كيف يعمل الهاتف?


للتواصل باستخدام هاتف محمول، يجب أن يكون هذا الهاتف ضمن نطاق إحدى المحطات الرئيسية للمشغل ويستقبل إشارات الراديو التي تتمتع بجودة كافية، وهذا ما تعكسه الأشرطة الموجودة على شاشة الهاتف، وفي الوقت الحاضر غالبا ما تصاحب هذه الإشارات علامة (“4G” أو “3G” أو “E” لإصدار « Edge » على سبيل المثال) وهذا من شأنه تحديد نوع التقنية المتاحة في المنطقة.

فعند إجراء مكالمة عبر الهاتف، يقوم هذا بالبحث عن أولوية أقرب فرع للمشغل وينشئ اتصال لاسلكي معه،ويحدث ذلك أيضًا عند استلام مكالمة، ولكن في هذه الحالة الأخيرة يتطلب الهوائي إنشاء اتصال، ولتوجيه الاتصال في هذه الحالة، يحتاج المشغل أن يعرف خلية الشبكة الخاصة بوحدة الاستقبال، ولهذا تقوم الهواتف عند استخدامها في إجراء مكالمة أو في حال عدم استخدامها بالإشارة إلى الشبكة وتحديث تطبيقاتها (للهواتف الذكية) على فترات منظمة.


الهاتف المحمول: «ميزة النقل»
إنها الميزة الرئيسية لهذا النوع من الاتصال حيث يتم الانتقال أثناء استخدام الهاتف، فهذا لا يشكل أي مشكلة عند التحرك بضعة أمتار داخل الخلية التي تتصل بها حاليا،ِ ولكن إذا تحرك الفرد بعيدا عن الهوائي، فإن الإشارة تضعف وقد يتوقف الاتصال، وللحيولة دون حدوث هذا، يقوم الهاتف المحمول بشكل مستمر بقياس نوعية الإشارات المحيطة به، وأثناء إجراء مكالمة، أدنى مستوى معين، فإنه يحول الاتصال تلقائيا إلى مشغل هوائي آخر، أقرب أو أقل ازدحام، وتسمى هذه الخطوة خلية «نقل» أو «انتقال مركز الاتصال».

التقنيات المختلفة المستخدمة عن طريق الهاتف المحمول
اليوم، تستخدم الهواتف المحمولة في المقام الأول ثلاثة تقنيات قائمة على مصفوفات هوائي الخلية.

  • تعمل تقنية النظام العالمي للمواصلات الجوالة (GSM) (أو هاتف محمول الجيل الثاني 2G) على نطاق تردد يصل إلى 900 ميغاهرتز و1800 ميغاهرتز، يقدم 2G سرعة محدودة تصل إلى 88 كيلو بايت في الثانية لنقل البيانات (كالرسائل القصيرة والصور وتصفح الإنترنت …) أو 200 كيلو بايت في الثانية EDGE والذي يعد الإصدار الأكثر تطورا، ويمكن للهاتف المزود بتقنية GSM توفير أقصى معدل للطاقة وهو 2 واط أثناء إجراء مكالمة، وفي أفضل ظروف الاستقبال، قد تكون الطاقة أقل ألف مرة (حوالي 0.001 واط).
  • تمر تقنية النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (UMTS) (أو 3G) من خلال نطاق تردد يصل إلى 900ميغاهرتز و2 غيغاهيرتز، وعلى نحو متقدم عن 2G، ففي  3Gشاع استخدام الإنترنت والوسائط المتعددة المتنقلة بمعدلات بيانات تتجاوز 384 كيلو بايت في الثانية (وتصل إلى 40 ميجابت في الثانية مع تطورات الجيل الثالث 3G +، H +)، وتعمل هذه التقنية هي الأخرى على نطاق واسع لعلاج الإشارة، وفي ظل ظروف استقبال أفضل، كما يمكن لهاتف الجيل الثالث 3G أن يعمل بطاقة أقل ملايين المرات عند أقصى قدر من الطاقة (علما بأن الطاقة القصوى هي 0.25 واط).
  • تعمل تقنية LTE (أو 4G) على نطاقات واسعة تصل إلى 800 ميغاهرتز و1800 ميغاهرتز و2600 ميغاهرتز وتم استخدامها سابقًا بواسطة تطبيقات أخرى، فكانت تستخدم مع نظام التلفزيون التناظرية قبل وصول تقنية TNT، وبفضل تقنيات الترميز الجديدة، يسمح  4Gبالفعل بتقديم طاقة تصل إلى ثلاثة أضعاف الطاقة التي كان يقدمها 3G لتصل إلى 100 ميجابايت في الثانية، وهذا يجعل من الممكن التنقل بين الاستخدامات مثل المكالمات المرئية « visio » أو البث التلفزيوني المباشر.
  • تم تصمم تقنية الجيل الخامس 5G لنقل البيانات بسرعة كبيرة وللاتصال السريع؛ إن البنية الأساسية لها تسمح بأنترنت الأشياء المرتبطة بمليارات الأجهزة المتصلة. إن تقنية الجيل الخامس 5G سوف تدعم الابتكارات المستقبلية، وذلك، في مجالات متنوعة مثلاً:

    – الرعاية الصحية،

    – السلامة العامة،

    – النقل،

    – الزراعة،

    – المدن الذكية.

