ما هي إمكانيات النطاق الترددي للشبكة الخلوية والمحطة الأساسية

تعتبر الاتصالات اللاسلكية ذات قيمة خاصة لتطبيقات الهاتف المحمول لذلك غالباً ما تهدف الأنظمة اللاسلكية إلى تغطية مناطق شاسعة من خلال تقسيمها إلى خلايا أصغر عديدة، كما تقدم هذه المنهجية الخلوية العديد من التحديات وعلى سبيل المثال كيفية تجنب الانسداد، أو كيفية بدء التسليم بخلية واحدة ثم إلى الخلية التالية مع الحفاظ على جودة المساعدة الكبيرة، والإدماج والسعة والعرقلة وإعادة استخدام النطاق هي مخاوف كبيرة للأنظمة الخلوية.

قدرات النطاق الترددي

• في النظام الخلوي قدرات النطاق الترددي تستخدم كل قناة صوتية قناة تردد “30 كيلو هرتز” ويمكن إعادة استخدام هذه الترددات من خلال تصميم معاد استخدامه والإطار هو “FDMA“.

• تنشأ السعة العامة أساساً من المجموع الكلي للنطاق وعرض القناة وتصميم إعادة الاستخدام.

ملاحظة:“FDMA” هي اختصار لـ “Frequency-division multiple access”.

ما هو النطاق الترددي للشبكة الخلوية

عرض النطاق الترددي للشبكة الخلوية: هو قياس يشير إلى السعة القصوى لوصلة اتصالات سلكية أو لاسلكية لنقل البيانات عبر اتصال شبكة في فترة زمنية معينة، وعادةً ما يتم تمثيل النطاق الترددي في عدد وحدات البت أو الكيلوبت أو الميجابت أو الجيجابت التي يمكن إرسالها في ثانية واحدة، ومرادف للقدرة عرض النطاق الترددي يصف معدل نقل البيانات، وعرض النطاق الترددي ليس مقياساً لسرعة الشبكة وهو مفهوم خاطئ شائع.

آلية عمل النطاق الترددي للشبكة الخلوية

كلما ارتفع عرض النطاق الترددي لاتصال البيانات ارتفعت البيانات التي يمكنه إرسالها واستلامها في وقت واحد، ومن حيث المفهوم يمكن التفرقة بين عرض النطاق الترددي بحجم الماء الذي يمكن أن يتدفق عبر الأنبوب، وكلما اتسع قطر الأنبوب زاد تدفق البيانات خلاله في وقت واحد ويعمل النطاق الترددي على نفس المبدأ، وكلما زادت سعة ارتباط الاتصال يمكن تدفق المزيد من البيانات من خلاله في الثانية.

ترتفع تكلفة الاتصال بالشبكة مع زيادة النطاق الترددي وبالتالي سيكون ارتباط الوصول إلى الإنترنت المخصص “DIA” بسرعة “1 جيجابت في الثانية”، وأكثر تكلفة من الارتباط الذي يمكنه معالجة سرعة نقل تبلغ “250 ميجابت في الثانية”.

عرض النطاق الترددي مقابل السرعة

غالباً ما يتم اعتماد تسمية النطاق الترددي والسرعة بالتبادل ولكن ليس بشكل صحيح، كما قد يرجع سبب التشابه جزئياً إلى الإعلانات من قِبل مزودي خدمة الإنترنت “ISPs”، والتي تخلط بين الاثنين من خلال الإشارة إلى سرعات أعلى عندما تعني حقاً عرض النطاق الترددي.

كما تدل السرعة على المعدل الذي يمكن إرسال البيانات به في حين أنّ تعريف النطاق الترددي هو القدرة على تلك السرعة، حيث لاستخدام استعارة البيانات مرة أخرى وتشير السرعة إلى مدى سرعة دفع البيانات عبر الأنبوب، كما يدل النطاق الترددي على كمية البيانات التي يمكن نقلها عبر الأنبوب خلال إطار زمني محدد.

• “ISP” هي اختصار لـ “Internet service provider”.

الهدف من استخدام النطاق الترددي

عرض النطاق الترددي ليس مورداً غير محدود، وفي أي موقع نشر محدد مثل المنزل أو العمل هناك فقط الكثير من السعة المتاحة، وفي بعض الأحيان يرجع ذلك إلى القيود المادية لجهاز الشبكة مثل جهاز التوجيه أو المودم أو الكابلات أو الترددات اللاسلكية المستخدمة، وفي أوقات أخرى يكون النطاق الترددي مقيداً عن قصد بالمعدل بواسطة مسؤول الشبكة أو مشغل شبكة الإنترنت أو شبكة المنطقة الواسعة “WAN”.

يجب أن تشترك الأجهزة المتعددة التي تستخدم نفس الاتصال في عرض النطاق الترددي، وبعض الأجهزة مثل أجهزة التلفاز التي تبث فيديو بدقة “4K” تستهلك النطاق الترددي، وبالمقارنة عادةً ما تستخدم الندوة عبر الويب نطاقاً ترددياً أقل بكثير، وعلى الرغم من أنّ السرعة والنطاق الترددي غير قابلين للتبديل إلّا أنّ النطاق الترددي الأكبر ضروري للحفاظ على سرعات مقبولة على أجهزة متعددة.

