پرش به محتوا

بی‌سیم: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
نمایش تاریخچه به صورت تعاملی
→ تفاوت قدیمی‌ترتفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
جز برداشتن ویکی‌سازی GMRS > تغییرمسیر نامشابه است (۹.۱ core) 0.25
جز اصلاح نویسه عربی، + ویرایش با ماژول ابرابزار با استفاده از AWB
خط ۳: خط ۳:
'''ارتباط بی‌سیم''' یا '''مخابرات بی‌سیم''' {{به انگلیسی|Wireless Communication}} به انتقال اطلاعات [[بدون رابط سیم]] و بوسیله [[امواج الکترومغناطیسی]] گفته می‌شود. فاصله‌ای که [[اطلاعات انتقال]] داد می‌شود می‌تواند [[کوتاه]] یا [[بلند]] باشد.
'''ارتباط بی‌سیم''' یا '''مخابرات بی‌سیم''' {{به انگلیسی|Wireless Communication}} به انتقال اطلاعات [[بدون رابط سیم]] و بوسیله [[امواج الکترومغناطیسی]] گفته می‌شود. فاصله‌ای که [[اطلاعات انتقال]] داد می‌شود می‌تواند [[کوتاه]] یا [[بلند]] باشد.


<!--'''بی سیم''' برگردان واژه انگلیسی '''Wireless''' و به معنای مخابرهٔ علامت‌ها (Signal)های الکتریکی با استفاده از [[امواج الکترومغناتیسی]] است.-->
<!--'''بی‌سیم''' برگردان واژه انگلیسی '''Wireless''' و به معنای مخابرهٔ علامت‌ها (Signal)های الکتریکی با استفاده از [[امواج الکترومغناتیسی]] است. -->
واژه '''بی‌سیم''' پس از اختراع [[تلگراف]] بی‌سیم و در مقابل «مخابرات باسیم» (Wired Communiation) ابداع شد. <!--این واژه در حال منسوخ شدن است و کم کم جای خود را به عبارت '''دستگاه‌های فرستنده و گیرنده''' و یا '''سامانه‌های مخابراتی''' می‌دهد.--> [[بی سیم‌ها]] انواع گوناگون دارند و در کاربردهای مختلف رسانه‌ای، صنعتی، نظامی، تفریحی، و در [[باندهای فرکانسی]] و [[توان‌های ارسال]] و [[دریافت متفاوت]] در کاربردهایی‌ مانند تلفن سلولی، [[سامانه موقعیت‌یاب جهانی]]، [[دستگاه‌های کنترل از راه دور]]، صفحه کلید بی‌سیم و تلویزیون ماهواره‌ای مورد استفاده قرار دارند.
واژه '''بی‌سیم''' پس از اختراع [[تلگراف]] بی‌سیم و در مقابل «مخابرات باسیم» (Wired Communiation) ابداع شد. <!--این واژه در حال منسوخ شدن است و کم‌کم جای خود را به عبارت '''دستگاه‌های فرستنده و گیرنده''' و یا '''سامانه‌های مخابراتی''' می‌دهد. --> [[بی‌سیم‌ها]] انواع گوناگون دارند و در کاربردهای مختلف رسانه‌ای، صنعتی، نظامی، تفریحی، و در [[باندهای فرکانسی]] و [[توان‌های ارسال]] و [[دریافت متفاوت]] در کاربردهایی مانند تلفن سلولی، [[سامانه موقعیت‌یاب جهانی]]، [[دستگاه‌های کنترل از راه دور]]، صفحه کلید بی‌سیم و تلویزیون ماهواره‌ای مورد استفاده قرار دارند.


== تاریخچه ==
== تاریخچه ==
<!--[[پرونده:Guglielmo Marconi posing.jpg|بندانگشتی|300px|چپ|گولیلمو مارکونی.]]-->
<!--[[پرونده:Guglielmo Marconi posing.jpg|بندانگشتی|300px|چپ|گولیلمو مارکونی.]]-->
[[پرونده:1896 Marconi patent.gif|بندانگشتی|300px|چپ|ساختار فرستنده و گیرنده مارکونی.]]
[[پرونده:1896 Marconi patent.gif|بندانگشتی|300px|چپ|ساختار فرستنده و گیرنده مارکونی.]]
قدیمی‌ترین [[ارتباط بی‌سیم]] به دوران ماقبل دنیای مدرن باز می‌گردد که از [[دود]]، [[آتش]]، [[پرچم]]، و غیره برای [[انتقال پیام]] در فواصل دور استفاده می‌شد.<ref name="Goldsmith1"/> نظریه ریاضی [[امواج الکترومغناطیسی]] توسط [[ماکسول]] در سال [[۱۸۷۳ (میلادی)|۱۸۷۳ میلادی]] پیشنهاد شد. [[هاینریش هرتز]] در سال [[۱۸۸۷ (میلادی)|۱۸۸۷ میلادی]] وجود این امواج را نشان داد.
قدیمی‌ترین [[ارتباط بی‌سیم]] به دوران ماقبل دنیای مدرن بازمی‌گردد که از [[دود]]، [[آتش]]، [[پرچم]]، و غیره برای [[انتقال پیام]] در فواصل دور استفاده می‌شد.<ref name="Goldsmith1" /> نظریه ریاضی [[امواج الکترومغناطیسی]] توسط [[ماکسول]] در سال [[۱۸۷۳ (میلادی)|۱۸۷۳ میلادی]] پیشنهاد شد. [[هاینریش هرتز]] در سال [[۱۸۸۷ (میلادی)|۱۸۸۷ میلادی]] وجود این امواج را نشان داد.<ref name="Du ">{{یادکرد
<ref name="Du ">
{{یادکرد
|کتاب=Wireless Communication Systems: From RF Subsystems to 4G Enabling Technologies
|کتاب=Wireless Communication Systems: From RF Subsystems to 4G Enabling Technologies
|نویسنده = Ke-Lin Du, M. N. S. Swamy
|نویسنده = Ke-Lin Du, M. N. S. Swamy
|ناشر =Cambridge University Press
|ناشر =Cambridge University Press
|صفحه=p. 1-2
|صفحه=p. 1-2
|سال=2010
|سال=2010
|شابک=0521114039
|شابک=0521114039
}}</ref> مخابرات بی‌سیم رادیویی حدود سال [[۱۸۹۷ (میلادی)|۱۸۹۷ میلادی]] توسط [[گولیلمو مارکونی]] ابداع شد.<ref name="Tse1-3"/> مارکونی موفق به ارسال تلگراف بی‌سیم برای حرف S در فاصله حدود سه کیلومتری شد.<ref name="Gans">
}}</ref> مخابرات بی‌سیم رادیویی حدود سال [[۱۸۹۷ (میلادی)|۱۸۹۷ میلادی]] توسط [[گولیلمو مارکونی]] ابداع شد.<ref name="Tse1-3" /> مارکونی موفق به ارسال تلگراف بی‌سیم برای حرف S در فاصله حدود سه کیلومتری شد.<ref name="Gans">{{یادکرد
{{یادکرد
|کتاب=Handbook of Telecommunications Economics, Volume 2: Technology Evolution and the Internet, ch. 7
|کتاب=Handbook of Telecommunications Economics, Volume 2: Technology Evolution and the Internet, ch. 7
|نویسنده = Joshua S. Gans, Stephen P. King and Julian Wright
|نویسنده = Joshua S. Gans, Stephen P. King and Julian Wright
|ناشر =North Holland
|ناشر =North Holland
|صفحه=p. 243-244
|صفحه=p. 243-244
|سال=2006
|سال=2006
|شابک=0444514236
|شابک=0444514236
}}</ref> تلگراف بی‌سیم برای اولین بار توسط ارتش [[انگلستان]] در [[آفریقای جنوبی]] در سال ۱۹۰۰ در [[جنگ بوئر دوم]] مورد استفاده قرار گرفت. در این جنگ نیروی دریایی انگلیس از دستگاه مارکونی برای مکالمه میان کشتی‌هایش در [[خلیج دلاگوا]] استفاده کرد.<ref name="Gans"/> تا سال [[۱۹۰۱ (میلادی)|۱۹۰۱ میلادی]] پوشش رادیویی در سرتاسر [[اقیانوس آتلانتیک]] فراهم شده بود.<ref name="Tse1-3"/> از آنجایی که دریانوردان اولین مشتریان تلگراف بی‌سیم بودند، ارتباط بی‌سیم تا سال [[۱۹۱۲ (میلادی)|۱۹۱۲ میلادی]] که [[آرام‌اس تایتانیک|کشتی تایتانیک]] از آن برای ارسال پیام کمک استفاده کرد مرسوم شده بودند.<ref name="Gans"/> در سال [[۱۹۰۶ (میلادی)|۱۹۰۶ میلادی]] رادیو با [[مدولاسیون دامنه]] توسط [[رجینالد ابری فسندن]] برای ارسال موسیقی ابداع شد. در سال [[۱۹۱۸ (میلادی)|۱۹۱۸ میلادی]] [[ادوین هاوارد آرمسترانگ]] گیرنده [[سوپرهترودین]] را اختراع کرد که با استفاده از آن اولین مخابره رادیویی در سال [[۱۹۲۰ (میلادی)|۱۹۲۰ میلادی]] در شهر [[پیتسبورگ]] انجام پذیرفت. در سال [[۱۹۲۱ (میلادی)|۱۹۲۱ میلادی]] برای اولین بار دستگاه همراه بی‌سیم زمینی توسط پلیس [[دیترویت]] مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۹۲۹ [[ولادیمیر زورکین]] اولین آزمایش ارسال [[تلویزیون|تلویزیونی]] را انجام داد. در سال [[۱۹۳۳ (میلادی)|۱۹۳۳ میلادی]] [[ادوین هاوارد آرمسترانگ]] [[مدولاسیون فرکانس]] را کشف کرد. اولین سیستم تلفن همراه برای عامه مردم در سال [[۱۹۴۶ (میلادی)|۱۹۴۶ میلادی]] در پنج شهر [[آمریکا]] راه اندازی شد. این سامانه [[نیمه دو طرفه]] بود و از ۱۲۰ کیلوهرتز طول موج اف‌ام استفاده می‌کرد. در سال ۱۹۵۸ ارسال ماهواره SCORE شروع عصر مخابرات ماهواره‌ای را رقم زد. در حدود اواسط دهه ۱۹۶۰ میلادی، پهنای باند اف‌ام به ۳۰ کیلوهرتز کاهش داده شده بود. در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ [[رادیو ترانک]] اتوماتیک پیشنهاد شد که بوسیله آن سامانه [[کاملا دوطرفه]] پیشنهاد شد. در دهه ۱۹۷۰ میلادی مفهوم مخابرات سلولی همراه در [[آزمایشگاه‌های بل]] پیشنهاد شد. در دهه ۱۹۸۰ سامانه‌های [[نسل اول]]، دهه ۱۹۹۰ سامانه‌های [[نسل دوم (مخابرات)|نسل دوم]] استفاده شدند.<ref name="Du "/> در طی [[قرن بیستم میلادی]] گونه‌های مختلفی از سامانه‌های بی‌سیم بوجود آمده و بعدها رو به زوال گذاشتند. به عنوان مثال در حالی که ارسال سیگنال تلویزیونی در ابتدا توسط فرستنده‌های بی‌سیم رادیویی انجام می‌شد، این فرستنده‌ها بتدریج جای خود را به خطوط کابلی می‌دهند. مدارهای ماکرویوی انتقال نقطه به نقطه‌ای که پشتوانه شبکه مخابراتی بوده‌اند در حال جایگزینی با [[فیبر نوری|فیبرهای نوری]] هستند. از طرف دیگر بخشی از سیستم‌های تلفن که قبلاً تماماً شبکه‌ای سیمی بوده جای خود را به [[تلفن همراه|تلفن‌های همراه]] داده‌است. این تغییرات معمولاً تحت تأثیر ظهور تکنولوژی‌های جدید صورت می‌پذیرد.<ref name="Tse1-3">
}}</ref> تلگراف بی‌سیم برای اولین بار توسط ارتش [[انگلستان]] در [[آفریقای جنوبی]] در سال ۱۹۰۰ در [[جنگ بوئر دوم]] مورد استفاده قرار گرفت. در این جنگ نیروی دریایی انگلیس از دستگاه مارکونی برای مکالمه میان کشتی‌هایش در [[خلیج دلاگوا]] استفاده کرد.<ref name="Gans" /> تا سال [[۱۹۰۱ (میلادی)|۱۹۰۱ میلادی]] پوشش رادیویی در سرتاسر [[اقیانوس آتلانتیک]] فراهم شده بود.<ref name="Tse1-3" /> از آنجایی که دریانوردان اولین مشتریان تلگراف بی‌سیم بودند، ارتباط بی‌سیم تا سال [[۱۹۱۲ (میلادی)|۱۹۱۲ میلادی]] که [[آرام‌اس تایتانیک|کشتی تایتانیک]] از آن برای ارسال پیام کمک استفاده کرد مرسوم شده بودند.<ref name="Gans" /> در سال [[۱۹۰۶ (میلادی)|۱۹۰۶ میلادی]] رادیو با [[مدولاسیون دامنه]] توسط [[رجینالد ابری فسندن]] برای ارسال موسیقی ابداع شد. در سال [[۱۹۱۸ (میلادی)|۱۹۱۸ میلادی]] [[ادوین هاوارد آرمسترانگ]] گیرنده [[سوپرهترودین]] را اختراع کرد که با استفاده از آن اولین مخابره رادیویی در سال [[۱۹۲۰ (میلادی)|۱۹۲۰ میلادی]] در شهر [[پیتسبورگ]] انجام پذیرفت. در سال [[۱۹۲۱ (میلادی)|۱۹۲۱ میلادی]] برای اولین بار دستگاه همراه بی‌سیم زمینی توسط پلیس [[دیترویت]] مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۹۲۹ [[ولادیمیر زورکین]] اولین آزمایش ارسال [[تلویزیون|تلویزیونی]] را انجام داد. در سال [[۱۹۳۳ (میلادی)|۱۹۳۳ میلادی]] [[ادوین هاوارد آرمسترانگ]] [[مدولاسیون فرکانس]] را کشف کرد. اولین سیستم تلفن همراه برای عامه مردم در سال [[۱۹۴۶ (میلادی)|۱۹۴۶ میلادی]] در پنج شهر [[آمریکا]] راه اندازی شد. این سامانه [[نیمه دو طرفه]] بود و از ۱۲۰ کیلوهرتز طول موج اف‌ام استفاده می‌کرد. در سال ۱۹۵۸ ارسال ماهواره SCORE شروع عصر مخابرات ماهواره‌ای را رقم زد. در حدود اواسط دهه ۱۹۶۰ میلادی، پهنای باند اف‌ام به ۳۰ کیلوهرتز کاهش داده شده بود. در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ [[رادیو ترانک]] اتوماتیک پیشنهاد شد که بوسیله آن سامانه [[کاملا دوطرفه]] پیشنهاد شد. در دهه ۱۹۷۰ میلادی مفهوم مخابرات سلولی همراه در [[آزمایشگاه‌های بل]] پیشنهاد شد. در دهه ۱۹۸۰ سامانه‌های [[نسل اول]]، دهه ۱۹۹۰ سامانه‌های [[نسل دوم (مخابرات)|نسل دوم]] استفاده شدند.<ref name="Du " /> در طی [[قرن بیستم میلادی]] گونه‌های مختلفی از سامانه‌های بی‌سیم بوجود آمده و بعدها رو به زوال گذاشتند. به عنوان مثال در حالی که ارسال سیگنال تلویزیونی در ابتدا توسط فرستنده‌های بی‌سیم رادیویی انجام می‌شد، این فرستنده‌ها بتدریج جای خود را به خطوط کابلی می‌دهند. مدارهای ماکرویوی انتقال نقطه به نقطه‌ای که پشتوانه شبکه مخابراتی بوده‌اند در حال جایگزینی با [[فیبر نوری|فیبرهای نوری]] هستند. از طرف دیگر بخشی از سیستم‌های تلفن که قبلاً تماماً شبکه‌ای سیمی بوده جای خود را به [[تلفن همراه|تلفن‌های همراه]] داده‌است. این تغییرات معمولاً تحت تأثیر ظهور تکنولوژی‌های جدید صورت می‌پذیرد.<ref name="Tse1-3">{{یادکرد
⚫
|کتاب=Fundamentals of Wireless Communication
{{یادکرد
⚫
|کتاب=Fundamentals of Wireless Communication
|نویسنده = David Tse, Pramod Viswanath
|نویسنده = David Tse, Pramod Viswanath
|ناشر =Cambridge University Press
|ناشر =Cambridge University Press
خط ۳۶: خط ۳۲:
}}</ref>
}}</ref>


مخابرات بی‌سیم به عنوان رشته‌ای علمی از دهه ۱۹۶۰ میلادی مورد مطالعه بوده، اما از اواسط دهه ۹۰ میلادی تحقیقات روی آن شدت یافته‌است. این متأثر از دلایل متعددی بوده‌است. افزایش تقاضاهای مردمی برای ارتباطات بی‌سیم اولین دلیل می‌باشد.<ref name="Tse1-3"/> تا انتهای دهه اول قرن بیست و یکم تقاضاها عمدتاً به سیستم‌های تلفن همراه مربوط می‌شده‌است<ref name="Tse1-3"/> چنانچه در سال ۲۰۰۲ میلادی تعداد تلفن‌های همراه در سطح جهان از تعداد تلفن‌های با خط ثابت فراتر رفت.<ref name="Du "/> در سال [[۲۰۰۵ (میلادی)|۲۰۰۵ میلادی]] میلادی حدود دو بیلیون کاربر تلفن همراه در دنیا وجود داشته‌است.<ref name="Goldsmith1">
مخابرات بی‌سیم به عنوان رشته‌ای علمی از دهه ۱۹۶۰ میلادی مورد مطالعه بوده، اما از اواسط دهه ۹۰ میلادی تحقیقات روی آن شدت یافته‌است. این متأثر از دلایل متعددی بوده‌است. افزایش تقاضاهای مردمی برای ارتباطات بی‌سیم اولین دلیل می‌باشد.<ref name="Tse1-3" /> تا انتهای دهه اول قرن بیست و یکم تقاضاها عمدتاً به سیستم‌های تلفن همراه مربوط می‌شده‌است<ref name="Tse1-3" /> چنانچه در سال ۲۰۰۲ میلادی تعداد تلفن‌های همراه در سطح جهان از تعداد تلفن‌های با خط ثابت فراتر رفت.<ref name="Du " /> در سال [[۲۰۰۵ (میلادی)|۲۰۰۵ میلادی]] میلادی حدود دو بیلیون کاربر تلفن همراه در دنیا وجود داشته‌است.<ref name="Goldsmith1">{{یادکرد
⚫
|کتاب=Wireless communications
{{یادکرد
⚫
|کتاب=Wireless communications
|نویسنده = Andrea Goldsmith
|نویسنده = Andrea Goldsmith
|ناشر =Cambridge University Press
|ناشر =Cambridge University Press
خط ۴۴: خط ۳۹:
|سال=2005
|سال=2005
|شابک=0521837162
|شابک=0521837162
}}</ref> در ماه نوامبر ۲۰۰۷ این تعداد تلفن‌های همراه به ۳٫۳ بیلیون رسید.<ref name="Du "/> اما انتظار می‌رود که در آینده کاربردهای انتقال بی‌سیم [[داده]] (اطلاعات) از اهمیت بیشتری برخوردار شود. دلیل دوم توجه به سامانه‌های بی‌سیم پیشرفت چشمگیر در تکنولوژی VLSI بوده که امکان پیاده سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال‌های پیچیده را در ابعاد کم و با توان مصرفی کم فراهم کرده‌است. نهایتاً دلیل سوم موفقیت استانداردهای [[نسل دوم شبکه تلفن همراه|مخابرات بی‌سیم دیجیتال نسل دوم]] و خصوصاً استاندارد [[دسترسی چندگانه تقسیم کدی]] (CDMA) بوده‌است.<ref name="Tse1-3"/> اما از آنجایی که سامانه‌های نسل دوم شبکه تلفن همراه اساسا برای انتقال [[صوت]] طراحی شده بودند و ویژگی‌های اصلی آنها مانند [[نرخ مخابره]] و [[تاخیر زمانی]] قابل قبولشان برای کاربردهای صوتی تنظیم شده بود، [[نسل سوم شبکه تلفن همراه]] ظهور و توسعه یافته‌اند.<ref name="Tse4"/> در حال حاضر محققین در حال تحقیق و توسعه [[نسل چهارم شبکه تلفن همراه]] هستند که نرخ انتقال را تا ۱۰ تا ۱۰۰ [[بیت بر ثانیه|مگابیت بر ثانیه]] برای هر کاربر فراهم می‌کند (شبکه‌های امروزی نسل سوم امکان انتقال داده تا سرعت ۲ [[بیت بر ثانیه|مگابیت بر ثانیه]] را در برخی از نقاط جهان فراهم کرده‌اند). انتظار می‌رود که نسل چهارم تلفن‌های همراه کاربردهای زیادی در تجارت الکترونیکی و [[تجارت همراه]] داشته باشد.<ref name="Sasha "/>
}}</ref> در ماه نوامبر ۲۰۰۷ این تعداد تلفن‌های همراه به ۳٫۳ بیلیون رسید.<ref name="Du " /> اما انتظار می‌رود که در آینده کاربردهای انتقال بی‌سیم [[داده]] (اطلاعات) از اهمیت بیشتری برخوردار شود. دلیل دوم توجه به سامانه‌های بی‌سیم پیشرفت چشمگیر در تکنولوژی VLSI بوده که امکان پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال‌های پیچیده را در ابعاد کم و با توان مصرفی کم فراهم کرده‌است. نهایتاً دلیل سوم موفقیت استانداردهای [[نسل دوم شبکه تلفن همراه|مخابرات بی‌سیم دیجیتال نسل دوم]] و خصوصاً استاندارد [[دسترسی چندگانه تقسیم کدی]] (CDMA) بوده‌است.<ref name="Tse1-3" /> اما از آنجایی که سامانه‌های نسل دوم شبکه تلفن همراه اساساً برای انتقال [[صوت]] طراحی شده بودند و ویژگی‌های اصلی آنها مانند [[نرخ مخابره]] و [[تأخیر زمانی]] قابل قبولشان برای کاربردهای صوتی تنظیم شده بود، [[نسل سوم شبکه تلفن همراه]] ظهور و توسعه یافته‌اند.<ref name="Tse4" /> در حال حاضر محققین در حال تحقیق و توسعه [[نسل چهارم شبکه تلفن همراه]] هستند که نرخ انتقال را تا ۱۰ تا ۱۰۰ [[بیت بر ثانیه|مگابیت بر ثانیه]] برای هر کاربر فراهم می‌کند (شبکه‌های امروزی نسل سوم امکان انتقال داده تا سرعت ۲ [[بیت بر ثانیه|مگابیت بر ثانیه]] را در برخی از نقاط جهان فراهم کرده‌اند). انتظار می‌رود که نسل چهارم تلفن‌های همراه کاربردهای زیادی در تجارت الکترونیکی و [[تجارت همراه]] داشته باشد.<ref name="Sasha " />


== ساختار ==
== ساختار ==
[[پرونده:BlockDiagramWirelessSystem.jpg|بندانگشتی|300px|چپ|نمايش شماتيک اجزای يک سامانه مخابره بی‌سیم.]]
[[پرونده:BlockDiagramWirelessSystem.jpg|بندانگشتی|300px|چپ|نمایش شماتیک اجزای یک سامانه مخابره بی‌سیم.]]

=== مدولاسیون ===
=== مدولاسیون ===
=== آنتن ===
=== آنتن ===
=== کانال بی‌سیم ===
=== کانال بی‌سیم ===
بر خلاف مخابرات باسیم که هر جفت فرستنده و گیرنده بوسیله رابط‌های مجزا و ایزوله از هم به هم متصل شده‌اند، در مخابرات بی سیم کاربران در [[هوا]] مخابره کرده و [[تداخل (مخابرات)|تداخل]] زیادی بین آنها وجود دارد. این تداخل متشکل از تداخلی است که بین فرستنده‌هایی که با یک گیرنده خاص در ارتباط هستند، تداخلی که بین یک فرستنده خاص و چند گیرنده اش وجود دارد، و تداخلی که بین جفت‌های مختلف از فرستنده و گیرنده وجود دارد.<ref name="Tse1-3"/>
بر خلاف مخابرات باسیم که هر جفت فرستنده و گیرنده بوسیله رابط‌های مجزا و ایزوله از هم به هم متصل شده‌اند، در مخابرات بی‌سیم کاربران در [[هوا]] مخابره کرده و [[تداخل (مخابرات)|تداخل]] زیادی بین آنها وجود دارد. این تداخل متشکل از تداخلی است که بین فرستنده‌هایی که با یک گیرنده خاص در ارتباط هستند، تداخلی که بین یک فرستنده خاص و چند گیرنده اش وجود دارد، و تداخلی که بین جفت‌های مختلف از فرستنده و گیرنده وجود دارد.<ref name="Tse1-3" />


امواج رادیویی فرکانس پایین هنگام حرکت معمولا سطح [[زمین]] را دنبال می‌کنند، ولی امواج با فرکانس بالاتر (مثلا حدود ۳۰۰ مگاهرتز) در خطوط مستقیم منتشر می‌شوند. فرکانس کاری مخابرات بی‌سیم در فضای باز فرکانس‌های زیر ۳۰ گیگاهرتز است، زیرا امواج با فرکانس بالاتر تضعیف قابل ملاحظه‌ای در [[جو (هواشناسی)|جو]] داشته و بعلاوه تولید امواج با این فرکانس، تقویت، مدولاسیون و آشکارسازی آنها از لحاظ عملی مشکل می‌باشد. در فرکانس‌های بالاتر از ۱۰۰۰ گیگاهرتز وارد [[مخابرات نوری]] می‌شویم که در حال حاضر تنها از طریق [[فیبر نوری|فیبرهای نوری]] (و نه در فضای باز) انجام می‌پذیرد.<ref name="Du "/>
امواج رادیویی فرکانس پایین هنگام حرکت معمولاً سطح [[زمین]] را دنبال می‌کنند، ولی امواج با فرکانس بالاتر (مثلا حدود ۳۰۰ مگاهرتز) در خطوط مستقیم منتشر می‌شوند. فرکانس کاری مخابرات بی‌سیم در فضای باز فرکانس‌های زیر ۳۰ گیگاهرتز است، زیرا امواج با فرکانس بالاتر تضعیف قابل ملاحظه‌ای در [[جو (هواشناسی)|جو]] داشته و بعلاوه تولید امواج با این فرکانس، تقویت، مدولاسیون و آشکارسازی آنها از لحاظ عملی مشکل می‌باشد. در فرکانس‌های بالاتر از ۱۰۰۰ گیگاهرتز وارد [[مخابرات نوری]] می‌شویم که در حال حاضر تنها از طریق [[فیبر نوری|فیبرهای نوری]] (و نه در فضای باز) انجام می‌پذیرد.<ref name="Du " />


تفاوت‌های عمده مخابرات بی‌سیم با مخابرات باسیم وجود [[محو شدگی]] و [[تداخل (مخابرات)|تداخل]] است. این دو موضوع پژوهشگران را با چالش‌هایی روبرو کرده که در مخابرات با سیم وجود نداشته و بخش عمده‌ای از مطالعات به آنها اختصاص داده شده‌است. پدیده محو شدن به تغییرات زمانی کیفیت [[کانال]] گفته می‌شود. محو شدگی بدلیل بر هم کنش سیگنال‌هایی که از چند مسیر مختلف در هوا از فرستنده به گیرنده میرسند (محو شدگی چند مسیری)، و همچنین بدلیل از دست رفتن یک مسیر بین فرستنده و گیرنده بدلیل ضعیف شدن آن مسیر و یا قرار گرفتن یک مانع در مسیر (سایه کردن موانع) است.<ref name="Tse1-3"/>
تفاوت‌های عمده مخابرات بی‌سیم با مخابرات باسیم وجود [[محو شدگی]] و [[تداخل (مخابرات)|تداخل]] است. این دو موضوع پژوهشگران را با چالش‌هایی روبرو کرده که در مخابرات با سیم وجود نداشته و بخش عمده‌ای از مطالعات به آنها اختصاص داده شده‌است. پدیده محو شدن به تغییرات زمانی کیفیت [[کانال]] گفته می‌شود. محو شدگی به دلیل برهم کنش سیگنال‌هایی که از چند مسیر مختلف در هوا از فرستنده به گیرنده می‌رسند (محو شدگی چند مسیری)، و همچنین به دلیل از دست رفتن یک مسیر بین فرستنده و گیرنده به دلیل ضعیف شدن آن مسیر و یا قرار گرفتن یک مانع در مسیر (سایه کردن موانع) است.<ref name="Tse1-3" />


