يستخدم جهاز الاتصال واجهة اتصال آمنة بدون تلامس لنقل البيانات واستقبالها باستخدام جهاز حوسبة باستخدام اتصال تقارب عالي التردد للغاية (EHF)، ويبدأ جهاز الاتصال وجهاز الحوسبة بشكل دوري في وضع عملية الاكتشاف، حيث تقوم الأجهزة بشكل دوري بنقل معلومات تحديد الهوية حول الأجهزة المعنية والاستماع إلى معلومات التعريف من الجهاز الآخر.
أساسيات نظام الاتصالات EHF
عند الانتهاء من تشغيل وضع الاكتشاف تدخل الأجهزة في وضع تشغيل الارتباط والتدريب وتبادل معلومات القدرة حول الأجهزة المعنية، وأثناء تشغيل وضع النقل يستخدم جهاز الاتصال طرقاً لإدارة الوصول إلى البيانات المخزنة على جهاز الاتصال عن طريق تشفير البيانات، باستخدام واحد أو مجموعة من معلومات التدريب أو معلومات القدرة كأساس لإنشاء مفتاح تشفير.
أنتجت التطورات في تكنولوجيا أجهزة الاتصالات الإلكترونية أجهزة أصغر ذات سعة تخزين أكبر ومعدلات نقل أسرع، ومع ذلك لم تتحقق مكاسب مماثلة في تكنولوجيا الاتصال لنقل البيانات من وإلى هذه الأجهزة وعلى سبيل المثال بطاقة البيانات المحمولة، مثل بطاقة (SD) مجهزة الآن بوظيفة الاتصال وتستخدم الموصلات الميكانيكية لتقديم معدل نقل يبلغ حوالي (20 ميجابايت / ثانية).
غالباً ما يكون معدل نقل بطاقات البيانات المحمولة أو أجهزة التخزين مثل بطاقات (SD) مقيداً بواجهة الاتصال والطاقة المطلوبة لنقل البيانات، كما يوفر معدل النقل أيضاً قيوداً عملية على سعة التخزين لأنّه في مرحلة ما يصبح من غير العملي انتظار نقل كمية كبيرة من البيانات، عبر واجهة معدل بيانات منخفض.
قد تحد الموصلات الحالية القائمة على الاتصال من عامل الشكل ومعدلات النقل وإمكانيات (ESD) وخطورة الجهاز، كما تستخدم تقنيات واجهة التوصيل الأخرى طرق البث اللاسلكي لتحسين معدل نقل البيانات ومع ذلك قد تعرض تقنيات البث للخطر أمن نقل البيانات، كما يتضمن النظام جهازاً ونهجاً لإدارة الوصول إلى المعلومات المخزنة على جهاز اتصال عبر واجهة اتصال آمنة، بدون تلامس باستخدام واجهة اتصال تم تكوينها لإرسال البيانات واستقبالها باستخدام اتصال التقارب العالي للغاية (EHF).
يبدأ جهاز الاتصال بشكل دوري في وضع عملية الاكتشاف، حيث يراقب جهاز الاتصال بشكل دوري لاكتشاف معلومات التعريف من إرسال (EHF) المستلم من جهاز كمبيوتر أو جهاز اتصال آخر، ويقوم جهاز الاتصال أيضاً ببدء وضع الاكتشاف بشكل دوري، حيث يقوم جهاز الحوسبة بشكل دوري بإرسال معلومات تعريفية إلى جهاز الحوسبة.
كما تتضمن معلومات التعريف إرسال منارة كسلسلة من النبضات غير المشفرة أو المشفرة، وعندما يكتشف جهاز الاتصال معلومات التعريف من جهاز الحوسبة، ينقل جهاز الاتصال معلومات تحديد الهوية حول جهاز الاتصال إلى جهاز الحوسبة، وبدوره عند اكتشاف معلومات التعريف الواردة من جهاز الاتصال وينتقل من وضع الاكتشاف إلى وضع تدريب الارتباط، وبعد ذلك يدخل جهاز الاتصال أيضاً في وضع تدريب الارتباط.
- “EHF” هي اختصار لـ “Extremely High Frequency”.
- “SD” هي اختصار لـ “Secure Digital”.
- “ESD” هي اختصار لـ “electrostatic discharge”.
مبدأ عمل نظام الاتصالات EHF
أثناء وضع تدريب الارتباط يراقب جهاز الاتصال وجهاز الحوسبة ما إذا كان يتم تلقي نمط تدريب الارتباط من جهاز الحوسبة وجهاز الاتصال على التوالي، وفي أحد التطبيقات يرسل جهاز الإرسال نمط بيانات محدداً لتمكين جهاز الاستقبال من تحسين إعدادات المستقبل، وعلى سبيل المثال مستويات الإشارة أو التضخيم أو تقنيات تكييف الإشارة الأخرى.
وجهاز الاستقبال بدوره يدخل في وضع التعلم ويرسل إقراراً إلى جهاز الإرسال عندما يكمل جهاز الاستقبال التدريب، كما يخرج جهاز الاستقبال من وضع التعلم عندما يستقبل الجهاز المستقبِل عدداً حداً من دورات التدريب، وعندما لا يتلقى جهاز الاستقبال عدداً حداً من دورات التدريب خلال فترة زمنية محددة (100 مللي ثانية)، يرسل جهاز الاستقبال رسالة إلى جهاز الإرسال تشير إلى أنّ تدريب الارتباط لم يكتمل.
نمط تدريب الارتباط هو نمط بيانات مناسب لتمكين جهاز الاتصال وجهاز الحوسبة من تحديد الإعدادات الكافية لتلقي واكتشاف المعلومات التي يوفرها جهاز الإرسال أي جهاز الحوسبة أو جهاز الاتصال، وفي أحد الأمثلة يكون مخطط البيانات (1 ميكروثانية) من سويات متناوبة “1” و”0″ متبوعة بمستوى خامل ويتغير كل فترة ثالثة لساعة مرجعية مقترنة بدائرة المرسل ودائرة الاستقبال، وقد يستخدم نمط تدريب الارتباط مستويات أو ترميز (EHF) متعدد بالإضافة إلى مستويات الخمول لتحديد الإعدادات.
وقد تكون الساعة المرجعية من أي تردد ساعة مناسب وعلى سبيل المثال (266 ميجاهرتز) كافٍ لتبادل المعلومات بين جهاز الاتصال وجهاز الحوسبة، كما يقوم جهاز الاستقبال الذي يعمل في وضع تدريب الارتباط بتقييم سمات التدريب المستلم نمط؛ لتحديد ما إذا كان ارتباط الاتصال بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال مناسباً لتبادل المعلومات بين الجهازين.
كما يقوم جهاز الاستقبال الذي يعمل في وضع تدريب الارتباط بتأهيل قوة نمط التدريب المستلم لتحديد ما إذا كان القرب بين الأجهزة يفي بمسافة العتبة، وعند الانتهاء من فترة تدريب الارتباط سيتبادل جهاز الاتصال والجهاز الحاسوبي معلومات القدرة حول الأجهزة المعنية، بما في ذلك نوع الجهاز ووضع النقل ومعلومات البائع ومعلومات البروتوكول ومعلومات المصادقة كمعلومات التشفير.
عند استلامه يقوم جهاز الاستقبال بالتحقق من صحة معلومات القدرة مقابل معلومات القدرة الخاصة به كإمكانيات وضع النقل والانتقالات إلى وضع النقل لتبادل المعلومات بين الجهازين، حيث أثناء وضع النقل يستخدم جهاز الاتصال طرقاً لإدارة الوصول إلى البيانات المخزنة على جهاز الاتصال، كما يستخدم جهاز الاتصال بروتوكول مصادقة باستخدام جزء من القدرة أو المعلومات أو السمات الخاصة بواحد أو مجموعة من معلومات الترددات المترية المستلمة أو المرسلة.
تطور عمل نظام الاتصالات EHF
تشتمل وحدة واجهة الاتصال على دوائر تم تكوينها لإرسال واستقبال طاقة كهرومغناطيسية عالية التردد للغاية أي عمليات الإرسال على مقربة شديدة، كما تشتمل وحدة إدارة الطاقة على ملف استقرائي تم تكوينه لتلقي الطاقة الكهرومغناطيسية، وتحويل الطاقة الكهرومغناطيسية المستلمة إلى طاقة كهربائية ودائرة واجهة طاقة مهيأة لتوزيع الطاقة الكهربائية على الأجهزة الموجودة على جهاز الاتصال.
قد تكون الركيزة عبارة عن لوحة دوائر مطبوعة (PCB) أو مادة عازلة أخرى تشتمل على سطح مستو علوي وسفلي وحواف متعددة للمحيط، ويتم وضع واحدة أو أكثر من وحدات واجهة الاتصال على الركيزة لتوفير الاتصال بين المكونات المقترنة بوحدات واجهة الاتصال المعنية الموجودة في نفس الموقع على سطح مستوٍ من الركيزة.
كما أنّ اتصال واحد أو أكثر يتم وضع وحدات الواجهة على سطح مستو علوي وسفلي من الركيزة لتوفير الاتصال بين المكونات المضمنة في الركيزة، والتي تتضمن وحدات واجهة الاتصال المقابلة والمرتبة أعلى أو أسفل الركيزة، كما يتم ترتيب واحدة أو أكثر من وحدات واجهة الاتصال على محيط الركيزة لتوفير الاتصال بين جهاز الاتصال وجهاز الحوسبة، والذي يشتمل على وحدة واجهة اتصال مقابلة.
يشتمل جهاز الاتصال أيضاً على طبقة تغطية أو طبقة مانعة للتسرب موضوعة على المكونات المرتبة على الركيزة بحيث يشكل الغطاء جهاز اتصال محكم الإغلاق، كما يتكون الغلاف من مادة عازلة للكهرباء أو غير ذلك، ومادة موصلة للكهرباء وشفافة بشكل مناسب للطاقة الكهرومغناطيسية في نطاق الترددات فوق الصوتية وعادة (30 جيجاهرتز) – (300 جيجاهرتز)، كما يتكون الغلاف من مادة معدنية أو موصلة للكهرباء مناسبة لتوجيه أو حماية أو معالجة انتشار طاقة الموجات فوق الصوتية.
- “PCB” هي اختصار لـ “Printed Circuit Board”.
