعددة ؛ لديه قدرات اتصال أمنية جيدة ؛ لا يتداخل مع الأنظمة الأخرى من نفس النوع ، وما إلى ذلك ، مع وجود مسافة طويلة من الإرسال ، وتغطية واسعة وخصائص أخرى ، وخاصة مناسبة لتطبيقات الشبكات الميدانية.

(4) الجسر اللاسلكي:الجسر اللاسلكي هو مزيج من تقنية تردد الراديو اللاسلكية وتكنولوجيا الجسر السلكي التقليدي. تم تصميم الجسر اللاسلكي لاستخدام اللاسلكي (الميكروويف) للترابط بين نقطة نقل البيانات لمسافات طويلة. إنه جهاز تخزين وجدو إلى الأمام لإدراك ربط LAN في طبقة الارتباط ، والتي يمكن استخدامها للمسافة الطويلة (حتى 50 كم) ، عالية السرعة (تصل إلى 100 ميغابت في الثانية (MBPS)) الشبكات اللاسلكية بين الثابت المعدات الرقمية وغيرها من المعدات الرقمية الثابتة. يمكن استخدام ميكروويف الطيف الانتشار وتكنولوجيا الجسر اللاسلكي لنقل متطلبات النطاق الترددي مرتفعة للغاية للمراقبة بالفيديو وخدمات نقل إشارة البيانات الكبيرة الأخرى.

(5) اتصالات القمر الصناعي:يشير التواصل عبر الأقمار الصناعية إلى استخدام الأقمار الصناعية الاصطناعية للأرض كمحطات ترحيل لإشارات الراديو ، وبالتالي تحقيق تقنية التواصل بين محطات أرضية متعددة ، وهي ميراث وتطوير اتصالات الميكروويف الأرضية. يتكون نظام الاتصالات الأقمار الصناعية عادة من جزأين ، وهما نهاية الأقمار الصناعية والنهاية الأرضية. الطرف الأقمار الصناعية في الهواء ، يستخدم بشكل أساسي لتضخيم الإشارات التي ترسلها المحطة الأرضية ثم إعادة إرسالها إلى محطات أرضية أخرى. تُستخدم المحطة الأرضية بشكل أساسي للتحكم في الأقمار الصناعية وتتبعها ، بالإضافة إلى إدراك الوصول إلى أنظمة الاتصالات الأرضية لأنظمة الاتصالات القمر الصناعي.

يمكن تقسيم الأقمار الصناعية إلى أقمار صناعية متزامنة وأقمار صناعية غير متزامنة ، والأقمار الصناعية المتزامنة تسير في الهواء في نفس الاتجاه وفترة اتجاه وتناوب الأرض ، ومن أي وضع على الأرض ، الأقمار الصناعية هي الثابتة ؛ تعمل الأقمار الصناعية غير المتزامنة في فترة أكبر أو أقل من دورة تشغيل الأرض ، ويمكن ضبط ارتفاعها المداري وميلها وفقًا لاحتياجات "الميل".
خصائص التواصل عبر الأقمار الصناعية هي: تغطية واسعة ، نطاق تردد عمل واسع ، جودة اتصال جيدة ، لا تقتصر على الظروف الجغرافية ، والتكلفة لا علاقة لها بمسافة الاتصال ، وما إلى ذلك. يتم استخدامه بشكل أساسي في الاتصالات الدولية ، والاتصالات المحلية ، والاتصالات العسكرية ، والاتصالات المتنقلة والبث الإذاعي والتلفزيوني ، وما إلى ذلك. العيب الرئيسي للاتصالات الأقمار الصناعية هو أن التواصل لديه تأخير معين ، على سبيل المثال ، عند لعب هاتف القمر الصناعي ، لا يمكنك ذلك سماع بعضهم البعض على الفور ، والسبب الرئيسي هو أن مسافة انتقال الاتصالات الأقمار الصناعية أطول ، فإن نقل موجات الراديو في الهواء هو تأخير معين.
 

(6) اتصالات موجة قصيرة:وفقًا لقسم اللجنة الاستشارية للراديو الدولية ، تشير الموجة القصيرة إلى الموجات الكهرومغناطيسية بطول موجة قدرها 100 متر {2}} m وتردد 3MHz - 30 MHz. يشير التواصل الموجي القصير إلى استخدام الاتصالات الراديوية قصيرة الموجة ، والمعروفة أيضًا باسم الاتصالات عالية التردد (HF). يمكن تقسيم الاتصالات الموجة قصيرة إلى انتشار الموجة الأرضية وانتشار موجة السماء. يزداد توهين انتشار الموجة الأرضية مع ارتفاع تردد التشغيل ، وفي ظل نفس الظروف الأرضية ، كلما زاد التردد ، زاد التوهين. لا ينطبق استخدام الموجة الأرضية إلا على التواصل عن قرب ، ويتم اختيار تردد التشغيل بشكل عام أقل من 5 ميجا هرتز. يتأثر انتشار الموجة الأرضية بالطقس صغير ومستقر نسبيًا ، ولا تتغير معلمات القناة بشكل أساسي مع مرور الوقت ، بحيث يمكن اعتبار القناة بمثابة قناة مرجعية ثابتة. انتشار موجة السماء هي موجة الراديو التي تنعكس عليها أيونوسفير للقيام بالاتصال لمسافات طويلة ، يمكن أن ينتقل الإسقاط المائل للأمواج الكهرومغناطيسية التي تنعكس عليها الأيونوسفير ، إلى الأرض على بعد آلاف الكيلومترات. إن فقدان انتشار موجات Skywaves أصغر بكثير من تلك الموجودة في الموجات الأرضية ، وبعد العديد من التأملات بين الأرض والأيونوسفير ، يمكن أن تصل إلى أماكن بعيدة للغاية ، لذلك يمكن استخدام موجات Skywaves لتنفيذ الاتصالات حول العالم . إن انتشار Skywave غير مستقر للغاية بسبب التأثيرات الخطيرة للتغيرات الأيونية والانتشار المتعدد ، وتتغير معلمات القناة بشكل كبير مع مرور الوقت ، لذلك يطلق عليها قناة المعلمة المتغيرة. تتميز اتصالات الموجة القصيرة بتكاليف البناء والصيانة المنخفضة ، ووقت الدورة القصيرة ، والمعدات البسيطة ، وجدولة الدوائر السهلة ، والمقاومة القوية للتدمير ، وأشرطة التردد الضيقة ، وقدرة الاتصال الصغيرة ، وسوء استقرار انتقال الإشارة على قنوات الموجة السماء.