[[پرونده:Path Loss.jpg|بندانگشتی|250px|راست|حرکت فرستنده مي تواند منجر به ضعيف شدن کيفيت مسيرها شده تا حدی که مسير ارتباطی را عملاً قطع کند. حرکت فرستنده يا گيرنده يکی از دلایل محو شدگی است.]]
[[پرونده:Path Loss.jpg|بندانگشتی|250px|راست|حرکت فرستنده می‌تواند منجر به ضعیف شدن کیفیت مسیرها شده تا حدی که مسیر ارتباطی را عملاً قطع کند. حرکت فرستنده یا گیرنده یکی از دلایل محو شدگی است.]]
[[پرونده:Multipath Fading.jpg|بندانگشتی|250px|چپ|نمایش وجود چند مسیر بین فرستنده و گیرنده در مخابرات بی سیم. وجود چند مسیر مختلف از دلایل محو شدگی است زیرا باعث می‌شود که یک سیگنال خاص با تأخیر و اختلاف فازهای متفاوت در گیرنده دریافت شده و این اختلاف فاز باعث بوجود آمدن تغییرات ناخواسته در دامنه سیگنال دريافتی می‌شود.]]
[[پرونده:Multipath Fading.jpg|بندانگشتی|250px|چپ|نمایش وجود چند مسیر بین فرستنده و گیرنده در مخابرات بی‌سیم. وجود چند مسیر مختلف از دلایل محو شدگی است زیرا باعث می‌شود که یک سیگنال خاص با تأخیر و اختلاف فازهای متفاوت در گیرنده دریافت شده و این اختلاف فاز باعث بوجود آمدن تغییرات ناخواسته در دامنه سیگنال دریافتی می‌شود.]]
[[پرونده:Shadowing-Fading.jpg|بندانگشتی|250px|وسط|نمایش قرار گرفتن يک مانع در مقابل يکی از مسيرها (سايه کردن shadowing) يکی از دلایل محو شدگی است..]]
[[پرونده:Shadowing-Fading.jpg|بندانگشتی|250px|وسط|نمایش قرار گرفتن یک مانع در مقابل یکی از مسیرها (سایه کردن shadowing) یکی از دلایل محو شدگی است..]]
</center>
</center>


بصورت سنتی طراحان سامانه‌های بی‌سیم تلاش می‌کرده‌اند که ''قابلیت اطمینان'' مخابرات بر روی هوا را از طریق ''مقابله'' با تداخل و محو شدگی افزایش دهند. مطالعات جدیدتر به سمت ''بهینگی استفاده از پهنای باند'' متمایل شده و تلاش داشته به محوشدگی به عنوان یک ''موقعیت'' که می‌تواند مورد بهره‌برداری قرار بگیرد نگاه کند.<ref name="Tse1-3"/>
بصورت سنتی طراحان سامانه‌های بی‌سیم تلاش می‌کرده‌اند که ''قابلیت اطمینان'' مخابرات بر روی هوا را از طریق ''مقابله'' با تداخل و محو شدگی افزایش دهند. مطالعات جدیدتر به سمت ''بهینگی استفاده از پهنای باند'' متمایل شده و تلاش داشته به محوشدگی به عنوان یک ''موقعیت'' که می‌تواند مورد بهره‌برداری قرار بگیرد نگاه کند.<ref name="Tse1-3" />


== امواج ==
== امواج ==
[[پرونده:Ionosphere MUF.png|بندانگشتی|250px|رفتار موج‌های رادیویی کوتاه در برخورد با یون‌کره]]
[[پرونده:Ionosphere MUF.png|بندانگشتی|250px|رفتار موج‌های رادیویی کوتاه در برخورد با یون‌کره]]
[[پرونده:Atmospheric electromagnetic opacity.svg|بندانگشتی|250px|طرح ابتدایی از در هواکره زمین از لحاظ انتقال [[طول موج|طول موج‌های]] مختلف [[تابش الکترومغناطیسی|موج‌های الکترومغناطیسی]] در آن]]
[[پرونده:Atmospheric electromagnetic opacity.svg|بندانگشتی|250px|طرح ابتدایی از در هواکره زمین از لحاظ انتقال [[طول موج]]‌های مختلف [[تابش الکترومغناطیسی|موج‌های الکترومغناطیسی]] در آن]]
{{اصلی|موج‌های رادیویی}}
{{اصلی|موج‌های رادیویی}}
گستره فرکانسی بصورت دلبخواهی به باندهای مختلفی تقسیم بندی شده‌است. بخش‌های مختلف طیف به کاربران مختلف مانند رادیو و تلویزیون و تلفن بی‌سیم و غیره اختصاص داده‌است.<ref name="Britannica">{{یادکرد
گستره فرکانسی بصورت دلبخواهی به باندهای مختلفی تقسیم‌بندی شده‌است. بخش‌های مختلف طیف به کاربران مختلف مانند رادیو و تلویزیون و تلفن بی‌سیم و غیره اختصاص داده‌است.<ref name="Britannica">{{یادکرد
|فصل=Radio
|فصل=Radio
|کتاب=Encyclopædia Britannica
|کتاب=Encyclopædia Britannica
|ناشر =Encyclopædia Britannica, Inc
|ناشر =Encyclopædia Britannica, Inc
}}</ref> معروفترین دسته بندی گستره فرکانسی، دسته بندی [[اتحادیه بین‌المللی مخابرات راه دور]] (ITU) می‌باشد.
}}</ref> معروفترین دسته‌بندی گستره فرکانسی، دسته‌بندی [[اتحادیه بین‌المللی مخابرات راه دور]] (ITU) می‌باشد.
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|-
|-
! نام باند
! نام باند
! اختصار
! اختصار
خط ۸۴: خط ۸۰:
|align="center"| VLF
|align="center"| VLF
|align="center"| ۴
|align="center"| ۴
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳–۳۰ [[کیلوهرتز]]{{سخ}}۱۰۰&nbsp;کیلومتر – ۱۰&nbsp;کیلومتر
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳–۳۰ [[کیلوهرتز]]{{سخ}}۱۰۰ کیلومتر – ۱۰ کیلومتر
|align="center"| Submarine communication, [[Avalanche#Beacons|avalanche beacons]], wireless [[heart rate monitor]]s, [[ژئوفیزیک]]
|align="center"| Submarine communication, [[Avalanche#Beacons|avalanche beacons]], wireless [[heart rate monitor]]s, [[ژئوفیزیک]]
|-
|-
خط ۹۰: خط ۸۶:
|align="center"| LF
|align="center"| LF
|align="center"| ۵
|align="center"| ۵
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳۰–۳۰۰ [[کیلوهرتز]]{{سخ}}۱۰&nbsp;کیلومتر – ۱&nbsp;کیلومتر
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳۰–۳۰۰ [[کیلوهرتز]]{{سخ}}۱۰ کیلومتر – ۱ کیلومتر
|align="center"| [[ناوبری رادیویی|Navigation]], [[radio clock|time signals]], AM [[longwave]] broadcasting, [[سامانه بازشناسی با امواج رادیویی]]
|align="center"| [[ناوبری رادیویی|Navigation]], [[radio clock|time signals]], AM [[longwave]] broadcasting, [[سامانه بازشناسی با امواج رادیویی]]
|-
|-
خط ۹۶: خط ۹۲:
|align="center"| MF
|align="center"| MF
|align="center"| ۶
|align="center"| ۶
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳۰۰–۳۰۰۰ [[کیلوهرتز]]{{سخ}}۱&nbsp;کیلومتر – ۱۰۰ [[متر]]
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳۰۰–۳۰۰۰ [[کیلوهرتز]]{{سخ}}۱ کیلومتر – ۱۰۰ [[متر]]
|align="center"| [[AM radio|AM]] (medium-wave) broadcasts, [[amateur radio]]
|align="center"| [[AM radio|AM]] (medium-wave) broadcasts, [[amateur radio]]
|-
|-
خط ۱۱۵: خط ۱۱۱:
|align="center"| ۹
|align="center"| ۹
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳۰۰–۳۰۰۰ [[مگاهرتز]]{{سخ}}۱ متر – ۱۰۰ [[میلیمتر]]
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳۰۰–۳۰۰۰ [[مگاهرتز]]{{سخ}}۱ متر – ۱۰۰ [[میلیمتر]]
|align="center"| [[تلویزیون]] broadcasts, [[ریزموج]] ovens, [[تلفن همراه|mobile phones]], [[wireless LAN]], [[بلوتوث]], [[GPS]] and two-way radios such as Land Mobile, [[FRS]] and GMRS radios, [[amateur radio]]
|align="center"| [[تلویزیون]] broadcasts, [[ریزموج]] ovens, [[تلفن همراه|mobile phones]], [[wireless LAN]], [[بلوتوث]]، [[GPS]] and two-way radios such as Land Mobile, [[FRS]] and GMRS radios, [[amateur radio]]
|-
|-
| [[فرکانس بسیار بسیار بالا]]
| [[فرکانس بسیار بسیار بالا]]
|align="center"| SHF
|align="center"| SHF
|align="center"| ۱۰
|align="center"| ۱۰
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳–۳۰ [[گیگاهرتز]]{{سخ}}۱۰۰&nbsp;میلیمتر – ۱۰&nbsp;میلیمتر
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳–۳۰ [[گیگاهرتز]]{{سخ}}۱۰۰ میلیمتر – ۱۰ میلیمتر
|align="center"| [[ریزموج]] devices, [[wireless LAN]], most modern [[رادار|radars]], [[ماهواره مخابراتی|communications satellites]], [[amateur radio]]
|align="center"| [[ریزموج]] devices, [[wireless LAN]], most modern [[رادار|radars]], [[ماهواره مخابراتی|communications satellites]], [[amateur radio]]
|-
|-
خط ۱۲۶: خط ۱۲۲:
|align="center"| EHF
|align="center"| EHF
|align="center"| ۱۱
|align="center"| ۱۱
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳۰–۳۰۰ [[گیگاهرتز]]{{سخ}}۱۰&nbsp;میلیمتر – ۱&nbsp;میلیمتر
|align="center" style="white-space: nowrap;"| ۳۰–۳۰۰ [[گیگاهرتز]]{{سخ}}۱۰ میلیمتر – ۱ میلیمتر
|align="center"| [[ستاره‌شناسی رادیویی]], high-frequency [[microwave radio relay]], microwave [[سنجش از دور]], [[amateur radio]]
|align="center"| [[ستاره‌شناسی رادیویی]]، high-frequency [[microwave radio relay]], microwave [[سنجش از دور]]، [[amateur radio]]
|}
|}


