أجهزة إلكترونيات

كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول (الجوال) – الجزء الثاني

كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول

الجزء الثاني

شيفرات codes التلفون المحمول

يمتلك التلفون المحمول شيفرات خاصة مرتبطة به ويعمل من خلالها.  تستخدم هذه الشيفرات لتعريف جهاز الجوال، ومالكه، ومزود الخدمة او الشركة التابع لها. دعنا نفترض عزيزي القارئ أنك تمتلك جهاز جوال وقمت بتشغيله ثم حاول صديق لك الاتصال بك فماذا يحدث حتى يتم الاتصل بك؟

تبدأ الخطوة الأولى بتشغيل الجوال واثناء التشغيل التي تستغرق من 25-40 ثانية لكي يكون الجولال جاهزاً للاستخدام فإنه خلال مرحلة التشغيل يستقبل اشارة تسمى بشيفرة نظام التعريف SID وهي اختصار لـ System Identification Code (أنظر المربع التوضيحي في الاسفل لتتعرف على هذه الشيفرة).  وهنا يتم التعرف بين جهاز الجوال ومحطة الارسال، وذلك باستخدام قناة تحكم عبارة عن تردد محدد ليتمكن الجوال من التقاط اشارة الخدمة من محطة الارسال في الخلية القريبة منه (تذكر من الجزء الأول أن المدينة تقسم إلى خلايا سداسية الشكل وفي كل خلية محطة ارسال) وتحديد محطة الارسال التي في منطقة تواجده. واذا لم يجد الجوال قناة التحكم هذه يعطيك اشارة انه خارج منطقة الخدمة.

اعلانات جوجل

ثم تبدأ الخطوة الثانية بعد استقبال اشارة SID، يقوم الجوال بمقارنة شيفرة نظام التعريف الخاصة التي استقبلها ومقارنتها بتلك المخزنة بالجهاز.  فإذا ما تمت المقارنة وتبين أنها نفس الشيفرة المتعارف عليها بين الجوال والمحطة فإن الجوال يتعرف على الخلية التي سيتعامل معها.

يقوم الجوال في الخطوة الثالثة بارسال طلب تسجيل إلى مكتب التحويلاتMobile Telephone Switching Office (MTSO) التي تمكن محطة الارسال من تعقب مكان تواجد الجوال وتخزن بيانات الموقع في قاعدة بيانات لاستخدامها في اللحظة التي يأتيك فيها اتصال وذلك لانها تراقب دوما مكان الجوال والخلية التي تغطي الخدمة لتلك المنطقة المتواجد فيها الجوال.

مكتب التحويلات Mobile Telephone Switching Office (MTSO) وهو عبارة عن كمبيوتر في محطة الارسال الخاصة بالجوال ويتحكم في كل نظام الجوال ويتعقبه ويقيس قوة الاشارة التي تصل لجوالك ويعطي الأمر للانتقال الى خلية اخرى عندما تضعف الإشارة، كما ويربط كل محطات التقوية الموجودة في كل الخلايا التابعة لمحطة المركزية ومن مهامه ايضا حساب قيمة الفاتورة لمكالماتك.

 

يعمل مكتب التحويلات MTSO بالتقاط زوج من الترددات المخصصة لجوالك وتخصصهما للاتصال وتبادل المعلومات بين الجوال والخلية لاستقبال وارسال المكالمات.  وعندما يصبح الجوال ومحطة التحكم على اتصال باستخدام الترددين المحددين فإن الاتصال يتم ويمكنك التحدث والاستماع من خلال موجتين راديو (الترددين المخصصين).

اذا كنت متحرك اثناء الاتصال ووصلت إلى طرف الخلية، فإن مركز الخلية سيعلم بضعف الإشارة بينما تعلم الخلية التي تتجه إليها بأن اشارة الجوال القادم تبدأ بالزيادة.  تشتركان مركز الخليتان التي تتركها والتي تقترب منها من خلال مكتب التحويلات MTSO وعند نقطة معينة يصدر مكتب التحويلات تعليماته للخلية الثانية بتستلم المهمة وتكمل الاتصال على ترددين اخرين كما هو موضح في الشكل أدناه.

 

اعلانات جوجل

بينما تنتقل اثناء الاتصال فإن الاشارة تتحول من خلية إلى أخرى دون أن ينقطع الاتصال ويقوم بذلك ويشرف عليه مكتب التحويلات MTSO وهو الصندوق الاسود المبين في الرسم

 

شيفرات الجوال Mobile Codes 

الرقم التسلسلي الإلكتروني Electronic Serial Number والمعروف بـ ESN وهو عبارة عن رقم من 32-bit مبرمج في جوالك مسبقاً عند تصنيعه.

