كيف يستخدم الليزر فى الاتصالات ؟؟؟

[محمد مصطفى]

السلام عليكم ورحمة اللة وبركاتة
ممكن اعرف كيف يستخدم الليزر فى الاتصالات ؟:eh_s (10)
وماهى اخر التقنيات الحديثة فى هذا المجال؟
مع جزيل الشكر لكل من سيساهم فى الاجابة
والسلام عليكم ورحمة اللة وبركاتة
محمدsoclose
student in the faculty of science in egypt
department: physics and laser science:)

[HazemSakeek]

مرحبا soclose وان شاء الله تدرس هذا الموضوع بالتفصيل

ولكن باختصار فان الاتصالات تعتمد على مرسل ومستقبل وناقل

المرسل هو ضوء الليزر والناقل هي الالياف البصرية والمستقبل هو فوتوديود


الموضوع هذا سوف تجده موضحا بالتفصيل في منتدى الكتب تحت عنوان Fiber optics communications


تحياتي

[ماجستير هندسة ليزر]

الاتصالات بالألياف البصرية:

تعود تجارب إستخدام الضوء في الاتصالات إلى عام 1880م عندما أجرى مخترع الهاتف ؛ألكسندر جراهام بل تجربة نقل الصوت من خلال الضوء بواسطة جهاز ابتكره لهذه الغاية وتم نقل الصوت بهذه الطريقة مسافة 200 متر. وكان هذا الجهاز يتألف من مرآة هي عبارة عن لوح معدني رقيق عاكس مرتبطة بلاقطة صوت تقوم ذبذبات الصوت بضبط شعاع الضوء (ضوء الشمس في هذه التجربة) وأمكن استقبال الضوء بواسطة خلية حساسة للضوء من مادة السلينيوم واستعادة الإشارة الصوتية منها على ب عد 200 متر وسمي إبتكاره هذا بالهاتف الضوئي.

هذه الطريقة لم تمكن صاحبها من الإستفادة منها كما حدث للهاتف نتيجة ما تعانيه من تغيرات الأحوال الجوية مثل هطول الأمطار أو الغبار كما أنها عرضة للإكتشاف والتصنت. ولم يتعدى الهاتف الضوئي مرحلة التجارب لعدم وجود مصدر ضوئي ذو كفاءة جيدة بل استخدم الشمس وعدم وجود وسط ناقل قليل الفقد بل استخدم الهواء. وانتظرت هذه التجارب ثمانين عاما أخرى قبل أن تتخطى مرحلة مهمة وهي إبتكار الليزر عام 1960م فالليزر LASER: Light Amplification by Stimulated Imition Radiation يوفر مصدر إشعاع ضوئي ضيق الحزمة عالي الطاقة يغذى بمصدر كهربائي مما شكل وسيلة مناسبة لحمل المعلومات.
إلا أن تجارب إستخدام إشعاع الليزر في الاتصالات في الهواء لم تكن ممكنة التطبيق عمليا وعلى نطاق تجاري لأنها يمكن أن تسبب العمى عند مواجهة العين البشرية حزمة إشعاع الليزر.
لكن إبتكار جهاز الليزر حفز الباحثين لإستخدامه في الاتصالات من خلال إستخدام الزجاج كوسط ناقل إلا أن التجارب التي أجريت كانت تواجه مشكلة كون نقاوة الزجاج المتوفر في ذلك الوقت لم تكن كافية لتوفير إتصالات عملية لمسافات طويلة.
وفي عام 1970م ابتكرت إحدى الشركات المتخصصة بتقنية الزجاج كابل ليف بصري يساوي 4 ديسبل/كيلو متر أي أن طاقة الإشارة الضوئية المرسلة عبر هذا الكابل تنخفض إلى نصف مقدارها بعد 800 متر.
وبالرغم من أن هذا المقدار يعد سيئا في الوقت الحاضر إلا أنه ع د نقلة نوعية في هذا المجال في ذلك الوقت.
وبالإضافة إلى ثنائي الليزر فقد تم إبتكار الثنائي الباعث للضوء Light Emitting Diod واستخدم في الشبكات القصيرة مثل الربط بين أجهزة الحاسوب وشبكات المعلومات المحلية وأنظمة التحكم في الطائرات.


الليف البصري:

يمكن تعريف الكابل البصري بكونه سلك رفيع جدا من الزجاج النقي جدا يتألف من لب تحيط به قشرة خارجية مصنوعة من نفس الزجاج لكنها تختلف عنه بإضافة بعض المركبات الكيميائية تجعل معامل الإنكسار لها أقل بقليل من اللب كما تحاط القشرة بمادة بلاستيكية لحماية الليف البصري من المؤثرات الميكانيكية.
وطبيعة تحول معامل الإنكسار تقسم الكابلات البصرية إلى نوعين: الأول; يتغير فيه معامل الإنكسار بصورة مفاجئة بين القشرة واللب ويدعى بكابل معامل القفزة Step index والنوع الثاني; والذي يتغير فيه معامل الإنكسار بصورة تدريجية في اللب والقشرة ويدعى بكابل المعامل المتدرج Graded index وشاع هذا النوع في بداية الثمانينات لسهولة صنعه ولكونه ذو فقد أقل من النوع السابق المماثل له في القطر المصنع في ذلك الوقت.

وفي نهاية الثمانينات تم تصنيع نوع جديد من كابل معامل القفزة ذو فقد أقل كما أن الضوضاء المتولدة فيه أقل من كابل العامل المتدرج وتأخر صنع هذا النوع من الكابل لكونه ذا لب بقطر 102 مايكرون بينما يكون قطر اللب بين 20050 مايكرون مناسبا للنوع المتدرج وأصبح النوع الجديد هو المؤهل للإستخدام في إتصالات الألياف البصرية للمسافات البعيدة.
ومن خلال البحوث والدراسات التي تم إجرائها لإختيار المدى المناسب لإستخدامه في الاتصالات البصرية وخاصة من ناحية إمتصاص الزجاج فقد لوحظ إمتصاص الزجاج للموجات الضوئية المرئية وفوق البنفسجية وتحت الحمراء الواطئة بدرجة أكبر. ولوحظ أن المدى بين 0.5 مايكرون الواقع في منطقة الآشعة تحت الحمراء هو أفضل مدى يحقق أقل فقد.
وفي نفس هذا المدى هناك عدة مديات بأطوال موجيه مختلفة تستخدم لإتصالات الألياف البصرية فقد بدأ أولا إستخدام مدى 0.85 مايكرون ثم تم إستحداث المدى 1.3 مايكرون وأخيرا مدى 1.6 مايكرون بعد تطوير هذا النوع من الكابلات وتم إختيار هذه المديات لكونها تمثل أطوال موجيه يكون فيها الكابل أقل ما يمكن.


مباديء الاتصالات الرقمية:

تشغل مركبات الصوت البشري الترددات دون 4كيلو هرتز وعند زيادة المدى إلى أكثر من ذلك نحصل على صوت أكثر جودة لكن زيادة المدى أكثر من 4 كيلوهرتز غير عملي لدوائر الهاتف ويمكن تخفيض المدى عن 4 كيلوهرتز وسماع الصوت والتعرف على هوية المتكلم إذا كان هذا التخفيض في الجودة مقبولا وتقل القدرة على التعرف على هوية المتكلم عند تخفيضها أكثر دون أن يكون لها تأثير على فهم الكلام البشري.
وجميع أنظمة الإتصالات بالألياف البصرية رقمية بينما تستخدم أساسا لنقل الصوت والصوت هو إشارة تناظرية Analogue وعند تحويله رقميا فإن معدل المعلومات يعتمد على معدل أخذ العينات Sampling وطبيعة التشفير وعادة ما يكون معدل أخذ العينات ضعف أقصى تردد مستخدم وهي بذلك 8000 عينة/ثانية وتم أخذ 8 مستويات للتعبير عن مقدار الإشارة وبذلك فإن معدل المعلومات في هذه الحالة هو 64Kb/s.
إلا أن بعض الأنظمة المستخدمة حاليا لا تستخدم معدل المعلومات هذا وخاصة في الاتصالات البعيدة بل تستخدم 32Kb/s أو 9.6Kb/s وأقل من ذلك بالنسبة للإتصالات المتنقلة عبر الأقمار الصناعية.
وشهدت الثمانينات بداية إستخدام الألياف البصرية في ربط مواقع الاتصالات القريبة وتم إستخدامه في الكابلات البحرية القصيرة مثل الكابل بين بريطانيا وهولندا والكابل الذي ربط جزيرة كورسيكا بالبر الفرنسي إلا أن عام 1988م شهد مد أول كابل إتصالات ضوئية بين ضفتي المحيط الأطلسي وكان بسعة 40000 مكالمة هاتفية في آن واحد أطلق عليه اسم TAT8.

ومنذ ذلك الحين برزت أهمية الإتصالات بالألياف البصرية كوسيلة مشابهة في الهدف للإتصالات بالأقمار الصناعية خاصة بالنسبة للإتصالات الهاتفية إلا أن سوق الإتصالات لم يلبث أن استقر لكون الألياف البصرية والأقمار الصناعية لا تتنافس مع بعضها بصورة مباشرة ويتم استخدام كل منهما على نطاق واسع وغالبا ما يكمل أحدهما الآخر لإختلاف محاسن مميزات كل منهما.
وفي عام 1992م تم تشغيل كابل الألياف البصرية المسمى TAT8 وهو يربط بين أسبانيا وفرنسا وبريطانيا ثم كندا والولايات المتحدة عبر الأطلسي وكان هذا الكابل بسعة 80000 مكالمة هاتفية في آن واحد ولم تقتصر فائدة الألياف البصرية على زيادة عدد المكالمات المنقولة بل أن المسافة بين مضخم وآخر إزدادت لتتراوح بين 10060كيلومتر بالنسبة للكابلات العابرة للمحيطات مما يزيد من فعالية النظام ويقلل تكاليف الصيانة.
وحتى نهاية الثمانينات كان السبيل الوحيد في تعويض الفقد في طاقة الإشارة الضوئية في الكابل البصري تتم بواسطة تحويل الإشارة الضوئية إلى كهربائية وتضخيمها ثم إعادة توليد الإشارة الضوئية بواسطة الليزر مرة أخرى وهي طريقة لا تتسم بالمرونة وتفرض إستبدال جميع المضخمات عند الحاجة إلى تطوير النظام وزيادة سعته.
وفي أواخر الثمانينات طور الباحثون في أماكن مختلفة من العالم طريقة جديدة لا تستخدم عملية الإلتفاف الكهربائية.
هذه العملية تتضمن إضافة عنصر معدني نادر هو الأربيوم إلى لب الكابل البصري وتكمن هذه الطريقة في تركيب الليزر (ثنائي الليزر) في أماكن منتخبة من الكابل ليشع ضوء بطول موجه معين يجعل أيونات عنصر الأربيوم في الكابل البصري المطعم بهذا العنصر تتهيج إلى مستوى طاقة أعلى ثم تعود إلى مستوى الطاقة السابق لتشع فوتون صورة من الفوتون المنبعث من ليزر الإرسال وتتكرر العملية لتولد العديد من الفوتونات في منطقة معينة من الكابل لتعطي ما يسمى بالمضخم الضوئي. وتمتاز المضخمات الضوئية بقدرتها على التعامل مع معدل معلومات مختلف بالإضافة إلى أنواع مختلفة من أنواع التضمين.
ويعد الكابل الذي يربط فلوريدا (الولايات المتحدة) ترينداد فنزويلا البرازيل والذي أطلق عليه إسم Americas1 أول كابل ضوئي يستخدم التقنية الحديثة وأصبح جاهزا للعمل منذ بداية عام 1995م.
ويعد الكابل الذي يربط عدن ب يبوتي مارا بقاع خليج عدن والذي تم إكماله أخيرا والذي يتألف من ثلاثة أزواج من الألياف البصرية أطول كابل اتصالات بالألياف البصرية يتم تمديده بلا مضخمات ويبلغ طوله 270 كيلو مترا .
وفي الحقيقة فإن السعة الكبيرة مع المعولية والخلو من تأثير الإشعاع الكهرومغناطيسي والذي تحدثه الأشكال الأخرى من موجات الإتصال وعدم القدرة على الإستراق تعد من الأمور المشجعة لإستخدام الإتصالات بالألياف البصرية.
وتزداد إستخدامات الألياف البصرية وتتحول من المسافات البعيدة إلى مسافات أقصر فهي تستخدم الآن في الاتصالات وشبكات الحاسوب وأنظمة الملاحة والأنظمة العسكرية.
وأصبحت أنظمة نقل الموجات البصرية تشكل نسبة مهمة من خطوط الإتصال العالمية الطويلة والشبكات المحلية الطويلة وشبكات الحاسوب في المراكز الضخمة وعلى نطاق محدود بعض شبكات الكابل التلفزيوني.


تقنيات مستقبلية واعدة:

عندما يتم نقل الإشارات الضوئية إلى مسافات بعيدة جدا فإن نبضات الإشارة الضوئية تتوسع نتيجة تشتت الضوء لذلك فقد بدأت العديد من الشركات المتخصصة بحوث لتحقيق طريقة تحفظ شكل النبضات الضوئية وهو ما أطلق عليه اسم سوليتون Solitons. إن تفسير ذلك معقد بعض الشيء لكننا يمكن أن نعطي تفسير مبسط لها وهو أن مصدرالضوء يبعث عدة أطوال موجيه من الضوء تنتقل بسرعة مختلفة عبر الكابل البصري وهو ما يسبب هذه الظاهرة وكل ماهو مطلوب هو الحصول على خواص في مادة الكابل ومضخماته تلغي ذلك السلوك. ولتحقيق ذلك هناك حاجة لجعل قمة في النبضة المرسلة وشكل للنبضة ويكون هذا النظام عاملا لنبضات ذات طاقة وطول موجه ثابتين.
وبما أن هذه الإشارات عند إرسالها بواسطة كابل من هذا النوع يمكن تجميعها عبر تقنية التقسيم الزمني متعدد الوصول ؛تشترك مع أخرى بنفس طول الموجه« فإن ذلك سيؤدي إلى زيادة سعة الإرسال وقد أجرى باحثو مختبرات ؛بل« للهاتف تجارب على كابلات الإتصال بالألياف كهذه بطول 9000 كيلو متر وبمعدل معلومات 2.5جيجابت و32جيجابت لكابل طول 90كيلو مترا بنجاح لكن عملية تطبيق هذه التقنيات تحتاج مزيدا من البحوث والتجارب

[ماجستير هندسة ليزر]

استخدام الليزر في الاتصالات

يمكن بواسطة تضمين (Modulation) شعاع الليزر توفير نطاق واسع من الموجات تناسب بعض أشكال الاتصالات وخصوصاً في تلك الوصلات التي تكون على خط البصر حيث يتم استغلال خاصية انتقال شعاع الليزر في خط مستقيم ومتماسك مما يجعل من الصعب على العدو التنصت عليه. يمكن للأمطار والسحب والدخان، والغبار أن تضعف الشعاع ولكن تأثير ذلك لا يؤثر في الاستخدامات المتخصصة وخصوصاً في الاتصالات الفضائية أو في المسافات القصيرة خلال الجو.
يوفر عرض الموجة المتاح بواسطة الليزر توصيل البيانات بمعدل عال جداً. قامت شركة ماكدونالد دوجلاس (بوينج حالياً) بتطوير الجيل الأول من أجهزة الاتصالات البينية لصالح القمر الصناعي للاتصالات MILSTAR والذي يستخدم الليزر ذو الطاقة 250 وات وله مدى يصل إلى 84000 كيلومتر. قامت هيئة الدفاع ضد الصواريخ البالستية (BMDO) بتمويل وحدة إرسال واستقبال من المتوقع أن تطير مع مركبة الفضاء لأغراض الأبحاث خلال العام القادم.
تقوم شركة استرو ترا (Astro Terra) بإنتاج وحدة تجريبية للإتصالات قادرة على نقل 155 ميجا بت في الثانية الواحدة وتتكلف في حدود 75000 دولار ويقوم حالياً مركز نظم الحرب البحرية والفضائية بتقييمه لصالح الاستخدام في الاتصالات بين القطع البحرية والساحل ومن الساحل للقطع البحرية. تقوم أيضاً شركة ثرمو تركس (Thermo Trex) بإنتاج نظام مشابه لصالح مكتب الاستطلاع المحمول جواً للأغراض الدفاعية (Defense Airborne Reconnaissance Office) التابع للقوات الجوية الأمريكية وذلك لاستخدامه في الاتصالات من وإلى الطائرات بدون طيار. كما تقوم قيادة الفضاء والدفاع الصاروخي (Army Space And Missile Command) التابعة للجيش الأمريكي بالإشراف على تطوير نظام يطلق عليه النظارات المتحدثة (Talking Binoculars) يستخدم الليزر في نقل البيانات خلال فترات الصمت اللاسلكي.

[ماجستير هندسة ليزر]

[font=Simplified Arabic]أكثر أنواع الليزر شيوعا في الاستخدام هو ليزر (الديود). ومع شيوع نظم التنصت على الاتصالات فإن استخدام الألياف الضوئية في نقل المعلومات يعتبر إحدى وسائل الحماية من التنصت.

الان شرح مفصل للالياف البصرية:

تركيب الألياف الضوئية

ذكرنا أن الألياف الضوئية هي اسلاك رقيقة وطويلة من الزجاج النقي والتي ترتب في حزم تسمى الكابلات الضوئية (Optical Cables) لتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات كبيرة.
إذا القينا نظرة فاحصة عن قرب لأحد الألياف الضوئية سنرى أنها تتكون من الأجزاء التالية:
-1 القلب أو اللب (Core): وهو مركز النسيج (fiber) وينتقل الضوء عبره.
-2 الغلاف (Cladding): وهو المادة الخارجية للنسيج والتي تحيط بالقلب ومهمتها أن تعكس الضوء الخارج من القلب وتعيده إليه. 3) غطاء الحماية (Buffer Coating): وهو عباره عن غطاء من البلاستيك, ومهمته حمابة النسيج الضوئي من الضرر والرطوبة.
مئات الالاف من هذه الألياف الضوئية ترتب في حزم على شكل كابلات ضوئية. وهذه الحِزَم تحمى بواسطة الغلاف الخارجي للكابل وتسمى الغلاف (Jacket).
تنقسم الألياف الضوئية الى نوعين أساسيين, هما:
أ-الألياف ذات النمط المفرد (Single-Mode Fiber). وتكون ذات قلب صغير يصل قطره الى 9 ميكرون, وينقل إشارات الليزر تحت الحمراء ذات الطول الموجي يتراوح مابين 1300 الى 1550 نانوميتر. ب- الألياف متعددة النمط (Multi-Mode Fiber). وهذه يكون القلب فيها ذا قطر أكبر يصل الى 62.5 ميكرون, وتقوم بحمل ونقل الاشارات تحت الحمراء التي يترواح قطرها مابين 850 الى 1300 نانوميتر والصادرة من الصمامات الالكترونية الباعثة للضوء (Light Emitting Diodes LED). بعض الألياف يمكن ان تصنع من البلاستيك ولكن الجزء الاساس فيها (Core) ذو قطر كبير نسبيا (1 مليميتر), وتصلح لنقل الضوء الذي يمكن رؤيته فقط والذي طوله الموجي اكبر من 650 نانوميتر, وهو الضوء المنبعث من الصمام الاكتروني (LED) ولا يصلح هذا النوع من الألياف لنقل الضوء الليزري ( المنبعث من جهاز اطلاق الليزر). وهنا يمكن ان نتساءل كيف يمكن لهذه الألياف ان تنقل الضوء (المعلومات الرقمية).

كيف تعمل الألياف الضوئية؟

لنفترض اننا نريد ان نرسل حزم من الأشعة الضوئية عبر مسار ما, يمكننا ذلك بأن نوجه الضوء عبر هذا المسار بما أن الضوء يسير عبر خطوط مستقيمة. المشكلة التي يمكن ان تصادفنا هي اذا كان هذا المسار يحتوي على نقطة إنعطاف, ما العمل في مثل هذه الحالة؟ الحل أن نضع مرآة عند نقطة الإنعطاف (Bending) تلك لكي تعكس الضوء عند هذه الزاوية وتعيده الى المسار. كيف إذا كان المسار يحتوي على العديد من نقاط الانعطاف؟ في هذه الحالة يلزمنا مرآة عند كل انعطاف, وتوضع المرآة بزاوية معينة لكي تسمح بإعادة الضوء الى القلب عند كل زاوية على طول المسار. هذا بالظبط ما يحدث داخل الألياف الضوئية.
فالضوء يسافر خلال اللب ( المسار) مع قفزات منتظمة من الغلاف (المرآة) عند نقاط الانعطاف حسب ما يسمى بالإنعكاس الداخلي الكلي (Total Internal Reflection), ولأن الغلاف لا يمتص أي من الإشارات الضوئية المتنقلة داخل القلب, فإن الإشارات الضوئية يمكن أن تنتقل لمسافات بعيدة.
لكن بعض هذه الإشارات تضعف داخل الألياف – بسبب عدم نقاوة الزجاج وتلوثه مثلاً- والمدى الذي يمكن أن تضعف فيه هذه الإشارات يعتمد على درجة نقاوة الزجاج الذي تصنع منه الألياف وأيضا يعتمد الطول الموجي للضوء المرسل خلاله ( مثلاً 850 نانوميتر يضعف بمقدار يتراوح بين 60 إلى 75 بالمائة لكل كيلو متر) و بعض الألياف يضعف الإشارة فيها بمقدار اقل ( 10% لكل كيلومتر عند الطول الموجي 1550 نانوميتر).

نظام الإتصال عبر الألياف الضوئية

يتكون هذا النظام من العناصر التالية: جهاز الارسال (Transmitter): يقوم باستقبال وتوجيه الجهاز المصدر للضوء (LASER or LED) وتشغيله وإيقاف تشغيلِه حسب التسلسل الصحيح, وهكذا يتم توليد الاشارة الضوئية. وجهاز الإرسال يكون قريباً من الألياف الضوئية وقد يحتوي على عدسات ( focused lens) لكي تجمع وتركز الضوء بؤرياً داخل النسيج الضوئي. ضوء الليزر يمتلك قوة أكبر من التي يمتلكها الضوء الصادر من الصمام الباعث ولكنه حساس أكثر للتغير في درجة الحرارة, كما أنه مكِلفٌ أكثر.
الألياف الضوئية (Fiber Optics) وهي بيئة التواصل بين المرسل والمستقبل. جهاز إعادة توليد الإشارة (Optical Regenerator): اشرنا في ما سبق إلى حدوث بعض الفقد في الإشارة (Signal Loss) عندما ينتقل الضوء داخل الألياف لمسافات بعيدة -كما يحدث داخل الكابلات البحرية- ولهذا توصَّل المقويات وأجهزة إعادة توليد الإشارة على طول الكابل, لكي تعزز الإشارات الضعيفة. ويتكون هذا الجهاز من الياف ضوئية ذات تغطية خاصة مُطَعمة (doping) , ويعمل هذا القسم من الألياف كمضخة ليزر (pump)؛ فعندما تصل الإشارة الضعيفة الى هذا القسم فإن طاقة الليزر هنا تجعل جزيئات الاشارة الضوئية تعمل كما لو انها مصدر ليزر, فتقوم بإطلاق إشارات ضوئية جديدة وقوية ولكن بنفس خصائص الاشارة الضعيفة القادمة. وهذا يعني ان هذا الجهاز يعمل كما لو انه مضخم ليزري للإشارة القادمة إليه.
جهاز الإستقبال (Optical Receiver): يأخذ الاشارة الضوئية الرقمية ويفك تشفيرها ويرسلها كإشارة كهربائية الى المستخدم سواءاَ كان جهاز حاسب أو تلفزيون الكابل أو جهاز هاتف. ويحتوى جهاز الإستقبال الضوئي على خلايا ضوئية (photocells) أو صمامات الكترونية ضوئية (photodiode) لكي تتحسس وتلاحظ الاشارة الضوئية.

أفضلية الألياف الضوئية (Advantages )

لماذا أحدثت تكنولوجيا الألياف الضوئية ثورة في عالم الإتصالات مقارنة مع الأسلاك التقليدية الأخرى –أسلاك النحاس مثلاَ-؟ السبب يظهر في النقاط التالية: - التكلفة القليلة نسبياَ. - رقة
ودقة الألياف . وهذا يقود الى.. - مقدرة عالية على النقل(Higher carrying capacity)بسبب رقة الألياف , فإن الكثير منها يمكن أن تحزم داخل كابل ذو قطر معين أكثر مما لو كانت أسلاك نحاسية في كابل له نفس القطر, مما يعني عدد أكبر من خطوط الهاتف الموصلة او قنوات التلفزيون المتاحة اذا كنا نتكلم عن نظام تلفزيون الكابل. - فقد أقل في الإشارة. - يحمل إشارات ضوئية. بعكس الأسلاك النحاسية التي تحمل إشارات كهربائية, الاشارات الضوئية لا تتداخل (interfere) فيما بينها, مما يعني مكالمات هاتفية أو إستقبال تلفزيوني أوضح. - قدرة إرسال أقل(Low Power). - إشارات رقمية (Digital Signal). الألياف الضوئية صممت أساساَ لنقل الاشارات الرقمية, وهذه مفيدة خاصة في شبكات الحاسب أو الانترنت. - غير قابل للإشتعال. نظراً لعدم مرور تيار كهربائي فيه, لا توجد مخاطر للإحتراق. - أخف وزناً (lightweight). مقارنة مع اسلاك النحاس. وتشغل حيزاً أقل عند تمريرها تحت سطح الأرض. - مرنة (flexible). وبسبب مرونتها العالية وارسالها واستقبالها للضوء فإنها تستخدم في العديد من الكامرات الرقمية لأغراض التنظير الطبي (Medical Imaging), فحص وعمل اللحام داخل الانابيب والمحركات الميكانيكية التي يصعب الوصول إليها في الطائرات, السيارات والصواريخ, كما تستخدم في سباكة الانابيب الضيقة وتفحصها. -

كيف تصنع الألياف الضوئية؟

سبق وأن ذكرنا أن المادة الرئيسية في صنعها هي الزجاج -والذي تعتبر الرمال المصدر الأساسي له- نظراً لكثرة التفاصيل في هذا الموضوع سنذكره بإختصار. صناعة الألياف الضوئية تتطلب المرور بعدة مراحل؛ في البداية عمل إسطوانة زجاجية بواسطة عملية الترسيب البخاري الكيميائي المعدل (Modified Chemical Vapor Deposition) وهي عملية معقدة تتم تحت درجة حرارة عالية وظروف كيميائية خاصة, ويتم فيها تفاعل كلوريد السيليكون Sicl4 و كلوريد الجرمانيوم Gecl4 مع فقاعات الأوكسجين, لإنتاج أكسيد السيليكون Sio2 و اكسيد الجرمانيوم Geo2 اللذان يجمعا معاً ويذابا داخل الانابيب لتشكيل الزجاج أو مادة الألياف .
ومن ثم يتم سحبها على شكل أسلاك رفيعة وطويلة في الات تشبه المخارط (Lathe) وتكون خاصة ودقيقه جداً, تسمى أبراج سحب الألياف (Fiber Drawing Tower) ويتم تغطية الألياف بطبقة من البلاستيك لحمايتها.
بعد ذلك يتم فحص الألياف الضوئية من جوانب عدة مثل: قوة الشد, انتظام قطر القلب وأبعاد أغلفة الحماية, مدى ضعف الاشارة مع زيادة الطول, عرض الحزمة (bandwidth), درجة حرارة التشغيل ومدى الرطوبة وإرتباطهما بضعف الاشارة, وأخيراً قابلية التوصيل تحت الماء.
لقد كانت اليمن سبّاقةً إلى استخدام هذه التكنولوجيا عبر وزارة الإتصالات وتقنية المعلومات حيث تمت توسعة شبكة الإتصالات الوطنية في الجمهورية اليمنية بإستخدام الألياف الضوئية التي تتجاوز الآن ال 7000 كيلومتر, بالإضافة الى انه تم إستبدال نظام تراسل الموجة القصيرة (microwave) القياسي بين اليمن والمملكة العربية السعودية بنظام التراسل الرقمي عبر الألياف الضوئية. وتجري لان عملية مربط اليمن بسلطنة عمان بالالياف الضوئية بطول 750 كيلومتر على اراضي اليمني وكذلك أُتيحت الفرصة لعمل شبكة تراسل المعطيات الوطنية والخدمات الرقمية.


المصدر:
مجلة تكنلوجيا الاتصالات والمعلومات
بواسطة:م/ هلال ناجي الجعوري[ font]

[HazemSakeek]

موضوع متكامل ومفيد


بارك الله فيك ماجستير هندسة ليزر


اسم على مسمى ما شاء الله


تحياتي

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شكرا دكتور على المرور

وشكرا على هذا المديح

ولكن هذا واجبي يا دكتور فالمنتدى اعطاني اكثر مما اعطيته

شكرا

سلامي

[storm]

السلام عليكم
شكرا لكم لهذا المنتدى الرائع..وعلى ما يحتويه من كل شيء..
ارجو مساعدتي في موضوع الاتصالات اللاسلكية باستخدام الليزر..
ماهي مميزاته وماهي عيوبه ...
ولكم كل الشكر والاحترام...

[ماجستير هندسة ليزر]

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته

اهلا بك في المنتدى

ان شاء الله تتم المنفعة المتبادلة

أجهزة الاتصالات الكهرومغنيطية العصرية معتمدة كلياً على الترددات الراديووية والموجات الدقيقة ( الميكروويف ) ، أما إهمال الموجات الضوئية في الاتصالات فهو لعدم توفر المصادر الضوئية بالإضافة إلى الصعاب الكثيرة الناتجة عن تفرق وتشتت الموجات الضوئية والامتصاص الجوي لها … إلا أنه بتطور الليزر أوجد المصدر الضوئي المثالي للاتصالات اللاسلكية المستقبلية .


اما عن موضوع الاتصالات بواسطة الليزر فيمكن الاطلاع على هذا الرابط:

http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=5167

في هذا الرابط شرح للاتصالات بواسطة الليزر حيث تتم بواسطة الليف البصري

الاطلاع على مكتبة المنتدى حيث تحوي الكثير من الكتب عن الاتصالات الضوئية والاتصالات اللاسلكية

اذا احتجت اي شيء لا تتردد

اهلا بك مرة اخرى

سلامي

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم

هذا شرح عن الاتصالات اللاسلكية بصورة عامة:

توفر الأسلاك خيارات فعالة لتبادل البيانات والموارد عبر الشبكات، ولكن الأسلاك كوسط إرسال لا يخلو من العيوب، التى أهمها عدم مرونتها، لأنها إذا مدت وركبت يصبح من الصعب نسبياً إعادة تركيبها في مكان آخر دون بذل جهد ومضايقة للمستخدمين، كما أنها لا توفر اتصالاً للمستخدمين كثيري التنقل.

بدأت الشبكات المحلية اللاسلكية Wireless LAN تشكل خياراً فعالاً للتشبيك في الآونة الأخيرة، والسبب في ذلك يتلخص في:

1- التطورات المتلاحقة في التقنيات والمنتجات اللاسلكية.

2- الانخفاض المتواصل في الأسعار، نظراً للتنافس المتزايد بين المصنعين.

3- الطلب المتزايد على هذه الشبكات بسبب الحرية الكبيرة التي توفرها للمستخدمين في التنقل دون أن يؤثر ذلك على عملهم.

ويمكن تشبيه الشبكات اللاسلكية بشبكات الهاتف المحمول، فالمستخدم يستطيع التنقل إلى أي مكان يحلو له ويبقى مع ذلك متصلاً بشبكته ما دام يقع في المدى الذي تغطيه الشبكة. قد يكون مصطلح لاسلكي مضلل نوعاً ما فأغلب الشبكات لا تكون لاسلكية تماماً، ففي أغلب الأحيان تكون هذه الشبكات عبارة عن خليط من الأجهزة الموصلة بأسلاك وأجهزة أخرى موصلة لاسلكياً، هذا النوع من الشبكات يطلق عليها شبكات هجينة Hybrid. تستطيع المكونات اللاسلكية أداء المهام التالية:

· توفير اتصالات مؤقتة لشبكات سلكية في حال فشل هذه الأسلاك بتوفير الاتصال المطلوب لأي سبب كان.

· المساعدة في عمل نسخة احتياطية من البيانات على شبكة سلكية إلى جهاز متصل لاسلكياً.

· توفير درجة من الحرية في التنقل لبعض المستخدمين في شبكة سلكية.

وتعتبر الشبكات اللاسلكية مفيدة في الحالات التالية:

· توفير اتصالات في الأماكن المزدحمة.

· توفير اتصالات للمستخدمين كثيري التنقل.

· بناء شبكات في الأماكن المعزولة التي يصعب توصيلها بأسلاك.

محطة العمل اللاسلكية : وتعمل بشكل مشابه للمحطات السلكية والاختلاف الوحيد يتمثل في وسط الإرسال المستخدم. كل جهاز في الشبكات اللاسلكية يحتوي على كارت شبكة لاسلكية مع مرسل مستقبل Transceiver لاسلكي. ويقوم Transceiver بإذاعة واستقبال الإشارات من وإلى أجهزة الكمبيوتر المحيطة به. أما في الشبكات الهجينة فإن Transceiver يسمح للأجهزة اللاسلكية بالاتصال مع الأجهزة المكونة للشبكة السلكية. وهناك ثلاث تقنيات أساسية تستخدم في إرسال البيانات في الشبكات اللاسلكية المحلية:

· موجات الراديو أحادية التردد Single-Frequency Radio وتسمى أحياناً موجات الراديو عالية التردد ضيقة النطاق Narrow-Band High-Frequency Radio.

· موجات راديو الطيف الإنتشاري Spread-Spectrum Radio.

· موجات الأشعة تحت الحمراء Infrared.

يعمل الاتصال بموجات الراديو في شبكات الكمبيوتر بشكل مشابه لما هو عليه في شبكات الإذاعة، فالجهاز المرسل يقوم بإرسال إشاراته باستخدام تردد معين ويقوم الجهاز المستقبل بضبط تردده ليتوافق مع تردد الجهاز المرسل لكي يتمكن من استقبال الإشارات. الاختلاف الوحيد بين شبكات كمبيوتر الراديو وشبكات الإذاعة هو أن الشبكات بموجات الراديو تقوم بإرسال البيانات وليس الرسائل الصوتية كما في شبكات الإذاعة. ويعمل Transceiver أحادي التردد كما يظهر من اسمه باستخدام تردد واحد فقط.

تستطيع أنظمة الراديو أحادي التردد Single-Frequency Radio العمل باستخدام أي تردد ينتمي إلى مدى ترددات الراديو Radio Frequency Range (RF)، وبشكل عام تستخدم شبكات الكمبيوتر المدى العالي من طيف ترددات الراديو والتي تقاس بالجيجاهيرتز (GHz(10^9 Hz، وذلك لأنها توفر معدلات إرسال أعلى للبيانات.

وبشكل عام، فإن أنظمة إرسال الراديو سهلة التركيب والإعداد، ولكن استخدام أنظمة عالية الطاقة لتغطية مساحات كبيرة يعتبر أكثر تعقيداً لأنها تستخدم أجهزة عالية الجهد وتحتاج إلى صيانة مستمرة وأيدي عاملة خبيرة. وتذكر أن الإعداد السيئ لأجهزة التردد الأحادي قد يؤدي إلى:

· إشارات مزيفة.

· استخدام ضعيف لقوة الإرسال.

· معدلات إرسال بيانات منخفض.

يعتمد التضعيف في إشارات الراديو على تردد وقوة الإشارة المرسلة، فكلما ارتفع التردد وقوة الإشارة كلما أصبح التضعيف أقل. وحيث أن أجهزة الراديو ذات التردد الأحادي رخيصة الثمن تعمل باستخدام تردد منخفض وقوة محدودة فإنها عادة تعاني من معدلات تضعيف عالية، ولهذا فإنها لا تستطيع تغطية مساحة كبيرة ولا تستطيع المرور خلال الأجسام الكثيفة والمصمتة. وبشكل عام تعتبر أجهزة الراديو أحادي التردد أقل تكلفة من غيرها من الوسائط اللاسلكية وتعمل بترددات أكثر انخفاضا ولا تتجاوز قوة الإشارة أكثر من وات واحد. وتتراوح سرعة نقل البيانات في شبكات الراديو أحادية التردد بين 1 ميجابت في الثانية و 10 ميجابت في الثانية.

تعتبر إشارات الراديو أحادي التردد عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي وخاصة في مدى التردد المنخفض والذي يتداخل مع موجات أجهزة المستهلكين مثل أجهزة فتح أبواب مرآب السيارات. إن اعتراض الإشارات والتجسس عليها في هذه الأنظمة أمر غاية في السهولة إذا عرف تردد الإرسال. أما شبكات راديو الطيف الإنتشاري أو متعدد التردد Spread-Spectrum Radio فهي تعتبر التقنية الأكثر استخداماً في الشبكات اللاسلكية، وقد طورت هذه التقنية أول مرة من قبل الجيش الأمريكي خلال الحرب العالمية الثانية لمنع عمليات التجسس على إرسال الراديو.

تستخدم شبكات راديو الطيف الإنتشاري عدة ترددات معاً لنقل الإشارة مما يقلل من المشاكل المتعلقة بالإرسال أحادي التردد. وهناك تقنيتان أساسيتان تستخدمان في شبكات راديو الطيف الإنتشاري هما:

· التتابع المباشر Direct Sequence Modulation.

· القفزات الترددية Frequency Hopping.

تعتبر تقنية التتابع المباشر أكثر استخداما من التقنية الأخرى. بياناتها المشفرة عبر مجموعة من ترددات الراديو في نفس الوقت وتقوم أيضاً بإضافة Bits من البيانات المزورة التي ليس لها أي فائدة سوى تضليل الأجهزة المستقبلة غير المرخص لها باستقبال هذه البيانات، ويطلق على هذه الـ Bits المزورة اسم Chips.

ويعرف الجهاز المرخص له بالاستقبال مسبقاً الترددات التي ستحتوي على بيانات صالحة فيقوم بجمع هذه البيانات واستبعاد الإشارات غير الصالحة. أما في تقنية القفزات الترددية Frequency Hopping فإن الإشارات تنتقل بسرعة من تردد إلى آخر، ويكون هناك تفاهم مسبق بين الجهاز المرسل والجهاز المستقبل على استخدام نموذج معين في تنظيم القفزات بين الترددات المختلفة والفترات الزمنية التي تفصل بين كل قفزة وأخرى.

يتبع كل مصنع أو منتج نموذجه الخاص في الخوارزمية المتبعة في القفزات الترددية التي يستخدمها الجهاز أن المرسل والمستقبل. وتعتبر سعة نطاق البث في تقنية القفزات الترددية أكبر منها في تقنية التتابع المباشر وذلك نتيجة لأن كل الترددات في النطاق تكون متاحة للاستخدام من قبل تقنية القفزات الترددية بعكس تقنية التتابع المباشر التي تستخدم مجموعة من الترددات ولكن ليس كلها. وتعتبر أنظمة الطيف الإنتشاري معتدلة التكلفة نسبياً وذلك وفقاً للأجهزة المستخدمة.

سرعة نقل البيانات

تتراوح سرعة نقل البيانات في هذا النظام ما بين 2 و 6 ميجابت في الثانية ولكن مع استخدام طاقة أكبر ونطاق أعلى من التردد من الممكن الحصول على سرعات أكبر بكثير. ولكن نظرا لاستخدام طاقة منخفضة للإرسال في الشبكات متواضعة التكاليف فإنها تكون عرضة للتضعيف، أما بالنسبة للتداخل الكهرومغناطيسي فنلاحظ أن نظام راديو الطيف الإنتشاري يعتبر أكثر مناعة ضد هذا التداخل من الأنظمة الأخرى، وممكن توضيح ذلك بأن الإشارات يتم بثها عبر ترددات مختلفة، وبالتالي فإن أي تداخل قد يتم مع أحد هذه الترددات دون غيرها مما لا يؤثر على الإشارة ككل والتي تكون موزعة على ترددات مختلفة مع ملاحظة أنه مع زيادة معدل نقل البيانات عبر الترددات المختلفة يزداد معدل التداخل نظراً لزيادة معدل استخدام الترددات المعرضة للتداخل في وقت معين.

إن اعتراض إشارات راديو الطيف الإنتشاري ممكن ولكن التجسس على هذه الإشارات شبه مستحيل وخاصة أن المتجسس لا يعرف الترددات المختلفة المستخدمة في الإرسال ولا يعرف التفريق بين البيانات الصالحة أو غير الطالحة. وتستخدم بعض الشبكات اللاسلكية الضوء لنقل البيانات وهي نوعان:

· شبكات الأشعة تحت الحمراء.

· شبكات الليزر و هي توفر سرعات عالية جداً لكن تكلفتها مرتفعة جداً أيضاً.

البيانات باستخدام الصمام الثنائى باعث للضوء Light Emitting Diode (LED) أو الصمام الثنائى قاذف الليزر Injection Laser Diode (ILD). كما أن إشارات الأشعة تحت الحمراء لا تستطيع اختراق الجدران أو الأجسام الصلبة كما أنها تضعف إذا تعرضت لإضاءة شديدة كما بالشكل

http://www.pc-worlds.net/net/8/image001.JPG

إذا انعكست إشارات الأشعة تحت الحمراء عن الجدران فإنها تخسر نصف طاقتها مع كل انعكاس، ونظراً لمداها وثباتها المحدود فإنها تستخدم عادة في الشبكات المحلية الصغيرة. ويتراوح المدى الترددي الذي تعمل فيه الأشعة تحت الحمراء ما بين 100 جيجاهرتز و 300 تيراهرتز. ونظرياً تستطيع الأشعة تحت الحمراء توفير سرعات إرسال عالية ولكن عملياً فإن السرعة الفعلية التي ترسلها أجهزة الإرسال بالأشعة تحت الحمراء أقل من ذلك بكثير. وتعتمد تكلفة أجهزة الأشعة تحت الحمراء على المواد المستخدمة في تنقية وترشيح الأشعة الضوئية. وتستخدم شبكات الإرسال باستخدام الأشعة تحت الحمراء ثلاث تقنيات هى:

· نقطة إلى نقطة Point To Point.

· إرسال منتشر أو إذاعي Broadcast.

· الإرسال العاكس Reflective.

تتطلب تقنية نقطة إلى نقطة خطاً مباشراً يسمح لكل من الجهاز المرسل والمستقبل رؤية أحدهما الآخر لذا يتم تصويبهما بدقة ليواجه كل منهما الآخر، فإذا لم يتوفر خط مباشر بين الجهازين فسيفشل الاتصال كما بالشكل

http://www.pc-worlds.net/net/8/image003.JPG

ومثال على هذه التقنية هو جهاز التحكم بالتلفزيون. ونظراً للحاجة إلى التصويب الدقيق للأجهزة فإن تركيب هذه الأنظمة فيه صعوبة. وتتراوح سرعة نقل البيانات باستخدام هذه التقنية بين بضع كيلوات من Bits في الثانية وقد تصل إلى 16 ميجابت في الثانية على مدى كيلومتر واحد. ويعتمد مقدار التضعيف في إشارات الأشعة تحت الحمراء على كثافة ووضوح الأشعة المبثوثة كما يعتمد على الظروف المناخية والعقبات في طريق الأشعة، وكلما كانت الأشعة مصوبة بشكل أدق كلما قل مستوى التضعيف كما أنه يصبح من الصعب اعتراض الأشعة أو التجسس عليها.

أما تقنية الإرسال المنتشر فإن الأشعة يتم نشرها على مساحة واسعة ويطلق على شبكات الإرسال المنتشر أحياناً شبكات الأشعة تحت الحمراء المبعثرة Scatter Infrared Networks كما بالشكل

http://www.pc-worlds.net/net/8/image005.JPG


وهنا يستطيع جهاز واحد الاتصال مع أكثر من جهاز في وقت واحد وهذا الأمر يعتبر ميزة من ناحية وعيب من ناحية أخرى حيث أنه يسمح لاعتراض الإشارة والتجسس عليها. ونجد أن سرعة نقل البيانات في هذه التقنية أقل منها في التقنية السابقة فهي لا تتجاوز 1 ميجابت في الثانية ومرشحة للزيادة في المستقبل، ولكن في المقابل فإن إعدادها أسرع وأسهل و أكثر مرونة، وهي أيضاً تتأثر سلباً بالضوء المباشر وبالعوامل الجوية، ولا يتجاوز المدى الذي تغطيه هذه التقنية إذا كانت طاقتها ضعيفة بضع عشرات من الأمتار.

أما النوع الثالث وهو العاكس Reflective فهو عبارة عن دمج للنوعين السابقين، وفيه يقوم كل جهاز بالإرسال نحو نقطة معينة وفي هذه النقطة يوجد Transceiver يقوم بإعادة إرسال الإشارة إلى الجهاز المطلوب كما هو موضح بالشكل

http://www.pc-worlds.net/net/8/image007.JPG

الشبكات المحلية الموسعة

يمكن توسيع الشبكات المحلية LAN باستخدام أي من الطرق التالية :

· إتصالات لاسلكية بشبكات محلية أخرى.

· وسائل المحاسبة المحمولة.

· الوصول أو التحكم عن بعد Remote Access.

ولتحقيق إتصال لاسلكي بين الشبكات المحلية يستخدم جهاز يسمى جسر الشبكات المحلية اللاسلكي Wireless LAN Bridge، والذي يستطيع ووفقاً للظروف المناخية ربط شبكتين محليتين تبعدان عن بعضهما مسافة قد تصل إلى 4.8 كيلومتر. وتستخدم هذه الجسور أحد وسائط الإرسال اللاسلكية التالية:

· موجات راديو الطيف الإنتشاري Spread Spectrum Radio.

· الأشعة تحت الحمراء Infrared.

إذا أردت الربط بين شبكات محلية تبعد عن بعضها أكثر من 4.8 كم, يمكن استخدام جسر لاسلكي طويل المدى Long Range Wireless Bridge وهو يستخدم موجات راديو الطيف الإنتشاري لتحقيق اتصال لاسلكي بين شبكتين محليتين تبعدان عن بعضهما مسافة قد تصل إلى 40 كيلومتر. وتعتبر مكونات الجسور اللاسلكية الاعتيادية وطويلة المدى مرتفعة التكلفة، ولكنها تعتبر على كل حال أرخص من تمديد الأسلاك أو الألياف البصرية بين الشبكات المحلية البعيدة عن بعضها البعض. ويحتاج مستخدمو الكمبيوتر المحمول إلى مجموعة من الخدمات تتضمن:

· الحصول على ملفات ضرورية من شبكات مؤسساتهم.

· الوصول إلى الإنترنت.

· إرسال رسائل البريد الإلكتروني.

ولتوفير هذه الخدمات قامت IT Industry بتطوير تقنية جديدة تسمى المحاسبة المحمولة Mobile Computing. لكي تتمكن من استخدام هذه التقنيات المحمولة فإنك ستحتاج إلى كارت شبكة خاصة يركب في جهازك المحمول. وقد أصبحت مواصفات الجمعية الدولية لكارت ذاكرة الكمبيوتر الشخصي Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) هي المقياس المستخدم لبطاقات الشبكة أو البطاقات الأخرى المستخدمة في الكمبيوتر المحمول. وهناك أنواع عديدة لكروت شبكة PCMCIA وتتضمن:

· ISDN Adapter،

· Fax Modem.

· Ethernet And Fast Ethernet Cards.

ويعتبر حجم كارت الشبكة مماثلاً لحجم كارت الائتمان ويركب بسهولة في شق خاص Slot في الكمبيوتر المحمول. ولتتصل بشبكتك عن بعد باستخدام كمبيوترك المحمول فإنك ستحتاج إلى استخدام شبكة الهاتف السلكية أو أحد الوسائط اللاسلكية. في حالة استخدام شبكة الهاتف السلكية ستحتاج إلى فاكس مودم أو موائم ISDN، أما إذا كان الاتصال لاسلكياً فقد تستخدم تقنية الراديو أو تقنية الخليوي Cellular، وفي هذه الحالة ستستخدم Antenna صغير يقوم بالاتصال مع أبراج الراديو القريبة وبعدها تقوم الأقمار الصناعية التي تدور في مدار قريب بالتقاط الإشارات من أبراج الراديو المحلية وتقوم ببثها إلى الوجهة المطلوبة، وفي بعض الحالات تقوم الأقمار الصناعية بالتقاط الإشارات من الجهاز المحمول مباشرة دون الحاجة إلى تدخل أبراج الراديو وتقوم ببثها إلى وجهتها.

إرسال واستقبال إشارات الكمبيوتر المحمول اللاسلكية

تستخدم الإشارات اللاسلكية الأنظمة التالية:

· إتصالات حزم الراديو Packet-Radio Communication.

· الشبكات الخلوية Cellular Networks.

· أنظمة الميكروويف Microwave Systems.

يقوم النظام الأول Packet-Radio Communication بتقسيم الإرسال إلى حزم شبيهة بالحزم في الشبكات المحلية. وتضمن هذه الحزم الأقسام التالية:

· عنوان المرسل.

· عنوان المستقبل.

· معلومات تصحيح الأخطاء Error-Correction Information.

· البيانات المرسلة.

ثم تلتقط هذه الحزم من قبل الأقمار الصناعية التي تعيد بثها مرة أخرى، ويستطيع أي جهاز يمتلك المعدات المطلوبة استلام هذه الحزم وذلك طبعاً إذا تطابق عنوانه مع عنوان المستقبل في الحزمة. ومعدل نقل البيانات باستخدام هذا النظام يتراوح بين 4 و 19.2 كيلوبت في الثانية.

يمكن استخدام الشبكات الخلوية لنقل البيانات لاسلكياً باستخدام تقنية حزم البيانات الرقمية الخليوية Cellular Digital Packet Data (CDPD) وفيها يتم أيضاً تقسيم البيانات إلى حزم صغيرة ترسل عبر الشبكة الخلوية بين المكالمات الصوتية عندما يكون النظام غير مشغول. تصل سرعة نقل البيانات باستخدام هذا النظام إلى 9.8 كيلوبت في الثانية (وفي الشبكات الحديثة تكون السرعة أكبر) وهي تعاني من نوع من التأخر Delay يتراوح بين 1 إلى 5 ثوان.

أما الاتصال اللاسلكي باستخدام موجات الميكروويف فإنه يشترط توجيه مباشر لكلا الجهازين المرسل والمستقبل أحدهما نحو الآخر دون وجود عائق بينهما كما بالشكل

http://www.pc-worlds.net/net/8/image009.JPG


تعتبر موجات الميكروويف الوسيلة المثلى لربط بنايتين معاً بوضع مستقبل Receiver على سطح كل عمارة بدلاً من مد الأسلاك تحت الأرض. كما أنها مفيدة في حالة توفير الاتصال عبر المساحات الواسعة والمفتوحة مثل الأجسام المائية أو الصحاري. ويتكون نظام الميكروويف من:

· جهازي Transceiver واحد لإرسال الإشارة والأخر لاستقبالها.

