اصول ارتباطات بیسیم
اصول ارتباطات بيسيم
همان‌طور که مي‌دانيد استفاده از رسانه‌ي انتقال سيمي تنها ابزار براي انتقال اطلاعات به شمار نمي‌رود بلکه امروزه رسانه‌هاي انتقال بيسيم نيز به شدت گسترش يافته اند. اين گسترش تا جايي پيش رفته که انتظار مي‌رود در سال‌هاي آينده چيزي به نام انتقال با سيم مطرح نشود و همه اتصالات به صورت وايرلس صورت بگيرد.
در مقاله محل عبور اطلاعات کجاست؟ سه گزينه اصلي و مطرح شامل کابل زوج سيمي، کابل هم محور و فيبر نوري را که در انتقالات سيمي مورد استفاده قرار مي‌گيرد به صورت مختصر بررسي کرديم.
در رسانه‌هاي انتقال بي سيم اطلاعات از طريق انتشار امواج الکترومغناطيس از فرستنده به گيرنده منتقل مي‌شوند. در اينگونه رسانه‌ها امواج طيف مغناطيسي از حدود چند کيلوهرتز تا چند صد تراهرتز مورد بررسي قرار مي‌گيرند. در واقع اين طيف شامل پايين ترين فرکانس‌ها مانند امواج راديويي و مايکروويو تا امواج نوري مي‌شود.
در يک تقسيم بندي اوليه مي‌توان امواج مورد استفاده را به سه دسته تقسيم کرد:
• امواج راديويي و مايکروويو• امواج مادون قرمز
• امواج نوري
دسته اول که امواح راديويي و مايکروويو هستند براي ارتباطات نقطه به نقطه مناسب بوده و در ارتباطات ماهواره‌اي نير مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در اين طيف محدوده فرنکانسي چند ده مگا هرتز تا يک گيگا هرتز تحت عنهوان محدوده راديويي شناخته مي‌شود و براي کاربردهاي همه جهته مناسب هستند.
دسته دوم که امواج مادون قرمز هستند براي کاربردهاي محلي بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرند. طيف فرکانسي اين امواج بين 300 گيگاهرتز تا 400 تراهرتز متغير است. اين امواج بهترين عملکرد خود را در کاربردهاي نقطه به نقطه يا همه جهته در فضاهاي بسته به نمايش مي‌گذارند.
دسته سوم نيز موج‌هاي نوري هستند که در ارتباطات بي سيم مورد استفاده قرار نمي‌گيرند و مهمترين کاربرد آنها در فيبرهاي نوري است.
مي‌توان نتيجه گرفت که در ارتباطات بي سيم اغلب از امواجي با فرکانس هاي کمتر از امواج نوري استفاده مي‌کنيم و به اين ترتيب امواج استفاده شده را مي‌توانيم به سه دسته اصلي تقسيم کنيم:
• امواج راديويي
• امواج مايکروويو
• امواج مادون قرمز
مهم ترين دليل استفاده از رسانه‌هاي بي سيم در مقابل رسانه‌هاي هادي، خاصيت موبيليتي (جا به جايي) اين نوع ارتباط است. کاربران مي‌توانند به راحتي و بدون نياز به سيم کشي به شبکه دسترسي پيدا کنند و در زمان دسترسي تحرک داشته باشند. البته در مقابل معايبي نيز براي اين سيستم‌ها مطرح است که بي شک امنيت پايين، تداخل و محدوديت پهناي باند و آسيب پذيري در برابر شرايط جوي از مهم ترين آنهاست.
با توجه به مطالب گفته شده، حال اين سوال مطرح است که امواج به چه طريق و بر اساس چه سيستمي از فرستنده منتشر مي‌شوند و به گيرنده مي‌رسند؟
مي‌توان سه مدل اصلي براي انتشار امواج الکترومغناطيس مطرح کرد
• Ground propagation يا انتشار زميني
• Sky propagation يا انتشار آسماني
• Line of sight propagation يا انتشار خط ديد
Ground propagation يا انتشار زميني
در اين نوع انتشار از آنتن‌هاي جهت دار استفاده نمي‌شد و آنتن‌هاي همه جهته مناسب تر هستند. انتشار امواج از انحناي زمين تبعيت مي‌کند و از پايين ترين لايه‌هاي جو عبور مي‌کند و در لايه‌هاي بالايي بازتاب نمي‌شود. بهترين مثال براي اين نوع انتشار راديو AM است که از فرکانس‌هاي 570 تا 1700 کيلوهرتز بهره مي‌برد. برد آنتن‌ها بستگي به ميزان قدرت فرستنده دارد. به عهنوان مثال راديو AM به طور معمول تا صدها کيلومتر برد دارد ولي هنگام شب از فاصله هزاران کيلومتري نيز شنيه مي‌شود.Sky propagation يا انتشار آسماني
اين نوع انتشار فقط در محدده 30 مگاهرتز کاربرد دارد در نتيجه ارتباطات محدودي مي‌توان با آن برقرار کرد. اصول اين نوع انتشار نفوذ امواج به لايه هاي بالايي جو است. در واقع در فرکانس‌هاي بالاي 2 مگاهرتز امواج به لايه هاي بالايي نفوذ مي‌کنند و لايه يونيسفر که در بالاي جو قرار دارد وظيفه بازتاب اين امواج را به عهده مي‌گيرد. سر انجام به دليل بازتاب هاي متوالي بين لايه يونيسفر و زمين، امواج از فرستنده به گيرنده منتقل مي‌شوند. به دليل نوع خاص انتشار، امواج مي‌توانند برد بالايي داشته باشند و تا هزاران کيلومتر منتقل شوند. براي درک بهتر به شکل توجه کنيد.Line of sight propagation يا انتشار خط ديد: در فرکانس‌هاي بالاتر از 30 مگاهرتز چون امواج به دو صورت قبلي منتشر نميشوند پس بايد به دنبال راه حل ديگري باشيم. در اينجاست که انتشار خط ديد يا به اختصار LOS مطرح مي‌شود. اين نوع انتشار از آنتن‌هاي تک جهته استفاده مي‌شود که موج را به صورت مستقيم از فرستنده به گيرنده منتقل مي‌کنند. در LOS به دليل انحناي زمين بايد طول دکل‌ها بلند باشد تا آنتن‌ها بتوانند همديگر را ببينند. از طرفي چون در ميزان بلندي طول دکل‌ها محدوديت داريم پس بايد موج را در طول مسير تقويت کنيم تا به گيرنده برسد.
فاطمه مجدآبادي
بخش دانش و زندگي تبيان
منابع: Data communications / F.Safaei
Computer networking and open systems / Fred Halsall