اقرأ في هذا المقال
- ما هي أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة
- أساسيات أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة
- مبدأ أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة
- كيفية عمل أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة
تتضمن أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة رابط بدون تلامس بين الأجهزة التي تحتوي على أجهزة إرسال واستقبال وغلاف غير موصل يحيط بالأجهزة، ومقرنة عازلة تسهل الاتصال بين رقائق الاتصالات والمسارات الموصلة أو الارتباط الاستقرائي الذي يوفر الطاقة بين الأجهزة، كما يتصل محول الصوت عبر رابط لا تلامس مع جهاز مصدر، وعبر ارتباط مادي بجهاز وجهة مثل سماعة رأس تقليدية وكما يمكن توفير الطاقة للمحول من الجهاز المصدر ومن المحول إلى الجهاز الوجهة.
ما هي أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة
أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة: هي بديل كهرومغناطيسي بدون تلامس للواجهات القائمة على المعايير مثل (USB) و(I2S)، والتي تتعامل مع متطلبات نقل البيانات المرتبطة بالمعيار وقادرة على قياس وتكرار الظروف المادية ذات الصلة على خطوط البيانات، حتى تعمل بشكل متوافق وشفاف مع المعيار.
- “I2S” هي اختصار لـ “Inter-IC-Sound”.
- “USB” هي اختصار لـ “Universal-Serial-Bus”.
أساسيات أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة
الناقل التسلسلي العالمي (USB) هو مثال للواجهة “القياسية” التي تحدد الكابلات والموصلات وبروتوكولات الاتصالات المستخدمة في ناقل للاتصال، والتواصل ومصدر الطاقة بين جهاز إلكتروني “مضيف” مثل الكمبيوتر الشخصي أو “المحور” والأجهزة الإلكترونية الطرفية المختلفة، مثل لوحات المفاتيح وأجهزة التأشير والكاميرات الرقمية والطابعات ومشغلات الوسائط المحمولة ومحركات الأقراص ومحولات الشبكة والهواتف الذكية ووحدات تحكم ألعاب الفيديو.
تستخدم واجهات (USB) التقليدية موصلات وكابلات كهربائية بأسلاك كهربائية للواجهة من الجهاز المضيف بدلاً من ذلك المحور إلى الأجهزة الطرفية، والموصلات ميكانيكية بطبيعتها وقد تتآكل وتفشل في النهاية بعد الاستخدام المتكرر، وتستخدم الموصلات الميكانيكية الحالية والتي قد تكون مختلفة مادياً للمضيف والأجهزة الطرفية اتصالات الإشارات الكهربائية للتواصل أي نقل إشارات البيانات ونقلها من جهاز إلى آخر.
يجب أن تشترك هذه الموصلات مع بعضها البعض تماماً لضمان اتصال جيد، كما أنّ الإشارات الكهربائية ليست مثالية، نظراً لوجود العديد من الانقطاعات في الأسلاك من خلال الموصل والأسلاك المرتبطة بالكابل، ويفرض هذا حداً متأصلاً على سرعة (USB) ويزيد من ميزانية الطاقة لنقل الإشارة بنجاح عبر مسافة كبيرة، وطول كابل (USB) محدود عملياً بسبب تأخيرات الكابل بحوالي (5 أمتار) ويمكن توفير الطاقة عبر موصلات وكابلات (USB) للأجهزة الطرفية “التي تعمل بالناقل”، والسحب الحالي من الناقلة يقتصر عادةً على (100 مللي أمبير) أو (500 مللي أمبير).
و(Bluetooth) هي تقنية لاسلكية تسمح للمستخدم بتوصيل جهازين يدعمان تقنية (Bluetooth) وفي عملية لاسلكية تُعرف باسم الاقتران، والتي تلغي الحاجة إلى توصيلات كبلية بين الأجهزة ويمكن أيضاً استخدام (Bluetooth) لإعداد شبكة منطقة شخصية لاسلكية (WPAN)، ويقوم محول (USB) إلى (Bluetooth) بإدخال مقابس في منفذ (USB) لجهاز مضيف مثل جهاز كمبيوتر، والذي لا يدعم تقنية (Bluetooth) لتوفير وظيفة (Bluetooth) للجهاز.
تُعرف سماعات البلوتوث وتحتوي عمومًا على إلكترونيات كدوائر مثل أجهزة الإرسال والاستقبال لوظيفة (Bluetooth)، الاتصال لاسلكياً بالأجهزة المضيفة التي تدعم تقنية (Bluetooth) بالإضافة إلى محولات الصوت التقليدية مثل السماعات والميكروفون، وتكلف سماعات البلوتوث أكثر بكثير من سماعات الرأس التقليدية وبالتالي قد يكون شحنها مع الأجهزة المحمولة باهظ التكلفة.
- “WPAN” هي اختصار لـ “Wireless-Personal-Area-Network”.
مبدأ أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة
هناك حاجة لبطاريات لتشغيل الإلكترونيات وهذا يخلق عامل شكل أكبر لسماعات الرأس بالإضافة إلى تكاليف أعلى لكل من الشركة المصنعة والمستخدم النهائي، ومحولات صوت (Bluetooth) يمكن استخدامها مع سماعات الرأس التقليدية، ويتم توصيل سماعة الرأس بالمحول الذي يتصل لاسلكياً بالجهاز المضيف الذي يدعم تقنية (Bluetooth)، كما تتطلب هذه المحولات طاقة للعمل عادةً من البطاريات الداخلية ممّا يزيد من تكلفتها ووزنها، وعند نفاد البطاريات يتوقف المحول عن العمل.
الإشارة هي كمية مادية تختلف باختلاف الزمان والمكان وتحتوي على معلومات من المصدر إلى الوجهة والإشارات الكهربائية الممثلة للبيانات الصوتية، وقد تكون في شكل تناظري أو رقمي والمحول الرقمي إلى التماثلي (DAC) هو جهاز إلكتروني يقوم بتحويل الإشارة الرقمية إلى إشارة تمثيلية، وعلى العكس من ذلك فإنّ المحول التماثلي إلى الرقمي (ADC) هو جهاز إلكتروني يحول الإشارة لبتماثلية إلى إشارة رقمية.
قد تشتمل الإشارات الكهرومغناطيسية (EM) على ناقل تردد لاسلكي (RF) يمكن تعديله بواسطة إشارة كهربائية مقدمة إلى جهاز إرسال (Tx)، وعلى العكس من ذلك يتم فك تشكيلها بواسطة جهاز استقبال (Rx) لتوليد إشارة كهربائية، والإشارات الكهرومغناطيسية الموجودة في نطاق الترددات (EHF) مثل من (30 جيجاهيرتز) إلى (300 جيجاهيرتز) أو أعلى.
و(I2S)، هو مثال لواجهة ناقل تسلسلي قياسي أي بروتوكول صوتي تسلسلي رقمي يستخدم لتوصيل بيانات الصوت الرقمية بين الأجهزة أو الرقائق والأجهزة، وعادةً يتكون الناقل من ثلاثة (3) خطوط هي خط بيانات تسلسلي لقناتي بيانات متعددة الإرسال بمرور الوقت، وخط تحديد كلمة وخط ساعة تسلسلي مستمر (SCK).
يمكن تحقيق هذا الكائن بشكل عام عن طريق التخلص من الموصلات الميكانيكية وأسلاك الكابلات باستخدام موصلات “بدون تلامس” كهرومغناطيسية، ورابط اتصالات كهرومغناطيسي (EM) وقد تعالج أجهزة الإرسال والاستقبال والمحولات أي الهوائيات؛ للتحويل من الإشارات الكهربائية إلى الإشارات الكهرومغناطيسية (EM) الاتصالات بين الأجهزة.
- “ADC” هي اختصار لـ “Analog-to-Digital-Converter” و”DAC” هي اختصار لـ “Digital-To-Analog Converter”.
- “EM” هي اختصار لـ “Electro-Magnetic” و”SCK” هي اختصار لـ “serial-clock-line”.
- “RF” هي اختصار لـ “radio-frequency” و”EHF” هي اختصار لـ “Extremely-high-frequency”.
كيفية عمل أنظمة الاتصالات اللاتلامسية المزدوجة الكاملة
يمكن إنشاء رابط اتصالات كهرومغناطيسي (EM) ولا تلامس وتردد لاسلكي (RF) بين جهازين أو أكثر من الأجهزة الإلكترونية قد يعمل أحدهما كمضيف أو محور، والتي تتواصل عادةً مع بعضها البعض عبر واجهة قائمة على المعايير أو رابط أو بروتوكول اتصالات سلكي أي متصل بكابل مثل (USB)، وقد يشتمل النظام على العديد من روابط الاتصالات التي تربط المضيف بالعديد من الأجهزة، وقد يؤدي الارتباط اللاتلامسي إلى نسخ أو محاكاة أو استبدال ارتباط اتصالات سلكي موجود، بحيث يتم استبداله بشفافية بواحد على الأقل من روابط الاتصالات في نظام شامل.
قد يشمل ذلك نقل البيانات بين الأجهزة وتوفير الطاقة للأجهزة ونقل خصائص الأجهزة إلى لوحة وصل أو مضيف ضمن قيود البروتوكول مثل التوقيت، كما يحل مشكلة إرسال (USB) أصلي كمثال على أي بروتوكول قائم على المعايير عبر موصل بدون تلامس، عن طريق تحويل ظروف الإشارات الكهربائية على جهاز (USB) الأول إلى إشارة كهرومغناطيسية، ونقل الإشارة عبر موصل لا تلامس إلى جهاز استقبال على جهاز (USB) آخر والذي قد يكون مضيفاً أو محوراً.
يحول الجهاز الثاني الإشارة الكهرومغناطيسية إلى إشارات كهربائية ويكرر ظروف الإشارات الكهربائية من الجهاز الأول في الجهاز الثاني، ومن خلال تكرار أي إعادة توليد أو إعادة إنشاء الظروف الكهربائية والتشغيل ضمن قيود توقيت البروتوكول، قد يبدو للجهاز الثاني أنّ الجهاز الأول متصل فعلياً مثل عبر كابل كهربائي وموصلات فعلية بناقلة النظام.
قد تكون الإشارة الكهرومغناطيسية (EM) في نطاق الترددات (EHF)، مثل من (30 جيجاهيرتز) إلى (300 جيجاهيرتز) أو أعلى، كما يمكن نشر إشارة (EM) عبر مسافة قصيرة وعلى سبيل المثال بترتيب سنتيمتر واحد فقط (1 سم)، ويمكن استخدام وسيط عازل مثل البلاستيك لتوسيع نطاق إشارة (EM) مثل ما بعد بضعة سنتيمترات (سم) إلى عدة أمتار.
