الجيل الثالث لتكنولوجيا الاتصال اللاسلكي

انتشر حاليا في اليابان شبكات الهاتف الخلوي ذو السرعة العالية مستخدمة الجيل الثالث G3 من أنظمة الهاتف الخلوي ومع مطلع العام 2003 سوف تنتشر هذه التكنولوجيا في أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية. إن ما يمتاز به الجيل الثالث عن الجيلين السابقين من الاتصالات اللاسلكية هو أن الجيل الثالث مصمم للتعامل مع البيانات والصوت معاً وبسرعة تبلغ2.5 كيلوبت في الثانية وهذه تعادل ضعف سرعة الاتصال السلكي الحالي.. وجدير بالذكر أن مصطلح الجيل الثالث هو مصطلح واسع سيغطي العديد من المعايير والتقنيات التي تطبق في مختلف الدول والبلدان وقد تختلف من قارة إلى أخرى. وسيتم التطوير على شبكات الجيل الثالث باستمرار وحسب ما تقتضيه الحاجة.

من المعلوم أن شركات الاتصالات تستخدم تقنيات متعددة للاتصالات الجيل الثاني حالياً ومنها على سبيل المثال نظام الـ GSM الذي تستخدمه كلاً من أوروبا وأسيا وهناك نظام الـ CDMA المستخدم من بعض الشركات في أمريكا وشركات أخرى تعتمد على نظامTDMA وقد سبق التطرق في هذا الموضوع في الجزء الأول بعنوان أجيال الاتصال اللاسلكي.. وتزعم شركات نظام الـ GSM وشركات نظام CDMA التحول إلى نظام W-CDMA بينما الشركات التي تعتمد نظام TDMA ستتحول إلى نظام EDGE.  وتجدر الإشارة هنا إلى أن الدراسات تؤكد أن سرعة النظام W-CDMA والبالغة 2 ميجابت في الثانية تفوق سرعة EDGE والبالغة 385 كيلوبت في الثانية. 

مصطلحات هامة

تقنيــــــة الجيــــل الثالــــث
الوصول المتعدد بالتقسيم الكودي العريض النطاق	Wideband Code Division MultipleAccess	W-CDMA
معدل المعلومات المحسنة للارتقاء العالمي	Enhanced Data Rate for GlobalEvolution	EDGE
تقنيــــة الجيـــل الثانــي
المقياس العالمي للاتصالات الخلوية	Global Standard for Mobile Communication	GSM
الوصول المتعدد بالتقسيم الكودي	Code Division Multiple Access	CDMA
الوصول المتعدد بالتقسيم الزمني	Time Division Multiple Access	TDMA
تقنيــة الجيــل الأول
نظام الهاتف الخلوي المتطور	Advance Mobile Phone System	AMPS
الوصول المتعدد بالتقسيم الترددي	Frequency Division Multiple Access	FDMA

ما الفرق بين CDMA و W-CDMA?

كلا من النظامين  CDMA و W-CDMA مبنيان على تقنية الطيف المنتشر.  وتستخدم الهواتف الخلوية الأقدم المعتمدة على TDMA والـ GSM الطيف المنتشر من خلال تقسيم طيف الراديو إلى حزم ترددية ضيقة. ولزيادة السعة فإن هذه الشبكات تقوم بدمج عدة مكالمات هاتفية على نفس القناة الترددية. ولكن هناك حد أقصى لعدد المستخدمين لنفس القناة قبل أن تحدث تشوشات وتقطعات في الإشارة المنقولة.

أما نظام الـ CDMA فهو يخصص كود (شيفرة) محدد لكل مكالمة هاتفية وبالتالي فإنه يمكن لمجموعة من الإشارات الراديوية أن تتقاسم مدى واسع من ترددات الراديو, بحيث يلتقط كل مستقبل المكالمة التي تخصه بناء على الكود الذي تحمله.  أما من ناحية الفرق بين CDMA و W-CDMA فإن تقنية CDMA تستخدم قنوات عرضها 1.25ميجاهيرتز في مدى ترددي عرضه 1.9 جيجاهيرتز. أما تقنية W-CDMA فتستخدم قنوات عرضها 20 ميجاهيرتز  في مدى ترددي عرضه 2 جيجاهيرتز، مما يسمح بمعدل معلومات أسرع وعدد اكبر من المستخدمين.

