اقرأ في هذا المقال
يشتمل جهاز الإرسال على مستقبل تم تكوينه لاستقبال إشارة تداخل عبر هوائي، ويتم تكوين وحدة تحكم لتحديد مجموعة فرعية من مجموعات موارد الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة، بناءً على إشارة التداخل للتخفيف من التداخل مع نظام هوائي موزع.
أساسيات الاتصالات الموجية الموجه
يتم تكوين جهاز إرسال لتوليد إشارات كهرومغناطيسية تنقل البيانات ووفقاً للمجموعة الفرعية من مجموعة كتل موارد الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة، كما تم تكوين قارنة التوصيل لتوليد موجات كهرومغناطيسية موجهة استجابة للإشارات الكهرومغناطيسية، حيث تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة ودون الحاجة إلى مسار عودة كهربي على طول سطح وسيط إرسال لنظام هوائي موزع.
بهذه الطريقة قد يدعم وسيط الإرسال مسارات نقل متعددة على أسطح مختلفة لوسط النقل، وعلى سبيل المثال قد يدعم الكابل المجدول أو حزمة الأسلاك الموجات الكهرومغناطيسية، والتي يتم توجيهها بواسطة السطح الخارجي للكابل المجدول أو حزمة الأسلاك، بالإضافة إلى الموجات الكهرومغناطيسية التي يتم توجيهها بواسطة أسطح الكابلات الداخلية بين اثنين أو ثلاثة أو أكثر من الخيوط أو الأسلاك الفردية داخل الكابل المجدول أو حزمة الأسلاك.
إذا كان متوسط قوة الإشارة يشير إلى أنّ حزمة الاتصال الموجه المجاورة ستوفر رابط اتصال أفضل من حزمة الاتصال الموجهة، فسيتم فصل جهاز العميل عن حزمة الاتصال الموجهة عند الكتلة وكما يتم إعادة إقران جهاز العميل بحزمة الاتصالات الموجهة المجاورة، ويمكن بعد ذلك متابعة الطريقة وتكرارها وبالإضافة إلى ذلك يمكن تنفيذ الطريقة لأي عدد من أجهزة العميل في الاتصالات اللاسلكية باستخدام نظام اتصال لاسلكي موجه.
يتم إنشاء اتصال لاسلكي موجه لاتصال البيانات بجهاز عميل، ويتم تلقي الاتصال اللاسلكي الموجه في مجموعة الهوائي، وكما يتم إصدار حزمة اتصال موجهة لاتصالات البيانات مع جهاز العميل وعلى سبيل المثال يُنشئ نظام الإشارات الموجهة متعدد الحزم اتصالاً لاسلكياً موجهاً لاتصالات البيانات مع جهاز العميل.
تستقبل مجموعة الهوائي الاتصال اللاسلكي الناتج وتنبعث منها حزمة اتصال موجهة من أجل اتصال البيانات بجهاز العميل، كما يمكن أن تنبثق حزمة الاتصالات الموجهة من عنصرين أو أكثر من عناصر الهوائي لتجميع الهوائي، كإشارة كهرومغناطيسية تتضمن ذروات الإرسال وأصفار الإرسال داخل منطقة تغطية حزمة الاتصال الموجه.
مبدأ عمل الاتصالات الموجية الموجه
يمكن توجيه الموجات الكهرومغناطيسية داخل المناطق الخلالية لكابل مجدول أو أسلاك زوج مجدولة معزولة أو حزمة سلكية، ويتم إطلاق الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة للكشف عن الموضوع من جهاز إرسال وتنتشر على طول وسيط الإرسال للاستقبال بواسطة جهاز استقبال واحد على الأقل، ويمكن أن يؤدي انتشار الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة إلى نقل الطاقة أو البيانات أو إشارات أخرى على طول مسار الإرسال من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال.
على عكس الإشارات الكهربائية يمكن أن تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة من جهاز إرسال إلى جهاز استقبال، ودون الحاجة إلى مسار إرجاع كهربائي منفصل بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال ونتيجة لذلك يمكن أن تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية، والموجهة من جهاز إرسال إلى جهاز استقبال على طول وسيط نقل غير موصل بما في ذلك وسيط نقل لا يحتوي على مكونات موصلة، وعلى سبيل المثال شريط عازل أو قضيب أو أنبوب أو عبر وسيط نقل لا يحتوي على أكثر من موصل واحد وعلى سبيل المثال وسلك واحد مكشوف أو سلك معزول تم تكوينه في دائرة كهربائية مفتوحة.
حتى إذا كان وسيط النقل يشتمل على واحد أو أكثر من المكونات الموصلة والموجات الكهرومغناطيسية الموجهة، والتي تنتشر على طول وسيط النقل تولد تيارات تتدفق في واحد أو أكثر من المكونات الموصلة في اتجاه الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة، يمكن أن تنتشر هذه الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة على طول ناقل الحركة وسيط من جهاز إرسال إلى جهاز استقبال دون الحاجة إلى تدفق التيارات المتعارضة، وعلى مسار عودة كهربائية بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال أي في تكوين دائرة كهربائية مفتوحة.
في الأنظمة الكهربائية التي تنقل وتستقبل الإشارات الكهربائية بين أجهزة الإرسال والاستقبال عن طريق الوسائط الموصلة، تعتمد الأنظمة فيها على مسار أمامي كهربائي ومسار عودة كهربي وعلى سبيل المثال كابلاً متحد المحور به موصل مركزي ودرع أرضي يفصل بينهما عازل، وفي النظام الكهربائي يمكن توصيل أول طرف لجهاز إرسال أو استقبال بالموصل المركزي، ويمكن توصيل الطرف الثاني لجهاز الإرسال أو المستقبِل بالدرع الأرضي أو موصل ثانٍ آخر.
إذا قام جهاز الإرسال بحقن إشارة كهربائية في الموصل المركزي عبر الطرف الأول، فسوف تنتشر الإشارة الكهربائية على طول الموصل المركزي مسببة تيارات أمامية في الموصل المركزي، وتيارات عائدة في الدرع الأرضي أو موصل ثانٍ آخر وتنطبق نفس الشروط على جهاز استقبال طرفي، ويمكن أن يعمل نظام اتصالات الموجة الموجهة بطريقة ثنائية الاتجاه، حيث يستقبل جهاز الإرسال إشارة اتصال واحدة أو أكثر من شبكة اتصال أو جهاز يتضمن بيانات أخرى ويولد موجات موجهة لنقل البيانات الأخرى عبر وسيط الإرسال إلى جهاز الإرسال.
في هذا النمط من التشغيل يستقبل جهاز الإرسال الموجات الموجهة ويحولها إلى إشارات اتصال تتضمن البيانات الأخرى لإرسالها إلى شبكة أو جهاز اتصالات، ويمكن تعديل الموجات الموجهة لنقل البيانات عبر تقنية تعديل مثل مفتاح إزاحة الطور، ومفتاح تحويل التردد وتعديل السعة التربيعية وتعديل الاتساع والتشكيل متعدد الموجات الحاملة.
تطور عمل الاتصالات الموجية الموجه
بعد عام 2020م سيتعين على أنظمة الاتصالات اللاسلكية دعم أكثر من 1000 ضعف حجم حركة المرور لأنظمة اليوم، ويمثل هذا الحمل المروري الكبير مشكلة كبيرة يواجهها مصممو (5G) والباحثون وسيتم مواجهة هذا التحدي من خلال مجموعة من التقنيات المتوازية، والتي ستستخدم المزيد من الطيف بمرونة أكبر وتحقق كفاءة طيفية أعلى وتكثف الخلايا.
كما يتم تحديد أي من القنوات المتعددة توفر نقلاً مقبولاً لاتصالات البيانات أو استقبالها مع جهاز عميل بحيث يتم الاحتفاظ بالمعلومات المطابقة لجهاز أو أكثر من أجهزة العميل، ويمكن أن تتضمن المعلومات مستوى قدرة الإرسال ومعدل إرسال البيانات واتجاه الهوائي وجودة بيانات الخدمة وبيانات التوقيت، وعلاوة على ذلك يمكن أن يعتمد تنسيق اتصال لاسلكي موجه مع جهاز عميل.
يرتبط جهاز العميل بحزمة اتصال موجهة وعلى سبيل المثال جهاز العميل المحمول ويتم تلقي مؤشرات قوة الإشارة لحزم البيانات المستلمة من جهاز العميل عبر حزمة الاتصال الموجهة، كما يتم حساب متوسط قوة الإشارة لجهاز العميل من مؤشرات قوة الإشارة المستقبلة.
كما يتم أخذ عينات من مؤشرات قوة الإشارة المجاورة لحزمة اتصال موجهة مجاورة، بحيث يُحسب متوسط قوة إشارة ثانية لحزمة الاتصالات الموجّهة المجاورة، وتتم مقارنة متوسط قوة الإشارة بمتوسط قوة الإشارة الثاني ويتم تحديد ارتباط اتصال أكثر فعالية أو أفضل، وإذا كان متوسط قوة الإشارة الثانية لا يشير إلى أنّ حزمة الاتصال الموجه المجاورة ستوفر رابط اتصال أفضل من حزمة الاتصال الموجهة، فسيتم الحفاظ على ارتباط جهاز العميل مع حزمة الاتصال الأولية الموجهة.
