بفضل التقدم ، تلقينا العديد من الأجهزة والأجهزة التي تجعل حياتنا أسهل ، والتي تعمل من خلال اختراع تقنيات جديدة. الاختراق في مجال الاتصالات لم يكن فقط نقل المعلومات عبر قناة لاسلكية ، ولكن أيضًا مزامنة أنواع مختلفة من الأجهزة في حالة عدم وجود اتصال سلكي.
ما هو نقل البيانات لاسلكيًا؟
الجواب على هذا السؤال بسيط: BPD هو نقل المعلومات من جهاز إلى آخر ، والتي تكون على مسافة معينة ، دون اتصال سلكي.
بدأ استخدام تقنية نقل المعلومات الصوتية عبر قناة راديو في نهاية القرن التاسع عشر. منذ ذلك الحين ، ظهر عدد كبير من أنظمة الاتصالات الراديوية ، والتي أصبحت مستخدمة في تصنيع المعدات للمنزل أو المكتب أو العمل.
هناك عدة طرق لمزامنة الأجهزة لنقل البيانات. كل منهم يستخدم في منطقة معينة وله خصائص فردية. شبكات الإرسال اللاسلكيتختلف البيانات في خصائصها ، لذلك سيكون الحد الأدنى والحد الأقصى للمسافة بين الأجهزة ، اعتمادًا على نوع تقنية نقل المعلومات ، مختلفًا.
لمزامنة الأجهزة عبر الأثير ، يتم تثبيت محولات خاصة قادرة على إرسال واستقبال المعلومات. هنا يمكننا التحدث عن وحدة صغيرة مدمجة في هاتف ذكي ، وقمر صناعي في المدار. يمكن أن يكون جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال من أنواع مختلفة من الأجهزة. يتم الإرسال عبر قنوات ذات ترددات ونطاقات مختلفة. دعونا نتناول المزيد من التفاصيل حول تفاصيل تنفيذ أنواع مختلفة من المزامنة اللاسلكية.
تصنيف القنوات اللاسلكية
اعتمادًا على طبيعة وسيط الإرسال ، هناك أربعة أنواع من نقل البيانات لاسلكيًا.
قنوات الراديو الخلوية
يتم نقل البيانات لاسلكيًا من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال. يولد جهاز الإرسال نبضة راديوية بتردد واتساع معينين ، ويشع التذبذب في الفضاء. يقوم جهاز الاستقبال بتصفية الإشارة ومعالجتها ، وبعد ذلك يتم استخراج المعلومات الضرورية. يمتص الغلاف الجوي موجات الراديو جزئيًا ، لذلك قد يتشوه هذا الاتصال بسبب الرطوبة العالية أو المطر. تعمل الاتصالات المتنقلة بدقة على أساس معايير موجات الراديو ؛ تختلف قنوات نقل البيانات اللاسلكية في سرعة نقل المعلومات ونطاق تردد التشغيل. تشتمل فئة التردد اللاسلكي لنقل البيانات على تقنية Bluetooth ، وهي تقنية لتبادل البيانات لاسلكيًا بين الأجهزة. فيتستخدم روسيا البروتوكولات التالية:
- GSM. هذا هو نظام اتصال خلوي عالمي. التردد - 900/1800 ميجاهرتز ، الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات - 270 كيلوبت في الثانية.
- CDMA. يوفر هذا المعيار أفضل جودة اتصال. تردد التشغيل - 450 ميغا هرتز.
- UMTS. لديها نطاقي تردد تشغيل: 1885-2012 ميجاهرتز و 2110 - 2200 ميجاهرتز.
قنوات فضائية
هذه الطريقة في إرسال المعلومات هي استخدام قمر صناعي مثبت عليه هوائي بمعدات خاصة. تأتي الإشارة من المشترك إلى أقرب محطة أرضية ، ثم يتم إعادة توجيه الإشارة إلى القمر الصناعي. من هناك ، يتم إرسال المعلومات إلى جهاز الاستقبال ، محطة أرضية أخرى. تستخدم الاتصالات الساتلية لتوفير البث التلفزيوني والإذاعي. يمكن استخدام هاتف يعمل بالأقمار الصناعية في أي نقطة بعيدة عن المحطات الخلوية.
