موقع المهندس موقع المهندس بيت كل مهندس التقنيات اللاسلكية 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 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 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 [ 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 [: 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.
