اقرأ في هذا المقال
- ما هي اتصالات الوصول المتعدد
- تقنيات اتصالات الوصول المتعدد
- أنواع تقنيات النفاذ المتعدد بالنسبة للتردد
- أساسيات اتصالات الوصول المتعدد
تُستخدم أنظمة الوصول المتعددة للسماح للعديد من مستخدمي الهاتف المحمول بالمشاركة في نفس الوقت في كمية محدودة من الطيف الراديوي.
ما هي اتصالات الوصول المتعدد
اتصالات الوصول المتعدد: هي اتصالات الوصول إلى مرفق معين أو مورد من قبل العديد من المستخدمين، وفي سياق الاتصالات الساتلية يكون المرفق هو جهاز الإرسال والاستقبال والمستخدمين المتعددين هم محطات أرضية مختلفة تحت تأثير القمر الصناعي، كما يتم توزيع العديد من المستخدمين جغرافياً ويتم استخدام بعض التقنيات المحددة وللسماح لهم بالوصول المتزامن إلى جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بالقمر الصناعي.
تقنيات اتصالات الوصول المتعدد
أولاً: النفاذ المتعدد بتقسيم التردد FDMA
تُعد “FDMA” هي التقنية الأساسية لخدمات الهاتف المحمول المتقدمة، وميزات “FDMA” هي كما يلي:
- يخصص “FDMA” نطاقاً فرعياً مختلفاً من التردد لكل مستخدم مختلف للوصول إلى الشبكة.
- إذا لم يكن “FDMA” قيد الاستخدام فسيتم ترك القناة خاملة بدلاً من تخصيصها للمستخدمين الآخرين.
- يتم تنفيذ “FDMA” في أنظمة النطاق الضيق وهو أقل تعقيداً من “TDMA”.
- يتم إجراء ترشيح محكم هنا لتقليل تداخل القناة المجاورة.
- ترسل المحطة القاعدة والمحطة “MS” المتنقلة وتستقبلان في نفس الوقت وباستمرار في “FDMA”.
ملاحظة:“FDMA” هي اختصار لـ “Frequency Division Multiple Access”.
ملاحظة:“MS” هي اختصار لـ “mobile station”.
ملاحظة:“TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.
ثانياً: النفاذ المتعدد بتقسيم الوقت TDMA
في الحالات التي لا يلزم فيها الإرسال المستمر يتم استخدام “TDMA” بدلاً من “FDMA”، وتتضمن ميزات “TDMA” ما يلي:
- تشترك “TDMA” في تردد ناقل واحد مع العديد من المستخدمين، حيث يستخدم كل مستخدم فترات زمنية غير متداخلة.
- لا يكون نقل البيانات في “TDMA” مستمراً، ولكنّه يحدث على شكل رشقات، ومن ثم فإنّ عملية عدم الاتصال تكون أبسط.
- يستخدم “TDMA” فواصل زمنية مختلفة للإرسال والاستقبال، وبالتالي فإن أجهزة الإرسال على الوجهين غير مطلوبة.
- تتمتع “TDMA” بميزة من الممكن تخصيص أعداد مختلفة من الفترات الزمنية لكل إطار لمستخدمين مختلفين.
- يمكن توفير النطاق الترددي عند الطلب لمستخدمين مختلفين من خلال تسلسل أو إعادة تعيين الفاصل الزمني على أساس الأولوية.
ثالثاً: النفاذ المتعدد بتقسيم الكود CDMA
تعتبر تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الكود شكلاً على الوصول المتعدد، حيث يعتمد الكثير من أجهزة الإرسال قناة واحدة لنقل المعلومات في وقت واحد، وميزاته هي:
- في “CDMA” يعتمد كل مستخدم النطاق الكامل المتاح بدلاً من تخصيصه بتردد منفصل.
- يوصى بشدة باستخدام “CDMA” للاتصالات الصوتية والبيانات.
- بينما تشغل الرموز المتعددة نفس القناة في “CDMA”، يمكن للمستخدمين الذين لديهم نفس الرمز التواصل مع بعضهم البعض.
- يوفر “CDMA” سعة في الفضاء الجوي أكبر من “TDMA”.
- تتعامل “CDMA” بشكل جيد للغاية مع عملية الفصل بين المحطات القاعدية.
ملاحظة:“CDMA” هي اختصار لـ “Code Division Multiple Access”.
رابعاً: النفاذ المتعدد في مجال الفضاء SDMA
الوصول المتعدد بتقسيم الفضاء أو الوصول المتعدد للتقسيم المكاني: هو تقنية هي بنية متعددة المدخلات ومخرجات متعددة “MIMO” وتستخدم في الغالب في الاتصالات اللاسلكية والأقمار الصناعية.
ميزات النفاذ المتعدد في مجال الفضاء SDMA
- يمكن لجميع المستخدمين التواصل في نفس الوقت باستخدام نفس القناة.
- “SDMA” خالية تماماً من التداخل.
- يستطيع قمر صناعي واحد التواصل مع المزيد من أجهزة استلام الأقمار الصناعية من نفس التردد.
- تعتمد على هوائيات الحزمة النقطية الاتجاهية “Directional point beam antennas” وبالتالي تستطيع المحطة الأساسية في “SDMA” تتبع مستخدم متحرك.
- يتحكم في الطاقة المشعة لكل مستخدم في الفضاء.
- انتشار الطيف المتعدد الوصول.
- يعتمد النفاذ المتعدد للطيف الموزع “SSMA” إشارات تمتلك عرض مجال نقل يُعد حجمها أكبر من الحد الأدنى الضروري لعرض نطاق التردد الراديوي.
ملاحظة:“SDMA” هي اختصار لـ “Space-division multiple access”.
ملاحظة:“SSMA” هي اختصار لـ “spread-spectrum multiple access”.
ملاحظة: “MIMO” هي اختصار لـ “multiple-input and multiple-output”.
أنواع تقنيات النفاذ المتعدد بالنسبة للتردد
أولاً: طيف انتشار قفز التردد FHSS
طيف انتشار قفز التردد “FHSS“: هو نظام رقمي متعدد الوصول تتنوع فيه ترددات الموجة الحاملة للمستخدمين الفرديين بطريقة عشوائية زائفة داخل قناة عريضة النطاق، كما يتم تقسيم البيانات الرقمية إلى رشقات ذات حجم موحد والتي يتم إرسالها بعد ذلك على ترددات حاملة مختلفة.
- “FHSS” هي اختصار لـ “Frequency-hopping spread spectrum”.
ثانياً: طيف انتشار التسلسل المباشر DSSS
طيف انتشار التسلسل المباشر “DSSS”: هي التقنية الأكثر استخداماً لـ “CDMA”، حيث في “DS-SS” يتم ضرب إشارة الرسالة بواسطة رمز ضوضاء عشوائي زائف، كما يتم إعطاء كل مستخدم كلمة السر الخاصة به والتي تكون متعامدة مع رموز المستخدمين الآخرين ومن أجل اكتشاف المستخدم، وكما يجب أن يعرف المتلقي كلمة الشفرة التي يستخدمها المرسل.
كما يتم أيضاً استخدام التسلسلات التوافقية التي تسمى الهجين كنوع آخر من الطيف المنتشر، والتنقل عبر الوقت هو أيضاً نوع آخر نادراً ما يتم ذكره، ونظراً لأنّ العديد من المستخدمين يمكنهم مشاركة نفس النطاق الترددي للطيف المنتشر دون التداخل مع بعضهم البعض، فإنّ أنظمة الطيف المنتشر تصبح فعالة في عرض النطاق الترددي في بيئة متعددة المستخدمين.
- “DSSS” هي اختصار لـ “Direct-sequence spread spectrum”.
أساسيات اتصالات الوصول المتعدد
يتوفر شكلين شائعين من أنظمة القناة الواحدة لكل موجة حاملة “SCPC” وهما نظام “SCPC” مع تعديل التردد “FM” أو نظام “FDMA” ونظام “SCPC” مع مفتاح إزاحة الطور “PSK” أو نظام “FDMA”، كما تتوفر أيضاً أنظمة القنوات المتعددة لكل ناقل “MCPC” وتمتلك أشكال شائعة، حيث يتوفر اكتساب الإطار ومزامنته الضروريين للتشغيل السليم لشبكة “TDMA”.
في أنظمة الاتصالات اللاسلكية غالباً ما يكون من المرغوب فيه السماح للمشترك بإرسال المعلومات في نفس الوقت من المحطة المتنقلة، وإلى المحطة الأساسية أثناء تلقي المعلومات من المحطة الأساسية إلى المحطة المتنقلة، كما يقسم النظام الخلوي أي منطقة معينة إلى خلايا حيث تتصل وحدة متنقلة في كل خلية بمحطة أساسية.
والهدف الرئيسي في تصميم النظام الخلوي هو القدرة على زيادة سعة القناة أي التعامل مع أكبر عدد ممكن من المكالمات في عرض نطاق معين بمستوى كافٍ من جودة الخدمة، واعتماداً على كيفية تخصيص عرض النطاق الترددي المتاح للمستخدمين، يمكن تصنيف هذه التقنيات على أنّها أنظمة ضيقة النطاق وعريضة النطاق.
أولاً: أنظمة النطاق الضيق
تسمى الأنظمة التي تعمل مع قنوات أضيق بكثير من عرض النطاق الترددي المتماسك باسم أنظمة النطاق الضيق، حيث يسمح “TDMA” ضيق النطاق للمستخدمين باستخدام نفس القناة ولكنّه يخصص فترة زمنية فريدة لكل مستخدم على القناة، وبالتالي يفصل عدداً صغيراً من المستخدمين في الوقت المناسب على قناة واحدة.
- “SCPC” هي اختصار لـ “single channel per carrier”.
- “MCPC” هي اختصار لـ “multiple channels per carrier”.
- “PSK” هي اختصار لـ “Phase-shift keying”.
- “FM” هي اختصار لـ “Frequency modulation”.
ثانياً: أنظمة النطاق العريض
في أنظمة النطاق العريض يكون عرض نطاق الإرسال لقناة واحدة أكبر بكثير من عرض نطاق التماسك للقناة، وبالتالي لا يؤثر الخبو متعدد المسارات بشكل كبير على الإشارة المستقبلة داخل قناة النطاق العريض ولا يحدث الخبو الانتقائي للتردد إلّا في جزء صغير من عرض النطاق الترددي للإشارة.
