Wireless and Mobile Networks PDF

‫الشبكات الالسلكية والمحمولة‬ ‫‪Wireless and Mobile Networks‬‬ ‫تعد الشبكات الالسلكية والمحمولة أساسية في االتصاالت الحديثة‪ ،‬حيث تمكّن األجهزة من االتصال والتواصل دون‬ ‫الحاجة إلى أسالك فعلي...

‫الشبكات الالسلكية والمحمولة‬ ‫‪Wireless and Mobile Networks‬‬ ‫تعد الشبكات الالسلكية والمحمولة أساسية في االتصاالت الحديثة‪ ،‬حيث تمكّن األجهزة من االتصال والتواصل دون‬ ‫الحاجة إلى أسالك فعلية‪.‬إليك نظرة مفصلة‪:‬‬ ‫‪.1‬التعريف ‪Definition‬‬ ‫‪ -‬الشبكات الالسلكية ‪ :Wireless Networks‬تستخدم هذه الشبكات موجات الراديو لنقل البيانات بين األجهزة‪ ،‬وال‬ ‫تتطلب اتصاالت مادية مثل الكابالت‪.‬‬ ‫‪ -‬الشبكات المحمولة ‪ :Mobile Networks‬هي جزء من الشبكات الالسلكية التي توفر االتصال لألجهزة المحمولة‬ ‫(مثل الهواتف الذكية واألجهزة اللوحية) أثناء تنقلها‪.‬‬ ‫‪.2‬المكونات الرئيسية ‪Key Components‬‬ ‫‪ -‬محطات القاعدة ‪ :Base Stations‬تسهل االتصال بين األجهزة المحمولة والشبكة‪.‬‬ ‫‪ -‬األجهزة المحمولة ‪ :Mobile Devices‬الهواتف الذكية‪ ،‬األجهزة اللوحية‪ ،‬أجهزة الكمبيوتر المحمولة‪ ،‬إلخ‪ ،‬التي‬ ‫تتصل بالشبكة‪.‬‬ ‫‪ -‬الشبكة األساسية ‪ :Core Network‬الجزء المركزي من الشبكة الذي يدير توجيه البيانات والخدمات‪.‬‬ ‫‪.3‬أنواع الشبكات الالسلكية ‪Types of Wireless Networks‬‬ ‫‪ : Wi-Fi -‬تقنية شبكة السلكية قصيرة المدى تستخدم موجات الراديو‪.‬‬ ‫‪ -‬الشبكات الخلوية ‪ :Cellular Networks‬توفر تغطية واسعة النطاق باستخدام شبكة من محطات القاعدة‪.‬تشمل‬ ‫أمثلة على ذلك الشبكات ‪ 4G‬و‪.5G‬‬ ‫‪ : Bluetooth -‬تقنية قصيرة المدى لربط األجهزة مثل سماعات الرأس واألجهزة القابلة لالرتداء‪.‬‬ ‫‪.4‬أجيال الشبكات المحمولة ‪Mobile Network Generations‬‬ ‫‪ : 1G -‬االتصاالت الصوتية التناظرية‪.‬‬ ‫‪ : 2G -‬خدمات الصوت الرقمية والرسائل القصيرة (‪.)SMS‬‬ ‫‪ : 3G -‬خدمات البيانات‪ ،‬مما يمكّن اإلنترنت المحمول‪.‬‬ ‫‪ : 4G -‬اإلنترنت المحمول عالي السرعة وتحسين خدمات البيانات‪.‬‬ ‫‪ : 5G -‬اإلنترنت فائق السرعة مع زمن استجابة منخفض‪ ،‬يدعم أجهزة إنترنت األشياء والتطبيقات المتقدمة‪.‬‬ ‫‪.5‬المزايا ‪Advantages‬‬ ‫‪ -‬التنقل ‪ :Mobility‬يمكن للمستخدمين التحرك بحرية مع البقاء متصلين‪.‬‬ ‫‪ -‬المرونة ‪ : Flexibility‬من السهل نشرها في بيئات مختلفة دون الحاجة إلى بنية تحتية مادية‪.‬‬ ‫‪ -‬قابلية التوسع ‪ :Scalability‬يمكن توسيع الشبكات بسهولة الستيعاب المزيد من المستخدمين‪.‬‬  Challenges ‫ التحديات‬.6.‫ يمكن أن تتأثر جودة اإلشارة بالعوائق المادية واألجهزة اإللكترونية األخرى‬:Interference ‫ التداخل‬-.‫ الشبكات الالسلكية أكثر عرضة للوصول غير المصرح به والهجمات‬:Security ‫ األمان‬-.Wi-Fi ‫ خاصة في شبكات‬،‫ قد تكون منطقة التغطية محدودة‬:Limited Range ‫ النطاق المحدود‬- Future Trends ‫ االتجاهات المستقبلية‬.7.‫ زيادة االتصال لألجهزة الذكية‬:)IoT( IoT Integration ‫ تكامل إنترنت األشياء‬- ‫ تطوير تدابير أمان أفضل لحماية االتصاالت‬:Enhanced Security Protocols ‫سنة‬ ّ ‫ بروتوكوالت األمان المح‬-.‫الالسلكية‬.‫ تحسين قوة اإلشارة والتغطية‬:Advanced Antenna Technologies ‫ تقنيات الهوائي المتقدمة‬- Conclusion ‫الخالصة‬ ‫ وهي تستمر في‬.‫دورا حيويًا في تمكين االتصال والتواصل في عالمنا الرقمي اليوم‬ ً ‫تلعب الشبكات الالسلكية والمحمولة‬.‫ داعمة للتقنيات والتطبيقات الجديدة‬،‫التطور‬ Wireless and Mobile Networks Wireless and mobile networks are essential for modern communication, enabling devices to connect and communicate without physical wires. Here’s a detailed overview: Definition - Wireless Networks: These use radio waves to transmit data between devices. They do not require physical connections like cables. - Mobile Networks: A subset of wireless networks that provide connectivity to mobile devices (like smartphones and tablets) as they move. Key Components - Base Stations: These facilitate communication between mobile devices and the network. - Mobile Devices: Smartphones, tablets, laptops, etc., that connect to the network. - Core Network: The central part of the network that manages data routing and services..Types of Wireless Networks - Wi-Fi: Short-range wireless networking technology using radio waves. - Cellular Networks: Provide wide-area coverage using a network of base stations. Examples include 4G and 5G networks. - Bluetooth: Short-range technology for connecting devices like headsets and wearables. Mobile Network Generations 1 - G1: Analog voice communication. 2 - G2: Digital voice and SMS services. 3 - G3: Data services, enabling mobile internet. 4 - G4: High-speed mobile internet and improved data services. 5 - G5: Ultra-fast internet with low latency, supporting IoT devices and advanced applications. Advantages - Mobility: Users can move freely while staying connected. - Flexibility: Easy to deploy in various environments without the need for physical infrastructure. - Scalability: Networks can be expanded easily to accommodate more users. Challenges - Interference: Signal quality can be affected by physical barriers and other electronic devices. - Security: Wireless networks are more susceptible to unauthorized access and attacks. - Limited Range: The coverage area can be limited, especially for Wi-Fi networks. Future Trends - IoT Integration: Increased connectivity for smart devices. - Enhanced Security Protocols: Development of better security measures to protect wireless communications. - Advanced Antenna Technologies: Improving signal strength and coverage. Conclusion Wireless and mobile networks play a crucial role in enabling connectivity and communication in today's digital world. They continue to evolve, supporting new technologies and applications.  ‫الفصل ‪ :1‬أساسيات النقل‬ ‫‪Introduction‬‬ ‫المقدمة‬ ‫لكي يتم نقل البيانات‪ ،‬يجب تحويلها إلى إشارات كهرومغناطيسية‪.‬‬ ‫القاعدة ‪ :1-1‬البيانات التناظرية والرقمية‬ ‫‪ -‬يمكن أن تكون البيانات تناظرية أو رقمية‪.‬‬ ‫‪ -‬البيانات التناظرية تشير إلى المعلومات المستمرة؛ البيانات الرقمية تشير إلى المعلومات ذات الحاالت المنفصلة‪.‬‬ ‫‪Comparison of Analog and Digital Signals‬‬ ‫مقارنة اإلشارات التناظرية والرقمية‬ ‫‪ -‬اإلشارات التناظرية يمكن أن تحتوي على عدد غير محدود من القيم في نطاق معين‪.‬‬ ‫‪ -‬اإلشارات الرقمية يمكن أن تحتوي على عدد محدود فقط من القيم‪.‬‬ ‫‪Periodic and Non-Periodic Signals‬‬ ‫اإلشارات الدورية وغير الدورية‬ ‫‪ -‬تستخدم عادةً اإلشارات التناظرية الدورية واإلشارات الرقمية غير الدورية في اتصاالت البيانات‪.‬‬ ‫‪ -‬اإلشارات التي تتكرر بعد فترة زمنية ثابتة تُسمى إشارات دورية‪ ،‬بينما تلك التي ال تتكرر تُسمى إشارات غير دورية‪.‬‬ ‫‪Periodic Analog Signals‬‬ ‫اإلشارات التناظرية الدورية‬ ‫‪ -‬يمكن تصنيف اإلشارات التناظرية الدورية إلى بسيطة أو مركبة‪.‬‬ ‫‪ -‬اإلشارة التناظرية الدورية البسيطة‪ ،‬مثل الموجة الجيبة‪ ،‬ال يمكن تفكيكها إلى إشارات أبسط‪.‬‬ ‫‪Electromagnetic Wave‬‬ ‫الموجة الكهرومغناطيسية‬ ‫‪ -‬موجة كهرومغناطيسية تتغير باستمرار ويمكن أن تنتشر عبر مجموعة متنوعة من الوسائط‪ ،‬حسب التردد‪.‬‬ ‫‪ -‬تتضمن األمثلة على الوسائط‪ :‬األسالك النحاسية‪ ،‬كابالت األلياف الضوئية‪ ،‬والجو أو الفضاء‪.‬‬ ‫‪Frequency and Period‬‬ ‫التردد والفترة‬ ‫‪ -‬التردد هو معدل التغير بالنسبة للزمن‪.‬‬ ‫‪ -‬التغير في فترة زمنية قصيرة يعني ترددًا عاليًا‪ ،‬بينما التغير في فترة طويلة يعني ترددًا منخفضًا‪.‬‬ ‫‪Phase‬‬ ‫الطور‬ ‫‪ -‬الطور يصف موقع الموجة بالنسبة للزمن صفر‪.‬‬ ‫‪Wavelength and Period‬‬ ‫طول الموجة والفترة‬ ‫‪ -‬طول الموجة هو المسافة التي تشغلها دورة واحدة من اإلشارة‪.‬‬ ‫‪ -‬المسافة بين نقطتين من الطور المتوافق لدورتين متتاليتين‪.‬‬ ‫‪Fundamental Frequency‬‬ ‫التردد األساسي‬ ‫‪ -‬التردد األساسي هو عندما تكون جميع مكونات التردد إلشارة ما مضاعفات صحيحة لتردد واحد‪.‬‬  Bandwidth ‫عرض النطاق‬.‫ عرض النطاق هو نطاق الترددات الموجودة في إشارة مركبة‬-.‫ عرض النطاق لإلشارة المركبة هو الفرق بين أعلى وأدنى الترددات الموجودة في تلك اإلشارة‬- !‫ فال تتردد في إخباري‬،‫إذا كنت بحاجة إلى مزيد من التفاصيل أو ترجمة نقاط معينة‬ ------------------------------------------------ Chapter 1: Transmission Fundamentals Introduction To transmit data, it must be transformed into electromagnetic signals. Rule 1-1: Analog and Digital -Data can be analog or digital. -Analog data refers to information that is continuous, while digital data refers to information that has discrete states. Comparison of Analog and Digital Signals -Analog signals can have an infinite number of values within a range, whereas digital signals can have only a limited number of values. Periodic and Non-Periodic Signals -In data communications, we commonly use periodic analog signals and non-periodic digital signals. -Signals that repeat after a fixed time period are called periodic signals, while those that do not are called non-periodic signals. Periodic Analog Signals -Periodic analog signals can be classified as simple or composite. -A simple periodic analog signal, like a sine wave, cannot be decomposed into simpler signals. Electromagnetic Wave -A continuously varying electromagnetic wave can be propagated over various media, depending on frequency.  -Examples of media include copper wire (twisted pair and coaxial cable), fiber optic cable, and atmosphere or space propagation. Frequency and Period -Frequency is the rate of change with respect to time. -Rapid changes indicate high frequency, while gradual changes indicate low frequency. Phase -Phase describes the position of the waveform relative to time zero. Wavelength and Period -Wavelength (λ) is the distance occupied by a single cycle of the signal, representing the distance between two points of corresponding phase in consecutive cycles. Fundamental Frequency -Fundamental frequency is when all frequency components of a signal are integer multiples of a single frequency. -The spectrum is the range of frequencies that a signal contains. Bandwidth -Bandwidth is the range of frequencies contained in a composite signal. -The bandwidth of a composite signal is the difference between the highest and lowest frequencies contained in that signal. Course Description: This course provides an overview of wireless network principles, technology, and application. It includes transmission fundamentals, satellites Communications, cellular Wireless networks, IEEE 802.11 wireless LAN standard, Bluetooth technology, Mobile Ad hoc Network, and Protocols to support mobile users. Course Objectives: The main objective of this course is to provide the students with basic learnings of wireless technologies and to develop the primary design skills for wireless and mobile networks design. :‫وصف المقرر‬ ‫ االتصاالت عبر‬،‫ تشمل أساسيات النقل‬.‫تقدم هذه الدورة نظرة عامة على مبادئ وتقنيات وتطبيقات الشبكات الالسلكية‬ ‫ الشبكات‬،‫ تقنية البلوتوث‬،IEEE 802.11 ‫ الالسلكي‬LAN ‫ معيار‬،‫ الشبكات الالسلكية الخلوية‬،‫األقمار الصناعية‬.‫ والبروتوكوالت التي تدعم المستخدمين المتنقلين‬،‫المحمولة المتخصصة‬ :‫أهداف المقرر‬ ‫الهدف الرئيسي من هذه الدورة هو تزويد الطالب بمعرفة أساسية حول التقنيات الالسلكية وتطوير المهارات األساسية‬.‫لتصميم الشبكات الالسلكية والمتنقلة‬ ‫مواضيع الفصل األول‬ ‫ نظرة عامة أساسية على مواضيع النقل‬- Basic overview of transmission topics - ‫ مفاهيم اتصاالت البيانات‬- Data communications concepts - ‫ سعة القناة‬- Channel capacity - ‫ وسائط النقل‬- Transmission media - ‫ اإلشارة الرقمية‬،‫ البيانات الرقمية‬- Digital data, digital signal - ‫ اإلشارة الرقمية‬،‫ البيانات التناظرية‬- Analog data, digital signal - ‫ اإلشارة التناظرية‬،‫ البيانات الرقمية‬- Digital data, analog signal - ‫ اإلشارة التناظرية‬،‫ البيانات التناظرية‬- Analog data, analog signal -