· طبقين لاقطين للإشارة يوجه كل منها نحو الآخر ويوضعان في مكان مرتفع مثل قمة برج أو سطح عمارة عالية.

ويمكن تعريف الوصول عن بعد Remote Access بأنها خدمة تسمح بالوصول أو الانضمام إلى شبكة محلية LAN باستخدام خطوط الهاتف عبر مزود اتصالات Communications Server كما بالشكل

http://www.pc-worlds.net/net/8/image011.JPG

بعض برامج خدمات الوصول عن بعد مثل Novell Netware’s Remote Console Utility تسمح للكمبيوتر المتصل عن بعد بالتحكم بعمليات المعالجة على الأجهزة على الشبكة. ويعمل مزود الوصول عن بعد كمدخل يفصل بين الزبون البعيد والشبكة كما يسمح بنقل البيانات بين الشبكة والزبون حتى ولو كانت البروتوكولات المستخدمة بينهما مختلفة.

وفي هذا النظام يلعب المودم في الجهاز البعيد نفس دور كارت الشبكة مع فارق السرعة فالمودم أبطأ بكثير من كارت الشبكة. كما يعتبر الوصول عن بعد مفيداً في الحالات التالية:

1- الحاجة لدخول الشبكة والحصول على بعض البيانات أثناء السفر أو الوجود بعيداً عن الشبكة.

2- الاستخدام المؤقت أو المتقطع لموارد الشبكة.

وبشكل عام تستخدم أنظمة الوصول عن بعد أحد البروتوكولين التاليين لتحقيق الاتصال:

ü بروتوكول الإنترنت الخطي المتسلسل Serial Line Internet Protocol (SLIP)، وهو مقياس يستخدم لعنونة الاتصالات باستخدام بروتوكول TCP/IP عبر خطوط متسلسلة, وهو يسمح للمستخدم عن بعد بالوصول إلى شبكة الإنترنت من خلال شبكته المحلية.

ü بروتوكول نقطة إلى نقطة Point-To-Point Protocol (PPP)، وتم تصميمه ليكون تطويراً للبروتوكول السابق SLIP، فحيث أن بروتوكول SLIP يستخدم فقط في الاتصالات الداعمة لبروتوكول TCP/IP، فإن بروتوكولPPP يستطيع التعامل مع الشبكات متعددة البروتوكولات. أما الآن فيعتبر بروتوكولPPP هو الخيار المفضل للوصول عن بعد نظراً لسرعته وموثوقيته.

تستخدم أنظمة تشغيل الشبكات مقياسين أساسين لتحقيق نوع من التفاهم بين الكمبيوتر وخطوط الهاتف، هذان المقياسان هما:

· TAPI.

· Unimodem.

تم تطوير المقياس TAPI من قبل شركة Intel و Microsoft ومجموعة من كبار شركات الاتصال والكمبيوتر والبرامج. ويدعم المقياس TAPI الخدمات التالية:

· اتصال مباشر لشبكة الهاتف.

· الطلب التلقائي لرقم الهاتف المحدد Automatic Phone Dialing.

· إرسال البيانات عبر خطوط الهاتف.

· الوصول إلى البيانات على الكمبيوتر.

· البريد الصوتي Voice-Mail.

· التعرف على رقم المتصل Caller Identification.

· التحكم بالكمبيوتر عن بعد.

كما يسمح المقياس TAPI لمطوري البرامج والتطبيقات بإعداد تطبيقات شبكية مستقلة، فكل ما على المطور فعله هو أن يكون برنامجه متفاعلاً ومتوافقاً مع المقياس TAPI. كما يتفاعل TAPI مع شبكة الهاتف من خلال ما يسمى طبقة مزود الخدمة Service Provider Layer وهذه الطبقة تعرف باسم Unimodem. الذى يقوم بعمليات التبديل بين خدمات البيانات والفاكس والصوت، وهو يقوم أيضاً تلقائياً بإصدار أوامر الاتصال والإجابة على المتصل وإعداد المودم ليتفاهم مع خط الهاتف.

حزم البيانات

في أغلب المؤسسات يقوم مستخدمو الشبكة باستعمالها لتبادل الملفات والبرامج والتي غالبا ما تحتوي على كثير من البيانات، وإرسال هذه الكميات الكبيرة من البيانات دفعة واحدة كفيل بإرهاق الشبكة.

لتفادي هذه المشاكل أو تقليلها فإنه يتم تقسيم البيانات إلي أجزاء صغيرة يتم إرسالها على الشبكة دون إرهاقها. هذه الأجزاء الصغيرة من البيانات يطلق عليها اسم حزم Packets أو إطارات Frames، وهي الوحدات الأساسية للاتصالات على الشبكة.

من مميزات تقسيم البيانات إلي حزم صغيرة هو أنه حتى في حالة رغبة جهاز ما بإرسال بيانات كثيرة على الشبكة فلن يؤدي ذلك إلي إرغام باقي الأجهزة على الانتظار طويلاً حتى ينتهي الجهاز الأول من إرسال بياناته الكثيرة، بل يتم التناوب على إرسال الحزم. وقبل إرسال البيانات يتم تقسيمها إلي حزم من قبل الجهاز المرسل، وعند الجهاز المستقبل فإن الحزم يتم التقاطها وإعادة تجميعها في ترتيب معين للحصول على البيانات الأساسية.

إن نظام تشغيل الشبكات في الجهاز المرسل هو المسئول عن تقسيم البيانات إلي حزم، كما أنه يضيف معلومات تحكم خاصة إلي كل حزمة يرسلها، وتسهل معلومات التحكم هذه تحقيق الأمور التالية:

1- إرسال البيانات الأصلية على شكل أجزاء صغيرة.

2- إعادة تجميع البيانات في الترتيب المناسب في الكمبيوتر المستقبل.

3- تفحص البيانات بعد تجميعها والتأكد من خلوها من أي أخطاء.

كما تحتوي الحزم على أنواع مختلفة من البيانات تشمل:

· معلومات وهى عبارة عن الرسائل والملفات.

· بيانات تحكم Control Data، وتتكون من معلومات توقيت وتوجيه تستخدم لتوجيه البيانات إلي وجهتها المناسبة.

· شفرة التحكم بعملية النقل Session Control Codes، وتتضمن شفرة لتصحيح الأخطاء Error Correction Codes وهذه الشفرة هي التي تحدد الحاجة إلي إعادة إرسال البيانات من عدمه نظراً لوجود أخطاء أو الخلو منها.

وتعتمد البنية الأساسية للحزمة على البروتوكول المستخدم بين الأجهزة المتصلة فيما بينها. ولكن بشكل عام فإن هناك أموراً مشتركة بين مختلف الحزم وتتضمن:

· عنوان الكمبيوتر المرسل Source Address،

· البيانات المرسلة.

· عنوان الكمبيوتر المستقبل Destination Address.

كما أن كل حزمة يجب أن تحتوي على معلومات توفر الأمور التالية:

· إعطاء تعليمات لمكونات الشبكة لتبيان كيفية تمرير البيانات.

· إخبار الجهاز المستلم بكيفية التقاط الحزم وإعادة تجميعها لتكوين البيانات الأصلية.

· تفحص البيانات والتأكد من خلوها من الأخطاء.

وتوزع جميع مكونات الحزمة على أقسام ثلاث:

1- الرأس The Header ويتكون من:

· إشارة تنبيه تبين أن الحزمة يتم إرسالها.

· عنوان المرسل.

· عنوان المستقبل.

· ساعة توقيت.

2- البيانات The Data، ويتكون قسم البيانات من المعلومات التي يتم إرسالها والتي يتراوح مقدارها بين 512 بايت و 4 كيلوبايت.

3- الذيل The Tail، المحتوى الأساسي لقسم الذيل يعتمد كثيراً على البروتوكول المستخدم في الإرسال وهو عادة يحتوي على مكون للتحقق من وجود أخطاء يسمى Cyclical Redundancy Check (CRC).

CRC هو عبارة عن رقم يتم توليده باستخدام حسابات رياضية محددة يتم تحميله على الحزمة من قبل الكمبيوتر المرسل، عندما تصل الحزمة إلي وجهتها يتم إعادة إجراء هذه الحسابات، فإذا كانت نتيجة هذه الحسابات عند الكمبيوتر المرسل مطابقة لنتيجة الحسابات عند الكمبيوتر المستقبل فهذا يعني أن البيانات قد تم إرسالها بدون أخطاء، فإذا اختلفت نتيجة هذه الحسابات فهذا يعني أن البيانات لم تصل سليمة ولابد من إعادة إرسالها. ومعظم الحزم على الشبكة تكون موجهة إلي كمبيوتر محدد.

