اقرأ في هذا المقال
- ما هي المحطة الأساسية الخلوية؟
- ما هي محطة قاعدة الاتصالات الخلوية؟
- أساسيات المحطة الأساسية الخلوية
- ما هي مكونات المحطة الأساسية الخلوية؟
- مكونات البنية التحتية للمحطات القاعدية وشبكات الاتصالات الخلوية
- الوظائف المعينة لمحطات القاعدة الخلوية
على الرغم من أنّ مصطلح “المحطة الأساسية” يشير عادةً إلى الاتصال الخلوي إلّا أنّ المحطات الأساسية تخدم جميع أنواع الاتصالات اللاسلكية، وتشكل المحطة الأساسية عموماً ارتباطاً في شبكة من محطات القاعدة الإضافية، كجزء من نظام اتصالات يغطي منطقة جغرافية واسعة ويوفر خدمات الاتصالات الخلوية وغيرها.
ما هي المحطة الأساسية الخلوية؟
المحطة الأساسية: هي النقطة المركزية التي تتصل من خلالها الهواتف المحمولة بأهداف مختلفة في جميع أنحاء العالم، وترسل المحطات القاعدية إلى عدد كبير من الأجهزة المحمولة في وقت واحد بحيث يكون ناتج الإرسال الخاص بها مرتفعاً بالنسبة إلى ناتج الهاتف المحمول، ومع ذلك على مسافة نموذجية تبلغ حوالي “6-10 أمتار”، تنخفض قوة الإرسال للموقع الخلوي إلى مستوى منخفض للغاية.
ما هي محطة قاعدة الاتصالات الخلوية؟
محطة قاعدة الاتصالات الخلوية: هي جهاز لإرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق الترددات الراديوية “RF”، وهي الموقع الذي تتواصل من خلاله الأجهزة الخلوية مع أنظمة الاتصالات المنتشرة في جميع أنحاء العالم، وهوائيات محطة القاعدة الخلوية هي مصدر إشعاع التردد الراديوي الذي ينتقل من خلال الحجم المكاني للخلية التي تخدمها.
أساسيات المحطة الأساسية الخلوية:
يتم تركيب هوائي المحطة الأساسية على أبراج عالية لأنّه من السهل من هذه النقطة العالية البقاء على اتصال بمستخدمي الهواتف المحمولة، والذين غالباً ما يكونون بالقرب من الأرض وعادةً ما تكون عناصر الهوائي الفعلية لمحطة القاعدة أقل من عشرة سنتيمترات أي حوالي “4 بوصات”، ولكن يمكن تجميعها في مجموعات أو “صفائف” بارتفاع حوالي متر أي حوالي “3 أقدام”.
يجب أن يتم تثبيتها على برج للتغلب على العقبات، مثل الأشجار أو التلال أو المباني الشاهقة والتي تقف بين المحطة الأساسية وهاتفك الخلوي، وقد تكون هناك رفوف للهوائيات على ارتفاعات مختلفة على طول البرج، وينتمي كل رف في الواقع إلى مزود خدمة خلوي “PCS” مختلف، ونظراً لأنّ هيكل البرج باهظ الثمن غالباً ما يكون من الاقتصادي لمقدمي الخدمة استئجار مساحة على برج مملوك لمنافس أو طرف ثالث.
تنقسم معظم الخلايا إلى ثلاثة أقسام وبالتالي سيكون لكل حامل هوائي شكل مثلث، وعادةً ما يكون لكل وجه من وجه الحامل ثلاثة هوائيات مثبتة، ومن بين الهوائيات الثلاثة اثنان للاستقبال والآخر للإرسال ويستخدم اثنان على جانب الاستقبال حتى تتمكن المحطة الأساسية من مقارنة الإشارات واختيار أفضل هوائي لكل مستخدم داخل الخلية.
يُعرف هذا باستقبال التنوع لإدارة اختلافات الطاقة بشكل متساوٍ بين مرسل المحطة الأساسية الخلوية وجهاز إرسال الهاتف المحمول الصغير الذي يعمل بالبطارية، ويوضع هوائي إرسال البرج الخلوي عادة بين هوائيي الاستقبال، وعلى الرغم من اختلاف تردد الاستقبال عن تردد الإرسال يتم فصل الهوائيات بعدة أمتار بسبب الاختلاف الكبير في مستويات الطاقة.
يرتبط الحجم المادي للهوائيات عموماً بتردد تشغيلها، على سبيل المثال استخدم نظام الهاتف المحمول الذي تبلغ قوته “450 ميجاهرتز” في حوالي عام 1990م، وهوائيات يبلغ ارتفاعها حوالي “4 أمتار”، حيث تستخدم أنظمة “GSM” حوالي “1900 ميجاهرتز” هوائيات أصغر بكثير لتحقيق مكاسب مماثلة وأنماط إشعاع الهوائي.
هناك نوعان من الهوائيات الخلوية المستخدمة وهي الهوائيات “Omnidirectional” و”Sector”، وتُستخدم الهوائيات متعددة الاتجاهات بشكل عام فقط في المناطق ذات حجم حركة المرور المنخفض، أو “الخلايا” الصغيرة جداً أو الداخلية، ويوجد تحت البرج عادة مبنى صغير يضم الأجهزة الإلكترونية.
ولنقل المكالمات تتطلب المحطة الأساسية مكبر إرسال قوياً لتوليد إشارات قوية، ويرتبط مضخم الطاقة بهوائي الإرسال بطول كابل متحد المحور، كما يتم توصيل هوائيات الاستقبال عن طريق الكابل بمضخمات منخفضة الضوضاء يمكنها اكتشاف الإشارات الواردة الضعيفة وفصلها عن أي ضوضاء في الخلفية موجودة.
يتصل بنك من الدوائر الإلكترونية يسمى رف جهاز الإرسال والاستقبال بالضوضاء المنخفضة ومضخمات الطاقة، ويحول إشارات الراديو الخاصة بهم إلى إشارات رقمية والعكس صحيح، كما يتصل جهاز الإرسال والاستقبال بجهاز التبديل الإلكتروني الذي يوجه المكالمات بين المحطة الأساسية ونظام الهاتف الرئيسي.
- “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.
- “PCS” هي اختصار لـ “Personal Communications Services”.
ما هي مكونات المحطة الأساسية الخلوية؟
1- الهوائيات:
الهوائي: هو أداة تستخدم لإرسال واستقبال الإشارات، ومن أجل توفير ظروف إرسال واستقبال جيدة يتم وضع الهوائيات على ارتفاع مرتفع عن الأرض فوق برج أو فوق أسطح المباني أو بالقرب منها، وقد تكون الهوائيات من أنواع وأحجام مختلفة على سبيل المثال هوائي مائل وجهاز وصول لاسلكي وهوائي صاري وقد تكون الهوائيات اتجاهية أو تكيفية أي قدرة تتكيف مع ظروف اتجاه المسافة أو من أنواع أخرى وفقاً لتوليد الاتصالات وتقنياته.
2- غرفة الاتصالات:
غرفة الاتصالات: هو مكان تخزين المعدات الإلكترونية، على سبيل المثال أجهزة الاتصال وأجهزة الاستقبال والمرسلات ومكبرات الصوت.
3- نظام الكمبيوتر:
يحتوي على الشاشات التي تراقب أجهزة الإرسال والاستقبال، ويعمل نظام الكمبيوتر بترحيل ارتباطات إلى مفاتيح الاتصال أي خطية أو لاسلكية، ويتضمن على الواجهة معها اعتماداً على تقنية الاتصال ذات الصلة وتوفر أنظمة التبديل التحكم في مرور عدد كبير من الاتصالات عبر الشبكة ومراقبتها.
4- تكامل المحطة الأساسية في الشبكة العالمية:
يمكن القيام في تكامل موقع خلوي واحد أي محطة قاعدة في الشبكة الخلوية العامة عن طريق الخط الهاتفي المنتظم، أو من خلال الألياف البصرية أو من خلال اتصالات الميكروويف أو الأقمار الصناعية المعينة للاتصالات السريعة.
أنظمة الإمداد بالكهرباء:
مثل أنظمة الطاقة والأنظمة الاحتياطية في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
مكونات البنية التحتية للمحطات القاعدية وشبكات الاتصالات الخلوية:
- شبكة الهاتف العامة المحولة “PSTN“، توفر البنية التحتية لشبكة الخطوط واجهة بين أنظمة الاتصالات الخلوية وأنظمة اتصالات الخط.
- يدعم “MSC” حوالي “100000 مشترك” ويتم إنهاء حوالي “5000 اتصال” في وقت واحد، ويعمل مركز المحطة بوظائف التحكم في الاتصالات وإدارة الشؤون المالية.
- الموقع الخلوي المعروف أيضاً باسم المحطة الأساسية.
- قراءة التعرض للإشعاع من محطات القاعدة الخلوية.
- أجهزة المستعمل النهائي، مثل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمحطات الطرفية المحمولة.
ملاحظة:“MSC” هي اختصار لـ “Mobile Station Center”.
ملاحظة:“PSTN” هي اختصار لـ “Public Switched Telephone Network””.
الوظائف المعينة لمحطات القاعدة الخلوية:
1- الاتصال الخلوي:
هذه هي الوظيفة الرئيسية للمحطة الأساسية كجزء من شبكة الاتصالات الخلوية.
2- نقطة وصول لاسلكية:
قد تتفعل المحطة الأساسية كنقطة تسمح بالوصول إلى شبكات اتصالات الكمبيوتر، مثل الإنترنت والشبكات اللاسلكية من خلال أجهزة المودم، وإلى الملحقات الرقمية الشخصية “PDAs” مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحية والهواتف المحمولة والعدادات الذكية.
- “PDAs” هي اختصار لـ “Personal Digital Assistant”.
3- الرسم البياني والملاحة:
قد تنجز المحطة الأساسية نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية من الموقع الجغرافي للمحطات القاعدية معروف بدقة، وهم يراقبون باستمرار الفرق في المسافة بين هذا الموقع والبيانات على المواقع المستلمة من خلال أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية، كما ترسل المحطات الأساسية المعلومات حول المسافات المختلفة إلى نظام الملاحة والتصحيحات التي يتم تلقيها من خلال أدواتها تنهي برامج الملاحة من العثور على الموقع بدقة أكبر.
4- الوساطة بين أجهزة الاتصال:
قد تشتغل المحطات القاعدية كوسيط في أنظمة الاتصالات اللاسلكية اللاإرادية مثل أجهزة الراديو ثنائية الاتجاه أو أجهزة الإرسال والاستقبال المحمولة باليد، وإذا كان جهاز إرسال واحد في هذا النظام بعيد عن نطاق استقبال نظام الاتصال فقد يتم إنجاز الاتصال من خلال محطة أساسية واحدة أو أكثر.
