اقرأ في هذا المقال
- أساسيات الإرسال في الاتصالات اللاسلكية
- العوامل التي تعتمد عليها بيئة الإرسال اللاسلكي
- خصائص بيئات الإرسال اللاسلكي
- العوامل التي تؤثر على أداء بيئة الشبكات اللاسلكية
هناك العديد من العوامل البيئية التي يمكن أن تؤثر على نطاق الشبكات اللاسلكية وأدائها، حيث يجب تقدير فقدان المسار والتوهين للإشارات اللاسلكية، ويوفر الانتشار العالمي للشبكات اللاسلكية فرصة عظيمة لاستخدامها في الدراسات البيئية.
أساسيات الإرسال في الاتصالات اللاسلكية
يتسبب الطقس والظروف الجوية والمكونات في حدوث خلل في الانتشار على الوصلات الراديوية، حيث أثناء توفير مرافق الاتصالات يمكن استخدام أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحالية، كشبكة مراقبة جوية موزعة على نطاق واسع وعالية الدقة، تعمل في الوقت الفعلي مع الحد الأدنى من الإشراف وبدون تكلفة إضافية.
توفر تقنيات المعلومات اللاسلكية طرقًا جديدة للتواصل وهي واحدة من العديد من تقنيات المعلومات والاتصالات التي توصف بأنها فرصة لتقليل التأثيرات البيئية الإجمالية للمجتمع، ومع ذلك فإن مقارنات الأثر البيئي الصارمة على مستوى النظام لهذه التقنيات بالتطبيقات التقليدية، والتي قد تحل محلها لم تبدأ إلا مؤخرًا وكانت النتائج مختلطة.
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على أداء الشبكات اللاسلكية الخاصة والتي تعتمد على مناطق مختلفة داخل الشبكة نفسها من تقنية الأجهزة المستخدمة، والبيئة المحلية التي ستنتقل من خلالها الإشارات والفيزياء الأساسية وراء الإرسال اللاسلكي والمزيد، كما لا يمكن تجنب بعض هذه العوامل ويجب اتخاذ تدابير لمحاولة تقليل التأثير السلبي الذي ستحدثه هذه العوامل على أداء الشبكة، ولكن يمكن حل البعض الآخر تمامًا إما من خلال ترقية المعدات أو التخطيط الجيد للشبكة.
العوامل التي تعتمد عليها بيئة الإرسال اللاسلكي
1- الجدران والسقوف
- يمكن أن تؤدي الجدران والسقوف بين نقطة الوصول والعملاء اللاسلكيين إلى انخفاض قوة الإشارة.
- يمكن أن تخترق الإشارات اللاسلكية الجدران والهياكل الأخرى، لكن معدل الاختراق يرتبط ارتباطًا مباشرًا بنوع مواد البناء وسمك المواد والمسافة من الهوائي اللاسلكي.
- يمكن أن يكون للأبواب المعدنية والألومنيوم والزجاج والخرسانة والمسامير المعدنية والجدران المصنوعة من الطوب والزجاج وأنواع أخرى من مواد البناء تأثير سلبي كبير على قوة إشارة الإشارات اللاسلكية.
2- التداخل الكهرومغناطيسي EMI
يمكن أن تولد التداخل الكهرومغناطيسي من الأجهزة الكهربائية الأخرى مثل: أجهزة الميكروويف والهواتف اللاسلكية وسماعات الرأس اللاسلكية، وكذلك ضوضاء تردد لاسلكي كبيرة وتؤدي إلى تدهور أو تعطيل الاتصالات اللاسلكية.
ملاحظة:“EMI” هي اختصار لـ “Electromagnetic interference”.
3- المسافة
- تتحلل الإشارات اللاسلكية بسرعة إلى ما بعد نطاقها الأقصى.
- يجب أن تخطط الشبكة بعناية لتوفير تغطية لاسلكية كافية عبر النطاق الذي تطلبه في البيئة.
خصائص بيئات الإرسال اللاسلكي
- خلايا عالية النشاط، وعلى سبيل المثال اتصال (Wi-fi) للتحقيق بالفيديو مع مرحل في الخلية أو اتصال (LoRa) للقياس عن بُعد بدون مرحلات مع اختراق من خلال الأسمنت المعزز حتى سمك (3) أمتار، وفي الوقت الفعلي (1 إلى 10 هرتز) وإعادة الإرسال اللاسلكي (LoRa) عالي الموثوقية للبيانات من أجهزة الاستشعار الحالية التي تعمل بالبطارية.
- يتم نشر شبكة (LoRa) مؤقتة لتوصيل المستشعرات الثابتة والمتحركة داخل تثبيت محمي لتحقيق النقل من خلال الهيكل الخرساني والتغطية الكاملة للمنشأة، والتحليل الأساسي في الموقع، وعلى سبيل المثال نقل (LoRa) لبيانات قياس طيف جاما من ثقب الحفر عبر الجدار الخرساني (من 5 إلى 10 م).
ملاحظة:“LoRa” هي اختصار لـ “long-range”.
