اصول ارتباطات بیسیم
همان‌طور که می‌دانید استفاده از رسانه‌ی انتقال سیمی تنها ابزار برای انتقال اطلاعات به شمار نمی‌رود بلکه امروزه رسانه‌های انتقال بیسیم نیز به شدت گسترش یافته اند. این گسترش تا جایی پیش رفته که انتظار می‌رود در سال‌های آینده چیزی به نام انتقال با سیم مطرح نشود و همه اتصالات به صورت وایرلس صورت بگیرد.
در مقاله محل عبور اطلاعات کجاست؟ سه گزینه اصلی و مطرح شامل کابل زوج سیمی، کابل هم محور و فیبر نوری را که در انتقالات سیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد به صورت مختصر بررسی کردیم.
در رسانه‌های انتقال بی سیم اطلاعات از طریق انتشار امواج الکترومغناطیس از فرستنده به گیرنده منتقل می‌شوند. در اینگونه رسانه‌ها امواج طیف مغناطیسی از حدود چند کیلوهرتز تا چند صد تراهرتز مورد بررسی قرار می‌گیرند. در واقع این طیف شامل پایین ترین فرکانس‌ها مانند امواج رادیویی و مایکروویو تا امواج نوری می‌شود.
در یک تقسیم بندی اولیه می‌توان امواج مورد استفاده را به سه دسته تقسیم کرد:
• امواج رادیویی و مایکروویو• امواج مادون قرمز
• امواج نوری
دسته اول که امواح رادیویی و مایکروویو هستند برای ارتباطات نقطه به نقطه مناسب بوده و در ارتباطات ماهواره‌ای نیر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این طیف محدوده فرنکانسی چند ده مگا هرتز تا یک گیگا هرتز تحت عنهوان محدوده رادیویی شناخته می‌شود و برای کاربردهای همه جهته مناسب هستند.
دسته دوم که امواج مادون قرمز هستند برای کاربردهای محلی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. طیف فرکانسی این امواج بین 300 گیگاهرتز تا 400 تراهرتز متغیر است. این امواج بهترین عملکرد خود را در کاربردهای نقطه به نقطه یا همه جهته در فضاهای بسته به نمایش می‌گذارند.
دسته سوم نیز موج‌های نوری هستند که در ارتباطات بی سیم مورد استفاده قرار نمی‌گیرند و مهمترین کاربرد آنها در فیبرهای نوری است.
می‌توان نتیجه گرفت که در ارتباطات بی سیم اغلب از امواجی با فرکانس های کمتر از امواج نوری استفاده می‌کنیم و به این ترتیب امواج استفاده شده را می‌توانیم به سه دسته اصلی تقسیم کنیم:
• امواج رادیویی
• امواج مایکروویو
• امواج مادون قرمز
مهم ترین دلیل استفاده از رسانه‌های بی سیم در مقابل رسانه‌های هادی، خاصیت موبیلیتی (جا به جایی) این نوع ارتباط است. کاربران می‌توانند به راحتی و بدون نیاز به سیم کشی به شبکه دسترسی پیدا کنند و در زمان دسترسی تحرک داشته باشند. البته در مقابل معایبی نیز برای این سیستم‌ها مطرح است که بی شک امنیت پایین، تداخل و محدودیت پهنای باند و آسیب پذیری در برابر شرایط جوی از مهم ترین آنهاست.
با توجه به مطالب گفته شده، حال این سوال مطرح است که امواج به چه طریق و بر اساس چه سیستمی از فرستنده منتشر می‌شوند و به گیرنده می‌رسند؟
می‌توان سه مدل اصلی برای انتشار امواج الکترومغناطیس مطرح کرد
• Ground propagation یا انتشار زمینی
• Sky propagation یا انتشار آسمانی
• Line of sight propagation یا انتشار خط دید
Ground propagation یا انتشار زمینی
در این نوع انتشار از آنتن‌های جهت دار استفاده نمی‌شد و آنتن‌های همه جهته مناسب تر هستند. انتشار امواج از انحنای زمین تبعیت می‌کند و از پایین ترین لایه‌های جو عبور می‌کند و در لایه‌های بالایی بازتاب نمی‌شود. بهترین مثال برای این نوع انتشار رادیو AM است که از فرکانس‌های 570 تا 1700 کیلوهرتز بهره می‌برد. برد آنتن‌ها بستگی به میزان قدرت فرستنده دارد. به عهنوان مثال رادیو AM به طور معمول تا صدها کیلومتر برد دارد ولی هنگام شب از فاصله هزاران کیلومتری نیز شنیه می‌شود.
Sky propagation یا انتشار آسمانی
این نوع انتشار فقط در محدده 30 مگاهرتز کاربرد دارد در نتیجه ارتباطات محدودی می‌توان با آن برقرار کرد. اصول این نوع انتشار نفوذ امواج به لایه های بالایی جو است. در واقع در فرکانس‌های بالای 2 مگاهرتز امواج به لایه های بالایی نفوذ می‌کنند و لایه یونیسفر که در بالای جو قرار دارد وظیفه بازتاب این امواج را به عهده می‌گیرد. سر انجام به دلیل بازتاب های متوالی بین لایه یونیسفر و زمین، امواج از فرستنده به گیرنده منتقل می‌شوند. به دلیل نوع خاص انتشار، امواج می‌توانند برد بالایی داشته باشند و تا هزاران کیلومتر منتقل شوند. برای درک بهتر به شکل توجه کنید.
Line of sight propagation یا انتشار خط دید: در فرکانس‌های بالاتر از 30 مگاهرتز چون امواج به دو صورت قبلی منتشر نمیشوند پس باید به دنبال راه حل دیگری باشیم. در اینجاست که انتشار خط دید یا به اختصار LOS مطرح می‌شود. این نوع انتشار از آنتن‌های تک جهته استفاده می‌شود که موج را به صورت مستقیم از فرستنده به گیرنده منتقل می‌کنند. در LOS به دلیل انحنای زمین باید طول دکل‌ها بلند باشد تا آنتن‌ها بتوانند همدیگر را ببینند. از طرفی چون در میزان بلندی طول دکل‌ها محدودیت داریم پس باید موج را در طول مسیر تقویت کنیم تا به گیرنده برسد.
فاطمه مجدآبادی
بخش دانش و زندگی تبیان
منابع: Data communications / F.Safaei
Computer networking and open systems / Fred Halsall
