حساب القدرة في الشبكات اللاسلكية

القياس و الوحدات في الشبكات اللاسلكية يرتبط بها أكثر مما يرتبط في أي مجال شبكي آخر و ذلك لأن الشبكة اللاسلكية تعتمد علي انتشار الموجات و التي لابد من معرفة مستوي قوتها علي مستوي انتشار الإشارة من أول ارسالها و حتي استقبالها

وتعتبر وحدة الوات watt هي الوحدة الأساسية لقياس الإشارة اللاسلكية اللمرسلة أو المستقبلة من جهاز ما و تسمي Absolute Measurements of Power

قد نحتاج وحدات أخري للتعبير عن التغير في الإشارة من فقد أو كسب عند دخولها أو خروجها من وسط ما تسمي Relative Measurements of Power

حيث أنه لن تسعفنا وحدات القدرة العادية مثل الوات بل نستخدم وحدات الديسيبل التي تعبر عن هذا التغير مثل dB و dBi و dBm و dBd

و سنتكلم عنها

الوات

الوات هو القيمة الفعلية للقدرة و سميت علي اسم العالم الاسكتلندي جيمس وات أحد علماء القرن الثامن عشر

و يعبر الواحد وات عن القدرة التي صنعها مرور تاير بقيمة واحد أمبير عبر فرق جهد مقداره واحد فولت

و لتقريب هذا الأمر سنأخذ مثال مضخة مياه تنظيف السيارت حيث يعتمد قوة خروج الماء من الخرطوم علي عاملين أولهما قوة ضغط المضخة و ثانيهما هو مقدار الماء الموجود في الخرطوم

و تعتبر القدرة هي قوة خروج المياه بينما يكون ضغط المضخة معبرا عن الجهد و أما التيار فيماثله الماء الموجود بخرطوم المضخة

تقاس القدرة من خلال هذه المعادلة

P=V*I

حيث تعتبر P هي القدرة و تقاس بوحدة الوات

V هي الجهد الكهربي للإشارة voltage و يقاس بوحدة الفولت volt

I و التيار الكهربائي current و يقاس بوحدة الأمبير A

الميللي وات

يعتبر المللي وات جزء من ألف جزء من الوات كما هو الحال مع المتر و المللي متر أو الكيلوجرام و الجرام فمثلا نقوم بالتعبير عن قدرة ارسال الأكسس بوينت ب30mw أي 0.03 وات

و سبب استخدام في شبكاتنا اللاسلكية الواي فاي و التي تعمل بمعايير 80.211 تكون قيم التعامل مع قدرة الإشارة في حدود أقل بكثير من الوات و ذلك للتعبير عن تكبير اشارة بواسطة هوائي أو اضمحلالها بواسطة كابلات

و غالبا ما تكون القدرة المستخدمة في اشارات شبكات الواي فاي ما بين 100 ميللي وات الي 200 ميللي وات اللهم فيما يختص بالشبكات اللاسلكية الخارجية point to point حيث تتعدي القدرة الي 250 ميللي وات

غالبا ما تتدخل الدول أو المنظمات الحكومية التي يتم تصميم الشبكات فيها بتحديد مقدار القدرة الخارجة من هوائيات الشبكة

Decibel dB

النصف الأخير من الديسيبل “بل” Bel نسبة الي العالم جراهام بل مخترع الهاتف و النصف الأول “ديسي” Deci لأن الوحدة مكونة من عشر قيم 1 الي 10

و أول ما يجب أن تعرفه عن الديسيبل هو أنه وحدة مقارنة قدرة و ليس وحدة قياس قدرة

أي أنها وحدة للتعبير عن ناتج مقارنة بين قيمتين مثل قدرة اشارة هوائي استقبال و آخر ارسال في الشبكة الاسلكية أو مخرج و مدخل اشارة مثل المكبرات كما بالشكل

علي سبيل المثال يقوم أكسس بوينت بإرسال بيانات بقدرة 100 mw و من ثم يقوم لابتوب 1 بإستقبال هذه هذه البيانات بمستوي قدرة 10 mwبينما يقوم لابتوب أخر باستقبال نفس البيانات بمستوي قدرة 1 mw

و علي هذا يكون فرق مستوي قدرة الإشارة بين الأكسس بوينت و اللابتوب الأول هو 100:10 أي 10:1 أي 1 بل

و يكون فرق مستوي قدرة الإشارة بين الأكسس بوينت و اللابتوب الثاني هو 100:1 أي أي 2 بل

و يكون مستوي القدرة بين اشارتي اللابتوب الأول و الثاني هو 10:1 أي 1 بل أيضا

و نستطيع حساب هذا بواسطة اللوغاريتمات و التي تبسطها هذه المعادلة

حيث dB هي قيمة القدرة بالديسيبل و هي واحد من عشرة أجزاء من بل

P1/P2 هي النسبة بين قيمتي القدرة

و لبيان هذا الأمر نأخذ مثال المكبر فلو أن دخل المكبر بقدرة 10 mw و خرجه 100 mw فهذا يعني أن كسب أو قيمة تكبير المكبر هو 10 dB

و لكن ما السبب إذن وراء استخدام قيم الديسيبل رغم أن استخدام قيم الوات أو المللي وات تقوم مقامها

بالنظر للجدول التالي و الذي يبين كيفية التعبير عن تغير قيم القدرة تستطيع أن تري مدي سهولة التعبير بقيم الديسيبل عن الوات

سهل جدا أن أقول أن قدرة الأكسس بوينت قد تناقصت بقيمة 40 ديسيبل عن أعبر بأنها تناقصت بقيمة 0.0001 ميللي وات

Decibel Milliwat dBm

يعتبر dBm هو وحدة مستوي القدرة مقارنة بالواحد ميللي وات و هي تعتمد علي الحساب بواسطة اللوغاريتمات حيث يعبر عن 1 ميللي وات بـ 0dBm و يسمي بالصفر المطلق و بنفس المنطق يكون 100 mw مساويا لـ 20 dBm

فعلي سبيل المثال في هذا المثال من الطبيعي جدا أن يكون ناتج المعادلة بوحدة dB فقط الا أنه بوجود 1 mw كمرجع في أساس اللوغاريتم فتم حساب مستوي القدرة بوحدة dBm

Power (in dB) =

10 * log10 (50/1) =

10 * log10 (50) =

10 * 1.7 =

17 dBm

و بالمثل أيضا يتم حساب القدرة بوحدة dBw عند المقارنة في اللوغاريتم بـ الوات 1 W

و هذه المعادلة تبين العلاقة المباشرة بين القدرة بالوات و الديسبل مللي وات

Decibel Isotropic dBi

Decibel dipole dBd

في الهوائيات يتم استخدام هذه القيم علي نطاق واسع جدا لقياس كسب الهوائي و تكون القيمة الأساسية التي تتم حساب مستوي الإشارة بالنسبة لها هي قيمة الهوائي dBi أو dBd

dBi عندما يتم الحساب بالمقارنة بهوائي المثالي isotropic antennas و هو هوائي غير موجود في الحقيقة و يستخدم رياضيا فقط للتعبير عن الهوائي الذي ينشر الموجات في جميع الإتجاهات بشكل مثالي جدا

dBd و يتم الحساب بالمقارنة بهوائي ثنائي القطب dipole antenna

و الشائع هو الحساب بالمقارنة بالهوائي المثالي dBi و هو المستخدم من قبل سيسكو و FCC

و عموما فالفرق بين القياسين هو 2.14 حيث

طرق الاتصال بالإنترنت

 

كي تتمكَّن من الاتصال بالإنترنت، لا بد من وجود جهة معينة توفر خدمة الإنترنت للمشتركين، وهي ما يُعرَف باسم موفِّر خدمة الإنترنت (Internet Service Provider- ISP))). وعلى سبيل المثال، فإن مؤسسة الإمارات للاتصالات (اتصالات) هي موفر خدمة الإنترنت في دولة الإمارات العربية المتحدة.

وأما من ناحية تقنية، فإن الاتصال بالإنترنت يتم بإحدى ثلاث طرق رئيسة:

1 - الاتصال بواسطة المودم عبر خطوط الاتصال الهاتفي (dial-up connection).

2 - اتصال ISDN: أي الاتصال عبر الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة (Integrated Services Digital Network).

3 - الاتصال عبر مودم الكيبل (cable modem)، وهو مودم يُتيح نقل البيانات عبر كوابل النقل التلفزيوني.

وبالنسبة للمستخدم أو المشترك في خدمة الإنترنت، فإن هذه الطُرق لا تختلف عن بعضها إلا في سرعة نقل البيانات. والجدول التالي يبين الزمن اللازم لنقل ملف حجمه ميغابايت واحد في كل طريقة منها (في ظروف مثالية، أي في ساعات عدم الازدحام على الشبكة). وبالطبع، فإن وحدة سرعة نقل الملفات هي كيلوبت/ ثانية (تجدها بالإنجليزية Kbps أيKilo bit per second).

ملحوظة: بايت واحد = 8 بتات (بتات هي جمع بت)

حوالي 5 دقائق	المودم العادي بسرعة 28.8 كيلوبت/ ثانية
حوالي دقيقتين	توصيلة ISDN بسرعة 64 كيلوبت/ ثانية
حوالي ثانية واحدة	مودم الكيبل بسرعة 10 ميغابت/ ثانية

وسنتناول في هذه الصفحة أبسط طُرق الاتصال بالإنترنت وأكثرها شيوعا؛ ألا وهي خدمة الاتصال عبر المودم وخطوط الاتصال الهاتفي، أما اتصال ISDN واتصال مودم الكيبل فتجدهما- في معظم الحالات- في الشركات والمؤسسات، إذ إن هذين النوعين من الاتصال بالإنترنت أعلى من احتياجات المستخدم العادي أو المستخدم المنزلي، كما إن كلفة كل منهما مرتفعة.

وقد يكون المودم مدمجا في داخل الكمبيوتر ويُدعى في هذه الحال بالمودم الداخلي (Internal modem)، أو قد يكون منفصلا خارج الكمبيوتر ويدعى عندها بالمودم الخارجي externalmodem).

شرح أنواع أنتينات الـ Wireless وطريقة عملها

هي عبارة عن أجهزة تقوم بتحويل إشارة الحاسوب إلى إشارات كهرومغناطيسية تبث في الفضاء بغرض نقل البيانات لا سلكيا من طرف إلى أخر.

ما هي طرق البث اللاسلكي :

يتم بث الإشارات اللاسلكية بعدة طرق ولعدة أغراض .
أهم هذه الطرق هي :
1- بث طولي (مباشر) بين نقطة المرسل والمستقبل .
2- بث زاوية ( يبث بزاوية بدرجة معينة ) مثال (60,90,120,180) .
3- بث عام ( في جميع الاتجاهات ).

· كيف يمكن استقبال البث :

بالطبع سيتم استقبالها بنفس الغرض الذي تم بثها له.

مثلا لو كان البث مباشر, فسيتم استقبالها بجهاز بث أخر من الجهة المقابلة لتصبح العملية إرسال واستقبال من الطرفين.

ولو كان البث بشكل زاوية , فالغرض هنا تغطية منطقة معينة ليتقبلها جهاز حاسوب أو جهاز لاسلكي أخر. وكذلك المثل في البث العام .

وسنرى بعض الأمثلة المصورة ذلك لاحقا.

· أنواع ألأنتينات المستخدمة للبث :

الآن نأتي للموضوع الأهم والأكثر فائدة وعملية , هنا ستعرض أشهر أنواع ألأنتينات المستخدمة في الشبكات اللاسلكية مع شرح الغرض لكل منها .

1- Direct Antenna :

وهذا النوع يقوم ببث الإشارة اللاسلكية بشكل بيضاوي تقريبا وبشكل طولي .

الهدف منه ربط نقطة بنقطة ( متقابلتين ) فقط وليس البث العام بشتى الاتجاهات .

يعمل هذا النوع من ألأنتينا بترددات (2.4GHz,5.4GHz).

ترددات البث اللاسلكي:

أنواع أنتينات Wireless وطريقة عملها

2- Sector Antenna:

وهذا النوع يقوم ببث الإشارة اللاسلكية بشكل زاوية (تقريبا) هذه الزوايا تكون بالأغلب مختارة من قبل المشتري لهذا الإنتل والتي تحدد من قبل الشركة المصنعة , وهي بين (60,90,120,180).

الهدف منها كما ذكرنا سابقا هو تغطية منطقة معينة بالإشارة اللاسلكية لتسمح للمستخدمين بالتجول في حدود هذه المنطقة بحرية تامة .

يعمل هذا النوع من ألأنتينا بترددات (2.4GHz,5.4GHz).

صورة لهذا الإنتل :

أنواع أنتينات Wireless وطريقة عملها

3- Grid Antenna :

هذا النوع يبث الإشارة بشكل قريب من الطولي وذلك لتصل الإشارة لمسافات أطول من المسافات التي يصل إليها النوع (Grid Antenna) .

الهدف منها هو الربط بين المسافات البعيدة المتقابلة .

يعمل هذا النوع من ألأنتينا بترددات (2.4GHz,5.4GHz).

4- Omni Antenna :

هذا النوع يبث الإشارة بشكل دائري ويقرب لأن يكون متساويا في درجة البث ولكن عميلا هو يغطي جميع الاتجاهات بنفس القوة.

الهدف منها هو تغطية منطقة بشكل كامل وذلك بوضع الإنتل بالمنتصف ليبث على جميع الاتجاهات المحيطة به .

يعمل هذا النوع من ألأنتينا بترددات (2.4GHz,5.4GHz).

مخطط لكيفية بث الإشارة :

ملاحظة :

التردد المستخدم في كروت الشبكة الخاصة بالحاسب هو 2.4GHz وهو الشائع حاليا ولربما يصدر غير ذلك حسب احتياجات البشر.

· أين وكيف تركب هذه الإنتينات :

يتم تركيب هذه الإنتينات خارجيا في الأغلب.وتكون على ارتفاع عالي بحيث يمكنها أن تبث بشكل واسع إذا كانت ببث إشارة على أجهزة حاسوبية, أو لتتخطى الحواجز البشرية والطبيعية لتصل لنقطة ما بعيدة كما في الربط نقطة لنقطة.

يتم وصل مثل هذه الإنتينات في أجهزة خاصة لبث تدعى (Access Point) وطبعا كل نوع من الإنتينات له نوع من أجهزة(AP) متوافق معه .

وهذه بعض أشكال ال(AP) :

· صور من الواقع العملي :