تعريف أنظمة الهاتف GSM و CDMA و WCDMA

انتشرت الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية بشكل كبير للغاية، وهو الأمر الذي استلزم من العديد توفير خدمة الإنترنت على هذه الهواتف والأجهزة للدخول إلى شبكة الإنترنت ومواقع التواصل الاجتماعي، مما يستدعي المعرفة بأنواع هذه البروتوكولات المستخدمة في هذه التقنية حتى نتمكن من التعامل معها واختيار الأنسب لأجهزتنا.

" النظام العالمي للاتصالات الخليوية"  GSM

وهى اختصار لكلمةGlobal System for Mobile communications –  وهى عبارة عن بروتوكول لنقل البيانات في مجال الاتصالات من خلال الهاتف المحمول، حيث يتم فيها تخصيص تردد ثابت لكل مستخدم على الشبكة دون تغييره، حيث يستخدم نظام GSM معيار TDMA بحزمة تردد ضيقة، مما يوفر إجراء 8 مكالمات متزامنة على نفس التردد اللاسلكي، كما يتيح نقل البيانات بسرعة تصل إلى 9.5 ك ب/ث، وهى خاصة بشبكات الجيل الثاني، وقد ظهر هذا النظام لأول مرة عام 1991، وبنهاية عام 1997 أصبحت خدمة GSM متاحة في أكثر من 100 دولة خاصة في أوروبا وآسيا.
ويعتمد هذا النظام على استخدام شريحة اتصال SIM CARD  "الشريحة الذكية" لتخزين بعض المعلومات الهامة عليها مثل أرقام التليفونات الخاصة به وبعض الملفات الأخرى، وبيانات التسجيل على الشبكة، ويمكن إزالة الشريحة عن جهاز الهاتف النقال واستبدالها بأخرى، دون الحاجة لمراجعة الشركة. أو نقل الشريحة الذكية إلى جهاز آخر.
وتعتبر شبكات GSM صاحبة الريادة في بعض الخدمات مثل الرسائل القصيرة "SMS"، والتهيئة عبر الأثير "OTA" وتحديد مواقع GPS 

"الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة" CDMA

وهى اختصار لكلمة"Code Division Multiple Access- وهو بروتوكول يستخدم بشكل أساسي في الولايات المتحدة الامريكية وبعض الدول القليلة الأخرى، حيث لا يوفر هذا النظام تردد ثابت للمشترك بل يتم تغييره من وقت لآخر عند حدوث ضعف أو تشويش في الإشارة المستقبلة من أجل توفير مستوى أعلى من الخدمة بين المشتركين، وهى تعتبر أحدث التقنيات الرقمية للهواتف المحمولة.
ولا يعتمد هذا البروتوكول على شريحة SIM Card ولكنه يربط بالهاتف الخاص بالمستخدم بشبكة الهاتف المقدمة للخدمة بشكل وثيق، وهو ما يجعل من الصعب على المستخدم تغيير هاتفه واستخدام الهاتف الجديد إلا بعد الاتصال بالشركة صاحبة الشبكة، وهو ما يظهر في العديد من هواتف المحمول التي يتم بيعها في الولايات المتحدة من خلال شبكات الاتصال.

WCDMA

هي تقنية لاسلكية للهواتف المحمولة من الجيل الثالث، وتوفر سرعة عالية للبيانات مقارنة بتقنية CDMA  العادية، حيث يمكن لتقنية WCDMA توفير سرعات عالية تصل إلى 2 ميجابايت في الثانية لنقل الصوت والفيديو والبيانات والصور، كذلك فقد تم اعتماد WCDMA كمعيار قياسي من جانب الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) تحت مسمى "IMT-2000 direct spread". 

التقنيات اللاسلكية المستخدمة في شبكات الحاسوب -- Wi Max --

ج- شبكات المنطقة الواسعة اللاسلكية WWANs:

Ø    تبث لمسافات كبيرة – عدة كيلو مترات وبين المدن-

Ø    من الأمثلة عليها تقنية WIMAX ، والخلايا الخليوية 3G و 4G وتقنية الأقمار الصناعية

خدمة الربط البيني بشبكة الانترنت Wi Max:

-       تقنية اتصال بشبكة الانترنت بطريقة لا سلكية تستخدم أمواج الميكروويف.

-       تصل إلى محيط 15 كم في الظروف الطبيعة.

-       توفر خدمة الربط بالشبكة بسرعة تصل إلى 3 ميجا بت/ث.

-       تعتمد تقنية Wi Max على مبدأ وجود نقطة اتصال تربط بها عدة نقاط Access  Point.

-       تعمل على أساسات معيار IEEE802.16.

مقارنة بين تقنية Wi-Fi  وتقنية WiMax

وجه المقارنة	Wi-Fi	WiMax
المعيار المستخدم	IEEE802.11	IEEE802.16
المدى "المسافة"	حدود 50 متر	تصل 15 كيلو متر
الأمواج المستخدمة	الراديوية	الميكروويف
الاستخدام	في المنازل والشركات	الربط بين المقاسم
السرعة	11، 54، و600، 1300، 7000 ميجا بت / الثانية	3 ميجا بت / الثانية
الأمان	غير آمن	آمن جداً

التقنيات اللاسلكية المستخدمة في شبكات الحاسوب -- Wi -Fi --

ب-      تقنية الـ Wi-Fi لوصل الحواسيب لاسلكياً

-       هي تقنية لربط أجهزة الحاسوب بطريقة لاسلكية، تعمل حسب معيار IEEE802.11.

-       تمتاز بسهولة التركيب، وحرية الحركة في مدى شبكة لا يزيد عن 50 متر.

 

-       تستخدم الأمواج الراديوية وعلى تردد 2.4 جيجا هيرتز.

-       تخدم شبكات المنازل وشبكات الأعمال في حدود المبنى الموجودة فيه.

-       يتم وصل الحاسوب بالشبكة عن طريق كرت شبكة خاص بالشبكة اللاسلكية.

-       هيكلية الشبكة المحلية اللاسلكية تكون على شكل نقطة لعدة نقاط، حيث يوجد جهاز مرجعي  (Access Point).

-       كلما ابتعد الحاسوب عن الجهاز المرجعي تقل سرعة نقل المعلومات.

-       توجد 14 قناة مختلفة يمكن أن تعمل الشبكة اللاسلكية على أي منها حتى لا تتداخل الأمواج مع الشبكات المجاورة

أصناف الشبكة اللاسلكية Wi- Fi:

·       الصنف b سرعته 11 ميجا بت/ ث، وتردده 2.4 جيجا هيرتز.

·       الصنف g سرعته 54 ميجا بت/ ث، وتردده 2.4 جيجا هيرتز.

·       الصنف n الذي يعمل على سرعة تصل إلى 600 ميغا بت لكل ثانية وعلى تردد 2.4 و5 جيجا هيرتز

·       الصنف AC الذي يعمل على سرعة تصل إلى 1300 ميغا بت لكل ثانية (1.3 جيجا بت لكل ثانية) وعلى تردد 5 جيجا هيرتز

·       الصنف AD الذي يعمل على سرعة تصل 7000 ميغا بت لكل ثانية (7  جيجا بت لكل  ثانية) وعلى تردد 2.4 و 5 و 60 جيجا هيرتز

وسائل الأمن في Wi – Fi

1-   كلمة سر لكل مستخدم.

2-   تعريف أجهزة الشبكة لدى الجهاز المرجعي.

التقنيات اللاسلكية المستخدمة في شبكات الحاسوب - البلوتوث -

أ‌-    الشبكة الشخصية اللاسلكية WPAN
تغطي مسافات قليلة في نطاق 100 متر مثل تقنية البلوتوث

البلوتوث Bluetooth:

-       تقنية تسمح بتبادل المعلومات لاسلكيا بين جهازين أو أكثر لا تفصلهما مسافات كبيرة باستخدام الأمواج الراديوية.

