اتصالات خط البصر LOS

يُعد اتصال البيانات لمسافات طويلة أكثر فاعلية من خلال الشبكات اللاسلكية ولكن العوائق الجغرافية وانحناء الأرض يجلبان قيوداً على الإرسال عبر خط البصر، ومع ذلك يمكن التخفيف من هذه المشكلات بشكل عام من خلال التخطيط والحسابات واستخدام تقنيات إضافية.

ما هو اتصالات خط البصر LoS

اتصالات خط البصر “LoS”: هو نوع من الانتشار يمكنه إرسال واستقبال البيانات فقط عندما تكون محطات الإرسال والاستقبال في مرأى من بعضها البعض دون أي نوع من العوائق بينها، كما يُعد راديو “FM” والموجات الدقيقة والبث عبر الأقمار الصناعية أمثلة على الاتصال عبر خط البصر.

فعلى سبيل المثال تستخدم الهواتف المحمولة ناقلاً معدلاً على خط البصر والذي أصبح ممكناً من خلال مجموعة من التأثيرات مثل الانعكاس، والانعكاس متعدد المسارات وأجهزة إعادة الإرسال المحلية والتسليم السريع.

• “LOS” هي اختصار لـ “Line of sight”.

• “FM” هي اختصار لـ “frequency modulation”.

أساسيات اتصالات خط البصر LOS

يعد انتشار خط البصر “LoS” أحد خصائص الإشعاع الكهرومغناطيسي، حيث يمكن لمحطتين فقط إرسال واستقبال إشارات البيانات عندما تكونان في عرض مباشر لبعضهما البعض دون أي عوائق بينهما، كما يُعد الإرسال عبر الأقمار الصناعية والميكروويف مثالين شائعين لاتصالات “LoS”، وجميع موجات الراديو التي يزيد ترددها عن “2 ميجاهرتز” لها خاصية “LoS”.

سيكون هذا النوع من التكاثر جيداً إذا كانت الأرض مسطحة، ومع ذلك فهي مستديرة ممّا يعني أنّ الموجات عالية التردد، والتي يتم نشرها من جهاز إرسال في خط مستقيم ستصبح في النهاية عرضية لسطح الأرض المنحني وممّا يؤدي إلى إطلاقها في الفضاء، ونتيجةً لذلك لن تتمكن المحطة الموضوعة خارج المسافة التي تلامس فيها الإشارة سطح الأرض أي تصبح عرضية من استقبال هذا الإرسال.

لن يعمل انتشار “LoS” إلّا إذا تم وضع جهاز استقبال داخل المنطقة الدائرية المحيطة بالمرسل والتي يجب أن يكون نصف قطرها مساوياً للمسافة العرضية للإشارة، وكلما كان المرسل أعلى زادت مسافة الانتشار في خط البصر “LoS”، وهذا هو سبب وضع هوائيات الإرسال التلفزيوني في مكان مرتفع فوق برج تلفاز، وفي معظم الحالات يتم وضع هذه الأبراج على تل لإعطاء إشارات منطقة تغطية أكبر.

للتغلب على قيود انتشار خط البصر الناجم عن انحناء الأرض فضلاً عن العوائق الجغرافية التي قد تعترض طريق النقل عادةً ما يتم دمج تقنيات إضافية ومجموعة من التأثيرات المختلفة، فعلى سبيل المثال يعتمد إرسال إشارة الهاتف المحمول تبايناً طفيفاً في خط البصر من خلال دمج مكررات محلية لتعزيز الإشارة والانعكاس متعدد المسارات والتسليم السريع والانعراج.

التطبيق الأكثر شيوعاً لانتشار خط البصر في أبسط أشكاله هو تقنية الرادار، حيث يرسل الجهاز نبضاً لاسلكياً نحو جسم ما وينتظر عودة الصدى، كما يتم الحصول على مسافة الجسم من خلال حساب الوقت الذي استغرقه الصدى للعودة وسرعة الموجة اللاسلكية، ثم يتم قسمة هذه القيمة على اثنين لمعرفة مدى بعد الكائن.

فوائد اتصالات خط البصر

• اتصالات خط البصر المباشر بدون قمر صناعي.

• لا قيود الطيف أو النطاق الترددي.

• احتمالية منخفضة لاتصالات الاعتراض أي عرض الحزمة درجة.

• “10 جيجابت في الثانية” مع إدخال جيجابت إيثرنت “IP”.

• يعوض عن جميع أنواع الحركة.

• نطاق اليابسة “20 كم” و”100 كم” في الفضاء الحر.

ملاحظة:“IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

ما هو نوع الإرسال اللاسلكي الذي يقتصر على اتصالات خط البصر

عندما تقف بعيداً جداً عن شخص يحاول التحدث إليك لا يمكنك سماع ما تقوله لأنّ الموجات الصوتية التي تصدرها لا تصل إلى أذنيك وتواجه تقنيات اتصالات خط البصر اللاسلكية قيوداً مماثلة، حيث عند ضبط الإرسال والاستقبال على مسافة بعيدة جداً بحيث تصل الإشارات من واحدة إلى أخرى، ينقطع مسار الاتصال وتفقد المعلومات وعنصر تحكم أو بيانات أو إشارة رسالة هدفها.

1- الأشعة تحت الحمراء

ترسل معظم مصادر الأشعة تحت الحمراء باستخدام مصباح “LED” أو ليزر، كما تعمل تقنية الأشعة تحت الحمراء التي تقوم عليها معظم أجهزة التحكم عن بُعد فقط عبر مسار مستقيم، وقصير وبدون عائق بين جهاز التحكم عن بُعد والجهاز، وبالمثل إذا حاولت التحكم في طابعة مجهزة بالأشعة تحت الحمراء من جهاز الكمبيوتر الخاص بك، بينما يسير شخص ما بينك وبين جهاز الاستقبال فلن يحدث شيء لأنّ الشخص المتدخل يمنع الإشارة.

زعلى الرغم من أنّ الإرسال بالأشعة تحت الحمراء يتسع في شكل مخروطي من جهاز الإرسال، إلّا أنّ لديك هامش ضئيل للخطأ في استهداف نافذة استقبال صغيرة لجهاز الاستقبال، كما يتداخل الضوء الساطع أيضاً مع استقبال الأشعة تحت الحمراء.

• “LED” هي اختصار لـ “Light-emitting Diode”.

2- الميكروويف

يمكن للاتصالات القائمة على الموجات الدقيقة توصيل المباني في حديقة تجارية أو في حرم المدرسة باستخدام أجهزة إرسال واستقبال مقترنة وهوائيات مثبتة على السقف، كما هو الحال مع الأشكال الأخرى من إرسال واستقبال إشارة خط البصر يجب أن تواجه مجموعتا المعدات بعضهما البعض بدون عوائق متداخلة.

تكمن اتصالات الموجات الدقيقة أيضاً في أساس أنظمة الإشارات المستندة إلى الأقمار الصناعية والتي يمكن أن توفر الترفيه التلفزيوني، والوصول إلى الإنترنت في المناطق التي تفتقر إلى التوصيلات السلكية كما يتطلب جانب خط البصر لهذه الأنظمة هوائيات موجهة بدقة على شكل طبق تتجه نحو السماء دون التدخل في الأشجار أو المباني، ويمكن أن يتسبب المطر والثلج في حدوث تداخل مؤقت في خط البصر يوقف استقبال الإشارة.

3- موجة تردد الراديو

تعتمد أجهزة الاتصال اللاسلكي وأجهزة الراديو المحمولة باليد ثنائية الاتجاه على الإشارات التي تنتقل في خط مستقيم، كما يكمن الاستثناء من قيود الاتصال على خط البصر في حقيقة أنّ الأسطح المتداخلة يمكن أن تعكس ناتجها وتتغلب على العقبات نتيجة لذلك، ومع ذلك فهم يعملون على مسافات محدودة ويفتقرون إلى الخصوصية النسبية للاتصالات المنقولة عبر اتصالات الهاتف.

تزيد قوة الإشارة الأعلى من مسافة الإشارة ولكنها أيضاً تستنزف البطاريات بسرعة أكبر، وتميل إشارات “VHF” ذات التردد المنخفض إلى السفر لمسافات أطول من إشارات “UHF” ذات التردد العالي؛ لأنّ إشارات “VHF” تعكس العوائق التي تمنع البث “UHF”.

• “VHF” هي اختصار لـ “Very high frequency”.

• “UHF” هي اختصار لـ “Ultra high frequency”.

4- اعتبارات أخرى

يمكن أن يعني التغلب على قيود خط البصر اختيار طريقة بديلة لربط نقطتين تفتقران إلى مسار إشارة واضح، فعلى سبيل المثال إذا كنت بحاجة إلى اتصال لاسلكي بين جهاز الكمبيوتر الخاص بك وجهاز طرفي مثل الطابعة، ولكنهما يعملان في غرف متجاورة مع عدم وجود خط رؤية بينهما فيمكنك استخدام اتصال “Bluetooth” للتغلب على مشكلة الوصول إلى الإشارة، كما يمكن أن توفر أجهزة “Walkie-talkies” الراحة كتقنية اتصال قصيرة المدى، ولكن بمجرد تجاوز نطاق الإشارة الخاصة بها فإنّك تحتاج إلى إشارة خلوية وهاتف بدلاً من ذلك.