أجهزة إلكترونيات

كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول (الجوال) – الجزء الرابع

كيف يعمل جهاز الهاتف المحمول

الجزء الرابع

النظام العالمي للاتصالات اللاسلكية  GSM

النظام العالمي للاتصالات اللاسلكية Global System for Mobile Communication GSM هو نظام معتمد لتشغيل شبكات الاتصالات اللاسلكية ويعمل على الميكروبروسيسور الخاص بأجهزة الجوال التي تعمل على نظام GSM كما أن هناك نظام تشغيل أخر هو IS-136، ويمكن تشبيه انظمة تشغيل الجوال بأنظمة تشغيل الكمبيوتر مثل الويندوز واللينكس.

يقوم نظام الـ GSM على تشفير البيانات المرسلة بواسطة الجوال لتحقيق اقصى درجة من الامان وتعمل على ترددات من 900 ميجاهيرتز إلى 1800 ميجاهيرتز في كلاً من اوروبا واسيا بينما تعمل على ترددات من 850 إلى 1900 في الولايات المتحدة الامريكية وتسمى في كلا الحالتين بموجة الـ 1.9 جيجاهيرتز (الجيجاهيرتز =109 هيرتز = 103ميجاهيرتز.

اعلانات جوجل

يعتبر نظام GSM نظاماً عالميا للاتصالات اللاسلكية حيث انه منتشر في مختلف دول العالم بحيث يمكنك شراء جوال من أي مكان في العالم وأستخدامه في أي دولة تعتمد هذا النظام.  وللاتصال عبر مزود خدمة الجوال في أي من تلك الدول فإن فإن مستخدمي GSM يحصل على شريحة الاتصال التي تعرف باسم SIM وهي اختصار لـ subscriber identification module أي وحدة تعريف بهوية المشترك، وهي عبارة عن ذاكرة كمبيوترية يتم تثبيتها في جوال الـ GSM، ويتم تخزين كل البيانات اللازمة للاتصال وأرقام التعريف اللازمة للولوج لخدمات الجوال المقدمة من الشركة التي حصلت منها على شريحة الـ SIM.

ملاحظة: في منطقة الولايات المتحدة التي تستخدم ترددات 850/1900 ميجاهيرتز فهي لا تتوافق مع النظالم العالمي الذي يعمل بترددات 900/1800 ميجاهيرتز، فإن من يعيش في أمريكا ويسافر إلى دول أخرى فإنه بحاجة إلى شراء جوالات GSM ذات النظام tri-band أو quad-band ويعمل على جميع نطاقات الترددات المذكورة السابقة.  والحل الانسب هو الحصول على جوال بنظام GSM بترددات 900/1800 ميجاهيرتز.

 

تكنولوجيا جولات الجيل الثالث

تعتبر تكنولوجيا الجيل الثالث من الجوال احدث انظمة الاتصالات اللاسلكية، فقد سبق وان شرحنا أن جوالات التي تعمل بالنظام التناظري analog هي جوالات الجيل الأول والجوالات التي تعمل بنظام الرقمي digital هي جوالات الجيل الثانيز.  أما جوال الجيل الثالث فيعد جوال الوسائط المتعددة multimedia cell phone.  وتسمى هذه الجوالات بالجوالات الذكية smartphones ويمتاز بقدرته على تبادل البيانات بسرعة كبيرة ليساعد المستخدم لتصفح الأنترنت بسرعة كبيرة كما يمكن ارسال واستقبال الرسائل الصوتية والفيديو.

 

التقنيات التي تعمل بها جوالات الجيل الثالث

انتشرت جوالات الجيل الثالث أولاً في اليابان في منتصف العام 2002 ثم ومع مطلع العام 2003 انتشرت هذه التكنولوجيا في أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية. إن ما يمتاز به الجيل الثالث عن الجيلين السابقين من الاتصالات اللاسلكية هو أن الجيل الثالث مصمم للتعامل مع البيانات والصوت والصورة معاً وبسرعة تبلغ 2.5 كيلوبت في الثانية وهذه تعادل ضعف سرعة الاتصال السلكي الحالي.. وجدير بالذكر أن مصطلح الجيل الثالث هو مصطلح واسع يغطي العديد من المعايير والتقنيات التي تطبق في مختلف الدول والبلدان وقد تختلف من قارة إلى أخرى.  وتستخدم شبكات جوال الجيل الثالث عدة تقنايت أيضا لتبادل المعلومات بينها وبين الجوال وهذه التقنيات هي:

  • تقنية الوصول المتعدد بالتقسيم الكودي المطور CDMA2000 والتي تعتمد على تطوير تقنية Code Division Multiple Access المستخدمة في الجيل الثاني والتي شرحت في الجزء السابق من هذه المقالات.
  • تقنية الوصول المتعدد بالتقسيم الكودي العريض النطاق WCDMA أي Wideband Code Division Multiple Access.
  • تقنية الوصول المتعدد بالتقسم الكودي المتزامن مع التقسيم الزمني TD-SCDMA أي Time-division Synchronous Code-division Multiple Access.

وتقنيات الجيل الثالث هذه تعمل على سرعة نقل بيانات كبيرة تصل إلى 3Mbps (بمعنى انك تحتاج إلى 15 ثانية لتحميل مقطوعة موسيقية مدتها 3 دقائق على جوالك) وبالمقارنة فإن اسرع جوالات الجيل الثاني لا يعملبأكثر من 144Kpbs (أي أنك تحتاج إلى 8 دقائق لتحميل مقطوعة موسيقية مدتها 3 دقائق)  ولهذا فإن جوالات الجيل الثالث تعتبر جوالات الوسائط المتعددة لدعمها نقل البيانات بسرعات كبيرة وتواصلها مع شبكة الانترنت وتحميل الافلام وتبادل البريد الالكتروني والفاكس.

 

اعلانات جوجل

مقارنة بين النطاق المتعدد Multiple Bandوالنمط المتعدد Multiple Mode

إذا كنت من الأشخاص الذين يسافرون كثيراً فإنه من الضروري أن تعرف إذا ما كان جوالك يعمل بنظام النطاق المزدوج أو بالنمط المزدوج أو بكليهما وسوف نقوم بشرح فكرة هذين الخيارين:

النطاق المتعدد Multiple Band يتمكن الجوال الذي يتمتع بهذه الخاصية من الانتقال إلى ترددات مختلفة مثل جوالات التي تعمل بتقنية الـ TDMA يمكنها أن تستخدم هذه التقنية مع كل الأنظمة التي تعمل سواء بالتردد 800 ميجاهيرتز أو 1900 ميجاهيرتز وفي هذه الحالة يكون من خصائص الجوال أنه ذو نطاق مزدوج Dual Band، كما يوجد أنظمة جوالات GSMتعمل بخاصية النطاق الرباعي Quad Band وهي التي تعمل على الترددات 850 و 950 و 1800 و 1900 ميجاهيرتز.

النمط المتعدد Multiple Mode في مواصفات الجوالات تشير هذه الخاصية إلى نوع تكنولوجيا الارسال المستخدم فالجولات التي تدعم AMPS وTDMA من الممكن أن تستخدم كلا من هذين التقنيتين في استقبال وارسال البيانات من وإلى الشبكة اللاسلكية حسب  الحاجة، بمعنى لو وجد الجوال في منطقة لا يوجد فيها شبكة رقمية فإن الجوال سوف يستخدم الشبكة التناظرية فينقل اتوماتيكياً إلى خاصية AMPS ولكن بمجرد أن يصل إلى منطقة تدعم الشبكة الرقمية يعود إلى TDMA.

النطاق المتعدد والنمط المتعددMultiple band/Multiple mode وهو بالطبع الأفضل فالجوالات التي من مواصفاتها هذه الخاصية أي انها تعمل على كل الترددات وعلى الشبكات التناظرية والرقمية فإنه جوال يصلح لكل دول العالم.