-       يمكن ربط ثمانية أجهزة كحد أقصي معا في الوقت نفسه باستخدام البلوتوث.

-       يستخدم لربط أجهزة الحاسوب والهواتف النقالة (الجوال) والفأرة ولوحة المفاتيح وسماعة الرأس وغيرها.

-       تصل سرعته إلى 3 ميجا بت/ث ويعمل على تردد 2.45 جيجا هيرتز.

-       لا يحتاج إلى توافق الأجهزة على خط نظر واحد لاستخدامه الأمواج الراديوية التي تنتشر في جميع الاتجاهات.

-        رخيصة الثمن ، وسهلة الاستخدام، تقنية لا سلكية.

تصنيف البلوتوث حسب مستوى الطاقة المستخدم:

·        مستوى طاقة 100 ميلي واط يسمح بتبادل المعلومات على مسافات تصل إلى 100متر.

·        مستوى طاقة 2.5 ملي واط يسمح بتبادل المعلومات على مسافة تصل إلى عشرة أمتار.

·        مستوى طاقة 1 ملي واط يسمح بتبادل المعلومات على مسافة واحد متر.

أساليب الحماية في البلوتوث:

1-  التشفير.

2-  كلمة السر.

3-  تغيير الترددات في المدى المنتشر حيث تقوم الأجهزة بتغيير التردد 1600 مرة/ ث.

نظم الاتصالات اللاسلكية 3

أجيال الهاتف النقال - 2 -

الجيل الثاني: النقل الرقمي للصوت:

مميزاته:

1. نقل الصوت على شكل إشارات رقمية مما يؤدي إلى تحسين نوعية الصوت.
2. إمكانية إجراء عمليات مختلفة مثل تشفير البيانات وضغطها لتقليل حجمها وتصحيح الأخطاء في الرسائل.
3. تكلفة تشغيلية منخفضة.
4. السماح بإدخال خدمات جديدة.

ملاحظة: استخدم هذا الجيل نفس مبادئ الجيل الأول.

من الأنظمة المستخدمة في هذا الجيل "النقل الرقمي للصوت"

أ- النظام العالمي للاتصالات الخلوية GSM:* عدد المشتركين به 1.6 مليار شخص.

* نطاق كل عملية (إرسال/استقبال) 25 ميجا هيرتز، مقسمة إلى 124 قناة.

* كل قناة ترددها 200 كيلو هيرتز.

* يعمل هذا النظام على الترددات التالية:

            1- 900 ميجا هيرتز في معظم دول العالم. 2- 1900 ميجا هيرتز في أمريكا الشمالية.
            3- 1800 ميجا هيرتز في أوربا.

* من الخصائص المميزة لهذا النظام استعمال شريحة تعريف المشترك SIM، وتسمى الشريحة الذكية، حيث تخزن معلومات لتعريف الشبكة بالهاتف المتنقل وكذلك تخزن معلومات أخرى من جهات الاتصال والرسائل القصيرة.

الخدمات التي يقدمها نظام GSM:

التجوال، تخزين المعلومات، الرسائل القصيرة (SMS) يصل طولها لـ 160 حرف، تحويل المكالمات: كاشف الرقم، المكالمات المنتظرة، المكالمات الجماعية، نقل الصوت بشكل رقمي وبسرعة تصل إلى 9600 بت /ث.

التجوال: استخدام رقم الهاتف نفسه على شبكات الهاتف النقال الأخرى.

         

   ب- نظام الهاتف المتنقل المتقدم الرقمي D-AMPS:

1. يعرف بنظام تقسيم وقت متعدد الوصول ويستخدم في الولايات المتحدة وصمم هذا النظام لكي يعمل مع جهاز متنقل من الجيل الأول (التماثلي).
2. يستعمل الترددات نفسها المستخدمة في النظام التماثلي 30 كيلو هيرتز.
3. يمتاز بضغط المكالمات بواسطة (دارة ضغط الصوت) حيث يضغط من 3 إلى 6 مكالمات على نفس التردد وفي نفس الوقت.

الجيل الثالث: النقل الرقمي للصوت والمعلومات:

-         يقوم بنقل الصوت والمعلومات بصورة رقمية وبجودة عالية، واستخدام الهاتف للمكالمات والانترنت وتبادل الرسائل والملفات.

-         يعتمد على طريقة تحويل الحزمة حيث ظهرت خدمة GPRS تقدم سرعة عالية لنقل المعلومات.

-         يمكن نقل المعلومات بسرعة تصل من 30 إلى 80 كيلو بت/ث.

يقوم بعدة عمليات في آن واحد مثل تصفح الانترنت، وتنزيل الرسائل الالكترونية، والحديث على الهاتف.

نظم الاتصالات اللاسلكية"2"

أجيال الهواتف المتنقلة - 1 -

الجيل الأول: النقل التماثلي للصوت:

-       ظهر نظام الهاتف المتنقل المتقدم (AMPS) في أوائل الثمانينات.

-       يقوم بنقل الصوت على شكل إشارات تماثلية بتردد 30 كيلو هيرتز.

آلية عمل شبكة نظام النقل التماثلي للصوت (الهاتف المتنقل المتقدم):

Ø                     تقسيم المساحات المكانية إلى مناطق تسمى خلايا.

Ø                     قطر الخلية الواحدة بين عشرة وعشرين كيلو متر، في منتصف الخلية توجد المحطة المركزية على شكل برج.

Ø                     تتصل جميع الأبراج بنقطة مركزية تسمى مكتب التحويل (MTSO).

Ø                     يتصل مكتب التحويل بشبكة الهاتف الثابت أو بمكاتب تحويل لشبكات هاتف متنقلة أخرى.

Ø                     لكل خلية مجموعة ترددات غير مستخدمة في الخلايا المجاورة.

Ø                     يمكن إعادة استخدام الترددات في الخلايا المتباعدة.

Ø                     نظراً لصغر قطر الخلية فإنها تستخدم كمية قليلة من الطاقة.

التسجيل في الشبكة:

1.   يفحص جهاز الهاتف المتنقل 21 قناة معروفة في الخلية ويختار الإشارة الأقوى.

2.   بعد أن يصبح الجهاز تابعا لها يرسل للمحطة المركزية فيها رقم الهاتف ورقمه المسلسل.

3.   ترسل المحطة المركزية هذه المعلومات إلى مكتب التحويل لتسجل مكان وجود الهاتف لديها.

4.   يقوم الهاتف بإعادة تسجيل نفسه مع المحطة المركزية كل 15 دقيقة.

عملية الاتصال:

1.   إدخال الرقم المراد الاتصال به.

2.  إرسال الطلب إلى المحطة المركزية ومن ثم إلى مكتب التحويل.

3.  يقوم مكتب التحويل بإرسال الطلب إلى الخلية الموجود فيها الجهاز المطلوب متضمنا رقم الهاتف ومعلومات أخرى.

4.  عند الرد ترسل المحطة المركزية رقم القناة التي ستتم عليها المكالمة فيرتبط الجهاز مع المحطة المركزية.

التسليم:

انتقال الهاتف المتنقل خلال المكالمة من الخلية الحالية الموجود فيها إلى خلية أخرى جديدة عندما تضعف الإشارة الواصلة إليه وتستغرق 0.3 من الثانية.

طرق التسليم:

1.      التسليم الناعم Soft: حيث يتم إنشاء الاتصال بالقناة الجديدة قبل أن تنفصل عن القناة القديمة مستفيدين في ذلك من تقاطع مجالات الخلايا المتجاورة.

2.   التسليم الصلب Hard: حيث يتم فصل الاتصال على القناة القديمة قبل أن يتم الاتصال بالقناة الجديدة، ويمكن أن تؤدي هذه العملية إلى فصل المكالمة إذا لم توجد قنوات شاغرة على القناة الجديدة.