الاتصالات المتنقلةالهندسةهندسة الاتصالات

الاتصالات الشخصية عبر الأقمار الصناعية S-PCS

تعد خدمات الاتصالات الشخصية عبر الأقمار الصناعية “S-PCS” واحدة من أحدث الأنظمة المتاحة لمستخدم الهاتف المحمول العالمي، وفوائد استخدام الأقمار الصناعية هي تغطية أكبر خاصةً في المناطق النائية مثل القطبين أو في وسط المحيطات، ومع ذلك فإنّ الاتصالات عبر الأقمار الصناعية باهظة الثمن ولا تزال للاستعمال الشخصي في مهدها، حيث يوجد اليوم عدد من المشغلين الذين يقدمون أكثر أو أقل “S-PCS” عالمياً.

 

ما هي الاتصالات الشخصية عبر الأقمار الصناعية

 

الاتصالات الشخصية عبر الأقمار الصناعية: هي خدمات الاتصالات الشخصية عبر الأقمار الصناعية البيانات أو خدمات الصوت وفي المستقبل أيضاً الفيديو في محطة شخصية ثابتة أو محمولة، وبحجم الهواتف الخلوية الأرضية الحالية عن طريق أنواع جديدة من أنظمة الأقمار الصناعية، مثل “Low Earth” المدار “LEO”، وستعمل هذه الأنظمة على تمكين التوصيل البيني العالمي والتنقل من خلال استخدام معدات الاتصالات الشخصية كمكمل للشبكات الأرضية المتنقلة في جميع أنحاء العالم مثل “GSM“.

 

  • “S-PCS” هي اختصار لـ ” Satellite Personal Communication System”.

 

  • “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.

 

  • “LEO” هي اختصار لـ “low earth orbit”.

 

أساسيات الاتصالات الشخصية عبر الأقمار الصناعية

 

تتمتع أنظمة الاتصالات الشخصية القائمة على الأقمار الصناعية “SPCS” بالقدرة على توصيل الأفراد المتنقلين بشبكة دعم مركزية في كل من المواقف العسكرية وإدارة الكوارث، وتتطلب هذه الأنظمة معدات خفيفة الوزن يتم نشرها وتشغيلها بسرعة وسهولة في مجموعة متنوعة من البيئات، كما توفر هوائيات الأطباق المكافئة الكسب العالي المطلوب للاتصال المباشر عبر الأقمار الصناعية ولكن حجمها ووزنها يحدان بشدة من إمكانية النقل.

 

كما استخدام الهياكل القابلة للنفخ في بيئة الفضاء في تقليل الكتلة بنسبة لا تقل عن “50%” وتخزين الحجم بنسبة تصل إلى “75%”، ولكي يتم تطبيق الهياكل القابلة للنفخ على الاتصالات الأرضية المحمولة يجب إثبات أنه يمكن الحفاظ على الشكل المطلوب ودقة السطح في ظل الظروف الأرضية، كما يتم تحقيق ذلك من خلال اختيار المواد والتصميم الهيكلي والضغط الداخلي.

 

كما يتم البحث عن الآليات مستخدمة لتحقيق الدقة الهيكلية والسطحية المطلوبة، ويتم تقديم أنماط الإشعاع المستخدمة لتقييم هوائي بوق التغذية والطبق المكافئ؛ لإثبات أنّه من الممكن بناء هيكل قابل للنفخ يتناسب مع أداء هيكل صلب في ظل الظروف الأرضية.

 

مبدأ عمل الاتصالات الشخصية عبر الأقمار الصناعية S-PCS

 

تقدم الابتكارات في مجال الاتصالات المتنقلة احتمالية قريبة المدى للخدمة في أي وقت وفي أي مكان عبر محطات محمولة باليد، وتشمل الأنظمة الأرضية جيلاً جديداً من الراديو الخلوي الذي تم تكوينه لخدمة الصوت وبيانات الحزمة الرقمية، وشبكات الاتصالات الشخصية ذات الخلايا الميكروية والبيكوية والراديو المحمول الجذعي.

 

ستجعل مشاريع الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض المنخفضة والمتوسطة، بما في ذلك “IRIDIUM” و”Odyssey” و”Globalstar” و”Project 21″ شبكات الاتصال الشخصية في كل مكان تقريباً، كما تشكل هذه المشاريع كوكبة من ما بين 12 و66 من الأقمار الصناعية التي تدور في مدار غير ثابت، وتوفر مجموعة من الحزم المتداخلة التي تضيء الكرة الأرضية بأكملها.

 

تؤكد الزيادة السريعة في استخدام الراديو الخلوي على رغبة المجتمع في البقاء على اتصال أثناء التنقل كما تتوفر فقط الجزر المحلية للأنظمة الأرضية، وهذه الأنظمة بدأت للتو في سلسلة ديزي إلى شبكات إقليمية ووطنية سلسة، وجعلت الابتكارات البرمجية وحملات التسويق للعلامة التجارية الفردية التجوال الخلوي على الصعيد الوطني ممكناً، لكن الاتصال المحلي الكامل لم يتحقق بعد وكما تعمل مجموعة متنوعة من معايير التشغيل المختلفة على الحد من إمكانية الاتصال باستخدام هاتف واحد.