وفي الحقيقة فإن الجوال ينتقل من نمط ارسال غلى أخر ويستخدم نطاق تردد معين يتم بطريقة اوتوماتيكية من خلال الجوال دون تدخل المستخدم أو الحاجة إلى برمجته، وفي الوضع الطبيعي للجوال أو ما يسمى بوضع الشركة defaultفإن الجوال يعمل دائماً على تردد 1900 ميجاهيرتز وبتقنية TDMA وهذا ما يحاول الجوال استخدامه في كل الظروف أولاً ولكن في حالة ما يكون الجوال مدعم بالنطاق المتعدد فإنه سوف يستخدم 800 ميجاهيرتز إذا لم يتمكن من العمل على التردد الأول وإذا لم يستطع العمل على الشبكة الرقمية فإنه ينتقل تلقائياً إلى جوال يعمل بالنمط التاظري.

اعلانات جوجل

 

جوال النمط الثلاثي tri-mode

من الممكن أن تجد جوال من مواصفاته أنه جوال tri-mode أشارة إلى أن الجوال بعمل بثلاثة تقنيات متعددة وهنا من الممكن أن تكون خدعة قد يقصد بها أحياناً أن الجوال يدعم تقنيتين رقميتين CDMA وTDMA وتقنية تناظرية AMPS. وهذا ممتاز ولكن قد تعني أيضا أن الجوال يعمل بتقنية رقمية واحدة بترددين وتقنية تناظرية، وهذا في الحقيقة من ناحية تقنية جوال تقنيات متعددة ثنائي dual mode.

يمكنك عزيزي القارئ ان تطلع على الموقع التالي www.gsmarena.com

والذي يزودك بمواصفات الجوال وستجد أن من اول المواصفات التي تحدد الجوال هي الجيل الذي ينتمي له الجوال والترددات والنطاقات التي يدعمها.

اعلانات جوجل

 

مشاكل الجوال

الجوال مثله مثل باقي الأجهزة الإلكترونية له بعض العيوب والمشاكل منها:

اعلانات جوجل
  1. من المحتمل ان يصاب الجوال بصدأ وتأكل لمكوناته الإلكترونية الداخلية بسبب الرطوبة أو حتى العرق الذي قد يتسرب للجوال من اليدين أُناء حمله أو استخدامه عند الضغط على الازرار، ولهذا يفضل استخدام حافظة للجوال لتبعد الماء عنه والتأكد قبل تشغيله من أنه جاف تماماً لتجنب المشاكل الناتجه عن الصدأ والحفاظ عليه لأكبر فترة ممكنة.
  2. الحرارة المرتفعة التي قد يتعرض لها الجوال خلال وجوده في السيارة يسبب تلف للبطارية وبعض الأجزاء الإلكترونية، كما أن درجات الحرارة المنخفضة قد تسبب أختفاء البيانات من على الشاشة لفترة محدودة.
  3. تطوير فيروسات خاصة بالهواتف المحمولة والتي تنتشر بين الأجهزة من خلال تبادل الارسائل عبر تقنية البلوتوث تسبب في فقدان البيانات المخزنة على الجهاز وقد تسبب اعطال لذاكرة الجهاز.
  4. أمكانية اختراق الجهاز والحصول على بيانات تسجيل الجهاز مع الشركة واجراء مكالمات على حسابك وهذه حدثت فقط مع جوالات الجيل الأول التي تعمل النظام التماثلي analog، حيث من الممكن ان يتم استخدام أجهزة تلتقط كود التعريف الخاص بك ESNوالذي تعرفك شركة الجوال من خلاله واستخدامه بدلاً منك لتحميلك نفقات مكالمات لم تقم بها.

 

لمزيد من المعلومات

http://www.privateline.com/PCS/GSM0.html

 كل شيء عن الـ GSM

 http://en.wikipedia.org/wiki/Global_System_for_Mobile_Communications

موضوع شامل عن اساسيات الجوال

 http://www.privateline.com/mt_cellbasics/index.html

مصطلحات تقنية للاتصالات اللاسلكية

 http://www.wirelessadvisor.com/glossary.cfm

 كل المعلومات عن الجوال

 http://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_phone

احدث انواع الجوالات ومواصفاتها

www.gsmarena.com

 

إلى اللقاء مع الجزء الثاني في

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