اريخ شبكة الاتصالات الخليوية ونظمها تم في عام 1946 إعداد أول هاتف نقال في St.Louis في الولايات المتحدة الأمريكية . استخدم هذا النظام مرسلاً راديوياً وحيداً وضع على قمة بناء عالٍ, وتم استخدام قناة وحيدة لذا كان لابد من وجود زر [size=17]يتم الضغط عليه عندما يود الشخص التحدث ويقوم بتحرير الزر لينصت. لا يزال هذا النظام, وهو من نوع Half Duplex, مستخدماً في أيامنا هذه من قبل الشرطة وسيارات الأجرة ويطلق على هذا النظام اسم CB-radio.
طريقة لتغطية خدمة الأجهزة الخلوية في بداياتها
تم في الستينات تحسين هذا النظام حيث تم تزويده بقناتي اتصال وأطلق عليه اسم Improved Mobile Telephone System (IMTS). لم يتمكن هذا النظام من دعم الكثير من المستخدمين نظراً لمحدودية مجال الترددات المستخدم آنذاك. تم حل هذه المشكلة فيما بعد باستخدام مفهوم الخلايا Cells (تم اقتراح مفهوم الخلايا في مختبرات Bell عام 1974)
الأمر الذي مكن من إعادة استخدام الترددات Frequency Reuse مما مكن النظام من دعم عدد أكبر من المستخدمين وأطلق على تلك الشبكة اسم الشبكة الراديوية الخليوية.
يمكن تصنيف تطور الاتصالات الراديوية الخليوية في عدة أجيال من التطور كما يلي:
في العام 1983 ظهر التلفونات الجوالة بنظام التناظري analog وسميت بـ Advanced Mobile Phone System والتي تكتب اختصاراً AMPS أي انظمة التلفونات الجوالة المتطورة والتي حصلت على الاعتماد من مؤسسة الاتصالات الدولية FCC وأول ما استخدمت في ولاية شيكاغو الامريكية. استخدمت جوالات AMPS مدى من الترددات بين 824 ميجاهيرتز و894 ميجاهيرتز. وعملت الحكومة الامريكية كل ما في وسعها لدعم شبكة هواتف لاسلكية جديدة وتنافس شبكة التلفونات السلكية من حيث التكاليف والاسعار بالنسبة للمستخدم، فخصصت لذلك مزود خدمة للشبكة اللاسلكية ووضعته في كل مكان وسمي بمزود الخدمة المحلي، ويتكون كل مزود خدمة من ناقلين سمي الاول A والثاني B.
تم تخصيص 832 تردد مختلف للناقلين A و B منهم 790 تردد للصوت و42 تردد للبيانات. وتكونت كل قناة اتصال من ترددين واحد للارسال والثاني للاستقبال. واختيرت الترددات باتساع 30 كيلوهيرتز وذلك لضمان نقل الصوت بجودة الاتصال السلكي حيث ان الترددات السمعية.
فكرة عمل الجيل الأول من الجوالات
اعتمدت فكرة عمل جوالات الجيل الأول على ترددات راديوية متغيرة بطريقة مستمرة لنقل أصوات المستخدمين. حيث يتيح ذلك الاتصال المتعدد لأكثر من هاتف خلوي بمحطة الإرسال ويستخدم كل جوال تردد مختلف كما هو موضح في الشكل بالأشرطة الملونة حيث كل لون يعبر عن تردد مخصص لمكالمة واحدة، ويشير الانقطاع في تلك الأشرطة إلى أن استخدام تلك القنوات لا يكون بشكل دائم.
فكرة عمل جوالات الجيل الثاني
تعتبر جوالات الجيل الثاني 2G هي اول جوالات تعمل بالنظام الرقمي والتي بدأ استخدامها في التسعينات من القرن الماضي، ويستخدم جوال الجيل الثاني نفس تكنولوجيا الراديو كما في التلفون الجوال التناظري (جوال الجيل الأول) ولكن تستخدم بطريقة مختلفة، ففي النظام التناظري لا تستخدم كل امكانيات الاشارة المتبادلة بين الجوال والشبكة التابع لها. حيث انه من غير الممكن ان يتم ضغط وتشفير الاشارة التناظرية مثل الاشارة الرقمية. ولكن في الاشارة الرقمية يتم ضغط واعادة معالجة الاشارة مما يسمح بزيادة عدد القنوات لنفس المدى الترددي المستخدم.
الوصول المتعدد بالتقسيم التردديFrequency division multiple access (FDMA)
في كل محطة اتصال جوال توجد محطة ارسالة راديوية ترسل الاشارة بترددات مختلفة خلال النطاق المخصص من المدى الترددي. وتعتمد تقنية FDMA على تقسيم هذا المدى الترددي إلى عدة قنوات ترددية أصغر كما في الشكل الموضح حيث تم تخصيص مدى ترددي مقداره 45 ميجاهيرتز وكل محطة ارسال تستخدم تردد مختلف لارسال الاشارات بطريقة تناظرية للاتصال وتدعم نقل البيانات الرقمية، ولكن لا تعتبر هذه التقنية فعالة للاتصالات الرقمية.
في تقنية FDMA كل جوال يستخدم تردد مختلف
الوصول المتعدد بالتقسيم الزمنيTime division multiple access (TDMA)
شرح توضيحي لنظام TDMA
يخصص لكل مستخدم حيز زمني متكرر كما هو موضح في تعاقب تكرار الالوان في الشريط الأول مثلاً، ويمثل كل شريط قناة ذات تردد محدد وعلى نفس التردد تجد ثلاثة الوان مختلفة تتكرر خلال الزمن، يمثل كل لون مكالمة مرسلة وبهذا يمكن على نفس التردد ارسال ثلاثة مكالمات في نفس الوقت.
ويوضح الشكل ادناه النطاقات الزمنية المستخدمة لكل جوال لارسال البيانات الصوتية من خلال تخصيص فترة زمنية تقدر بـ 6.7ms وبمدى ترددي قدره 30 كيلوهيرتز ترسل على نفس قناة اتصال واحدة تعمل على تردد محدد.
يقسم التردد في تقنية TDMA إلى فترات زمنية
الوصول المتعدد بالنظام الكودي Code division multiple access (CDMA)
تستخدم تقنية CDMA وسيلة مختلفة تماما عن تقنية TDMA فهذه التقنية تقوم بعد عملية التحويل (من التناظري إلى الرقمي) بنشر البيانات الرقمية المضغوطة على ما هو متوفر في النطاق الترددي، أي ان البيانات ترسل في صورة حزم أو رزم على ترددات متفرقة متاحة للاستخدام خلال اي فترة زمنية.
شرح توضيحي لنظام CDMA
بدلاً من إرسال البيانات على قنوات مخصصة وترددات محددة فإنه هذه التقنية تقوم بتقسيم المعلومات والبيانات إلى حزم (رزم) ثم ترسلها على أحد القنوات المتاحة. كما هو موضح بالشكل وكل لون من الوان المربعات يعود إلى حزم صادرة من جوال محدد ترسل على نطاقات ترددية مختلفة ثم يعاد تجميعها عند الاستقبال، وبهذه الطريقة اجراء عدد كبير من المكالمات على نفس النطاق الترددي في نفس اللحظة.
في تقنية CDMA كل مكالمة تحول الى بيانات رقمية وتقسم إلى رزم ترتبط مع بعضها البعض بشيفرة مميزة.
بنية شبكة GSM
تتكون شبكة GSM من عدة كيانات وظيفية مصنفة الى ثلاث أقسام :
1. قسم محطة الأجهزة الجوالة Mobile Station MS
o الجهاز الجوال
o بطاقة SIM
2. قسم المحطة الأساسية Base Station BS
o محطة الارسال والاستقبال الأساسية (ابراج الهوائيات ) Base Transceiver Station BTS
o محطة التحكم الأساسية Base Station Controller BSC
3. قسم عناصر الشبكة Network
o مركز مقسم خدمات الأجهزة المتنقلة MSC Mobile Service Switching Centre
o سجل موقع الزائر VLR Visitor Location Register
o سجل تعريف الجهاز Equipment Identity Register EIR
o سجل الموقع المحلي Home Location Register
والشكل التالي يوضح البنية العامة لشبكةGSM
الجيل الثالث من الاتصال الخلوي يدخل سوريا
التقنية الجديدة توفر للسوريين تصفح الانترنت واستخدام الخدمات البنكية الالكترونية واستقبال البث التلفزيوني.
دمشق - اطلق وزير الاتصالات والتقانة السوري اول مكالمة يجري خلالها تبادل الصوت والصورة في ان واحد عبر شبكة (سيريتل) للهواتف المحمولة في سوريا.
وتعتبر هذه التقنية المتطورة هي الاولى من نوعها في سوريا حيث جاء هذا المشروع التجريبي للجيل الثالث من الاتصالات بهدف تطبيق احدث التقنيات المتطورة في العالم وتوفير خدمات الاتصال الخلوي للمواطنين.
ويمثل الجيل الثالث من نظام الاتصالات الخلوي العالمي تطورا عن شبكة الجيل الثاني من حيث سرعة نقل البيانات والخدمات التي يتيحها باستخدام تقانات جديدة لتبادل المعلومات وتقنية حديثة في استخدام النقل السريع للمعلومات والبيانات.
ويوفر الجيل الثالث العديد من الميزات الجديدة المتمثلة في جودة اتصال افضل بكثير مما توفره الاجيال الحالية من الشبكات وسرعة عالية جدا في نقل البيانات تصل الى 2.5 ميغا بايت في الثانية الامر الذي يعتبر افضل مما يتمتع به معظم مستخدمي الشبكة الثابتة في منازلهم.
ويمكن للمشترك من خلال هذه الميزة الجديدة ان يتصفح الانترنت بسرعات عالية واستخدام الخدمات البنكية الالكترونية واستقبال البث التلفزيوني وخدمات الفيديو اضافة الى التسلية والالعاب وتحديد المواقع.
واشار الوزير السوري الى ان قطاع الاتصالات في سوريا يشهد تطورا كبيرا وملموسا بهدف توفير كافة الخدمات الممكنة للمواطنين وتوسيع قاعدة المستفيدين من هذه الخدمات بأسعار تتناسب مع مستوى الدخل لكافة الشرائح
كما أعلنت شركتا سيريتل و MTN أنه ابتداءً من 21 كانون الثاني 2009 سيتم فوترة خدمة الجيل الثالث للمشتركين الحاليين وذلك حسب الفئة المختارة من قبلهم، حيث سيعتمد الاحتساب على كمية حجم تراسل البيانات (تنزيل/تحميل).
وعن آلية تسديد فواتير خدمة الجيل الثالث، فقد أكدت مصادر مسوؤلة لدى الشركتين أنه سيتم إصدار فاتورة شهرية تحتوي على قيمة استهلاك المشتركين لخدمة الجيل الثالث يمكن تسديدها في أي مركز خدمات تابع للمشغل الذي تم الاشتراك لديه.
وتتوفر فئات خدمة الجيل الثالث بأحجام تراسل بيانات وأسعار مختلفة وهي (1 غيغا -2000ل.س) (3 غيغا – 4000 ل.س) (5 غيغا – 6000 ل.س) (10 غيغا – 10000 ل.س) (30 غيغا – 25000)، أما في حال تجاوز المشترك لحجم الفئة المختارة، فإنه سيتم احتساب حجم تراسل إضافي بقيمة 2 ل.س لكل 1 ميغابايت
يذكر أن خدمة الجيل الثالث هي أسرع انترنت في سورية تتيح لمستخدميها إمكانية الاتصال بالانترنت لاسلكياً ضمن المناطق المغطاة بهذه الخدمة من خلال جهاز مودم يتم وصله إلى أي جهاز كومبيوتر لتحميل البيانات بسرعة تصل إلى”Mbps 7.2″ أي ما يعادل 50 ضعف سرعة الانترنت المستخدمة عبر الخطوط الثابتة Dialup
الجيل الرابع (G4)
يضم الجيل الرابع للاتصالات اللاسلكية مجموعة من التقنيات والمواصفات التي ستظهر في شكل أنظمة اتصالات جديدة للوصول إلى تقديم خدمات المعلومات اللاسلكية واسعة النطاق.
الجيل الرابع عبارة عن (شبكة مكونة من عدة شبكات تقدم خدمات اتصالات مختلفة) وأهم ما سيتميز به هذا الجيل الجديد هو النفاذ اللاسلكي إلى الشبكات الواسعة النطاق وإمكانية التنقل بين الأنظمة المختلفة بجهاز واحد (مثلاً من شبكة الجوال إلى شبكة الأقمار الصناعية إلى الشبكات اللاسلكية المحلية). إضافة إلى ذلك فإن هذه الأنظمة ستتيح للمستخدمين الاتصال بالإنترنت ومع بعضهم البعض من خلال أجهزة مختلفة في أي وقت أو مكان وعلى أي نطاق.
أهم المزايا:
من المتوقع أن تظهر أول تطبيقات الجيل الرابع في العام 1430هـ. أهم المزايا التي ستتمتع بها هذه الأنظمة ستكون قدرتها على نقل المعلومات بالمواصفات التالية:
- سعة بث عالية.
- التنقل بين خدمات مختلفة.
- تغطية واسعة.
- تكلفة منخفضة.
فتهدف تطبيقات الجيل الرابع إلى الوصول إلى معدل نقل (لاسلكي) للمعلومات يصل إلى 20Mbit/s ليس بين الأشخاص فقط ولكن أيضاً لوسائل متحركة( كسيارة بسرعة(200 Km/h ) وبتكلفة تقل عن واحد من عشرة من تكاليف الجيل الثالث.
محاولة الوصول إلى تلك النسبة المنخفضة للتكلفة يعود إلى الحاجة المتزايدة لنقل المعلومات رقمياً حيث يتوقع أن يصل معدل نقل الخدمات المتعددة الأوساط في الشبكة عشرة أضعافه للصوت مع نهاية هذا العقد. ولذلك فإن تكلفة نقل المعلومات يجب أن تتناقص بشدة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية القادمة حتى يمكن تقديم خدمة مقبولة للمستهلك.
ستسخدم أنظمةG4 شبكات النقل الذكية(ITS) لتحقيق التغطية باستخدام الترددات عند 5.8GHz، وستؤمن تلك الشبكات الذكية نقل معلومات بسرعات أكثر 50-200Mb/s) باستخدام الموجات المللميترية(60GHz). ولكن إرسال معلومات لاسلكية سريعة عبر هذه الترددات العالية يتسبب بما يعرف بخبو التردد الانتقائي، ولذا فإنه قد تم تبني النماذج ذات التضمين المتعدد مثلOFDM للحصول على خدمة ذات نوعية عالية.
لقد استخدمت تقنيةOFDM في السابق في نقل المعلومات على قنوات FM، وفي البث الإذاعي الرقمي (AB)، والبث التلفزيوني الرقمي المحلي (DVB-T) وأيضاً على خطوط ADSL. أما الآن فينتظر أن تفتح OFDM مجالات تطبيقية واسعة عبر استخدامها في شبكة الاتصالات اللاسلكية الجديدة.
شبكات النقل الذكية ITS
تشتمل أنظمة نقل المعلومات الجديدة على شبكة نظم معلومات واتصالات بالنفاذ وإمكانية استخدام المعلومات للمستخدم العادي وفي الطرق وكذلك خلال سير العربات. ومن المتوقع أيضاً أن تساعد أنظمة ITS على حل مشاكل الاختناقات في الشبكة وهي بالإضافة إلى ذلك ستوفر خدمات متعددة الوسائط للسائقين والمسافرين. ولبناء نظام ITS فإنه سيتم تركيب عدد كبير من المحطات (Base station) على طول الطريق لتبادل المعلومات مع العربات السائرة بينما تنشأ شبكة ألياف بصرية لنقل المعلومات السريعة إلى نقاط النفاذ هذه.
إن التقارب بين الموجهات الراديوية وأنظمة الألياف البصرية أوجد ما يسمى ب Radio-on-Fiber، فيمكن باستخدام تقنية نقل الموجات الراديوية فوق الألياف الضوئية نقل عدة خدمات عريضة النطاق. هذه التقنية تستخدم جهاز إرسال واحد يبث الإشارة في بداية الكيبل الضوئي الذي ينقلها إلى جميع المواقع والتي تحتاج فقط إلى جهاز مرسل - مستقبل بين الهوائي والألياف الضوئية. سوف تقلل هذه التقنية كثيراً من تكلفة أنظمة الاتصالات اللاسلكية باستخدامها للألياف الضوئية بدلاً من أسلاك النحاس وستمكن من استيعاب المزيد من المشتركين في أي وقت كما ستزيد من نوعية الخدمات.
***
الجيل الخامس ومحطات المنصات العالية (HAPS)
هناك أفكار لتغطية المساحات الواسعة باستخدام محطات عالية. هذه المنصات يتوقع أن تكون في الغلاف الجوي وعلى ارتفاع 20 كم. وباستخدام أشعة ضوئية يمكن الربط بين هذه المنصات بشبكة متتالية في الهواء حيث تدعم هذه الشبكات خدمات الطرفيات الثابتة والمتنقلة. ونظراً لأن المحطات تستخدم نطاق الموجات الملليمترية فإن هوائيات صغيرة ستكون كافية لنقل 144Kb/s نحتاح إلى وضع هوائي للسيارات باستخدام لاقط هوائي ذو قطر 5 سم). ويعتقد أن تطوير هذه المحطات واستخدامها سيتحقق في الجيل التالي أي في الجيل الخامس لأنظمة الاتصالات اللاسلكية.
منافسة بين الجيل الثالث والرابع للاتصالات
يحظى سكان بعض الدول النامية لأول مرة بأكبر فرصة في حياتهم لإجراء مكالمات هاتفية من خلال الهواتف الجوالة، أي قبل أن تصلهم خطوط الهاتف الأرضية، بصورة تجعلهم يتجاوزون تقنيات قديمة أو حالية لا يطالونها. وفي هذا الإطار قامت الهند بسابقة تأسيس هيئة معايير هندية اسمها Implementation Mission Group لتطوير معايير ومواصفات تقنية الجيل الرابع للاتصالات(.(4G وهي أول مرة تقوم الهند فيها باستباق طرح وتطوير معايير تقنية بدلا من انتظار صدورها من قبل هيئات عالمية. وتنوي الهند تجاوز الجيل الثالث للاتصالات اللاسلكية بعد أن اعتبرتها غير مجدية اقتصاديا، وفقا لقول وزير الاتصالات وتقنية المعلومات الهندي ديانيدي ماران. وتتوفر حاليا في الهند شبكات GSM وخدمات GPRS مع “ .CDMA حيث تنوي الهند لعب دور بارز في هذا المجال بعد تأسيس مركز خاص لذلك اسمه .National Center for Excellence وتنوي الحكومة الهندية الجديدة نقل وتوصيل الأدوات التقنية لكافة فئات الشعب. وفي الصين هناك خطط مشابهة بدوافع وطنية وتجارية بذات الوقت، وذلك للاستفادة من تقنيات الجيل الرابع. وحدث ذلك في الهند بعد انتقادات وجهت للحكومة السابقة بأنها كانت توجه خططها نحو قطاعات خاصة لا تلامس حياة الملايين من الهنود بصورة يومية. فهناك أكثر من 50 ألف قرية بدون خدمات هاتفية حتى الآن. وأعلن الوزير الهندي الجديد عن خططه لجعل الهند مركزا عالميا للأبحاث والتطوير. وتنوي الحكومة الهندية الانتقال إلى الإصدار 6 من بروتوكول الإنترنت بحلول عام 2006 وفقا للوزير الهندي الذي أكد على أهمية الإصدار الأحدث IPv6 من النواحي الأمنية ودعمه لعدد أكبر من العناوين وحروفها.
وتنبع خطة الهند من سجلها المشرق في تطوير البرامج وخدماتها رغم أنه أمر مختلف عن تطوير المعايير التقنية. وتنوي الحكومة الهندية الجديدة أيضا تقديم خدمات إلكترونية مثل الزراعة عن بعد وخدمات الصحة والتعليم الإلكتروني للقرى الكبيرة. وتم وضع دراسة تضمنت خارطة طريق لتنفيذ عمليات تطوير تقنيات الجيل الرابع، بعد أخذ العبر من نجاح أوروبا في تطوير تقنية GSM. وتدعو الخطة الأولية إلى تصدر الهند لكل أوجه تقنية الجيل الرابع، من وضع المعايير إلى أجهزة المستخدمين.
ومن توصيات الدراسة قيام الحكومة بتخصيص منح على مدى الأعوام الثلاث القادمة بما يوازي 80 مليون دولار لتحقيق تلك الأهداف. كما توصي الدراسة بأن يقتصر دور الحكومة على تسهيل ومراقبة نشاطات التطوير بدلا من التحكم بها. وأشرف على وضع الدراسة مهندس هندي هو H. S. Jamadagni يعتبر صاحب تقنية معالجة الإشارات الرقمية .digital signal processing
والمعروف أن الجيل الأول للهواتف هو تلك التقنية القديمة التي تعتمد على نقل ذبذبات الصوت التماثلية analog، والجيل الثاني هو الهواتف الجوالة التي تعتمد تقنية رقمية بسيطة، أما الجيل الثالث فأهم ميزة فيه هي مكالمات الفيديو (أي نقل صوت وصورة المتصل ويزيد الفيديو حجم البيانات عشرة أضعاف حجم المكالمة الصوتية وكذلك تكون زيادة الرسوم) وسرعة تنزيل بيانات في حدود 2.4 megabytes بالثانية لكن قد تكون سرعة التحميل upstream أقل في بعض الأحيان. أما فكرة اتصالات الجيل الرابع اللاسلكية، فقد
كانت وكالة أبحاث الدفاع الأمريكية درابا DARPA هي أول من اقترح ولذلك كان اختيارها للهندسة الموزعة للإنترنت اللاسلكية، فهذه الهندسة هي التي أثبتت نجاحها في انتشار الإنترنت. ورغم عدم اكتمال كافة أوجه تقنية الجيل الرابع إلا أن العناصر المؤكدة فيها هي اعتمادها كليا على بروتوكول الإنترنت end-to-end Internet Protocol (IP) وعلى الشبكات بتقنية قرين لقرين peer-to-peer networking
وباختيار تقنية الإنترنت سيستخدم المشتركون ذات تطبيقات البيانات التي اعتادوا على استخدامها في الشبكات الاعتيادية، أما تقنية شبكات قرين لقرين فهي التي ستتيح جعل كل جهاز هاتف (أو مساعد رقمي أو كمبيوتر محمول) عبارة عن جهاز مرسل ومستقبل وموزع router/repeater للأجهزة الأخرى في الشبكة. ويكمن الفرق بين شبكات الجيل الرابع والشبكات الخليوية الحالية في أن الأخيرة تعتمد على مجموعة محددة من الخلايا المؤلفة من محطات قاعدية base transceivers stations (BTS) بهندسة شبكات مركزية تجعل أية أعطال أو ضغوط خللا يصيب كامل الشبكة.
ورغم أن إرسال مئة ميغابت بالثانية هو أمر متاح للمسافات القصيرة في ذات البلد في شبكات الجيل الثالث المتوفرة حاليا في بعض المناطق، إلا أن تقنية الجيل الرابع تتيح إرسال البيانات بمعدل يتراوح بين 100 ميغابت بالثانية وواحد غيغابت بالثانية بين أي مكانين في العالم لكنها لن تنتشر قبل حوالي أربع سنوات من الآن.
حيث من المقرر أن تبرز تقنية 3.5
(HSDPA ) وهي تقنية مؤقتة بين بين الجيل الثالث والرابع.
حيث كانت الألعاب الأولمبية في بكين سنة 2008 مسرحا لها، حيث تمكن أصحاب هواتف الجيل الثالث وما تلاه من مشاهدة فيديو لمباراة رياضية على شاشة الهاتف مع الحديث مع أي شخص في مكالمة هاتفية اعتيادية بذات الوقت بالهاتف نفسه. وهناك فرصة للقائمين على تنظيم هذه الألعاب للاعتماد على مبدأ الرياضة الأولمبية في تحسين تقنيات الاتصالات والبنية التحتية لها عند استضافتها بالاعتماد على المبدأ والشعار الأولمبي الشهير أي أسرع أعلى وأقوى. ولا يخفى على المراقبين أن الصين لديها دوافع وطنية لتجنب الاعتماد على تقنيات مستوردة لكن ذلك لايهم في النهاية إذا كانت النتائج ناجحة.
الرئيسية 
