أخبار عاجلة
الرئيسية » كيف تعمل الأشياء » أجهزة إلكترونيات » كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول (الجوال) – الجزء الأول

كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول (الجوال) – الجزء الأول

273107

الجزء الأول

ملايين من الناس في أنحاء العالم تستخدم جهاز المحمول (الجوال)، وربما تكون عزيزي القارئ أيضا مما يستخدموا الجوال وتمتلك جهاز أو أكثر، وقريباً جداً سيصبح الجوال الجهاز الذي لاغنى عنه وسيمتلكه كل فرد. يمكنك باستخدام الجوال من التحدث إلى أي شخص في العالم من أي مكان في العالم أنت موجود فيه، ليس هذا فحسب فأجهزة الجوال الحديثة مزودة بالعديد من الوظائف وكل يوم نسمع عن أجهزة جوال جديدة وبإضافات عديدة منها:

  1. دليل معلومات عن الأشخاص الذين تتعامل معهم مع كامل البيانات الخاصة بهم.
  2. أجندة الكترونية تسهل عليك تتبع مواعيدك وتذكرك بها قبل موعدها بمنبه صوتي.
  3. تمكنك من انشاء أجندة لاعمالك اليومية وترتيب اولوياتها.
  1. تتوفر في أجهزة الجوال ألة حاسبة لاجراء الحسابات اليومية البسيطة.
  2. تمكنك أجهزة الجوال من ارسال الرسائل القصيرة ورسائل البريد الإلكتروني.
  3. الاتصال مع الانترنت واحصول على الاخار العاجلة وأسعار البورصة وغيره من المعلومات التي تهمك.
  4. يمكنك استخدام جوالك كوسيلة للتسلية من خلال الألعاب التي تختزنها في الجهاز.
  5. دمج أجهزة أخري مثل الراديو ومشغل MP3 لتشغيل الملفات الصوتية ومشغل فيديو لعرض لقطات الفيديو وكاميرا للتصوير الثابت والمتاحرك وقارئ نصوص إلكترونية PDF ومرشد مكاني GPS.

 

الجزء الأول

اساسيات وحقائق

من المدهش أن تعرف أن جهاز الجوال هو جهاز يشبه في عمله جهاز الراديو، ولكن راديو بدرجة عالية من الدقة والتعقيد. أخترع التلفون العادي بواسطة العالم الاكسندر جراهام بل Alexander Graham Bell في 1876، والاتصالات اللاسلكية تطورت نتيجة لاختراع وتطور اجهزة الراديو الذي اخترع بواسطة العالم نيكولاي تسلا Nikolai Tesla في 1894. ومن الجدير بالذكر أنه من الطبيعي أن تتحد وتندمج فكرة الهاتف والراديوا معا.

هذا بالنسبة لتلفونات الراديو، أما في نظام تلفون الجوال فإن المدينة تقسم إلى خلايا صغيرة cells وفي كل خلية يوجد محطة ارسال (أنتينا)، وبهذه الطريقة يمكن اعادة استخدام نفس التردد على كل المدينة وبالتالي فإن الملايين من الأفراد يمكنهم استخدام الجوال في نفس الوقت،

تقسيم المدينة إلى خلايا Cells ادى إلى تسمية الجوالات بالانجليزية Cell Phone أي الجوال الخلوي وهذا هو الاساس في التسمية، أما كلمة المحمول والجوال فهي دلالات على قابلية التحدث من أي مكان في العالم.

لفهم دقيقة لفكرة عمل الجوال سوف نقوم بمقارنة الجوال مع بعض الأجهزة اللاسلكية مثل جهاز CB radio ووهو اختصار لما يعرف باسم جهاز راديو موجة المدينة (City Band Radio) وللتعرف أكثر على هذا الجهاز اطلع على الموقع التالي على الانترنت http://en.wikipedia.org/wiki/Cb_radio

CB Radio

كما سوف نقارن الجوال بجهاز أخر معروف أكثر لنا وهو أو جهاز walkie-talkie وهو جهاز يعمل بنظام راديو ارسال واستقبال. وستجد المزيد عن هذا الجهاز على الموقع التالي على شبكة الإنترنت http://en.wikipedia.org/wiki/Walkie-talkie

Walkie-Talkie

عناصر المقارنة بين جهازي CB radios و Walkie-Talkie وجهاز الجوال هي

  1. طريقة الاتصال Duplex
  2. القناوات Channels
  3. المدى Range

كلأ من جهازي CB radios و Walkie-Talkie يعتبران أجهزة ذات half-duplex، حيث أن في أجهزة CB Radio يتم الاتصال بين شخصين باستخدام نفس التردد، لذا فإن شخص واحد فقط يستطيح التحدث والأخر يستمع. أما الجوال فيعمل بنظام full-duplex وهذا يعني أن هناك تردد مخصص للحديث وتردد اخر مختلف للاستماع مما يعني أن كلأ الشخصين يمكنهما التحدث في نفس الوقت.

إن مصطلح كلمة “Duplex” يعني امكانية ارسال واستقبال البيانات بين الأجهزة الإلكترونية باستخدام الصوت. ولمزيد من المعلومات عن هذا المصطلح تجده على الموقع التالي

http://telecom.hellodirect.com/docs/Tutorials/DuplexExplained.1.080801.asp

يوجد في أجهزة walkie-talkie قناة واحدة للاتصال بينما في أجهزة CB radio يوجد 40 قناة للاتصال. ولكن في أجهزة الجوال يتعامل مع أكثر من 1664 قناة

اتصال بين سائقي شاحنتين يستخدما نظام راديوا يعمل على تردد واحد (half-duplex) حيث يتحدث أحدهما والأخر يستمع،

في أجهزة الراديو التي تعمل بنظام full-duplex فإن الشخصين المتحدثين يستخدما ترددات مختلفة مما يسمح لهما التحدث في نفس الوقت

ولتوضيح فكرة تقسيم المدينة إلى خلايا فسوف نستعين بالشكل التوضيحي أدناه، حيث تقسم المدينة إلى خلايا كل خلية بمساحة 26 كيلومتر مربع وتأخذ شكل سداسي ا لأضلاع كما في الشكل. كل خلية من الخلايا التي قسمت إليها المدينة تحتوي على محطة تقوية تحتوي على برج يحمل معدات ارسال راديو.

وبسبب أن أجهزة الجوال ومحطات الارسال تعمل بقدرة منخفضة فإن نفس الترددات يمكن ان تستخدم في الخلايا البعيدة مثل الخليتين المميزتين باللون الداكن الموضحتين في الشكل أعلاه.

ملاحظة: أنظمة الهواتف الخلوية التي تعمل بالنظام التناظري analog تسمى بتكنولوجيا جوال الجيل الأول first-generation mobile technology ويرمز لها بالرمز 1G. ونظام الهواتف الخلوية التي عملت بالنظام الرقمي تسمى تكنولويجا الجيل الثاني 2G حيث ازدادت عدد القنوات المتوفرة للاستخدام بحوالي ثلاثة اضعاف أي أصبح 168 قناة متوفرة للاتصال في نفس الوقت للخلية الواحدة. وسوف نشرح تطور تكنولوجيا الجوال وأجياله المعروفة بالاختصارات TDMA, CDMA, GSM لاحقاً.

مزايا اتصالات الجوال عن الأنظمة القديمة للاتصالات اللاسلكية

يستخدم الجوال قدرة منخفضة تصل ما بين 0.6 إلى 3 وات فقط وهذا أقل بما هو مستخدم في CB radio حيث كانت القدرة 4 وات. كما أن محطات الارسال تعمل بطاقة منخفضة ايضا، مما يعني أن:

أن منطقة التغطية للترددات بين محطة الارسال والجوال لن تزيد عن مساحة الخلية السداسية الشكل وهذا يجعل اعادة استخدام نفس الترددات في خلايا اخرى ممكن. أي 56 شخص لكل خلية يمكنهم التحدث مع بعضهم البعض في نفس الوقت باستخدام نفس الترددات.

في النهاية فإن عدد كبير من محطات الارسال توجد في كل مدينة تستخدم هواتف الجوال وقد يصل عدد هذه المحطات بالمئات ويتحكم بها محطة مركزية للتحويلات تعرف باسم Mobile Telephone Switching Office (MTSO). تعمل هذه المحطة على الحكم في المحطات المنتشرة في المدينة (الخلايا) وتعمل ايضا على ربط كل الاتصالات من الهواتف الجوالة مع الهواتف الأرضية التي تعمل بنظام الاتصال التقليدي.

إلى اللقاء مع الجزء الثاني في

كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول (الجوال) الجزء الثاني

كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول (الجوال) الجزء الثالث

كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول (الجوال) الجزء الرابع

كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول (الجوال) الجزء الخامس

 

تعليقات

تعليقات

عن الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر - غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي | ومركز الترجمة العلمي | وقناة الفيزياء التعليمي على اليوتيوب | ورئيس تحرير مجلة الفيزياء العصرية | Email [email protected]

تفضل بزيارة صفحتي
تصفح كل مقالاتي

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *