ارتباط بی سیم

ارتباط بی سیم سریعترین و پرتحرک ترین منطقه فناوری درزمینه ارتباطات است. ارتباط بی سیم روشی است برای انتقال اطلاعات از یک نقطه به نقطه دیگر، بدون استفاده از هیچ گونه اتصال مانند سیم، کابل یا هر وسیله فیزیکی. به طور کلی، در یک سیستم ارتباطی، اطلاعات از فرستنده به گیرنده منتقل می شود که در مسافت محدود قرار می گیرند. با کمک ارتباط بی سیم، فرستنده و گیرنده را می توان در هر مکانی بین چند متر (مانند کنترل از راه دور T.V.) تا چند هزار کیلومتر (ارتباط ماهواره ای) قرار داد.

ما در دنیای ارتباطات خصوصا ارتباطات بی سیم که بخش ویژه و مهمی از زندگی ما است زندگی می کنیم برخی از سیستم های ارتباط بی سیم رایج در زندگی روزمره ما عبارتند از: تلفن های همراه ، گیرنده های GPS ، کنترل از راه دور، بلوتوث صوتی ، Wi-Fi و غیره.

ارتباط بی سیم چیست؟

سیستمهای ارتباطی می توانند با سیم (wired)یا بی سیم(wireless) باشند و واسطه ای که برای برقراری ارتباط استفاده می شود قابل هدایت یا بدون استفاده است. در ارتباطات سیم کشی ، یک مسیر فیزیکی مانند کابلهای محوری ، کابلهای جفت پیچ خورده و پیوندهای فیبرنوری و غیره است که سیگنال را برای انتشار از یک نقطه به نقطه دیگر هدایت می کند.

به این نوع رسانه متوسط ​​Guiding Medium گفته می شود. از طرف دیگر ، ارتباط بی سیم به هیچ وجه بخش فیزیکی نیاز ندارد بلکه سیگنال را از طریق فضا پخش می کند.از آنجا که ،فضا فقط امکان انتقال سیگنال را بدون راهنمایی فراهم می کند، واسطه ای که در ارتباط بی سیم استفاده می شود، Unguided Medium نام دارد.

آنتن ها وسایل برقی هستند که سیگنال های الکتریکی را به صورت امواج الکترومغناطیسی (EM) به سیگنال های رادیویی تبدیل می کنند و بالعکس. این امواج الکترومغناطیسی در فضا پخش می شوند. از این رو، هر دو فرستنده و گیرنده متشکل از آنتن هستند.

موج الکترومغناطیسی چیست؟

امواج الکترومغناطیسی انرژی الکترومغناطیسی میدان الکترومغناطیسی را از طریق فضا انتقال می دهند. امواج الکترومغناطیسی شامل اشعه گاما (γ) ، اشعه ایکس ، اشعه ماوراء بنفش ، نور مرئی ، اشعه مادون قرمز ، پرتوهای مایکروویو و رادیو موج است. امواج الکترومغناطیسی (معمولاً موج های رادیویی) در ارتباطات بی سیم برای حمل سیگنالها استفاده می شوند

یک موج الکترومغناطیسی از دو میدان الکتریکی و مغناطیسی به شکل زمانی متفاوت است که امواج سینوسی متفاوت است. هر دو این قسمتها عمود بر نوسان دارند و جهت انتشار موج الکترومغناطیسی مجدداً عمود بر هر دو این زمینه است.

تاریخچه مختصر ارتباطات بی سیم

از زمان استفاده از سیگنال های دود ، پرچم ها و آینه های چشمک زن در دوره پیش از تاریخ ، ارتباط بی سیم بخشی از زندگی بشر بوده و به طور مداوم در حال تحول است. ارتباطات بی سیم مدرن یعنی استفاده از سیگنال های برقی و امواج رادیویی برای ارتباطات بیش از ۱۰۰ سال است که در اطراف ما بوده است.