 

ويوسع مفهوم خدمات الاتصالات الشخصية العالمية “PCS” من وصول جزر “PCS” الأرضية من خلال تراكب خدمات الأقمار الصناعية، وستوفر أنظمة الأقمار الصناعية الإقليمية التي تدور في مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض، مثل الشركة الأمريكية للأقمار الصناعية المتنقلة ونظيرتها العالمية والمنظمة البحرية الدولية للأقمار الصناعية “Inmarsat”، وأجهزة كمبيوتر عالمية للمطاريف المتنقلة أصغر من صندوق الخبز ولكنّها أكبر من المحطات المحمولة باليد المستخدمة في الراديو الخلوي.

 

وتعمل الأنظمة التي تدور حول الأرض المنخفضة والمتوسطة على تقليص حجم ووزن المحطة ومع الأقمار الصناعية التي تدور بالقرب من سطح الأرض يمكن لهذه الأنظمة أن تعمل بطاقة أقل، وتثير رؤية خيارات الاتصال المرنة الخالية من الأسلاك والقيود الجغرافية العديد من التحديات اللوجستية والتنظيمية، بينما يبدو أنّ المستخدمين مهتمون تماماً بتكاثر خيارات الاتصالات اللاسلكية، فإنّ لدى مقدمي الخدمة الحاليين والمسؤولين التنظيميين مجموعة متنوعة من المخاوف.

 

  • “PCS” هي اختصار لـ “Personal Communications Service”.

 

خدمة الاتصالات الشخصية عبر الأقمار الصناعية S-PCS

 

عندما تتكون الخيارات اللاسلكية من خدمات مغلقة ومستقلة يمكن للناقل السلكي الحالي التحكم في شروط وأحكام الوصول إلى شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية العامة “PSTN“، والمرافق الأساسية اللازمة لبدء المكالمات اللاسلكية أو إنهائها.

 

كما يولد احتمال الاستخدام الواسع النطاق للشبكات اللاسلكية مخاوف بشأن التأثير المالي على البنية التحتية للخطوط السلكية التقليدية وقدرة المنظمين على تحقيق السياسات الاجتماعية، بما في ذلك خدمة التبادل المحلي بأسعار منخفضة من خلال الإعانات المتبادلة، وعلى سبيل المثال أعلى من رسوم الوصول القائمة على التكلفة إلى حاملات الراديو المحمولة.

 

وستقوم أنظمة “PCS” العالمية في البداية بتوسيع وزيادة خدمات شركات النقل الحالية من خلال توفير الوصول إلى خدمات الاتصالات الرائدة في المناطق غير المخدومة أو المحرومة، ونظراً لتكلفتها المقدرة لن تتنافس أجهزة الكمبيوتر الشخصية العالمية مع الخيارات الأرضية الحالية الأرخص، بما في ذلك الراديو الخلوي.

 

ومن ثم فإنّ طرح نظام “PCS” العالمي سيخلق مركزاً جديداً لشركات الاتصالات السلكية الحالية بدلاً من أن يشكل تهديداً وتجاوزاً للمرافق، وأعلن المسؤولون من كل من “Inmarsat” و”IRIDIUM” عزمهم على دعم تطوير الهواتف ثنائية الوضع التي ستوجه حركة المرور عبر الخيار الأرضي الأقل تكلفة.

 

تشير الاتصالات الشخصية “PC” إلى اتصالات صوتية ثنائية الاتجاه وربما بيانات إلى وحدة صغيرة محمولة باليد ويمكن حملها بواسطة شخص واستخدامها في مواقع مختلفة، كما يشير الكمبيوتر الشخصي عبر القمر الصناعي إلى الحالة التي تتصل فيها هذه الوحدة المحمولة يدوياً مباشرة مع قمر صناعي لتوفير خدمة الصوت أو البيانات المزدوجة، وقد تم اعتبار كل من المدار الأرضي المتزامن مع الأرض “GEO” والسواتل ذات المدار الأرضي المنخفض “LEO” لتقديم هذه الخدمة.

 

يجب أن تتنافس أنظمة “GEO” و”LEO” الساتلية مع الأنظمة الراديوية الخلوية المتنقلة الحالية في تلبية متطلبات الأداء وتكاليف الخدمة إذا كانت ستصبح مورداً مهماً لخدمات الكمبيوتر، كما يتمتع كل من أنظمة “GEO” و”LEO” بمزايا وعيوب فريدة عند استخدامها لتوفير خدمة كمبيوتر.

 

كما يتم إجراء هذه المقارنة الكمية عن طريق مقارنة نظام ساتلي للكمبيوتر “GEO”، يعمل بترددات “EHF” أي بنطاق “Ka” مع نظام “LEO” يعمل على ترددات “UHF (L-band)”، بما في ذلك تكاليف الخدمة لكلا النظامين والنظامان المستخدمان في المقارنة هما مثالان على تصاميم واقعية لنظام “GEO” و”LEO” لخدمة الكمبيوتر الشخصي، وعلى الرغم من أنّها ليست شاملة إلّا أنّ المقارنة تشير إلى بعض الاختلافات الرئيسية بين أنظمة “GEO” و”LEO” التي تؤثر على أداء الخدمة والتكلفة.

 

  • “GEO” هي اختصار لـ “Geostationary Earth Orbit”.

 

  • “PSTN” هي اختصار لـ “Public Switched Telephone Network”.

المصدر
Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى