أصناف أنظمة اتصالات الميكروويف

تُصنف أنظمة اتصالات الميكروويف بشكل أساسي إلى أنظمة ساتلية وأنظمة أرضية، ويتطلب كلا النظامين جزء خاص بالإرسال وجزء خاص بالاستقبال، كما يحول نظام النقل إشارة النطاق الأساسي إلى إشارة الميكروويف ويحول نظام الاستلام إشارة الميكروويف إلى إشارة النطاق الأساسي، وإشارة النطاق الأساسي هي إشارة متعددة النقل تحمل عددًا من إشارات النطاق الترددي المنخفض الفردية، مثل الصوت والبيانات والفيديو ويتم تعدد الإرسال إمّا باستخدام (TDM) أو (FDM).

أساسيات أصناف أنظمة اتصالات الميكروويف

1- نظام نقل الموجات الصغرية الأرضي TMTS

• في هذه الأنظمة، تتركز الإشارات بشكل كبير ويجب أن يكون المسار المادي ضمن خط البصر.

• يتم تمديد الإشارات في هذه الأنظمة بمساعدة أبراج الترحيل.

• تحتاج أنظمة الموجات الدقيقة الأرضية إلى هوائيات مكافئة اتجاهية لبث واستقبال الإشارات في نطاق جيجاهيرتز المنخفض.

ملاحظة:“TDM” هي اختصار لـ “Time-division multiplexing”.

ملاحظة:“FDM” هي اختصار لـ “Frequency-division multiplexing”.

ملاحظة:“TMTS” هي اختصار لـ “Terrestrial Microwave Transmission System”.

2- نظام إرسال الموجات الدقيقة عبر الأقمار الصناعية SMTS

• يستخدم نظام إرسال الموجات الدقيقة عبر الأقمار الصناعية للبث واستلام الإشارات.

• تحتاج هذه الأنظمة إلى أقمار صناعية متوفرة في المدار الثابت بالنسبة للأرض والذي يبلغ ارتفاعه (36000 كم) فوق الأرض.

• تعمل الأقمار الصناعية كمكررات مع هوائي استلام وجهاز إرسال وإرسال الإشارات.

ملاحظة:“SMTS” هي اختصار لـ “Satellite Microwave Transmission System”.

الفرق بين أنظمة SMTS وأنظمة TMTS

1- نظام نقل الميكروويف الأرضي

• نطاق التردد المعتمد هو من (4 جيجاهرتز) إلى (6 جيجاهرتز).

• في هذا النظام، يعتمد التوهين بشكل أساسي على التردد وقوة الإشارة.

• في أنظمة الإرسال الأرضية بالموجات الدقيقة، تجعل متطلبات الإشارة التثبيت صعبًا إلى حد ما.

• تستخدم الموجات الدقيقة الأرضية للتواصل من نقطة إلى نقطة.

• يتطلب إشارات مركزة وخط رؤية كمسار مادي.

• في هذه الأنظمة يمكن أن تكون أنظمة المسافات القصيرة غير مكلفة، ولكن أنظمة المسافات الطويلة تكاد تكون مكلفة.

• تستخدم أبراج الترحيل لتمديد الإشارات.

• تستخدم أنظمة الموجات الصغرية الأرضية كمعزز لشبكات الألياف الضوئية أو للاتصالات قصيرة المدى.

• تعد تغطية مساحة أنظمة الموجات الصغرية الأرضية أقل مقارنة بالأنظمة الأرضية مع عدد أقل من المحطات القاعدية.

2- نظام نقل الميكروويف عبر الأقمار الصناعية

• نطاق التردد المستخدم في هذا النظام بين (11 جيجاهرتز) إلى (14 جيجاهرتز).

• يتأثر التوهين عمومًا بالتردد والقوة.

• في أنظمة إرسال الموجات الدقيقة خلال الأقمار الصناعية، يكون تركيب الأقمار الصناعية أمرًا صعبًا للغاية.

• تتواصل الموجات الدقيقة عبر الأقمار الصناعية مع الأقمار الصناعية في الفضاء.

• هذه الأنظمة باهظة الثمن، حيث أنّ تكلفة البناء والإطلاق مرتفعة للغاية.

• تستخدم الأقمار الصناعية لتوسيع الإشارات.

• توفر روابط الأقمار الصناعية الاتصال في المواقع التي لا توجد فيها إمكانية للاتصال.

• توفر روابط الأقمار الصناعية الاتصال في المواقع التي لا توجد فيها إمكانية للاتصال.

• تغطية المنطقة لأنظمة الموجات الصغرية عبر الأقمار الصناعية أوسع من الأنظمة الأرضية مع عدد أقل من المحطات القاعدية، وبالتالي عرض نطاق أقل.

أسباب الجمع بين الاتصالات الأرضية والأقمار الصناعية في أنظمة اتصالات الميكروويف

1- تقليل عدد الصواري المطلوبة

• يمكن لشبكة (5G) استخدام ترددات عالية لنقل كميات هائلة من البيانات واستيعاب العديد من الأجهزة في وقت واحد، ومع ذلك يمكن أن تكافح الموجات عالية التردد للسفر لمسافات طويلة.

• يمكن أن تقطع إشارات (4G) حوالي ستة عشر كيلومترًا أو عشرة أميال.

• نطاق (5G) أقصر بحوالي (300) متر أو (0.2) ميل، هذا يعني أنّ هناك حاجة إلى عدد أكبر من صواري (5G) لتوفير تغطية لنفس المنطقة.

• في المدن قد تتلاءم صواري (5G) بشكل مريح مع محيطها، ومع ذلك في مناطق الجمال الطبيعي هناك تكلفة على المناظر الطبيعية يجب أخذها في الاعتبار.

• هذا هو المكان الذي تأتي فيه الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.

• نظرًا لوجود الأقمار الصناعية في المدار يمكنها توصيل الناس على الأرض دون التأثير على المناظر الطبيعية على مستوى الأرض، وهذا يعني أنّ المناطق الريفية لا تحتاج بالضرورة إلى أعداد كبيرة من الصواري للاستفادة من الاتصال.

• من خلال تقليل عدد الصواري التي نحتاجها لربط العالم، يمكن أيضاً توفير المال، وهناك تكاليف المواد والعمالة والصيانة المتضمنة لكل صاري (5G) تم بناؤه، وبالطبع هناك أيضاً تكاليف متضمنة في بناء الأقمار الصناعية وإطلاقها في الفضاء والحفاظ على مدارها، ولكن هناك حاجة إلى عدد أقل من الأقمار الصناعية مقارنة بصواري (5G) لتوفير تغطية على مساحة واسعة.

2- تغطية أوسع

• مع التكلفة والوقت المبذولين في بناء هوائيات (5G)، سيستغرق توفير (5G) للجميع وقتًا طويلاً، ومع ذلك يجب أن يظل الناس في المناطق الريفية أو المعزولة قادرين على التمتع بفوائد الاتصال.

• يمكن أن يكون الاتصال القوي مفيدًا أيضًا حتى في الأماكن غير المأهولة من الناحية الفنية.

• إذا ضاع شخص ما على جبل مثلاً، فمن الأفضل أن يكون قادرًا على الاتصال بشبكة اتصالات من أجل الوصول إلى الخريطة أو طلب المساعدة.

• يمكن للأقمار الصناعية التي يمكن الاتصال بها من أي مكان مع وجود خط رؤية واضح إلى السماء أنّ توفر هذا الاتصال عندما لا تتوفر الشبكات الأرضية.

• من خلال تمكين الأجهزة من التبديل بين الشبكات الأرضية والأقمار الصناعية يمكن إتاحة الاتصال بالإنترنت أو الاتصال بالأجهزة الأخرى من أي مكان تقريبًا.

3- البقاء على اتصال أثناء التنقل

• يمكن أن ينتقل حل الاتصالات في كل مكان بسلاسة من (5G) إلى القمر الصناعي أو العكس، بمجرد أن يصبح أحد أنواع الاتصال غير متوفر، وهذا يجعل من الممكن البقاء على اتصال في مركبة متحركة دون انقطاع الخدمة.

• للبقاء على اتصال أثناء السفر استخدامات عديدة.

• إنّها مهمة للمركبات ذاتية القيادة ولكنّها قد تفيد أيضًا السائقين البشر.

• في المناطق ذات التغطية الأرضية غير المكتملة هذا ليس ممكنًا دائمًا.

• إذا كان بالإمكان التبديل على الفور بين النطاق العريض للأجهزة المحمولة والأقمار الصناعية فستتمكن من التحقق من حالة المرور حتى في المناطق التي لا توجد بها أبراج للهاتف.

• يمكن أن يتيح الاتصال الثابت والموثوق أثناء السفر أيضاً تشغيل وسائل النقل العام عند الطلب في المناطق التي لا تعوض فيها خدمة الحافلات المنتظمة تكاليفها.

• يمكن للأشخاص طلب النقل إلى مكان معين ويمكن للسائق تغيير مسار الخدمة لنقل الركاب في نفس الاتجاه.

• ستعمل الخدمة بشكل أساسي كسيارة أجرة متعددة الأشخاص تنقل المسافرين إلى وجهة مشتركة.

في النهاية، إنّ (5G) والأقمار الصناعية مزيج قوي في أنظمة اتصالات الميكروويف، وتقنية (5G) سريعة للغاية وبدون زمن انتقال ناتج عن المسافات الكبيرة بين الأرض والأقمار الصناعية التي تدور في مدارها، وفي الوقت نفسه يمكن أن تصل إشارات الأقمار الصناعية إلى المناطق الريفية بدون البنية التحتية لدعم شبكة الجيل الخامس، كما توفر (5G) سرعات عالية بينما توفر الأقمار الصناعية تغطية واسعة.