• “WAN” هي اختصار لـ “Wide Area Network”.

كيفية قياس النطاق الترددي

بينما يتم إظهار دلالة عرض النطاق الترددي تقليدياً بالبت في الثانية “bps”، فإنّ روابط الشبكة الحديثة تتمتع الآن بسعة أكبر بكثير، وهذا هو السبب في أنّ عرض النطاق الترددي يتم التعبير عنه في كثير من الأحيان على أنّه “Mbps” أو “Gbps”، كما يمكن أن تُعد اتصالات النطاق الترددي متماثلة ممّا يعني أنّ سعة البيانات هي نفسها في كلا الاتجاهين، أي التحميل والتنزيل أو غير متماثلة ممّا يعني أن سعة التنزيل والتحميل ليست متشابهة.

وفي الاتصالات غير المتماثلة تكون سعة التحميل عادة أصغر من سعة التنزيل وهذا أمر شائع في اتصالات الإنترنت ذات النطاق العريض للمستهلكين، كما تحتوي ارتباطات “WAN” و”DIA” على مستوى المؤسسات بشكل أكثر شيوعاً على عرض نطاق ترددي متماثل.

• “DIA” هي اختصار لـ “Dedicated Internet Access”.

اعتبارات لحساب النطاق الترددي

جعلت التطورات التكنولوجية مجموعة حسابات النطاق الترددي أكثر صعوبةً ويمكن أن تعتمد على نوع ارتباط الشبكة المستخدم، وعلى سبيل المثال يمكن للألياف الضوئية التي تستخدم أنواعاً مختلفة من الموجات الضوئية، وتعدد الإرسال بتقسيم الوقت نقل المزيد من البيانات من خلال اتصال في وقت واحد مقارنة ببدائل “Ethernet” النحاسية ممّا يزيد بشكل فعال من عرض النطاق الترددي.

في شبكات بيانات الهاتف المحمول مثل “Long-Term Evolution” و”5G” يُعرّف النطاق الترددي بأنّه نطاق الترددات التي يمكن للمشغلين ترخيصها لاستخدامها، كما يتم استخدامها بشكل قانوني من قبل أي شخص بخلاف الشركة التي تمتلك الترخيص لها، ويمكن للناقل بعد ذلك استخدام التقنيات اللاسلكية لنقل البيانات عبر هذا الطيف لتحقيق أكبر عرض نطاق يمكن للجهاز توفيره.

كما يعتبر طيف “Wi-Fi” غير مرخص، وبالتالي يمكن لأي شخص لديه نقطة وصول “Wi-Fi (AP)” أو موجه “Wi-Fi” إنشاء شبكة لاسلكية، والتحذير هو أنّ الطيف ليس مضموناً ليكون متاحاً وبالتالي يمكن أن يتأثر عرض النطاق الترددي لشبكة “Wi-Fi“، وعند وجود نقاط وصول “Wi-Fi” أخرى تحاول استخدام بعض أو كل الترددات نفسها.

• “AP” هي اختصار لـ “access point”.

ما هي المحطة الأساسية في الشبكات الخلوية

المحطة الأساسية: هي جهاز استقبال لاسلكي قد يحتوي على هوائي واحد أو هوائي متعدد. تم استخدامه لأول مرة في شبكات الاتصالات المتنقلة، والمحطة الأساسية مسؤولة عن الحفاظ على الاتصال بين الشبكة والمستخدمين وكذلك بين المستخدمين، كما يعمل الجهاز مع محطة تحويل متنقلة مسؤولة عن توصيل المكالمات الخلوية بشبكة الهاتف العامة “PSTN“.

يشار إلى المنطقة الجغرافية التي تغطيها محطة أساسية بالخلية، وتعمل محطة قاعدة واحدة على توسيع نطاق شركة الاتصالات على نطاق واسع، وتعتبر المحطة الأساسية خاصة بالشركة ولكن يمكن لشركات الاتصالات المتنافسة أن تضع محطاتها الأساسية الفردية في موقع مادي.

فيما يتعلق بالاتصالات اللاسلكية فإنّ المحطة الأساسية هي جهاز إرسال واستقبال يربط أجهزة الشبكات معاً بالإضافة إلى توصيل الأجهزة بالإنترنت، وفي شبكة الحاسوب تكون المحطة الأساسية هي جهاز الإرسال والاستقبال الذي يربط الأجهزة معاً على شبكة المنطقة المحلية، وربما توصيل الأجهزة بشبكة منطقة محلية أخرى.

تنقل المحطات الأساسية موجات أو إشعاعات كهرومغناطيسية تماماً مثل محطة راديو أو محطة تلفاز ويمكن للهواتف المحمولة داخل المنطقة، والتي تصل إليها هذه الإشعاعات أن تربط الهواتف بالشبكة كما يغطي تشغيل خلية الطاحونة عدة كيلومترات، ولكن بعد ذلك يتم استخدام خلاياها التي لا تعد ولا تحصى من قبل مسؤول الجوال لإدراجها في جميع أنحاء البلاد.

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