در اوایل دهه ۱۹۰۰ ، انتقال رادیویی بین اقیانوس اطلس برقرار شده بود ، که مارکونی با موفقیت پیام ها را به صورت کد مورس انتقال می داد. از آن زمان ، فناوری مربوط به ارتباط بی سیم و سیستم بی سیم به سرعت پیشرفت کرده و بدین ترتیب امکان انتقال در مسافت های طولانی تر با هزینه کم با دستگاه های ارزان تر را فراهم می کند.

در طول توسعه ارتباطات بی سیم ، بسیاری از سیستم ها و روش های بی سیم وجود دارد که رونق گرفت و بسیاری از آنها ناپدید شدند. بهترین نمونه برای این کار ارتباطات تلفنی و انتقال تلویزیون است. در ابتدا ، کلیه ارتباطات تلفنی با استفاده از شبکه سیمی انجام شد.

اما رشد سریع ارتباطات تلفن همراه شروع به جایگزینی سیستم تلفن سیمی پیچیده کرد. در این سناریو ، فناوری سیمی منسوخ شده و ارتباط بی سیم جایگزین آن شد.

سناریوی دیگری که ارتباط بی سیم جایگزین ارتباطات سیمی شده است ، پخش تلویزیون است. در روزهای اولیه ، سیگنال های تلویزیونی با استفاده از فرستنده های رادیویی بی سیم پخش می شدند. اما این راه اندازی جایگزین تلویزیون کابلی شد.

این دو مثال نشان می دهد که با توسعه فناوری ، ما همیشه باید بهترین وضعیت را انتخاب کنیم یعنی در بعضی از زمینه ها باید از ارتباطات سیمی استفاده کنیم در حالی که در دیگر موارد ، استفاده از بی سیم ممکن است گزینه بهتری باشد.

چرا ارتباط بی سیم؟

وقتی ارتباط سیمی می تواند بیشتر کارهایی را که ارتباط بی سیم می تواند انجام دهد ، چرا به ارتباط بی سیم نیاز داریم؟ مزیت اصلی و مهم ارتباط بی سیم تحرک است.

جدا از تحرک ، ارتباطات بی سیم همچنین قابلیت انعطاف پذیری و سهولت استفاده را در اختیار شما قرار می دهد که این امر روز به روز محبوبیت بیشتری پیدا می کند. ارتباطات بی سیم مانند تلفن همراه را می توان در هر نقطه و هر زمان با عملکرد توان قابل توجهی انجام داد.

نکته مهم دیگر زیرساخت هاست راه‌اندازی و نصب زیرساختها برای سیستمهای ارتباطی سیمی کار گران و پرهزینه‌ای است. زیرساخت های ارتباط بی سیم به راحتی و با هزینه کم قابل نصب است.

در مواقع اضطراری و مکانهای از راه دور، که راه اندازی ارتباط سیمی دشوار است ، ارتباط بی سیم گزینه ای مناسب است.

مزایای ارتباط بی سیم

مزیت های بی شماری از فناوری ارتباط بی سیم ، شبکه بی سیم و سیستم های بی سیم نسبت به ارتباطات سیمی مانند هزینه ، تحرک ، سهولت نصب و قابلیت اطمینان و غیره وجود دارد.

هزینه

هزینه نصب سیم ، کابل و سایر زیرساخت ها در ارتباطات بی سیم از بین می رود و از این رو هزینه کلی سیستم در مقایسه با سیستم ارتباطی سیمی کاهش می یابد. نصب شبکه سیمی در ساختمان ، حفر زمین برای ریختن کابل ها و اجرای آن سیم ها در خیابان ها کار بسیار دشوار ، پرهزینه و وقت گیر است.

تحرک

همانطور که قبلاً نیز اشاره شد ، تحرک اصلی ترین مزیت سیستم ارتباطات بی سیم است. این آزادی برای حرکت در حالی که هنوز به شبکه متصل است ، ارائه می دهد.

