شبكات لاسلكية - الفصل األول

‫الشبكات الالسلكية‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫–‪-0‬‬ ‫ألشبكات الالسلكية‬  ‫رقم الصفحة‬ ‫العنوان‬ ‫‪2‬‬ ‫‪.1‬تطور االتصاالت الالسلكية‬ ‫...

‫الشبكات الالسلكية‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫–‪-0‬‬ ‫ألشبكات الالسلكية‬  ‫رقم الصفحة‬ ‫العنوان‬ ‫‪2‬‬ ‫‪.1‬تطور االتصاالت الالسلكية‬ ‫‪3‬‬ ‫‪.2‬شبكات االتصاالت الخليوية‬ ‫‪4‬‬ ‫‪.3‬ثورة الهواتف النقالة‬ ‫‪5‬‬ ‫‪.4‬توجهات مستقبلية‬ ‫‪6‬‬ ‫‪.5‬الخالصة‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫–‪-1‬‬ ‫ألشبكات الالسلكية‬  ‫‪.1‬تطور االتصاالت الالسلكية‪:‬‬ ‫ي ام ‪ ،1896‬و ي ام ‪ 1901‬أرس ا اال رس ا ااا ل‬ ‫اخترع ماركوني أول نظام اتص ا ااالت لس ا االكي للتلم ار‬ ‫بر المحيط األطلس ا ا ااي لمس ا ا ااا ة ‪ 3200km‬حيث قام هذا الجهاز بإرس ا ا ااال محار أبجد ة بر‬ ‫التلم ار‬ ‫إش ااارم تماةليةد أتط ت ور التص ااالت إلك نقل كل أنواع الم لومات حول ال ال و بر األقمار الصا ا ا يةد‬ ‫ركزت التص ا ا ااالت الحديثة لك الش ا ا اابكات الالس ا ا االكية م ذ لهور ش ا ا اابكات الةليو والتص ا ا ااالت ال قالة‬ ‫وانترنت األشياءد‬ ‫الشكل(‪:)1‬التطور التاريخي لالتصاالت الالسلكية‬ ‫يبين الشااكل ‪ )1‬ب ض المح ات الر يسااية ي ت ور التصااالت الالساالكية‪ ،‬حيث ت ورت بالتدرهة متجهة‬ ‫نحو الترتتات ال اليةد س ا ا رط ي الفصا ااول الالحقة أل النتقال إلك الترتتات ال الية هو لالا اامال م دلت‬ ‫نقل أ لك ومرتروت شبكي أ اللد يت لب ذلك استهالكاً أكبر من ال اقة ألنه ي تشر لمسا ات أقلد‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫–‪-2‬‬ ‫ألشبكات الالسلكية‬  ‫‪.2‬شبكات االتصاالت الخليوية‪:‬‬ ‫ال قالة المرهكية أل دت‬ ‫لهرت التصا ا ا ا ا ا ااالت الةليوهة ي ادا ات التسا ا ا ا ا ا ا ي ات وري ت سا ا ا ا ا ا ااو الهوات‬ ‫المساتهلكين ي ام ‪ 1990‬قد الغ حد ‪ 11‬مليول مساتهلكد بالمقاال ي ادا ة تق ية ‪ 4G‬تحدث المشاملول‬ ‫ن دت تجاوز ‪7‬اليول مستهلك حول ال ال د وت هذا الت ور الها ل ألسباب ديدم م ها‪:‬‬ ‫ إل األجهزم ال قالة م اسبة ألنها ت تقل مع المستثمرد‬ ‫ إل اسااتهالا ال اقة محكوم حسااب القرب من مح ة القا دم مما ج لها اقتصااات ة بشااكل م اسااب‬ ‫للمستثمرد‬ ‫لمد‬ ‫تبر تركيب مح ة قا دم ي مكال ما لتأمين التم ية ملية أسا ا ااهل بكثير من حفر األر‬ ‫ ‬ ‫شبكة أرضيةد‬ ‫حااليااً يوجاد ال ادياد من شا ا ا ا ا ا اابكاات الةليو حول ال اال ‪ ،‬ت مال جمي هاا و قااً لم اايير محادتم تج ال ملياة‬ ‫التواصل اين المشملين ممك اً كما تج ل استةدام التق يات المةتلفة لك نفس الحهاز ملية ممك ةد‬ ‫ال قالة هو ‪Advanced Mobile Phone System AMPS‬د أما الجيل‬ ‫إل الجيل األول من الهوات‬ ‫الذ حمل السا ا الش ااا ع لهذن التق ية هو ‪Global System for Mobile Communication‬د ا تمد‬ ‫هذا الجيل تق ية التقسا ا ا ا ااي الزم ي ‪ TDMA‬والترتت ‪ FDMA‬والرماز ‪CDMA‬د قدم الجيل الثاني خدمات‬ ‫نقل الصوت بم دلت نقل غير الية ور ض خدمات نقل الم ياتد‬ ‫تبر ال ظامال ‪ CDMA2000‬و‪ UMTS‬أه أنظمة الجيل الثالثد اس ا ا ا ا ا ااتةدم كل م هما تق ية التقس ا ا ا ا ا ااي‬ ‫بالرماز‪ CDMA‬ال رهض المجالد‬ ‫بال س ا ا ا اابة للجيل الرابع قد ت بالت ا س اين م يار ‪ IEEE802.16WiMAX‬وم يار ‪LTE‬د اس ا ا ا ااتةدم كل‬ ‫حيث ا تمدت لك تق ية التقس ا ا ا ا ا ااي الترتت‬ ‫من هذين الم يارهن تق ية التقس ا ا ا ا ا ااي بالرماز بش ا ا ا ا ا ااكل مةتل‬ ‫المت اامادد حادتت تق ياة الجيال الرابع خادماات ‪ IP‬بم ادلت نقال االياة تصا ا ا ا ا ا اال إلك ‪ 100Mbps‬لل رفياات‬ ‫ذات الت قل ال الي وتصل إلك ‪ 1Gbps‬من أجل ال رفيات األقل حركة كم لب أساسي ي الةدمةد‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫–‪-3‬‬ ‫ألشبكات الالسلكية‬  ‫‪.3‬ثورة الهواتف النقالة‪:‬‬ ‫أةرت ةورم التك ولوجيا لك نجاح وت ور تق يات الهوات د حيث وصاالت التق يات الحديثة إلك ساار ات نقل‬ ‫نقالة‪ ،‬كميرات ادقات الية‪ ،‬الولوج إلك شا اابكات لسا االكية‬ ‫الية من رتبة ‪ Gbps‬انترنت‪ ،‬ت بيقات هوات‬ ‫وغيرهاد إضاا ة لذلك ت ورت تق يات حف ال اقة واساتهالكها ن طرها الب ارهات بما ساهل إمكانية نقل‬ ‫الجهاز والسا ا ا ااتثمار لوقت طوهل مع دم وجوت مصا ا ا اادر تا لل اقةد إضا ا ا ااا ة لذلك قد ت ورت التق يات‬ ‫ي هذن الماتم‬ ‫ال قالد ن ر‬ ‫الرقمية لتسااهيل اسااتةدام ال يك بشااكل أوسااع‪ ،‬كما انةفالاات تكلفة الهات‬ ‫تفاص ا ا ا اايل تقانة التص ا ا ا ااالت الالس ا ا ا االكية ااتداء بال بقة الفيزها ية وص ا ا ا ااولً إلك ال بقة ال ها ية وهي طبقة‬ ‫الت بيا حيث نةت الماتم بفصل خاص بالت بيقات ال م ية ي كا ة مجالت الحيامد‬ ‫ال قال هو نقل الصا ا ا ااوت ة اتجهت األنظار إلك الم لومات‪ ،‬كما أل السا ا ا ااو ا ل‬ ‫للهات‬ ‫كال أول هد‬ ‫ن المساتثمر الثاات‪،‬‬ ‫مر ي النترنت الالسالكيد ساتةدم مساتةدمو الالسالكي النترنت ب رهقة تةتل‬ ‫ال قالة ش ا ا ا اااش ا ا ا ااات وطرفيات متواض ا ا ا ا ة مقارنة بالحواس ا ا ا اايب الثااتة‬ ‫ولكن ليس بف الية أقلد تملك الهوات‬ ‫ال قالة م رو ة‬ ‫والمحمولة تمك ا من الوصا ا ا ا ا ا ااول إلك الم لومات ادول صا ا ا ا ا ا اافحات الوهبد بما أل الهوات‬ ‫ال قالة تجد الم لومة‬ ‫المكال‪ ،‬مكن إض ا ا ا ا ا ااا ة مكال المس ا ا ا ا ا ااتثمر إلك الم لومات الم قولةد ي ايئة الهوات‬ ‫المستثمر ادلً من أل المستثمر جد الم لومةد‬ ‫إل اتصاالت الجيل الثالث والرابع أمثلة ن ال قل لمساا ات ب يدم‪ ،‬أما اتصاالت ‪WiFi IEEE 802.11‬‬ ‫هي للشا ا اابكات المحلية‪ ،‬واتصا ا ااالت البلوتوث هي للمسا ا ااا ات القرهبةد جب أل تالا ا اامن هذن التصا ا ااالت‬ ‫م دلت نقل م يات للمساتثمر‪ ،‬اتصاالت مساتقرم‪ ،‬وخدمات جيدم ل قل الصاوت والصاورمد بال سابة للكثير‬ ‫من ال اس أصابحت أجهزم التصاال ال قالة مفتاح الت امل مع ال ال الةارجي‪ ،‬أ التواصال مع األشاةاص‬ ‫تفاص ا اايل التص ا ااالت‬ ‫بر الص ا ااوت والص ا ااورم وال ص ا ااوص وطر التواص ا اال الجتما ي األخرطد ن ر‬ ‫الةليوهة ي هذن الماتم ونركز لك ت ور التصالت من الجيل األول وحتك الجيل الرابعد‬ ‫تت ور‬ ‫كثيرم م ها ال مل وم ها الحيام الجتما ية وأ ال ااً التسااليةد سااو‬ ‫يت التواصاال الجتما ي ألهدا‬ ‫هذن التفا الت مع األجهزم مثالً األجهزم الم زلية) لتالا ا ا اامن نشا ا ا اااطاً أكثر الية ل شا ا ا ااةاص ي ال ال ‪،‬‬ ‫ن اقش الت بيقات المستقبلية ي الفصل األخيرد‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫–‪-4‬‬ ‫ألشبكات الالسلكية‬  ‫‪.4‬توجهات مستقبلية‪:‬‬ ‫مع ت ور أنظمة الجيل الرابع وأنظمة التصاال ‪ ،Wi-Fi‬تتركز ال اقات المساتقبلية ي ت بيقات اتصاالت‬ ‫‪ Machine To Machine‬والتي تس اامك حالياً انترنت األش ااياءد الفكرم األس اااس ااية هي أل األجهزم مك ها‬ ‫التفا ل مع ب ال ا ا ا ااها ي الكثير من الحالت م ها‪ :‬الص ا ا ا ااحة‪ ،‬ماب د الكوارث‪ ،‬الحفا‪ ،‬لك موارت ال اقة‪،‬‬ ‫ودتارم اننتاج‪ ،‬التصا يع وغيرهاد مكن ل جهزم الذكية‬ ‫األمن‪ ،‬المراقبة‪ ،‬الهتمام بالبيئة‪ ،‬الت لي ‪ ،‬الكتشاا‬ ‫ا ل أل تتواص اال مع دت ها ل من األش ااياء المتص االة بالش اابكةد س اام ذلك اتجميع الم لومات وتص ا يفها‬ ‫ن ب دد األمثلة ن هذن األنظمة كثيرم‬ ‫وهس ا ا ا ا ا ااا د بش ا ا ا ا ا ااكل ي اتةاذ الق اررات من أجل انتارم أو التحك‬ ‫تأمين راحة أكبر‬ ‫أبس ا ا ا ا ا ها حس ا ا ا ا اااس ا ا ا ا ااات مراقبة الال ا ا ا ا اامط والح اررم والرطورة والكهرراء ي الم ازل اهد‬ ‫للقاط يند‬ ‫يلزم لمالحقة هذا ال يك الواساع من الت بيقات لالتصاالت الالسالكية المساتقبلية الت ما ي مفاحي حديثة‬ ‫ي التصالت وهي‪:‬‬ ‫‪.1‬الشبكات الكثيفة‪ :‬تاخل األا ية وخارجها ي كل مكال مما سمك ‪ femtocell‬لكي نتمكن من إ اتم‬ ‫استةدام نفس المورت ال يفيد‬ ‫‪.2‬ا ك األجهزم‪-‬المتمركزم ‪ :Device-centric architectures‬تأمين وصالت تركز لك ما مكن‬ ‫أل تةفاله التجهيزاتمن التداخالت الممك ة‪ ،‬المرتوت ال الي‪ ،‬وجوتم الةدمة انجماليةد‬ ‫‪.3‬نظ ‪ :Massive MIMO‬استةدام شرم وررما مئة هوا ي ي ال ر ين لكي نوجه حزمة الهوا ي‬ ‫نحو المكال الم لوب أة اء حركتهد‬ ‫‪.4‬األمواج ‪ :mm‬الترتتات من ‪ 30GHz‬إلك‪ ،300GHz‬حيث نحتاج إلك است ا ة أكبر لإلرسال‬ ‫ولكن نؤمن نقل م يات بسر ات أكبرد‬ ‫اتأخيرات قليلة وم دلت نقل م ةفالةد‬ ‫‪.5‬استمرار الت امل مع أنظمة التصالت القد مة التي تتص‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫–‪-5‬‬ ‫ألشبكات الالسلكية‬  ‫‪.5‬الخالصة‪:‬‬ ‫تتجه األنظار إلك التصا ا ااالت المسا ا ااتقبلية وماحية الت ورات التي سا ا ااتشا ا ااهدها و لك أ جزء ي مكونات‬ ‫جهاز التصالد مكن تلةيص ال قاط األساسية التي تتمحور حولها األبحاث الحديثة فيمايلي‪:‬‬ ‫‪.1‬الت ديل‬ ‫وتصحي األخ اء‬ ‫‪.2‬كش‬ ‫‪.3‬الترميز والت ديل التكيفي‬ ‫‪.4‬التسوهة‬ ‫‪MIMO.5‬‬ ‫‪.6‬نثر ال يك‬ ‫‪.7‬التجميع بالتقسي الترتت المت امد‬ ‫ي هذن الماتم تفاصا ا اايل تقانة شا ا اابكات التصا ا ااالت الالسا ا االكية ونركز ي كثير من األحيال لك‬ ‫نر‬ ‫هذن التقانة ااتداء بال بقة الفيزها ية ووص ااولً إلك طبقة الت بيا حيث نةت‬ ‫الش اابكات المةصا اص ااةد ن ر‬ ‫الماتم بفصل خاص بالت بيقات ال م ية المستقبلية ي مجالت مةتلفةد‬ ‫الفصل األول‪ :‬مقدمة‬ ‫–‪-6‬‬ ‫ألشبكات الالسلكية‬