خيارات متعددة أمام مطوري نظم الجيل الثالث

تدرس العديد من الشركات أفضل الحلول من أجل اعتماد نظام يكفل نقل البيانات بسرعة وكفاءة عالية وبأسعار معقولة. 

الهوائيات الذكية

تحتوي قاعدة الاتصالات الهوائية على هوائيات تبث في جميع الاتجاهات وبشدة متساوية ولكن الهوائيات الذكية هي مجموعة من الهوائيات في صورة مصفوفة توجد في محطات القاعدة الخلوية تقوم بتوجيه الإشارات في اتجاهات معينة بحيث تتحكم في شدتها وفي اتجاهها, ويعتمد هذا النظام على نظام حوسبة رقمي لمعالجة الإشارة والتحكم في توجيهها من خلال ربطها بالهوائيات في قاعدة الاتصال الخلوي. وهذه الهوائيات الذكية بامكانها تتبع المستخدم ويمكن لهذا النظام من إعادة استخدام نفس الترددات لآخرين في نفس المنطقة وهذه الطريقة توفر استخداماً أفضل للطيف الراديوي مع توفير سرعة اكبر لنقل البيانات.  ولكن المشكلة الوحيدة تكمن في حالة حركة الشخص المستقبل حيث يقل معدل البيانات بحركة المستقبل.

تقنية النطاق الفائق العرضUltraWideBand UWB

نعلم أن موجات الراديو المرسلة تتكون من موجة حاملة والإشارة, والموجة الحاملة هي التي تنقل الإشارة أما الإشارة فهي البيانات المنقولة. والتي تأتي من المايكرفون أو الكاميرا التلفزيونية أو من شبكة الإنترنت.  وتحمل الإشارة على الموجة الحاملة بواسطة عملية التضمين التردديFrequency Modulation بحيث يجعل الموجة الحاملة تنتشر بنفس معدل معلومات الإشارة.ويعرف هذا بنظام راديو الانتشار الطيفي.  ولكن نظام النطاق فائق العرضUWB يتم فيه الاستغناء عن الموجة الحاملة، وسميت بهذا الاسم لان هذه التقنية تستخدم الطيف الراديوي كله وليس شريحة صغيرة منه كما في التقنيات السابقة. وترسل الإشارة في شكل نبضات بمعدل 40 مليون نبضة في الثانية.  والمستقبلات التي تعرف نمط النبضات هي وحدها القادرة على فك كود هذه الإشارات, ولحل مشكلة التداخل بين هذه الإشارات وإشارة الراديو والتلفزيون يتم تخفيض قوة هذه الإشارات إلى ادني مستوى (يصل إلى 50 جزء من مليون من الواط) وهذه القدرة المنخفضة تجعل مدى انتشار هذه الإشارات لا يزيد عن عدة أمتار. ولهذا فإن استخدام هذه التقنية سوف يكون مقصورا على الشبكات المحلية الداخلية.

مفهوم التضمين Multiplexing

تقنية التضمين مستخدمة منذ الخمسينات لإرسال أكثر من إشارة على نفس القناة وهو يستخدم في الاتصالات من خلال الألياف البصرية حيث يتم تجزئة مجموعة كبيرة من البيانات إلى أجزاء صغيرة ترسل في نفس الوقت على أطوال موجات ضوئية مختلفة ثم تضم مرة أخرى عند المستقبل. وينطبق نفس المبدأ على الاتصال اللاسلكي إلا أن الأطوال الموجية المستخدمة تقع في منطقة الراديو من الطيف الكهرومغناطيسي. والمخطط التالي يوضح أهمية التضمين للحفاظ على البيانات من التشتت بواسطة التداخل قبل وصولها إلى المستخدم.

في النهاية لا شك أن ما تم عرضه يوضح مدى صعوبة حل كافة المشاكل المتعلقة بالاتصالات اللاسلكية وهذا قد يعزي السبب في ارتفاع تكلفة استخدام الهواتف الخلوية ولكن من مفارقات التاريخ أن يبدأ أو اتصال بطريقة لاسلكية والآن اغلب اتصالاتنا سلكية ومن يدري تكون وسيلة الاتصالات في المستقبل مختلفة تماما لما نشهده حالياً