سهولت نصب

نصب و راه اندازی تجهیزات و زیرساخت های شبکه ارتباط بی سیم بسیار آسان است زیرا نیازی به نگرانی در مورد مشکل کابل ها نداریم. همچنین ، زمان لازم برای راه‌اندازی یک سیستم وایرلس مانند شبکه Wi-Fi به عنوان مثال ، در مقایسه با راه‌اندازی یک شبکه کابل کامل کاملاً کمتر است.

قابلیت اطمینان

از آنجا که هیچ کابل و سیمی درگیر در ارتباطات بی سیم نیست ، به دلیل آسیب دیدن این کابل ها که ممکن است در اثر شرایط محیطی ، انشعاب کابل و کاهش طبیعی هادی های فلزی ایجاد شود ، احتمال خرابی ارتباط وجود ندارد.

بازیابی فاجعه

در صورت بروز حوادث ناشی از آتش سوزی ، سیل یا سایر بلایای طبیعی ، از بین رفتن زیرساختهای ارتباطی در سیستم ارتباطات بی سیم می تواند حداقل باشد.

معایب ارتباط بی سیم

حتی اگر ارتباط بی سیم مزایای بسیاری نسبت به ارتباطات سیمی داشته باشد ، همچنین معایبی نیز در این زمینه وجود دارد. بیشترین مضرات آن دخالت ، امنیت و بهداشت است.

دخالت

سیستم های ارتباطی بی سیم از فضای باز به عنوان واسطه انتقال سیگنال ها استفاده می کنند. در نتیجه ، این شانس بزرگ وجود دارد که سیگنال های رادیویی از یک سیستم یا شبکه ارتباط بی سیم ممکن است با سیگنال های دیگر تداخل داشته باشند.

بهترین نمونه (Bluetooth و Wi-Fi (WLAN است. هر دو این فناوری از فرکانس ۲٫۴ گیگاهرتز برای برقراری ارتباط استفاده می کنند و هنگامی که هر دو این دستگاه به طور همزمان فعال هستند ، احتمال دخالت وجود دارد.

امنیت

یکی از نگرانی های اصلی ارتباط بی سیم ، امنیت داده ها است. از آنجا که سیگنال ها در فضای آزاد منتقل می شوند ، ممکن است یک متجاوز بتواند سیگنال ها را رهگیری کند و اطلاعات حساس را کپی کند.

ملاحظات بهداشتی

قرار گرفتن در معرض مداوم هر نوع تشعشع می تواند خطرناک باشد. حتی اگر سطح انرژی RF که می تواند باعث آسیب شود به طور دقیق مشخص نشده است ، اما توصیه می شود از حداکثر اشعه RF خودداری کنید.

مسیر انتقال

یک مسیر انتقال معمولی از یک سیستم ارتباط بی سیم شامل رمزگذاری ، مدولاسیون و Multiplexing است. سیگنال از منبع از طریق رمزگذار منبع منتقل می شود ، که سیگنال را به فرم مناسبی برای استفاده از تکنیک های پردازش سیگنال تبدیل می کند.

اطلاعات اضافی از سیگنال در این فرایند حذف می شود تا حداکثر استفاده از منابع انجام شود. سپس این سیگنال با استفاده از استاندارد رمزگذاری رمزگذاری می شود تا سیگنال و اطلاعات ایمن باشد و اجازه دسترسی غیرمجاز را نمی دهد.

رمزگذاری کانال روشی است که برای کاهش اختلالات مانند سر و صدا ، تداخل و غیره روی سیگنال اعمال می شود. در طی این فرآیند مقدار کمی از افزونگی به سیگنال وارد می شود تا در برابر نویز محکم شود. سپس سیگنال با استفاده از تکنیک مدولاسیون مناسب (مانند PSK ، FSK و QPSK و غیره) تعدیل می شود ، به گونه ای که سیگنال با استفاده از آنتن به راحتی قابل انتقال است.