رقم تعريف الجوال Mobile Identification Number والمعروف بـ MIN وهو عبارة عن رقم من 10 خانات يشتق من رقم جوالك.

نظام تعريف الشيفرات System Identification Code والنعروف بـ SID وهو عبارة عن رقم من 5 خانات مخصص لكل محطة ارسال من قبل مؤسسة الاتصالات الدولية FCC Federal Communications Commission.

بينما يعتبر ESN جزء رئيسي ودائم في جوالك إلا أن كلا من شيفرة MIN و SID تبرمجان في جوالك عند الشراء والاشتراك في خدمة الجوال.

 

اعلانات جوجل

التجوال Roaming

دعنا نفترض أن هناك أكثر من شركة تزود مدينتك خدمة الجوال وبنيما انت تتحرك اثناء الاتصال وانتقلت إلى خلية أخرى خارج نطاق شركتك التي تشترك عبرها إلى خلية لشركة أخرى، فقد ينقطع الاتصال حيث لا يتعرف نظام تعريف الشيفرات SID على جوالك لانه غير مبرمج لديها إلا إذا كنت مشترك في خدمة التجوال roaming. وفي هذه الحالة فإن MTSO الخاص بالخلية الجديدة يتصل بالـ MTSO الخاص بشركتك ويفحص قاعدة البيانات لديها ليتأكد من نظام تعريف الشيفرات SIDللجوال الذي تستعمله، ويقوم هذا النظام بارسال اشارة تأكيد أن الجوال الذي دخل المنطقة الجديدة يتبع له من خلال MTSO ويستمر في تعقب مكان جوالك من خلية إلى أخرى حتى لو كانت تلك الخلايا لا تخص الشركة التي تتبع لها، والمدهش في هذا كله انه يحدث في ثواني معدودة.

كما أن تكلفة الاتصال تتغير من شركة إلى أخرى أثتاء استخدام خاصية التجوال roaming وتظهر اشارة roam على شاشة جوالك لتخبرك أنك انتقلت من منطقة تغطية شركة إلى شركة أخرى.  ويجب على من يستخدم خدمة التجوال roaming أن يدرس جيداً خرائط التغطية للشبكة التي يتعامل معها حيث أن الكثير من الاشخاص لم يكونوا مسرورين باستلامهم فاتورة الاتصال الباهظة نهاية الشهر.  حيث ان التجوال خدمة تخضع لاتفاقات بين الشركات وكل شركة معنية بان توفر لك عزيزي القارئ خدمة التحدث عبر الجوال بدون انقطاع ومن الممكن ان يكون ذلك عبر شركات أخرى تدفع لها نظير استخدام جوالك لشبكتها وأنت بدورك ستدفع للأثنتين معاً وخصوصاً عند استخدام هذه الخدمة خلال التجوال الدولي.

 

والأن سوف نقوم بدراسة وشرح تركيب جهاز الجوال

تركيب جهاز الجوال

يعتبر جهاز الجوال من اكثر الاجهزة التقنية تعقيداً من ناحية تكدث الدوائر الالكترونية فيه على مساحة صغيرة ويقوم جهاز الجوال باجراء الملايين من الحسابات كل ثانية اثناء ضغط الموجات الصوتية التي يرسلها واعادة فك الموجات الصوتية التي يستقبلها لتتمكن من الحديث والاستماع الى من تتصل بهم.

اعلانات جوجل

مكونات واجزاء الجوال اذا ما قمنا بالنظر إلى مكونات جهاز الجوال كما هو في الصورة أعلاه فإن الجوال يحتوي على الاجزاء التالية:

اعلانات جوجل
  • لوحة الدائرة الالكترونية والتي تعتبر دماغ الجوال
  • الانتينا
  • شاشة العرض LCD
  • لوحة المفاتيح
  • الميكروفون
  • السماعات
  • البطارية

اللوحة الإلكترونية للجوال وعلى اليمين الواجهة الأمامية وعلى اليسار الواجهة الخلفية اللوحة الالكترونية قلب نظام الجوال وترى فيها عدة قطع تشبه قطع الكمبيوتر chips ومن هذه القطع الكمبوترية ما يقوم بتحويل الاشارة التناظرية الى رقمية وأخرى تقوم بتحويل الاشارة الرقمية إلى تناظرية حيث تعمل على تحويل الاشارة الصوتية وتترجمها إلى اشارة رقمية وتعمل القطعة الاخرى على استقبال الاشارة الرقمية التي تحتوي على شيفرة الصوت وتترجمها وتحولها إلى اشارة تناظرية.  ويقوم بعمل التحويل والترجمة ميكروبروسسور خاص بنظام التعامل مع الاشارات الرقمية ويعرف باسم digital signal processor ويختصر DSP وهو ميكروبروسسور عالى الكفاءة ويقوم بانجاز الحسابات المتعلقة بالتحويل بين الاشارات التناظرية والرقمية بسرعة عالية جداً.

ويعمل الميكروبروسسور على الربط بين لوحة المفاتيح وشاشة العرض من خلال الاوامر التي تعضيها للجوال بواسطة لوحة المفاتيح ويظهر كل ما تقوم به على شاشة العرض، كما يعمل على ارسال بعض الأوامر التي تتطلب تنفيذها من محطة الجوال الرئيسية ويستقبل المعلومات منها ويفهمها ويعرضها لك باللغة التي اخترتها مسبقاً.

ميكروبروسيسور الجوال

كما تحتوي اللوحة الالكترونية على ذاكرة عشوائية والتي تعرف باسم ROM في مصطلحات الكمبيوتر وتحتوي ايضا على ذاكرة فلاش لتعطي مساحة اكبر لتخزين نظام تشغيل الجوال والعديد من البرامج المساعدة مثل برنامج ادارة دليل الاتصالات وبرنامج الاجندة وتنظيم المواعيد.

تحتوي اللوحة الالكترونية ايضا على مولد امواج الراديو RF الذي يتعامل مع المئات من ترددات قنوات FM وتحتوي على قسم الطاقة الكهربية المسؤول عن ادارة الطاقة الكهربية واعادة الشحن. كما تحتوي اللوحة الالكترونية على مكبر امواج الراديو التي تتعامل مع الاشارات المرسلة والمستقبلة من والى الجوال عبر الانتينا.

شاشة العرض LCD

تطورت شاشات العرض كثير من حيث دقة العرض والالوان والمساحة لتتماشى من التطور الحادث على الجوال وعلى الخدمات التي نحصل عليه منها حيث الجوالات الحديثة اصبحت تحتوي على دليل هاتف وعلى الة حاسبة وعلى العديد من الالعاب الالكترونية كما اصبح الجوال يستخدم لارسال واستقبال الرسائل الاكترونية وكذلك لتصفح الانترنت وهذا يتطب الجودة العالية والدقة والوضوح واللوان الزاهية والمساحة الكبيرة لشاشة العرض. وفكرة عمل شاشات العرض هذه قد سبق شرحها في موضوع منفصل بعنوان كيف تعمل شاشات البلورات السائلة LCD.

 

المكان المخصص لشريح الجوال

بعض انواع الجوالات تحتوي على المعلومات الخاص بشيفرة الجوال مثل SID و MIN مخزنة على ذاكرة فلاشية داخلية أو على شريحة الجوال الخارجية والتي تشبه كثيراً شريح الذكية SmartMedia.

 

صورة توضح بعض أجزاء الجوال: من اليمين البطارية الداخلية والميكروفون والسماعة تتحتوي اجهزة الجوال على سماعة وميكرفون باحجام صغيرة جداً وكفاءة عالية كما توجد بطارية صغيرة لتغذية الساعة الداخلية للجوال بالطاقة الكهربائية.

وبالحديث عن الجوال وكل مكوناته هذه فإنه لو وجد الجوال من 30 عام لكانت هذه المكونات تشغل حيز كبير يصل الى مساحة غرفة بتسع كل ماذكر من ميكروبروسسور ومزود الطاقة الكهربائية والسماعة والميكرفون وشاشة العرض.  ولكن شكرا للتقدم العلمي والتقنيات الصناعية المذهلة التي جعلت من كل هذه الأجهزة تتجمع في جهاز واحد اسمه الجوال ولايزيد عن حجم كف اليد.

مراجع كل ما ترغب في الاستفسار عنه عن الجوال والمصطلحات وماذا تعني تجدها على هذا الموقع

Homepage

 معلومات عن تركيب الجوال

http://www.cellular.co.za/in-fone.htm

 موقع مؤسسة الاتصالات الدولية FCC

http://www.fcc.gov/

 موقع الاتحاد الدولي للاتصالات

http://www.itu.int/home/index.html

إلى اللقاء في الجزء الثالث من كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول (الجوال)

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

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى