شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية WPAN

يتوسع سوق شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية بسرعة ونظراً لاستخدام الناس المزيد من الأجهزة الإلكترونية في المنزل وفي المكتب ومع انتشار الأجهزة الطرفية، ظهرت حاجة واضحة للاتصال اللاسلكي بين هذه الأجهزة، ومن الأمثلة على الأجهزة التي تحتاج إلى الاتصال بالشبكة أجهزة كمبيوتر سطح المكتب وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والطابعات والميكروفونات ومكبرات الصوت وأجهزة الاستدعاء والهواتف المحمولة وأجهزة قراءة الرموز الشريطية وأجهزة الاستشعار.

ما هي شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية WPAN

شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPAN): هي شبكة منطقة شخصية أي شبكة للأجهزة المتصلة التي تتمحور حول مساحة عمل الفرد تكون فيها الاتصالات لاسلكية، عادةً ما تستخدم الشبكة بعض التقنيات التي تسمح بالاتصال في نطاق حوالي (10 أمتار) ونطاق قصير جداً، وإحدى هذه التقنيات هي تقنية (Bluetooth) والتي تم استخدامها كأساس لمعيار جديد (IEEE 802.15).

• “WPAN” هي اختصار لـ “wireless-personal-area-network”.

خصائص شبكات المنطقة الشخصية اللاسلكية WPAN

قد يكون استخدام الكابلات لتوصيل هذه الأجهزة بجهاز كمبيوتر ومع بعضها البعض مهمة صعبة في مكان ثابت، وعندما تضيف إمكانية التنقل إلى هذا المزيج يصبح التحدي شاقاً وإذا أصبح إعداد (WPAN) وإدارته بسيطاً وبديهياً في المستقبل للمستخدم النهائي، فإنّ السيناريو الأكثر واقعية لتقنية (WPAN) هو استبدال الكابل، ويوفر هذا سبباً مقنعاً لاستخدام تقنية (WPAN) وسيفتح الباب أمام المزيد من التطبيقات المتقدمة في المستقبل.

• اتصالات قصيرة المدى.

• استهلاك منخفض للطاقة.

• تكلفة منخفضة.

• شبكات شخصية صغيرة.

• اتصال الأجهزة داخل مساحة شخصية.

أثناء توفير هذه الميزات يجب أن تحقق شبكة (WPAN) هدفين رئيسيين هُما قابلية تطبيق السوق على نطاق واسع وإمكانية التشغيل البيني للجهاز، من المهم أن تتناول مواصفات (WPAN) فئات الأجهزة الرائدة التي تتطلب اتصالاً لاسلكياً بطريقة يسهل تنفيذها وبأسعار معقولة، ويكون مصنعو الأجهزة على استعداد لدمج تقنية في مجموعة واسعة من الأجهزة لكل من أسواق المستهلك والأعمال، وقابلية التشغيل البيني أمر حتمي أيضاً ولا تُعد الإمكانات اللاسلكية مفيدة جداً إذا لم تسمح للجهاز بالاتصال بالأجهزة والأجهزة الطرفية الأخرى.

معايير WPAN

تتوفر العديد من المعايير لشبكات المنطقة الشخصية ويحتوي كل معيار على نقاط قوة وضعف ممّا يجعله مناسباً لسيناريوهات تطبيق محددة، وفي بعض الحالات ستكون أكثر من تقنية واحدة قادرة على أداء مهمة مطلوبة، وبالتالي فإن العوامل غير الفنية مثل التكلفة والتوافر ستؤثر في اتخاذ القرار بشأن التكنولوجيا الأكثر ملاءمة.

هناك ثلاثة معايير لاسلكية تقود الطريق لشبكات (WPAN: IrDA) و(Bluetooth) و(IEEE 802.15)، بحيث يتيح كل معيار من هذه المعايير للمستخدمين، توصيل مجموعة متنوعة من الأجهزة دون الحاجة إلى شراء أو حمل أو توصيل الكابلات، كما أنّها توفر طريقة لإنشاء شبكات مخصصة بين وفرة الأجهزة المحمولة في السوق.

يمكن أن يعمل (WPAN) على ربط جميع أجهزة الحوسبة والتواصل العادية التي يمتلكها العديد من الأشخاص على مكاتبهم أو يحملونها معهم اليوم، أو يمكن أن يخدم غرضاً أكثر تخصصاً مثل السماح للجراح وأعضاء الفريق الآخرين بالتواصل أثناء العملية.

يُعرف المفهوم الرئيسي في تقنية (WPAN) باسم التوصيل وعندما يقترب أي جهازين مجهزين بشبكة (WPAN) على مسافة عدة أمتار من بعضهما البعض، أو على بُعد بضعة كيلومترات من خادم مركزي فيمكنهما الاتصال إذا تم توصيله بواسطة كابل، وميزة أخرى مهمة هي قدرة كل جهاز على قفل الأجهزة الأخرى بشكل انتقائي ومنع التداخل غير الضروري أو الوصول غير المصرح به إلى المعلومات.

لا تزال التكنولوجيا الخاصة بشبكات (WPAN) في مهدها وتخضع لتطور سريع وترددات التشغيل المقترحة حوالي (2.4 جيجاهرتز) في الأوضاع الرقمية، والهدف هو تسهيل التشغيل السلس بين الأجهزة والأنظمة المنزلية أو التجارية، وسيتمكن كل جهاز في (WPAN) من توصيله بأي جهاز آخر في نفس (WPAN) بشرط أن يكون كل منهما ضمن النطاق المادي للآخر.

بالإضافة إلى ذلك سيتم ربط شبكات (WPAN) في جميع أنحاء العالم، وتتضمن بعض الأمثلة الأخرى على (WPAN) الماوس اللاسلكي والأجهزة القابلة للارتداء، ومحركات أقراص (USB) المحمولة والكاميرات الرقمية و(Bluetooth) و(Wi-Fi) وأجهزة الترموستات، وأنظمة الأمان وعناصر التحكم في الإضاءة وأجهزة استشعار الحركة والخادم الشخصي وأجهزة استشعار التسرب، ووفقاً لـ IEEE، يتم تصنيف شبكة المنطقة الشخصية اللاسلكية إلى 3 فئات هي:

• WPAN عالي المعدل (HR-WPAN): يتم تعريفه في معيار IEEE 802.15.3، ومعدل نقل البيانات> 20 ميجابت في الثانية.

• WPAN متوسط ​​المعدل (MR-WPAN): يتم تعريفه في معيار IEEE 802.15.1، وسرعة نقل البيانات 1 ميجابت في الثانية.

• WPAN منخفض المعدل (LR-WPAN): يتم تعريفه في معيار IEEE 802.15.4، ومعدل نقل البيانات <0.25 ميغابت في الثانية.

ملاحظة:“HR-WPAN” هي اختصار لـ “High rate-WPAN” و”LR-WPAN” هي اختصار لـ “Low rate-WPAN”.

ملاحظة:“MR-WPAN” هي اختصار لـ “medium rate-WPAN” و”” هي اختصار لـ “Infrared Data”.

تطبيقات شبكة WPAN

• اتصال قصير المدى لتطبيقات الوسائط المتعددة.

• اتصال الأجهزة بدون استخدام اليدين.

• تطبيقات الاستشعار الصناعية.

طبولوجيا شبكة WPAN

نظراً لأنّ استخدام (WPAN) في الغالب يكون ضمن نطاق قصير لذا فهو يستخدم بشكل أساسي للاستخدامات العامة، ومع تطبيقات المتطلبات الصناعية القليلة التي تدعم ترتيبات اتصال الشبكة أي  طوبولوجيا الشبكة:

• طوبولوجيا النجوم.

• طوبولوجيا الشبكة.

• طوبولوجيا الشجرة العنقودية.

التقنيات المستخدمة في شبكة WPAN

• البلوتوث.

• زيجبي (zigbee).

• الأشعة تحت الحمراء.

• Z-wave.

• شبكة منطقة الجسم اللاسلكية (WBAN).

ملاحظة:“WBAN” هي اختصار لـ “Wireless Body Area Network”.

ميزات شبكة WPAN

• تكلفة منخفضة، وإعداد قليل أو معدوم للبنية التحتية.

• اتصالات قصيرة المدى.

• شبكة شخصية صغيرة، استخدم في أي مكان.

• مجموعة واسعة من الأجهزة.

• استهلاك منخفض للطاقة.

• لا يوجد اتصال معقد.

• الحماية.

• قابلية التنقل.

• اتصال سهل.

• استقرار.

عيوب شبكة WPAN

• مدى قصير.

• سرعة النقل.

أنواع شبكات WPAN

• البلوتوث: هي تقنية (WPAN) الرئيسية التي ظهرت عام 1994م والتي توفر سرعة قصوى تبلغ (1 ميجابت في الثانية) على مدى أقصى يبلغ حوالي ثلاثين متراً، تتميز التقنية المعروفة أيضاً باسم (IEEE 802.15.1) بكونها موفرة للطاقة بشكل كبير، ممّا يجعلها مناسبة بشكل خاص للاستخدام في الأجهزة الصغيرة.

• الترددات الراديوية المنزلية (Home-RF): هي تقنية تم إطلاقها في عام 1998م، ويبلغ الحد الأقصى للإنتاجية (10 ميجابت في الثانية) مع نطاق من حوالي (50 متر) إلى (100 متر) بدون مكبر للصوت.

• تقنية (ZigBee): هي التقنية المعروفة باسم (IEEE 802.15.4) ويمكن استخدامه لتوصيل الأجهزة لاسلكياً بتكلفة منخفضة للغاية واستهلاك قليل للطاقة، ممّا يجعله مناسباً بشكل خاص للاندماج المباشر في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة، مثل الأجهزة المنزلية ستريو ولعب ويعمل على نطاق تردد (2.4 جيجاهرتز) وعلى (16 قناة)، ويمكن أن تصل سرعات نقل تصل إلى (250 كيلوبت في الثانية) بمدى أقصى يبلغ حوالي (100 متر).

• الأشعة تحت الحمراء: هي تقنية يتم الإرسال فيها بطريقة مباشرة، حيث يجب أن تظل الأجهزة قريبة من بعضها البعض وفي نفس الموضع أثناء نقل البيانات، ونادراً ما يتم استخدامه وتم تشكيلها في عام 1995م.

• (USB) اللاسلكي: بروتوكول اتصال لاسلكي لاسلكي قصير المدى وعالي النطاق وتستخدم هذه الطريقة تقنية موجات الراديو بترددات (2.4 جيجاهرتز) أو (5 جيجاهرتز)، ويتيح محول (USB) اللاسلكي اتصال البيانات بين أجهزة الكمبيوتر وشبكة المنطقة المحلية اللاسلكية (WLAN) والمحول متصل بمنفذ (USB) الخاص بالكمبيوتر، وفي معظم الحالات يعمل في وضع التوصيل والتشغيل، حيث لا يلزم وجود برامج تشغيل إضافية للتشغيل.

ملاحظة:“USB” هي اختصار لـ “Universal-Serial-Bus” و”RF” هي اختصار لـ “Radio-Frequency”.