قنوات الأشعة تحت الحمراء
يتم إنشاء اتصال بين جهاز الإرسال وجهاز الإرسال ، اللذين يقعان على مسافة قريبة من بعضهما البعض. تعمل هذه القناة لنقل البيانات اللاسلكية عن طريق إشعاع LED. يمكن أن يكون الاتصال ثنائي الاتجاه أو البث.
قنوات الليزر
مبدأ التشغيل هو نفسه كما في الإصدار السابق ، يتم استخدام شعاع ليزر فقط بدلاً من مصابيح LED. يجب أن تكون الكائنات على مقربة من بعضها البعض.
تختلف وسائط الإرسال اللاسلكي في تفاصيلها. السمات المميزة الرئيسية هي النطاق والنطاق.
التقنيات والمعاييرنقل البيانات اللاسلكية
تتطور تكنولوجيا المعلومات حاليًا بوتيرة سريعة. أصبح من الممكن الآن نقل المعلومات باستخدام موجات الراديو أو الأشعة تحت الحمراء أو أشعة الليزر. تعد طريقة تبادل المعلومات هذه أكثر ملاءمة من النوع السلكي للتزامن. سيختلف النطاق اعتمادًا على التكنولوجيا.
فيما يلي بعض الأمثلة:
- شبكات المنطقة الشخصية (WPAN). يتم توصيل المعدات الطرفية باستخدام هذه المعايير. يعد استخدام الماوسات ولوحات المفاتيح اللاسلكية أكثر ملاءمة من نظيراتها السلكية. سرعة نقل البيانات اللاسلكية عالية جدًا. تسمح لك الشبكات الشخصية بتجهيز أنظمة المنزل الذكي ومزامنة الملحقات اللاسلكية مع الأدوات. Bluetooth و ZigBee أمثلة على تقنيات PAN
- تعتمد شبكات المنطقة المحلية (WLAN) على منتجات 802.11. أصبح مصطلح Wi-Fi معروفًا الآن للجميع. تم إعطاء هذا الاسم في الأصل لمنتجات السلسلة القياسية 802.11 ، والآن يشير هذا المصطلح إلى المنتجات من أي معيار من هذه العائلة. شبكات WLAN قادرة على إنشاء دائرة نصف قطرها عمل أكبر مقارنة بـ WPAN ، كما زاد مستوى الحماية.
- شبكات النطاق العمراني (WMAN). تعمل هذه الشبكات على نفس مبدأ Wi-Fi. الميزة المميزة لنظام نقل البيانات اللاسلكي هذا هي مجموعة واسعة من المناطق ؛ يمكن لعدد أكبر الاتصال بهذه الشبكة.المستقبلات. WMAN هي نفس تقنية Wi Max التي توفر اتصالاً واسع النطاق.
- شبكات المنطقة الواسعة (WWAN) - GPRS ، EDGE ، HSPA ، LTE. يمكن لشبكات من هذا النوع أن تعمل على أساس بيانات الحزمة أو تبديل الدائرة
الاختلافات في الخصائص التقنية للشبكات تحدد نطاق تطبيقها. إذا أخذنا في الاعتبار الخصائص العامة للشبكات اللاسلكية ، فيمكننا التمييز بين الفئات التالية:
- شبكات الشركات - تستخدم لتوصيل الكائنات داخل نفس الشركة ؛
- شبكات المشغل - تم إنشاؤها من قبل مشغلي الاتصالات لتقديم الخدمات.
إذا أخذنا في الاعتبار بروتوكولات نقل البيانات اللاسلكية ، فيمكن التمييز بين الفئات التالية:
- IEEE 802.11a، b، n، g، y. عادةً ما يتم دمج هذه البروتوكولات تحت الاسم التسويقي الشائع Wi-Fi. تختلف البروتوكولات في نطاق الاتصال ونطاق تردد التشغيل ومعدل نقل البيانات.
- IEEE 802.15.1. في إطار المعيار ، يتم نقل البيانات عبر تقنية Bluetooth
- IEEE 802.15.4. معيار للتزامن اللاسلكي عبر تقنية ZigBee
- IEEE 802.16. تقنية الاتصالات السلكية واللاسلكية القياسية WiMax ، والتي تتميز بنطاق واسع. WiMax تشبه وظيفيًا تقنية LTE.
حاليًا ، يعد 802.11 و 802.15.1 الأكثر شيوعًا من بين جميع بروتوكولات نقل البيانات اللاسلكية. بناءً على هذه البروتوكولات ، تعمل تقنيات Wi-Fi و Bluetooth.
بلوتوث
نقطة الوصول ، كما هو الحال معيمكن أن يكون Wi-Fi أي جهاز مزود بوحدة تحكم خاصة تشكل شبكة piconet حولها. يمكن أن يشتمل هذا piconet على عدة أجهزة ، إذا رغبت في ذلك ، يمكن دمجها في جسور لنقل البيانات.
تحتوي بعض أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة بالفعل على وحدة تحكم Bluetooth مدمجة ، في حالة عدم توفر هذه الوظيفة ، يتم استخدام محولات USB التي تتصل بالجهاز وتمنحه القدرة على نقل البيانات لاسلكيًا.
يستخدم Bluetooth ترددًا يبلغ 2.4 جيجا هرتز ، بينما يكون استهلاك الطاقة منخفضًا قدر الإمكان. كان هذا المؤشر هو الذي سمح للتكنولوجيا باحتلال مكانتها في مجال تكنولوجيا المعلومات. يرجع انخفاض استهلاك الطاقة إلى قوة الإرسال الضعيفة وقصر المدى ومعدل البيانات المنخفض. على الرغم من ذلك ، تبين أن هذه الخصائص كافية لتوصيل وتشغيل أنواع مختلفة من المعدات الطرفية. لقد منحتنا تقنية Bluetooth مجموعة متنوعة من الملحقات اللاسلكية: سماعات الرأس ، ومكبرات الصوت ، والفئران ، ولوحات المفاتيح والمزيد.
هناك 3 فئات من أجهزة استقبال البلوتوث:
- الصف الأول. يمكن أن يصل مدى التزامن اللاسلكي إلى 100 متر. يتم استخدام أجهزة من هذا النوع ، كقاعدة عامة ، على نطاق صناعي.
- الصف الثاني. النطاق هو 10 أمتار الأجهزة من هذه الفئة هي الأكثر شيوعًا. تقع معظم الملحقات اللاسلكية ضمن هذه الفئة.
- الصف الثالث.النطاق - 1 متر. يتم وضع أجهزة الاستقبال هذه في وحدات تحكم الألعاب أو في بعض سماعات الرأس عندما لا يكون من المنطقي تحريك جهاز الإرسال والاستقبال بعيدًا.
نظام النقل اللاسلكي Bluetooth مناسب جدًا لاتصالات الجهاز. تكلفة الرقائق منخفضة جدًا ، لذا فإن تجهيز الجهاز باتصال لاسلكي لا يؤثر بشكل كبير على زيادة الأسعار.
Wi-Fi
إلى جانب تقنية Bluetooth ، أصبحت تقنية Wi-Fi موجودة في كل مكان على قدم المساواة في مجال تقنيات الاتصالات اللاسلكية. ومع ذلك ، لم تأت لها الشعبية على الفور. بدأ تطوير تقنية Wi-Fi في الثمانينيات ، ولكن تم تقديم الإصدار النهائي فقط في عام 1997. قررت شركة آبل استخدام الخيار الجديد على أجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة بها. هذه هي الطريقة التي ظهرت بها بطاقات الشبكة الأولى في iBook.
مبدأ تشغيل تقنية Wi-Fi كما يلي: شريحة مضمنة في الجهاز ، والتي يمكن أن توفر مزامنة لاسلكية موثوقة مع شريحة أخرى من نفس الشريحة. إذا كان هناك أكثر من جهازين ، فأنت بحاجة إلى استخدام نقطة وصول.
نقطة اتصال Wi-Fi هي نظير لاسلكي لجهاز توجيه ثابت. على عكس الأخير ، يتم التوصيل دون مشاركة الأسلاك ، عن طريق موجات الراديو. هذا يجعل من الممكن توصيل عدة أجهزة في وقت واحد. لا تنس أنه عند استخدام عدد كبير من الأجهزة ، ستنخفض سرعة نقل البيانات بشكل كبير. لحماية بيانات شبكتك ، نقاط وصول Wi-Fi آمنةالتشفير. لن يكون من الممكن الاتصال بمصدر البيانات هذا دون إدخال كلمة مرور.
تم اعتماد المعيار الأول لتقنية Wi-Fi في عام 1997 ، لكنه لم ينتشر أبدًا لأن معدل نقل البيانات كان منخفضًا للغاية. لاحقًا جاءت معايير 802 و 11a و 802 و 11b. الأول أعطى معدل نقل 54 ميجا بايت / ثانية ، لكنه عمل بتردد 5 جيجا هرتز ، وهو أمر غير مسموح به في كل مكان. الخيار الثاني يسمح للشبكات بنقل البيانات بسرعة قصوى تبلغ 11 ميجابت / ثانية ، وهو ما لم يكن كافياً. ثم جاء المعيار 802 ، 11 جرام. لقد جمع مزايا الخيارات السابقة ، حيث وفر سرعة عالية إلى حد ما عند تردد تشغيل يبلغ 2.4 جيجا هرتز. المعيار 802 ، 11y هو تناظري لـ 802 ، 11g ، له مسافة تغطية شبكة طويلة (تصل إلى 5 كم في الفضاء المفتوح).
LTE
هذا المعيار حاليًا هو الأكثر واعدة إلى جانب الشبكات العالمية الأخرى. يوفر النطاق العريض للأجهزة المحمولة أعلى معدل لحزم البيانات اللاسلكية. فيما يتعلق بنطاق تردد التشغيل ، كل شيء غامض. معيار LTE مرن للغاية ، ويمكن أن تستند الشبكات في نطاق التردد من 1.4 إلى 20 ميجاهرتز.
يعتمد مدى الشبكات على ارتفاع المحطة الأساسية ويمكن أن يصل إلى 100 كيلومتر. يتم توفير القدرة على الاتصال بالشبكات من خلال عدد كبير من الأدوات: الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ووحدات التحكم في الألعاب والأجهزة الأخرى التي تدعم هذا المعيار. يجب أن تحتوي الأجهزة على وحدة LTE متكاملة تعمل جنبًا إلى جنب مع المعايير الحاليةGSM و 3G. إذا انقطع اتصال LTE ، فسيقوم الجهاز بالتبديل إلى الوصول الحالي إلى شبكات 3G أو GSM دون مقاطعة الاتصال.
فيما يتعلق بمعدل نقل البيانات ، يمكن ملاحظة ما يلي: مقارنة بشبكات الجيل الثالث ، فقد زاد عدة مرات ووصل إلى 20 ميجابت / ثانية. يضمن إدخال عدد كبير من الأدوات الذكية المزودة بوحدات LTE الطلب على هذه التقنية. يتم تثبيت محطات قاعدية جديدة توفر وصولاً عالي السرعة للإنترنت حتى للمستوطنات البعيدة عن المدن الكبرى.
لنأخذ في الاعتبار مبدأ شبكات الجيل الرابع. يتم تنفيذ تقنية إرسال حزم البيانات اللاسلكية عن طريق بروتوكول IP. من أجل مزامنة سريعة ومستقرة بين المحطة الأساسية والمحطة المتنقلة ، يتم تشكيل كلا من التردد المزدوج والوقت. نظرًا للعدد الكبير من مجموعات نطاقات التردد المزدوجة ، فإن الاتصال واسع النطاق للمشتركين ممكن.
أدى انتشار شبكات LTE إلى خفض التعريفات الجمركية على استخدام الاتصالات المتنقلة. النطاق الواسع للشبكة يسمح للمشغلين بالتوفير في المعدات باهظة الثمن.
أجهزة اتصالات البيانات
في حياتنا اليومية ، نحن محاطون بأجهزة تعمل على أساس تقنيات نقل البيانات اللاسلكية. علاوة على ذلك ، يحتوي كل جهاز على العديد من وحدات النشاط وفقًا لمعايير معينة. مثال: يستخدم الهاتف الذكي الكلاسيكي شبكات GSM و 3G و LTE لنقل الحزمة والبيانات الصوتية و Wi-Fi للوصول إلى الإنترنت عبر نقطة وصول وبلوتوث لمزامنة الجهاز مع الملحقات.
دعونا نلقي نظرة على أكثر أجهزة نقل البيانات اللاسلكية شيوعًا في كل مكان:
- موجه واي فاي. هذا الجهاز قادر على توفير الوصول إلى الإنترنت لعدة أجهزة. تتم مزامنة الجهاز نفسه مع مصدر الإنترنت عن طريق السلك أو باستخدام بطاقة SIM من مشغل شبكة المحمول.
- هاتف ذكي. أداة اتصال عالمية تتيح لك إرسال معلومات صوتية وإرسال رسائل نصية قصيرة والوصول إلى الإنترنت والمزامنة مع الملحقات اللاسلكية أو السلكية.
- كمبيوتر لوحي. وظيفيًا ، يمكن أن يكون مطابقًا للهاتف الذكي. ميزة مميزة هي الشاشة الكبيرة ، وبفضلها يصبح استخدام الأداة أكثر راحة لأنواع معينة من العمل.
- كمبيوتر شخصي. جهاز ثابت كامل بنظام تشغيل متكامل يسمح لك بالعمل في شبكات الإنترنت ، بما في ذلك الشبكات اللاسلكية. عادة ما يتم نقل البيانات اللاسلكية إلى جهاز كمبيوتر من نقطة وصول من خلال محول Wi-Fi الذي يتم توصيله عبر موصل USB.
- مفكرة. نسخة مصغرة من الكمبيوتر الشخصي. تحتوي معظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة على تقنية Bluetooth و Wi-Fi مدمجة ، مما يسمح لك بالمزامنة للوصول إلى الإنترنت وتوصيل الملحقات اللاسلكية بدون محولات USB إضافية.
- الملحقات اللاسلكية والأجهزة الطرفية. تشمل هذه الفئة مكبرات الصوت اللاسلكية وسماعات الرأس وسماعات الرأس والفئران ،لوحات المفاتيح وغيرها من الملحقات الشائعة التي تتصل بالأجهزة أو أجهزة الكمبيوتر.
- تلفزيون أو تلفزيون ذكي. يشبه التلفزيون الذي يعمل بنظام التشغيل الكمبيوتر بشكل وظيفي ، لذا فإن وجود وحدات لاسلكية مدمجة أمر لا بد منه.
- لعبة وحدة التحكم. لتثبيت البرنامج ، تحتوي هذه الأداة الذكية على اتصال لاسلكي بالإنترنت. تتم مزامنة أجهزة الألعاب مع الجهاز عبر تقنية البلوتوث.
- معدات لاسلكية "المنزل الذكي". نظام معقد للغاية ومتعدد الاستخدامات يتم التحكم فيه لاسلكيًا. جميع أجهزة الاستشعار وقطع المعدات مجهزة بوحدات خاصة لنقل الإشارات.
مع تحسن التكنولوجيا اللاسلكية ، يتم استبدال الأجهزة القديمة باستمرار بأجهزة جديدة أكثر كفاءة وعملية من الناحية الوظيفية. معدات نقل البيانات اللاسلكية تتغير وتتغير بسرعة.
آفاق استخدام الشبكات اللاسلكية
الاتجاه الحالي هو استبدال قطع المعدات السلكية بخيارات لاسلكية أحدث. هذا أكثر ملاءمة ليس فقط بسبب تنقل الأجهزة ، ولكن أيضًا من حيث سهولة الاستخدام.
سيسمح إنتاج المعدات اللاسلكية ليس فقط بإدخال أحدث الأنظمة في عالم أجهزة الاتصالات ، ولكن أيضًا لتجهيز مساكن المواطن العادي العادي في أي منطقة بأحدث التقنيات. حاليًا ، يعيش فقط الأشخاص ذوو الدخل المرتفعالمناطق الحضرية.
يتم البحث باستمرار في مجال الاتصالات اللاسلكية اللاسلكية ، مما ينتج عنه تقنيات مبتكرة تختلف عن سابقاتها في إنتاجيتها الكبيرة ، وانخفاض استهلاك الطاقة والتطبيق العملي للاستخدام. نتيجة هذا البحث ظهور معدات جديدة. يهتم المصنعون دائمًا بإنتاج منتجات تتوافق مع التقنيات المبتكرة.
ستتيح نقاط الوصول الأفضل والمحطات القاعدية القوية استخدام التقنيات الجديدة في كل مكان في المؤسسات الكبيرة. يمكن التحكم في المعدات عن بعد. في مجال التعليم ، يمكن للتقنيات اللاسلكية أن تسهل عملية التدريس والتحكم. بدأت بعض المدارس بالفعل في تنفيذ عملية التعليم المتنقل. وهو يتألف من التعلم عن بعد عبر اتصال الفيديو عبر الإنترنت. هذه الأمثلة ليست سوى الخطوة الأولى في انتقال المجتمع إلى مرحلة جديدة ، والتي سيتم بناؤها على أساس التقنيات اللاسلكية.
فوائد المزامنة اللاسلكية
إذا قارنت نقل البيانات السلكية واللاسلكية ، يمكنك تحديد العديد من مزايا هذا الأخير:
- لا تتدخل في الأسلاك ؛
- معدل بيانات مرتفع ؛
- التطبيق العملي وسرعة الاتصال
- تنقل استخدام المعدات ؛
- لا تآكل أو اتصال معطل ؛
- من الممكن استخدام عدة خيارات للاتصال اللاسلكي في ملفاتجهاز واحد ؛
- القدرة على توصيل عدة أجهزة في وقت واحد بنقطة وصول إلى الإنترنت.
إلى جانب ذلك ، هناك بعض العيوب:
- يمكن للإشعاع من عدد كبير من الأجهزة أن يؤثر سلبًا على صحة الإنسان ؛
- عندما تكون الأجهزة اللاسلكية المختلفة قريبة من بعضها البعض ، فهناك احتمال حدوث تداخل وفشل في الاتصال.
أسباب انتشار استخدام الشبكات اللاسلكية واضحة. يحتاج أي فرد عادي في المجتمع الحديث إلى البقاء دائمًا على اتصال.
في الختام
لقد أتاحت التقنيات اللاسلكية فرصة للإدخال الواسع لمعدات الاتصالات السلكية واللاسلكية ، والتي تستخدم على نطاق واسع في جميع دول العالم. تمنحنا التحسينات المستمرة والاكتشافات الجديدة في مجال الاتصالات اللاسلكية مستوى أعلى من الراحة ، كما أن تحسين المنزل بمساعدة الأجهزة المبتكرة أصبح في متناول معظم الناس.