العوامل التي تؤثر على أداء بيئة الشبكات اللاسلكية
1- العوائق المادية
- يمكن أن تواجه الإشارات اللاسلكية مشكلة في اختراق الأجسام الصلبة التي يمكن أن تكون أي عدد من الأشياء مثل: التلال أو المباني أو الجدران الفردية أو حتى الأشخاص.
- كلما زادت العوائق بين جهاز الإرسال والاستقبال زادت فرصة تأثر قوة الإشارة لذا يجب أن تحاول الحفاظ على أوضح خط للموقع قدر الإمكان وكما أنّ هذا ليس عمليًا في العالم الحقيقي، حيث يوجد دائمًا شيء ما في الطريق تقريبًا ولكن يمكنك تقليل التأثير الذي سيحدث باستخدام ترددات محددة متاحة.
- كقاعدة عامة كلما انخفض التردد كانت خصائص اختراق الموجات أفضل، ومع ذلك فإنّه يعمل أيضًا على أنه كلما زاد التردد وكانت القدرات الانعكاسية للموجة أفضل لذلك في بعض الحالات، قد يعمل عكس إشارة إلى جهاز الاستقبال بشكل أفضل من محاولة إرسالها عبر كائنات مثل الجدران.
2- نطاق الشبكة والمسافة بين الأجهزة
كلما تباعدت الأجهزة المتصلة بالشبكة التي تحاول التواصل مع بعضها البعض، حيث كلما انخفضت قوة الإشارة ويرجع ذلك إلى الطريقة التي تنتشر بها الإشارات اللاسلكية، والتي تغطي مساحة أوسع مع انتقالها إلى مسافة أبعد وبسبب هذا، كلما انتشرت الإشارة بشكل أكبر كلما أصبحت أضعف وتنخفض قوة الإشارة وتقريبًا في علاقة تكعيبية عكسية فيما يتعلق بالمسافة بين الجهازين.
3- تداخل الشبكة اللاسلكية
- أصبحت الشبكات اللاسلكية أكثر شيوعًا وبالتالي يتم إرسال المزيد من عمليات الإرسال اللاسلكية عبر الهواء.
- يمكن أن تتسبب الإشارات التي تعمل على ترددات مماثلة في حدوث تداخل مع بعضها البعض ولها تأثير سلبي كبير على أداء الشبكة.
- هذا يعني أنّ نطاقات التردد الأكثر شيوعًا مثل النطاق (2.4 جيجاهرتز) غير المرخص يمكن أن تتأثر بشدة بسبب الاكتظاظ في الإشارات اللاسلكية إلى حد لن يعمل الجهاز عند مستوى مقبول.
- يمكن أن تتسبب التقنيات اللاسلكية الأخرى في حدوث تداخل مماثل مثل: الهواتف المحمولة وأفران الميكروويف التي تعمل ضمن نفس النطاقات.
- أصبحت المزيد من نطاقات التردد متاحة للعمل فيها لتجنب هذه المشكلة مثل نطاق التردد (5 جيجاهرتز) غير المرخص الذي أصبح شائعًا.
- عند العمل في مناطق ذات كثافة عالية للشبكات اللاسلكية، يُنصح بالعمل مع الشركات والمشغلين وما إلى ذلك من حولك لتجنب مشاكل التداخل في المستقبل.
4- تقاسم الإشارة
- تسمح الشبكات اللاسلكية لأكثر من شخص بالاتصال بمصدر شبكة آخر في أي وقت.
- تعني مشاركة الاتصال هذه أنّه كلما زاد عدد المشتركين الذين يستخدمون الشبكة، زاد عدد الأجهزة التي يتعين على نقطة الوصول محاولة الاتصال بها على الفور.
- يجب أن تقوم نقطة الوصول بتفويض مواردها لكل مشترك على حدة وفقًا لكمية أجهزة الإرسال اللاسلكية التي تعمل عليها.
- يمكن للمعدات القادرة على الازدواج الكامل إرسال البيانات واستلامها في وقت واحد بينما لا يمكن للمعدات أحادية الاتجاه سوى الإرسال أو الاستقبال في وقت واحد.
5- الهوائيات المنتشرة بشكل سيء
- نظراً لأنّ الهوائيات تعمل عن طريق الحد من انتشار الإشارات المرسلة إلى اتجاه معين، فيجب تثبيتها وتركيبها بشكل صحيح لتحسين أداء الشبكة.
- الأكثر وضوحًا هو نوع الهوائي عالي الاتجاه الذي يجب توجيهه مباشرة إلى المستقبل حتى يتم التقاط الإشارة، ولكن يجب توجيه أنواع الهوائي الأخرى بشكل صحيح للتأكد من أنّها ترسل الإشارة على المستوى الصحيح.
- عادةً ما تحتوي الهوائيات القطاعية على مستوى رأسي أو أفقي تعمل عليه، وستقوم الهوائيات متعددة الاتجاهات بنقل الإشارة بشكل جيد على مستوى واحد فقط ولكن في جميع الاتجاهات.
في النهاية، مع زيادة متطلبات النطاق الترددي على الشبكة يُعد دفق الفيديو تطبيقًا واحدًا مكثفًا للنطاق الترددي فيمكن توفير سرعات إنتاجية عالية للحفاظ على الأداء وموثوقية الشبكة عند مستوى عالٍ.