سپس سیگنال مدوله شده با استفاده از تکنیک های مختلف Multiplexing مانند Time Division Multiplexing (TDM) یا Frequency Division Multiplexing (FDM) با دیگر سیگنال ها چندبعدی می شود تا پهنای باند با ارزش را به اشتراک بگذارد.

کانال

کانال موجود در ارتباط بی سیم ، میزان انتقال سیگنال یعنی فضای باز را نشان می دهد. یک کانال بی سیم از نظر ماهیت غیرقابل پیش بینی و همچنین بسیار متغیر و تصادفی است. کانال ممکن است در معرض تداخل امواج ، نویز ، پراکندگی و غیره باشد و نتیجه این است که سیگنال دریافت شده ممکن است با خطاها پر شود.

مسیر پذیرایی

کار گیرنده جمع آوری سیگنال از کانال و تولید مثل آن به عنوان سیگنال منبع است. مسیر دریافت یک سیستم ارتباطی بی سیم شامل Demultiplexing ، Demodulation ، رمزگشایی کانال و رمزگشایی منبع است. از مؤلفه های مسیر دریافت مشخص است که وظیفه گیرنده فقط معکوس نسبت به فرستنده است.

سیگنال از کانال توسط Demultiplexer دریافت می شود و از دیگر سیگنال ها جدا می شود. سیگنال های فردی با استفاده از تکنیک های مناسب از بین بردن تغییر یافته و سیگنال پیام اصلی بازیابی می شوند. بیت های اضافی موجود در این پیام با استفاده از Decoder Channel حذف می شوند.

از آنجا که پیام رمزگذاری شده است ، رمزگشایی سیگنال امنیت را حذف کرده و آن را به توالی ساده بیت تبدیل می کند. سرانجام ، این سیگنال به Source Decoder داده می شود تا پیام یا سیگنال منتقل شده اصلی را پس بگیرد.

انواع سیستم های ارتباطی بی سیم

امروزه مردم برای موارد زیادی مانند مکالمه ، اینترنت ، چندرسانه ای و غیره به تلفن های همراه احتیاج دارند ، همه این خدمات باید در حالی که کاربر تلفن همراه است ، از طریق حرکت در دسترس کاربر قرار گیرد. با کمک این سرویس های ارتباطی بی سیم ، می توانیم صدا ، داده ، فیلم ، تصاویر و غیره را انتقال دهیم.

سیستم های ارتباطی بی سیم همچنین خدمات مختلفی مانند کنفرانس ویدئویی ، تلفن همراه ، صفحه بندی ، تلویزیون ، رادیو و غیره ارائه می دهند با توجه به نیاز به انواع خدمات ارتباطی ، انواع مختلفی از سیستمهای ارتباطی بی سیم ایجاد می شود. برخی از سیستمهای مهم ارتباط بی سیم موجود امروز:

پخش تلویزیون و رادیو

ارتباطات ماهواره ای

رادار

سیستم تلفن همراه (ارتباطات سلولی)

سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS)

ارتباطات مادون قرمز

(WLAN (Wi-Fi

بلوتوث

صفحه بندی

تلفنهای بی سیم

شناسایی فرکانس رادیویی (RFID)

بسیاری از سیستم های دیگر وجود دارد که هر یک برای کاربردهای مختلف مفید است. سیستمهای ارتباطی بی سیم را می توان دوباره به عنوان Simplex ، Half Duplex و Full Duplex طبقه بندی کرد. ارتباطات سیمپلکس ارتباطی یک طرفه است. نمونه آن سیستم پخش رادیو است.

Half Duplex ارتباط دو طرفه است اما همزمان نیست. نمونه ای از واکی – تکی (رادیو باند غیرنظامی). Full Duplex همچنین ارتباط دو طرفه است و از نوع همزمان است. بهترین نمونه برای دوبلکس کامل تلفن های همراه است.

دستگاههای مورد استفاده برای ارتباط بی سیم ممکن است از یک سرویس به سرویس دیگر متفاوت باشند و ممکن است اندازه ، شکل ، توان مصرفی و هزینه متفاوتی داشته باشند. منطقه تحت پوشش یک سیستم ارتباط بی سیم نیز یک عامل مهم است. شبکه های بی سیم ممکن است به یک ساختمان ، یک پردیس اداری ، یک شهر ، یک منطقه کوچک (بزرگتر از یک شهر) محدود شود یا ممکن است دارای پوشش جهانی باشد.

ما یک یادداشت کوتاه در مورد برخی از سیستم های مهم ارتباط بی سیم خواهیم دید.

پخش تلویزیون و رادیو

رادیو اولین سرویس بی سیم است که پخش می شود. این نمونه ای از یک سیستم ارتباطی Simplex است که در آن اطلاعات فقط از یک جهت منتقل می شوند و کلیه کاربران داده های یکسانی را دریافت می کنند.

ارتباطات ماهواره ای

سیستم ارتباطات ماهواره ای نوع مهمی از ارتباط بی سیم است. شبکه های ارتباطی ماهواره ای پوشش مستقل از تراکم جمعیت را در سراسر جهان فراهم می کنند.

سیستم های ارتباطی ماهواره ای از راه دور (تلفن های ماهواره ای) ، موقعیت یابی و پیمایش (GPS) ، پخش ، اینترنت و غیره ارائه می دهند. سایر خدمات بی سیم مانند تلفن همراه ، پخش تلویزیونی و سایر سیستم های رادیویی وابسته به سیستم های ارتباطی ماهواره ای هستند.

سیستم ارتباط تلفنی موبایل

شاید ، رایج ترین سیستم ارتباط بی سیم ، فناوری تلفن همراه است. توسعه دستگاه تلفن همراه مانند هیچ فناوری دیگری جهان را تغییر نداد. تلفنهای همراه امروزی فقط به برقراری تماس محدود نمی شوند بلکه با بسیاری از ویژگی های دیگر مانند بلوتوث ، Wi-Fi ، GPS و FM رادیو ادغام شده اند.

سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS)

GPS تنها زیر مجموعه ارتباطات ماهواره ای است. GPS خدمات بی سیم مختلفی مانند ناوبری ، موقعیت یابی ، موقعیت مکانی ، سرعت و غیره را با کمک گیرنده ها و ماهواره های اختصاصی GPS ارائه می دهد.

بلوتوث

بلوتوث یکی دیگر از مهمترین سیستم های ارتباطات بی سیم با برد کم است. انتقال داده و صدا با برد انتقال ۱۰ متر را فراهم می کند. تقریباً تمام تلفن های همراه ، تبلت ها و لپ تاپ ها مجهز به دستگاه های بلوتوث هستند. آنها می توانند به گیرنده های بلوتوث بی سیم ، تجهیزات صوتی ، دوربین ها و غیره متصل شوند.

صفحه بندی

اگرچه این یک فناوری منسوخ محسوب می شود ، پیش از استفاده گسترده از تلفن های همراه ، پیج بندی موفقیت بزرگی بود. پیجینگ اطلاعات را به صورت پیام ها ارائه می دهد و این یک سیستم ساده است یعنی کاربر فقط می تواند پیام ها را دریافت کند.

شبکه محلی بی سیم (WLAN)

شبکه محلی بی سیم یا(WLAN (Wi-Fi یک سرویس بی سیم مرتبط با اینترنت است. با استفاده از WLAN ، دستگاه های مختلفی مانند لپ تاپ و تلفن همراه می توانند به یک نقطه دسترسی وصل شوند و به اینترنت دسترسی پیدا کنند.

ارتباطات مادون قرمز

ارتباطات مادون قرمز یکی دیگر از ارتباطات بی سیم رایج در زندگی روزمره ما است. از امواج مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی (EM) استفاده می کند. ارتباطات مادون قرمز (IR) در کنترل از راه دور تلویزیون ها ، اتومبیل ها ، تجهیزات صوتی و غیره استفاده می شود.