ويرى كارت الشبكة كل الحزم التي تمر على السلك الموصل إليها ولكنها تقاطع الإرسال فقط إذا كانت الحزمة معنونة إليها. ومن الممكن أيضاً أن تكون الحزمة معنونة إلي أكثر من جهاز في وقت واحد وفي هذه الحالة فإن هذا العنوان يسمى عنواناً انتشاري النوع Broadcast Type Address. وعندما تكون الشبكات كبيرة فإن الحزم قد تكون مضطرة للانتقال عبر مجموعة من الموجهات قبل أن تصل إلي وجهتها.

مكونات الاتصال والتبديل تكون هي المسئولة عن اختيار الموجه الأنسب وفقا لمعلومات العنونة في الحزمة المرسلة لإيصالها للوجهة المطلوبة كما بالشكل

http://www.pc-worlds.net/net/8/image013.JPG

هناك مهمتان أساسيتان تعملان على تأكيد وصول الحزم إلي وجهتها المطلوبة، هما:

· توجيه الحزمة Packet Forwarding.

· فلترة الحزمة Packet Filtering.

ويقصد بتوجيه الحزمة : نقل الحزم بين المكونات المختلفة للحزمة، فبقراءة المعلومات في رأس الحزمة يتم توجيه الحزمة إلي مكون الشبكة الأنسب والذي يقوم بدوره بإيصال الحزمة إلي وجهتها مستخدماً أقصر الطرق.

أما فلترة الحزمة فهي القرار الذي يتخذه الكمبيوتر بالتقاط الحزمة أو تركها تتابع طريقها ويتم ذلك باختبار عنوان المستقبل في الحزمة فإن كان مطابقا لعنوان الكمبيوتر الذي مرت عليه الحزمة فإنه يقوم بالتقاطها ونسخ محتواها، وإلا فإنه يقوم بإهمالها بكل بساطة.


هذي هي اساسيات الاتصالات اللاسلكية

منقول

سلامي

[HazemSakeek]

موضوع اكثر من رائع حول الاتصالات اللاسلكية

بارك الله فيك وجعله في ميزان حسناتك


تحياتي

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

اهم شيء الافادة

شكرا دكتور على المرور

سلامي

[storm]

شكرا جزيلا ماجستير هندسة الليزر
على هذه المعلومات القيمة بارك الله فيك
تحياتي مغ التقدير

[storm]

السلام عليكم
هل ان الاشغة التحت الحمراء ..هي نفسها اشعة الليزر
وهل هي نفس العيوب والمميزات لها
تحياتي مع التقدير

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

حياك الله اخي

الاشعة التحت الحمراء هي اشعة ضمن المدى الموجي ذات الطول اطول من 0.7 مايكرومتر

وليس بالضرورة ان تكون الاشعة التحت الحمراء هي اشعة ليزر وان يكون الليزر هو ذو طول موجي ضمن الاشعة التحت الحمراء

حيث ان الليزر يمتد على طول الطيف الكهرومغناطيسي

انظر الى هذه الصورة تمثل الطيف الكهرومغناطيسي:

http://zebu.uoregon.edu/~imamura/122/images/EM_spectrum.jpg


انظر هذه الصورة تبين الطيف الكهروضوئي وعلاقتة بالتطبيقات في الاتصالات

http://www.fiber-optics.info/images/em-spectrum.jpg

سلامي

[Qasaimeh]

ألف شكر يا اختي على الموضوع او الموضوعات الرائعه


شكرا جزيلا

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

هذه الصورة تبين نظام الاتصالات الليزري:

http://www.iraqup.com/uploads/S5lOe-7f7M71152.jpg

[HazemSakeek]

مرحبا storm

واستكمالا للشرح الكامل لماجستير هندسة ليزر

فان الليزر ضوء له خصائص معينة ولذلك اي طول موجي لاي ضوء او اشعة كهرومغناطيسية يمكن ان تحصل عليه في صورة اشعة ليزر.

تحياتي

[ALBEDIWY]

كيف يمكن تحميل اشعه الليزر بالموجات الكهرومغناطيسه

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم

هل يمكنك التوضيح اكثر ماذا تقصد :


تحميل اشعه الليزر بالموجات الكهرومغناطيسه

ارجو التوضيح ليتم الرد

[ALBEDIWY]

نعلم انه يمكن نقل البيانات عن طريق الليفه الضوئيه و ذلك بتحميل اشعه الليزر لهذه المعلومات فكيف يتم ذلك
و عذرا اختاه لتأخرى فى الرد حيث كنت مشغولا لدرجه انى لم ادخل النت منذ هذا السؤال
و بارك الله فيكم و جزاكم خير الجزاء

[munqezf]

الرجاء مشاهدة هذا الرابط "يمكن يفيدك"

http://hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=5855&highlight=%C7%E1%E1%ED%D2%D1

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

هلا اخي ALBEDIWY

هذا الموضوع طرح من قبل وتم شرحه بشكل مفصل ويمكنك الاطلاع على الموضوع عبلر الرابط الاتي:

http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=5167

شكرا اخي munqezf على اهتمامك واجابتك والرابط الذي وضعته هو شرح لموضوع الليزر بشكل عام

اذا كان هناك سؤال اخر لا تتردد نحن با نتظار ردك

سلامي

[محمد حسنى911]

هل من الممكن كتاب لتجارب عمليه او صوره لمعمل يستخدم الالياف الضوئيه للاتصالات لطلاب خريجى كليات هندسه او علوم

[ماجستير هندسة ليزر]

اهلا اخي محمد حسنى911

نحن درسنا الاتصالات الضوئية في مادة في في اخر كورس في البكلوريوس وكان اسم المادة:

optical fiber and optical communication

وكان لهذه المادة مختبر ولكنا لم نستعمل الالياف البصرية في المختبر

ساحاول البحث لك وان شاء الله اصل الى ما تريد

سلامي

[أحمد شريف غانم]

عنجد يعطيك الف الف عافيه استاذ ماجستير في هندسه الليزر عنجد تعبان على هاي المعلومات يسلمو

[ماجستير هندسة ليزر]

مشكور اخي احمد على مرورك وكلماتك

سلامي

[هيلينيا]

السلام عليكم ،،

يعطيك العافيه اختي ماجستير هندسة ليزر وانا عندي بحث في هذا الموضوع وارغب بمراجع اكثر لان الدكتور طالب بحث يكون طويل ،،

اذا ما عليك كلافه الغاليه،،

[ماجستير هندسة ليزر]

اهلا هيلينيا

هناك الكثير من المراجع موجودة في مكتبة المنتدى فيمكنك الحصول عليها باستخدام خاصية البحث السريع وستجد العديد من الكتب في هذا المجال

سلامي

[ذات الحدين]

يعطيك العافيه وبارك في جهودكم وامدكم بلباس الصحه والعافيه

[mylove]

مشكورين على هذه المشاركات الطيبه ومتقصرون انتوا دوم مرسي

[mylove]

شكلرررررررررررررررررررررررا ودوم انتو حاضرين

[mylove]

شكررررررررررررررررررررررررررررررررر ررررررررررررررررررررررررررررررررررر ررررررررررررا

[lolo87]

شكرا كتير اخ ماجستيرهندسة ليزر بس بعد اذنك اذا في مجال عن شرح طريقة التعديل الليزري في الاتصالات



وشكرا

[ahmedyoussef]

بارك الله فيك وزادك من علمه

[lolo87]

شكرا جزيلا لتعاونكم واللهي استفدت كتير منكم مشكورييييييييييييييييييين:eh_s (19):eh_s (19):18:

[منافس شريف]

مشكورة جدا جدا جدا جدا الموضوع اكتر ون رائع

[NOOR 88]

مشكوره ماجستير هندسه ليزر عالجهود القيمه
ان شاء الله نحو الافظل دائما ً

[Nour Nour]

بجد بجد هاااااااااااااااااااايل وربنا يبارك فيكم

[استاذ اسامة]

بارك الله فيك موضوع يستحق التقدير

[جون صابر]

شـــكــــــــــــــــررررراً علي مجهودكم

[حمندش]

فيشكرا ع المجهود استاذه بصراحة شرح وافي

بانتظار جديد مواضيعك

وانا نص ماجستير ليزر ابليكيشن

تقبلي مروري

[أبو عمر الفيزيائى]

السلام عليكم
ماشاء الله على ادب الحوار
وبارك اله فيكم جميعا