    يمكن استغلال تقنية الجيل الخامس 5G بترددات منخفضة للطيف (spectre) (أقل من 6 جيغاهرتز) وفي ترددات أكثر إرتفاعاً، والتي تسمى موجات المليمتريه (أكثر من 6 جيغاهرتز).

وفي السنوات الأخيرة، ظهرت تقنيات أخرى تعمل على إثراء استخدامات الهاتف المحمول:

  • DECT (بالإنكليزية Digital Enhanced Cordless Telecommunications أختصرت بـ DECT1 تعنى حرفياً “الاتصالات اللاسلكية المحسّنة الرقمية”)، التي كانت تُعرف سابقًا باسم Digital European Cordless Telephone، هي معيار رقمي للهواتف اللاسلكية معدة للأفراد كما للشركات على مجموعة من التردد تتراوح من 1880 إلى 1920 ميغاهيرتز. هذا المعيار، على الرغم من أنه مصمم لمجموعة واسعة من الاستخدامات، يستخدم اليوم بشكل رئيسي للاتصالات الصوتية.
  • Bluetooth(بلوتوث) هو معيار اتصالات لتبادل البيانات في اتجاهين عبر مسافات قصيرة جدًا باستخدام موجات الراديو UHFضمن نطاق تردد يساوي 2.4 جيغاهرتز. والغرض منه هو تبسيط الاتصالات بين الأجهزة الإلكترونية عن طريق إزالة الروابط السلكية. يمكن إستبداله على سبيل المثال مكان الكابلات بين أجهزة الكمبيوتر والأجهزة اللوحية ومكبرات الصوت والهواتف المحمولة مع بعضها البعض أو مع الطابعات والماسحات الضوئية ولوحات المفاتيح وفأرات الحاسوب وأجهزة التحكم في ألعاب الفيديو والهواتف المحمولة وأجهزة المساعدة الرقمية الشخصية وأنظمة اليدين الحرة للميكروفونات أو سماعات الرأس، راديو السيارة، الكاميرات الرقمية، قارئات الباركود وأكشاك الإعلانات التفاعلية.
  • تمثل تقنية NFC («قرب حقل الاتصالات») إحدى تقنيات الاتصالات غير التلامسية لتبادل المعلومات على نطاق قريب (بضعة سنتيمترات كحد أقصى) بين محطة متنقلة (بعد مصادقة المستخدم) وجهاز الاستقبال، وتتيح طرز معينة من طرز الهواتف المحمولة عمليات الدفع والمصادقة على تذاكر السفر وقد يحل الهاتف محل بطاقة الائتمان.
  • تعد تقنية RFID («تحديد الهوية بترددات الراديو») إحدى التقنيات التي تعمل بدون اتصال ترددات الراديو، كما أنها تتيح الكشف التلقائي مع قراءة مسافات أكبر من المسافات التي تقرأها تقنية NFC.
  • وفي نطاق يبلغ عشرة أمتار، يستخدم البلوتوث للاتصال، لتوصيل الأجهزة، مثل الهواتف المحمولة بالسماعات أو سماعات الرأس.
  • وأخيرًا تستخدم الواي فاي لتوصيل هاتفك بـ«مربع» الإنترنت.
  • LoRa هي تقنية شبكة طويلة المدى تتيح الاتصال بسرعة تدفق منخفضة للأشياء المتصلة. مثل تقنيات3G/4G ، يسمح بروتوكول LoRa بالنقل الداخلي والخارجي عبر مسافات أطول. إن الميزة الكبيرة لـ LoRa، مقارنة بالشبكة الخلوية التقليدية، هي استقلالية أجهزة الاستقبال وكذلك تكلفة الاستخدام. تم تصميم شبكة LoRa لتقليل كحد أقصى لاستهلاك الطاقة. وبذلك يمكن أن يصل الغرض الى إستقلالية لعدة سنوات باستخدام بطارية بسيطة (عدادات الماء والكهرباء وما إلى ذلك). تشمل المزايا الأخرى، النطاق (حوالي 10 كلم في المناطق الريفية و1 كلم في المدينة)، بالإضافة إلى أن تكلفة التشغيل قليلة.

  • يسهِّل LTE-M تبادل المعطيات المخصبة (البيانات، الصوت، الرسائل النصية القصيرة) مع الأغراض الموجودة بين المباني أو في الأماكن المطمورة تحت الأرض. هذه التكنولوجيا مناسبة للمتابعة اللوجستية والمراقبة عن بُعد والمساعدة الطبية عن بُعد، أو إدارة قوافل السيارات.

في المناطق ذات التغطية الضعيفة في أماكن المدينة نضيف هوائيات صغيرة (على سبيل المثال في محطات الحافلات). هذه الهوائيات الصغيرة عبارة عن منشآت راديو شكلياً أصغر حجمًا، يمكن أن تكمل المنشآت اللاسلكية الأكبر حجمًا لتحسين التغطية وزيادة قدرة الشبكة اللاسلكية وتتكفل بالخدمات الجديدة ودعم خبرة المستخدم.

أنها توفر تغطية جيدة للمناطق وتسمح بخفض التعرض للمستخدمين عن طريق تقليل قوة نقل الهواتف المحمولة القريبة من نقاط الدخول.

لمزيد من المعلومات:

  • عمليات تشغيل المحطات المتنقلة على موقع جمعية شركات الاتصالات المتنقلة (تحت عنوان « الأجهزة المحمولة »)