== انواع شبکه‌های بی‌سیم ==
== انواع شبکه‌های بی‌سیم ==
شبکه‌های بی‌سیم انواع مختلف دارند. شکل زیر دسته بندی کلی شبکه‌های بی‌سیم را نمایش می‌دهد:<ref name="Sasha "/>
شبکه‌های بی‌سیم انواع مختلف دارند. شکل زیر دسته‌بندی کلی شبکه‌های بی‌سیم را نمایش می‌دهد:<ref name="Sasha " />
<center>
<center>
{| class="wikitable" border="1"
{| class="wikitable" border="1"
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
! scope="col" style="background: #6F92AE; color: blue"|[[شبکه شخصیبی سسم|شبکه شخصی بی سیم (WPAN)]]
! scope="col" style="background: #6F92AE; color: blue"|[[شبکه شخصیبی سسم|شبکه شخصی بی‌سیم (WPAN)]]
! scope="col" style="background: #6F92AE; color: blue"|[[شبکه محلی بی سیم|شبکه محلی بی سیم (WLAN)]]
! scope="col" style="background: #6F92AE; color: blue"|[[شبکه محلی بی‌سیم|شبکه محلی بی‌سیم (WLAN)]]
! scope="col" style="background: #6F92AE; color: blue"|[[شبکه کلان‌شهری بی سیم|شبکه کلان‌شهری بی سیم (WMAN)]]
! scope="col" style="background: #6F92AE; color: blue"|[[شبکه کلان‌شهری بی‌سیم|شبکه کلان‌شهری بی‌سیم (WMAN)]]
! scope="col" style="background: #6F92AE; color: blue"|[[شبکه گسترده بی سیم|شبکه گسترده بی سیم (WWAN)]]
! scope="col" style="background: #6F92AE; color: blue"|[[شبکه گسترده بی‌سیم|شبکه گسترده بی‌سیم (WWAN)]]
|-
|-
! scope="row" style="background: #6F92AE; color: blue"| [[فناوری]]
! scope="row" style="background: #6F92AE; color: blue"| [[فناوری]]
خط ۱۴۵: خط ۱۴۱:
* [[باند فوق وسیع]] (UWB)
* [[باند فوق وسیع]] (UWB)
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
*[[IEEE ۸۰۲٫۱۱ B]]
* [[IEEE 802.11 B]]
*[[IEEE ۸۰۲٫۱۱ E]]
* [[IEEE 802.11 E]]
*[[IEEE ۸۰۲٫۱۱ G]] یا [[وای-فای]]
* [[IEEE 802.11 G]] یا [[وای-فای]]
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
*[[IEEE ۸۰۲٫۱۶]]
* [[IEEE ۸۰۲٫۱۶]]
*[[IEEE ۸۰۲٫۱۶ E]]
* [[IEEE 802.16 E]]
*[[IEEE ۸۰۲٫۱۶ E]] یا [[وایمکس]]
* [[IEEE 802.16 E]] یا [[وایمکس]]
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
*[[GSM]]
* [[GSM]]
*[[GPRS]]
* [[GPRS]]
*[[دسترسی چندگانه تقسیم کدی]]
* [[دسترسی چندگانه تقسیم کدی]]
*۲٫۵G
* ۲٫۵G
*۳٫۵G
* ۳٫۵G
|-
|-
! scope="row" style="background: #6F92AE; color: blue"| [[نرخ داده]]
! scope="row" style="background: #6F92AE; color: blue"| [[نرخ داده]]
خط ۱۸۴: خط ۱۸۰:
۵۰ [[کیلومتر]]
۵۰ [[کیلومتر]]
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
! scope="row" style="background: #C8DBEC; color: blue"|
برد خیلی‌ وسیع (جهانی)
برد خیلی وسیع (جهانی)
|-
|-
! scope="row" style="background: #6F92AE; color: blue"| [[اتصال]]
! scope="row" style="background: #6F92AE; color: blue"| [[اتصال]]
خط ۲۰۴: خط ۲۰۰:


==== شبکه‌های بی‌سیم حسگر ====
==== شبکه‌های بی‌سیم حسگر ====
[[پرونده:WSN.svg|بندانگشتی|300px|یک شبکه حسگر بی‌سیم. حسگرها(سنسورها) می‌تواند از طریق حسگرهای واسطه اطلاعاتشان را به واحد مرکزی منتقل کنند.]]
[[پرونده:WSN.svg|بندانگشتی|300px|یک شبکه حسگر بی‌سیم. حسگرها (سنسورها) می‌تواند از طریق حسگرهای واسطه اطلاعاتشان را به واحد مرکزی منتقل کنند.]]
{{اصلی|شبکه بی‌سیم حسگر}}
{{اصلی|شبکه بی‌سیم حسگر}}
[[شبکه بی‌سیم حسگر|شبکه‌های بی‌سیم حسگر]] متشکل از تعداد زیادی حسگر ارزان دارای محدودیت محاسباتی و با باتری محدود می‌باشد که در یک محیط پخش شده‌اند. این حسگرها به جمع آوری اطلاعات پرداخته و آن را به یک واحد مرکزی از طریق ارتباط بی سیم گزارش می‌کنند. حسگرها می‌توانند با همدیگر نیز ارتباط برقرار کنند. در برخی موارد حسگرها با مشاهده یک واقعه باید سریعا آن را گزارش کرده، یا فعالیتی را انجام دهند این شبکه‌ها دارای استفاده‌های متعددی از جمله جمع‌آوری اطلاعات و نظارت بر محیط زیست، نظارت بر سلامتی، [[خودکارسازی|خودکارسازی صنعتی]] و غیره می‌باشند. حسگرها می‌توانند برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، رطوبت، فشار، نور محیط و یا حرکت را اندازه‌گیری کنند. در برخی کاربردها مانند گزارش یک حادثه لازم است که حسگرها موقعیت خود را بدانند. بدلیل محدود بودن باتری طراحی شبکه‌های حسگر چالش انگیز بوده‌است. همچنین حسگرها همچنین باید به مدت طولانی به فعالیت خود ادامه بدهند بدون اینکه نیاز به مدیریت از خارج داشته باشند. در حال حاضر تحقیقات بر روی شبکه‌های حسگر ادامه دارد.<ref name="Zoran ">{{یادکرد|فصل=|کتاب=|ناشر= |چاپ= |شهر= |کوشش= |ویرایش= |سال=|شابک=|نویسنده=Zoran Bojkovic, Bojan Bakmaz |نویسندگان سایر بخش‌ها=|ترجمه=|صفحه=1172-1174 |زبان=en |مقاله= A Survey on Wireless Sensor Networks Deployment |ژورنال= Wseas Transactions on Communications |نشریه=|تاریخ=2008|دوره=Vol. 7, No. 1 |شماره= |شاپا= 1109-2742}}</ref>
[[شبکه بی‌سیم حسگر|شبکه‌های بی‌سیم حسگر]] متشکل از تعداد زیادی حسگر ارزان دارای محدودیت محاسباتی و با باتری محدود می‌باشد که در یک محیط پخش شده‌اند. این حسگرها به جمع‌آوری اطلاعات پرداخته و آن را به یک واحد مرکزی از طریق ارتباط بی‌سیم گزارش می‌کنند. حسگرها می‌توانند با همدیگر نیز ارتباط برقرار کنند. در برخی موارد حسگرها با مشاهده یک واقعه باید سریعاً آن را گزارش کرده، یا فعالیتی را انجام دهند این شبکه‌ها دارای استفاده‌های متعددی از جمله جمع‌آوری اطلاعات و نظارت بر محیط زیست، نظارت بر سلامتی، [[خودکارسازی|خودکارسازی صنعتی]] و غیره می‌باشند. حسگرها می‌توانند برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، رطوبت، فشار، نور محیط و یا حرکت را اندازه‌گیری کنند. در برخی کاربردها مانند گزارش یک حادثه لازم است که حسگرها موقعیت خود را بدانند. به دلیل محدود بودن باتری طراحی شبکه‌های حسگر چالش‌انگیز بوده‌است. همچنین حسگرها همچنین باید به مدت طولانی به فعالیت خود ادامه بدهند بدون اینکه نیاز به مدیریت از خارج داشته باشند. در حال حاضر تحقیقات بر روی شبکه‌های حسگر ادامه دارد.<ref name="Zoran ">{{یادکرد|فصل=|کتاب=|ناشر= |چاپ= |شهر= |کوشش= |ویرایش= |سال=|شابک=|نویسنده=Zoran Bojkovic, Bojan Bakmaz |نویسندگان سایر بخش‌ها=|ترجمه=|صفحه=1172-1174 |زبان=en |مقاله= A Survey on Wireless Sensor Networks Deployment |ژورنال= Wseas Transactions on Communications |نشریه=|تاریخ=2008|دوره=Vol. 7, No. 1 |شماره= |شاپا= 1109-2742}}</ref>


=== شبکه محلی ===
=== شبکه محلی ===
{{اصلی|شبکه محلی}}
{{اصلی|شبکه محلی}}


شبکه‌های محلی به کاربران اجازه می‌دهد که آزادانه در منطقه پوشش داده شده حرکت کنند.<ref name="Barbosa "/> انعطاف‌پذیری، سرعت بالا، مقرون به صرفه بودن شبکه محلی بی‌سیم و امکان استفاده از طیف فرکانسی بدون مجوز با توان ارسالی کم باعث رشد و جذابیت [[شبکه محلی|شبکه‌های محلی]] شده‌است.<ref name="Sicher ">{{یادکرد|فصل=|کتاب=|ناشر= |چاپ= |شهر= |کوشش= |ویرایش= |سال=|شابک=|نویسنده=Alan Sicher |نویسندگان سایر بخش‌ها=|ترجمه=|صفحه= |زبان=en |مقاله= HiperLAN12 and the Evolution of Wireless LANs |ژورنال= IEEE Emerging Technologies Symposium: Broadband, Wireless Internet Access|نشریه=|تاریخ=2000 |دوره= |شماره= |شاپا= 0-7803-6364-7}}</ref> عامل دیگر رشد شبکه‌های محلی بوجود آمدن استاندارد ۸۰۲٫۱۱ IEEE در سال ۱۹۹۷ میلادی است که نسخه بعدی آن در سال ۱۹۹۹ به همراه متمم‌های بعدی سرعت انتقال تا ۵۴ مگابیت در ثانیه را ممکن ساخته‌است.<ref name="Barbosa ">{{یادکرد|فصل=|کتاب=|ناشر= |چاپ= |شهر= |کوشش= |ویرایش= |سال=|شابک=|نویسنده=F. Mico, P. Cuenca, L. Orozco-Barbosa |نویسندگان سایر بخش‌ها=|ترجمه=|صفحه= 447 - 452 |زبان=en |مقاله= QoS in IEEE 802.11 wireless LAN: current research activities |ژورنال= Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering.|نشریه=|تاریخ=2004 |دوره= 1 |شماره= |شاپا= 0-7803-8253-6}}</ref>
شبکه‌های محلی به کاربران اجازه می‌دهد که آزادانه در منطقه پوشش داده شده حرکت کنند.<ref name="Barbosa " /> انعطاف‌پذیری، سرعت بالا، مقرون به صرفه بودن شبکه محلی بی‌سیم و امکان استفاده از طیف فرکانسی بدون مجوز با توان ارسالی کم باعث رشد و جذابیت [[شبکه محلی|شبکه‌های محلی]] شده‌است.<ref name="Sicher ">{{یادکرد|فصل=|کتاب=|ناشر= |چاپ= |شهر= |کوشش= |ویرایش= |سال=|شابک=|نویسنده=Alan Sicher |نویسندگان سایر بخش‌ها=|ترجمه=|صفحه= |زبان=en |مقاله= HiperLAN12 and the Evolution of Wireless LANs |ژورنال= IEEE Emerging Technologies Symposium: Broadband, Wireless Internet Access|نشریه=|تاریخ=2000 |دوره= |شماره= |شاپا= 0-7803-6364-7}}</ref> عامل دیگر رشد شبکه‌های محلی بوجود آمدن استاندارد ۸۰۲٫۱۱ IEEE در سال ۱۹۹۷ میلادی است که نسخه بعدی آن در سال ۱۹۹۹ به همراه متمم‌های بعدی سرعت انتقال تا ۵۴ مگابیت در ثانیه را ممکن ساخته‌است.<ref name="Barbosa ">{{یادکرد|فصل=|کتاب=|ناشر= |چاپ= |شهر= |کوشش= |ویرایش= |سال=|شابک=|نویسنده=F. Mico, P. Cuenca, L. Orozco-Barbosa |نویسندگان سایر بخش‌ها=|ترجمه=|صفحه= 447 - 452 |زبان=en |مقاله= QoS in IEEE 802.11 wireless LAN: current research activities |ژورنال= Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering.|نشریه=|تاریخ=2004 |دوره= 1 |شماره= |شاپا= 0-7803-8253-6}}</ref>


=== شبکه کلان‌شهری و گسترده ===
=== شبکه کلان‌شهری و گسترده ===
{{اصلی|شبکه کلان‌شهری|شبکه گسترده}}
{{اصلی|شبکه کلان‌شهری|شبکه گسترده}}
به عنوان نمونه به «شبکه سلولی تلفن همراه» می‌پردازیم.
به عنوان نمونه به «شبکه سلولی تلفن همراه» می‌پردازیم.

==== شبکه سلولی تلفن همراه ====
==== شبکه سلولی تلفن همراه ====
[[پرونده:frequency reuse.svg|بندانگشتی|250px|چپ|نمونه‌ای شماتيک از يک شبکه سلولی. هر سلول ناحيه‌ای است که توسط يک برج پوشش داده شده‌است.]]
[[پرونده:frequency reuse.svg|بندانگشتی|250px|چپ|نمونه‌ای شماتیک از یک شبکه سلولی. هر سلول ناحیه‌ای است که توسط یک برج پوشش داده شده‌است.]]
یک [[شبکه سلولی]] متشکل از تعدادی مشترک دارای تلفن همراه و تعدادی برج مخابراتی تشکیل شده‌است. کاربران دارای تلفن همراه می‌توانند درون ساختمان‌ها، در خیابان و یا هر جایی باشند. برج‌های مخابراتی وظیفه پوشش و ارائه خدمات به تلفن‌های همراه را بر عهده دارند. یک سلول به ناحیه‌ای گفته می‌شود که توسط یک برج پوشش داده می‌شود. در برخی از تصاویر شماتیکی که از سلول‌ها کشیده می‌شود یک شهر یا ناحیه را به سلول‌های شش ضلعی‌هایی تقسیم می‌کنند که در مرکز هر شش ضلعی یک برج قرار دارد. این تصویر با آنچه در عمل اتفاق می‌افتد دارد تفاوت دارد. برج‌ها معمولاً در بلندی‌ها و در زمین‌هایی که قابل خریداری باشد نصب می‌کنند و این محل‌ها همیشه نمیتواند مرکز شش ضلعی باشد. بعلاوه ناحیه پوشش داده شده توسط یک برج به پستی و بلندی‌ها و موانع اطراف آن بستگی دارد و لزوماً شش ضلعی نیست. مواردی ممکن است پیش بیاید که یک تلفن همراه کیفیت سیگنال خوبی به نزدیک‌ترین برج (از نظر فاصله جغرافیایی) نداشته باشد.<ref name="Tse1-3"/>
یک [[شبکه سلولی]] متشکل از تعدادی مشترک دارای تلفن همراه و تعدادی برج مخابراتی تشکیل شده‌است. کاربران دارای تلفن همراه می‌توانند درون ساختمان‌ها، در خیابان و یا هر جایی باشند. برج‌های مخابراتی وظیفه پوشش و ارائه خدمات به تلفن‌های همراه را بر عهده دارند. یک سلول به ناحیه‌ای گفته می‌شود که توسط یک برج پوشش داده می‌شود. در برخی از تصاویر شماتیکی که از سلول‌ها کشیده می‌شود یک شهر یا ناحیه را به سلول‌های شش ضلعی‌هایی تقسیم می‌کنند که در مرکز هر شش ضلعی یک برج قرار دارد. این تصویر با آنچه در عمل اتفاق می‌افتد دارد تفاوت دارد. برج‌ها معمولاً در بلندی‌ها و در زمین‌هایی که قابل خریداری باشد نصب می‌کنند و این محل‌ها همیشه نمی‌تواند مرکز شش ضلعی باشد. بعلاوه ناحیه پوشش داده شده توسط یک برج به پستی و بلندی‌ها و موانع اطراف آن بستگی دارد و لزوماً شش ضلعی نیست. مواردی ممکن است پیش بیاید که یک تلفن همراه کیفیت سیگنال خوبی به نزدیک‌ترین برج (از نظر فاصله جغرافیایی) نداشته باشد.<ref name="Tse1-3" />


هنگام برقراری تماس، تلفن همراه به نزدیکترین برج وصل می‌شود. برج‌های یک ناحیه خود به یک «مرکز راه گزینی» وصل هستند که توسط خطوط سیمی با سرعت بالا یا اتصالات ماکرویوی به شبکه عمومی تلفن وصل می‌شود و از آنجا به مقصد میرود. همانطور که مشاهده می‌شود شبکه تلفن همراه شبکه مجزایی از شبکه سنتی تلفن‌های باسیم معمولی نیست، بلکه ساختاری است که به شبکه سنتی تلفن اضافه شده‌است.<ref name="Tse1-3"/>
هنگام برقراری تماس، تلفن همراه به نزدیکترین برج وصل می‌شود. برج‌های یک ناحیه خود به یک «مرکز راه گزینی» وصل هستند که توسط خطوط سیمی با سرعت بالا یا اتصالات ماکرویوی به شبکه عمومی تلفن وصل می‌شود و از آنجا به مقصد می‌رود. همان‌طور که مشاهده می‌شود شبکه تلفن همراه شبکه مجزایی از شبکه سنتی تلفن‌های باسیم معمولی نیست، بلکه ساختاری است که به شبکه سنتی تلفن اضافه شده‌است.<ref name="Tse1-3" />


;نسل اول
;نسل اول
{{اصلی|نسل اول شبکه تلفن همراه}}
{{اصلی|نسل اول شبکه تلفن همراه}}
این سامانه‌ها از قدیمی‌ترین سامانه‌های بی سیم هستند که یک ویژگی مشخصه آنها [[آنالوگ]] بودنشان است. نمونه‌ای از این سامانه‌ها خدمات تلفن همراه پیشرفته (AMPS) است که در آمریکا در دهه ۸۰ قرن بیستم طراحی شده و صدا را بر روی یک حامل مودوله میکند. کاربران مختلف در یک سلول فرکانس‌های مختلفی دارند و سلول‌های مجاور از مجموعه فرکانسی متفاوتی استفاده میکنند. سلول‌هایی که به اندازه کافی از هم دور باشند میتوانند از یک فرکانس مشترک استفاده کنند زیرا تداخل آنها بر روی هم ناچیز خواهد بود.<ref name="Tse4">
این سامانه‌ها از قدیمی‌ترین سامانه‌های بی‌سیم هستند که یک ویژگی مشخصه آنها [[آنالوگ]] بودنشان است. نمونه‌ای از این سامانه‌ها خدمات تلفن همراه پیشرفته (AMPS) است که در آمریکا در دهه ۸۰ قرن بیستم طراحی شده و صدا را بر روی یک حامل مودوله می‌کند. کاربران مختلف در یک سلول فرکانس‌های مختلفی دارند و سلول‌های مجاور از مجموعه فرکانسی متفاوتی استفاده می‌کنند. سلول‌هایی که به اندازه کافی از هم دور باشند می‌توانند از یک فرکانس مشترک استفاده کنند زیرا تداخل آنها بر روی هم ناچیز خواهد بود.<ref name="Tse4">{{یادکرد
⚫
|کتاب=Fundamentals of Wireless Communication
{{یادکرد
⚫
|کتاب=Fundamentals of Wireless Communication
|نویسنده = David Tse, Pramod Viswanath
|نویسنده = David Tse, Pramod Viswanath
|ناشر =Cambridge University Press
|ناشر =Cambridge University Press
خط ۲۳۶: خط ۲۳۲:
;نسل دوم
;نسل دوم
{{اصلی|نسل دوم شبکه تلفن همراه}}
{{اصلی|نسل دوم شبکه تلفن همراه}}
بر خلاف نسل اول، سامانه‌های [[نسل دوم شبکه تلفن همراه]] [[دیجیتال]] هستند. نمونه‌هایی از این سامانه‌ها به شرح روبرو می‌باشد: [[جی‌اس‌ام]] که در استاندارد آن در اروپا وضع شد ولی امروزه در همه جای دنیا استفاده میشود، سیستم TDMA که در [[آمریکا]] استاندارد آن وضع شد و سومین [[دسترسی چندگانه تقسیم کدی]] (CDMA) است.<ref name="Tse4"/>
بر خلاف نسل اول، سامانه‌های [[نسل دوم شبکه تلفن همراه]] [[دیجیتال]] هستند. نمونه‌هایی از این سامانه‌ها به شرح روبرو می‌باشد: [[جی‌اس‌ام]] که در استاندارد آن در اروپا وضع شد ولی امروزه در همه جای دنیا استفاده می‌شود، سیستم TDMA که در [[آمریکا]] استاندارد آن وضع شد و سومین [[دسترسی چندگانه تقسیم کدی]] (CDMA) است.<ref name="Tse4" />


;نسل سوم
;نسل سوم
{{اصلی|نسل سوم شبکه تلفن همراه}}
{{اصلی|نسل سوم شبکه تلفن همراه}}
انگیزه اصلی ظهور این سامانه‌ها این بود که سامانه‌های نسل دوم اساسا برای انتقال [[صوت]] طراحی شده بودند و ویژگی‌های اصلی آنها مانند [[نرخ مخابره]] و [[تاخیر زمانی]] قابل قبولشان برای کاربردهای صوتی تنظیم شده بود. در کاربردهای انتقال داده نیاز به ارسال با نرخ بالاتر بوده و بعلاوه ویژگی‌های زیر را دارند:<ref name="Tse4"/>
انگیزه اصلی ظهور این سامانه‌ها این بود که سامانه‌های نسل دوم اساساً برای انتقال [[صوت]] طراحی شده بودند و ویژگی‌های اصلی آنها مانند [[نرخ مخابره]] و [[تأخیر زمانی]] قابل قبولشان برای کاربردهای صوتی تنظیم شده بود. در کاربردهای انتقال داده نیاز به ارسال با نرخ بالاتر بوده و بعلاوه ویژگی‌های زیر را دارند:<ref name="Tse4" />
:(۱) در بسیاری از موارد تقاضا برای ارسال داده انفجاری می‌باشد به این معنی که کاربری ممکن است برای مدت طولانی تقاضایی نداشته باشد اما در یک لحظه تقاضای انتقال مقدار زیادی داده در زمان کوتاه را داشته باشد. در کاربردهای صوتی معمولاً سطح تقاضا برای انتقال داده ثابت است.<ref name="Tse4"/>
:(۱) در بسیاری از موارد تقاضا برای ارسال داده انفجاری می‌باشد به این معنی که کاربری ممکن است برای مدت طولانی تقاضایی نداشته باشد اما در یک لحظه تقاضای انتقال مقدار زیادی داده در زمان کوتاه را داشته باشد. در کاربردهای صوتی معمولاً سطح تقاضا برای انتقال داده ثابت است.<ref name="Tse4" />
:(۲) صدا محدودیت تاخیر انتقالی در ابعاد ۱۰۰ میلی ثانیه دارد (یعنی ضروری است که در این مدت زمان اطلاعات مربوط به صدا به شنونده برسد). اما در کاربردهای مربوط به انتقال داده ممکن است تاخیر مورد پذیرش خیلی کمتر (مثلا هنگامی که دو نفر مشغول انجام یک بازی هستند) یا خیلی بیشتر (مثلا هنگام بار کردن یک صفحه اینترنتی) باشد. محدوده حداکثر تاخیر زمانی مورد پذیرش خیلی می‌تواند متغیر باشد.<ref name="Tse4"/>
:(۲) صدا محدودیت تأخیر انتقالی در ابعاد ۱۰۰ میلی ثانیه دارد (یعنی ضروری است که در این مدت زمان اطلاعات مربوط به صدا به شنونده برسد). اما در کاربردهای مربوط به انتقال داده ممکن است تأخیر مورد پذیرش خیلی کمتر (مثلا هنگامی که دو نفر مشغول انجام یک بازی هستند) یا خیلی بیشتر (مثلا هنگام بار کردن یک صفحه اینترنتی) باشد. محدوده حداکثر تأخیر زمانی مورد پذیرش خیلی می‌تواند متغیر باشد.<ref name="Tse4" />


;نسل چهارم
;نسل چهارم
{{اصلی|نسل چهارم شبکه تلفن همراه}}
{{اصلی|نسل چهارم شبکه تلفن همراه}}
در حال حاضر محققین در حال تحقیق و توسعه [[نسل چهارم شبکه تلفن همراه]] هستند که نرخ انتقال را تا ۱۰ تا ۱۰۰ [[بیت بر ثانیه|مگابیت بر ثانیه]] برای هر کاربر فراهم می‌کند (شبکه‌های امروزی نسل سوم امکان انتقال داده تا سرعت ۲ [[بیت بر ثانیه|مگابیت بر ثانیه]] را در برخی از نقاط جهان فراهم کرده‌اند). این سامانه‌ها همچنین امکان استفاده همزمان شبکه‌های بی‌سیم و تلفن‌های همراه متنوع و ناهمگن را فراهم می‌کنند. انتظار می‌رود که نسل چهارم تلفن‌های همراه کاربردهای زیادی در [[تجارت همراه]] داشته باشد. تلفن‌های همراه قابلیت مشخص کردن موقعیت جغرافیایی شخص را داشته و پیشبینی می‌شود خدماتی ارائه کنند که خیلی شخصی بوده و به موقعیت و پیشزمینه شخص بستگی داشته باشند. این خدمات شامل پیدا کردن افراد دیگر، جهت‌یابی‌ از روی نقشه، یافتن محصولات مورد نیاز، خدمات تفریحی مانند پخش ویدو یا موسیقی درخواستی، بازی‌های رایانه‌ای چندنفره، کاربردهای مالی مانند انجام امور بانکی، سهامی، نقل و انتقال مالی، مدیریت خدمات فعال و مزایده‌های موبایل خواهد بود.<ref name="Sasha ">{{یادکرد|فصل=|کتاب=|ناشر= ACM |چاپ= |شهر= |کوشش= |ویرایش= |سال=|شابک=|نویسنده=Sasha Dekleva, J. P. Shim, Upkar Varshney, Geoffrey Knoerzer |نویسندگان سایر بخش‌ها=|ترجمه=|صفحه=38-43 |زبان=en |مقاله= Evolution and emerging issues in mobile wireless networks |ژورنال= Communications of the ACM |نشریه=|تاریخ=2007|دوره=Vol. 50, No. 6 |شماره= |شاپا= 0001-0782}}</ref>
در حال حاضر محققین در حال تحقیق و توسعه [[نسل چهارم شبکه تلفن همراه]] هستند که نرخ انتقال را تا ۱۰ تا ۱۰۰ [[بیت بر ثانیه|مگابیت بر ثانیه]] برای هر کاربر فراهم می‌کند (شبکه‌های امروزی نسل سوم امکان انتقال داده تا سرعت ۲ [[بیت بر ثانیه|مگابیت بر ثانیه]] را در برخی از نقاط جهان فراهم کرده‌اند). این سامانه‌ها همچنین امکان استفاده همزمان شبکه‌های بی‌سیم و تلفن‌های همراه متنوع و ناهمگن را فراهم می‌کنند. انتظار می‌رود که نسل چهارم تلفن‌های همراه کاربردهای زیادی در [[تجارت همراه]] داشته باشد. تلفن‌های همراه قابلیت مشخص کردن موقعیت جغرافیایی شخص را داشته و پیشبینی می‌شود خدماتی ارائه کنند که خیلی شخصی بوده و به موقعیت و پیشزمینه شخص بستگی داشته باشند. این خدمات شامل پیدا کردن افراد دیگر، جهت‌یابی از روی نقشه، یافتن محصولات مورد نیاز، خدمات تفریحی مانند پخش ویدو یا موسیقی درخواستی، بازی‌های رایانه‌ای چندنفره، کاربردهای مالی مانند انجام امور بانکی، سهامی، نقل و انتقال مالی، مدیریت خدمات فعال و مزایده‌های موبایل خواهد بود.<ref name="Sasha ">{{یادکرد|فصل=|کتاب=|ناشر= ACM |چاپ= |شهر= |کوشش= |ویرایش= |سال=|شابک=|نویسنده=Sasha Dekleva, J. P. Shim, Upkar Varshney, Geoffrey Knoerzer |نویسندگان سایر بخش‌ها=|ترجمه=|صفحه=38-43 |زبان=en |مقاله= Evolution and emerging issues in mobile wireless networks |ژورنال= Communications of the ACM |نشریه=|تاریخ=2007|دوره=Vol. 50, No. 6 |شماره= |شاپا= 0001-0782}}</ref>


== مدل‌سازی ریاضی ==
== مدل‌سازی ریاضی ==
خط ۲۵۲: خط ۲۴۸:
[[پرونده:Kanalmatrix MIMO.png|بندانگشتی|250px|چپ|ساده‌ترین مدل برای مخابره نقطه به نقطه با چندین آنتن فرستنده و چندین آنتن گیرنده.]]
[[پرونده:Kanalmatrix MIMO.png|بندانگشتی|250px|چپ|ساده‌ترین مدل برای مخابره نقطه به نقطه با چندین آنتن فرستنده و چندین آنتن گیرنده.]]


ساده‌ترین مدلی که برای مخابره نقطه به نقطه می‌توان در نظر گرفت این است که سیگنال ارسالی در ضریب <math>\alpha</math> که عددی بین صفر و یک است ضرب شده (تضعیف شدن سیگنال در هنگام طی‌ مسیر) و سپس با اغتشاشاتی ([[نویز]]) که توزیع گوسی دارند جمع شده و در گیرنده دریافت می‌شود.
ساده‌ترین مدلی که برای مخابره نقطه به نقطه می‌توان در نظر گرفت این است که سیگنال ارسالی در ضریب <math>\alpha</math> که عددی بین صفر و یک است ضرب شده (تضعیف شدن سیگنال در هنگام طی مسیر) و سپس با اغتشاشاتی ([[نویز]]) که توزیع گوسی دارند جمع شده و در گیرنده دریافت می‌شود.


== مسائل امنیتی ==
== مسائل امنیتی ==
ماهیت باز سامانه‌های بی‌سیم امکان [[استراق سمع]] را به آسانی فراهم می‌کند. هر گیرنده‌ای که در فرکانس مربوطه تنظیم شود توانایی دریافت سیگنال را داشته و بعلاوه امکان فهمیدن اینکه چه کسی سیگنال را استراق سمع می‌کند وجود ندارد. گاهی‌ صرف وجود سیگنال می‌تواند اطلاعات خصوصی افراد را فاش کند. مثلا استفاده از تلفن همراه ممکن است موقعیت شخص و حرکات او را تا حدی آشکار کند. امروزه استفاده از سامانه‌های [[وای-فای]] رواج یافته و در صورتی که اطلاعات رمزگذاری نشوند و یا از روش‌های رمزگذاری قدیمی مانند [[معادل امنیت سیمی]] (WEP) استفاده شود، امکان سرقت اطلاعات وجود دارد. گمان می‌رود که اطلاعات بانکی کارت‌های اعتباری بیش از ۴۵ میلیون نفر از مشتریان شرکت [[تی‌جی‌مکس]] بخاطر استفاده از الگوریتم WEP به سرقت رفته‌است.<ref>Ann Cavoukian, Wireless Communication Technologies: Safeguarding Privacy & Security, Information and Privacy Commissioner/Ontario Fact Sheet, Nov14 2007</ref>
ماهیت باز سامانه‌های بی‌سیم امکان [[استراق سمع]] را به آسانی فراهم می‌کند. هر گیرنده‌ای که در فرکانس مربوطه تنظیم شود توانایی دریافت سیگنال را داشته و بعلاوه امکان فهمیدن اینکه چه کسی سیگنال را استراق سمع می‌کند وجود ندارد. گاهی صرف وجود سیگنال می‌تواند اطلاعات خصوصی افراد را فاش کند. مثلاً استفاده از تلفن همراه ممکن است موقعیت شخص و حرکات او را تا حدی آشکار کند. امروزه استفاده از سامانه‌های [[وای-فای]] رواج یافته و در صورتی که اطلاعات رمزگذاری نشوند و یا از روش‌های رمزگذاری قدیمی مانند [[معادل امنیت سیمی]] (WEP) استفاده شود، امکان سرقت اطلاعات وجود دارد. گمان می‌رود که اطلاعات بانکی کارت‌های اعتباری بیش از ۴۵ میلیون نفر از مشتریان شرکت [[تی‌جی‌مکس]] بخاطر استفاده از الگوریتم WEP به سرقت رفته‌است.<ref>Ann Cavoukian, Wireless Communication Technologies: Safeguarding Privacy & Security, Information and Privacy Commissioner/Ontario Fact Sheet, Nov14 2007</ref>


<!--
<!--
خط ۲۶۱: خط ۲۵۷:


== مقدمه ==
== مقدمه ==
عملیات بی سیم می‌تواند در سرویس‌های ارتباطی مفید باشد. البته به راحتی نمی‌توان از سیستم‌ها استفاده کرد. این اصطلاح در مخابرات کاربرد دارد و می‌تواند استفاده از انرژی، نور مادون قرمز، نور لیزری و انرژی اکوستیک را توصیف کند بدون آنکه از سیم استفاده شود. اطلاعات به این روش تا فاصله دور و نزدیک انتقال می‌یابند.
عملیات بی‌سیم می‌تواند در سرویس‌های ارتباطی مفید باشد. البته به راحتی نمی‌توان از سیستم‌ها استفاده کرد. این اصطلاح در مخابرات کاربرد دارد و می‌تواند استفاده از انرژی، نور مادون قرمز، نور لیزری و انرژی آکوستیک را توصیف کند بدون آنکه از سیم استفاده شود. اطلاعات به این روش تا فاصله دور و نزدیک انتقال می‌یابند.
؛ این ارتباط به روش‌های زیر است:
؛ این ارتباط به روش‌های زیر است:
* ارتباط فرکانس رادیویی
* ارتباط فرکانس رادیویی
* ارتباط موج میکرو و دامنه بلند از طریق آنتن جهت یابی و ارتباط کوتاه مدت.
* ارتباط موج میکرو و دامنه بلند از طریق آنتن جهت یابی و ارتباط کوتاه مدت.
* ارتباط دامنه کوتاه مادون قرمز با کنترل از راه دور و یا '''IRDA''' این برنامه‌ها به روابط نقطه به نقطه اشاره دارند و شامل بخش، شبکه‌های سلولی و دیگر شبکه‌ها می‌باشند. اصطلاح بی سیم نباید با '''Cord less''' اشتباه شود. ابزار الکترونیکی می‌توانند از منبع پرتابل در دسترس قرار گیرند بدون آنکه از کامل برای محدود کردن حرکت ابزار استفاده شود. در این شرایط انتقال اطلاعات از تلفن بی سیم به بخش پایه مهم می‌باشد. این خود عامل اختلاف در کاربرد اصطلاحات فوق است. در ۵۰ سال گذشته روابط بی سیم با تغییرات فاحش در نوآوری همراه بوده‌اند.
* ارتباط دامنه کوتاه مادون قرمز با کنترل از راه دور و یا '''IRDA''' این برنامه‌ها به روابط نقطه به نقطه اشاره دارند و شامل بخش، شبکه‌های سلولی و دیگر شبکه‌ها می‌باشند. اصطلاح بی‌سیم نباید با '''Cord less''' اشتباه شود. ابزار الکترونیکی می‌توانند از منبع پرتابل در دسترس قرار گیرند بدون آنکه از کامل برای محدود کردن حرکت ابزار استفاده شود. در این شرایط انتقال اطلاعات از تلفن بی‌سیم به بخش پایه مهم می‌باشد. این خود عامل اختلاف در کاربرد اصطلاحات فوق است. در ۵۰ سال گذشته روابط بی‌سیم با تغییرات فاحش در نوآوری همراه بوده‌اند.


== تاریخچه ==
== تاریخچه ==
اصطلاح بی سیم می‌تواند به یک دریافتگر رادیویی اشاره کند که استفاده زیاد در تلگرافی بی سیم دارد. اکنون این اصطلاح عامل توصیف روابط مدرن بی سیم است مانند آنچه که درشبکه‌های سلولی و اینترنت دیده شده‌است. به طور کل انواع عملیات بدون سیم انجام می‌شوند مانند کنترل راه دور و بی سیم، انتقال انرژی بی سیم و غیره.
اصطلاح بی‌سیم می‌تواند به یک دریافتگر رادیویی اشاره کند که استفاده زیاد در تلگرافی بی‌سیم دارد. اکنون این اصطلاح عامل توصیف روابط مدرن بی‌سیم است مانند آنچه که درشبکه‌های سلولی و اینترنت دیده شده‌است. به طور کل انواع عملیات بدون سیم انجام می‌شوند مانند کنترل راه دور و بی‌سیم، انتقال انرژی بی‌سیم و غیره.


=== اقدامات اولیه و بی سیم ===
=== اقدامات اولیه و بی‌سیم ===
دیوید هاگز ۸ سال قبل از آزمایش هرتز از امواج الکترومغناطیسی در سیستم تولید سیگنال استفاده کرده هاگز کد مورس را با ابزار القایی منتقل می‌کند. در سال ۱۸۷۸ نیز روش انتقال با کمک انتقال دهنده ساعتی عملی شده در سال ۱۸۸۵ادیسون از آهن ربای ارتعاشی در فرآیند انتقال استفاده کرد. او سیستم تولید سیگنال را بر راه آهن '''Lehigh''' قرار دارد. اودر سال ۱۸۹۱ به ثبت بی سیم با کمک آندوکتانس دست یافت. در این زمینه تئوری امواج الکترومغناطیسی که توسط هرتز در سال ۱۸۸۸ معرفی شد مهم بود. این تئوری نشان می‌دهد که تحقیقات جیمز ماگسول و فارادی نقش مهم داشته‌اند. هرتز نشان داد که این امواج می‌توانند عامل توقف حرکت در فضا با خطوط مستقیم باشند. این آزمایش‌ها تابع فرآیند کاربردی هرتز نبودند. ارتباط بی سیم و راه دور توسط نیکولا عملی شد.
دیوید هاگز ۸ سال قبل از آزمایش هرتز از امواج الکترومغناطیسی در سیستم تولید سیگنال استفاده کرده هاگز کد مورس را با ابزار القایی منتقل می‌کند. در سال ۱۸۷۸ نیز روش انتقال با کمک انتقال دهنده ساعتی عملی شده در سال ۱۸۸۵ادیسون از آهن‌ربای ارتعاشی در فرایند انتقال استفاده کرد. او سیستم تولید سیگنال را بر راه آهن '''Lehigh''' قرار دارد. اودر سال ۱۸۹۱ به ثبت بی‌سیم با کمک آندوکتانس دست یافت. در این زمینه تئوری امواج الکترومغناطیسی که توسط هرتز در سال ۱۸۸۸ معرفی شد مهم بود. این تئوری نشان می‌دهد که تحقیقات جیمز ماگسول و فارادی نقش مهم داشته‌اند. هرتز نشان داد که این امواج می‌توانند عامل توقف حرکت در فضا با خطوط مستقیم باشند. این آزمایش‌ها تابع فرایند کاربردی هرتز نبودند. ارتباط بی‌سیم و راه دور توسط نیکولا عملی شد.


== طیف الکترومغناطیسی ==
== طیف الکترومغناطیسی ==
رنگ، نور، '''AM''' و '''FM''' و ابزار الکترونیکی از طیف فوق استفاده می‌کنند. در آمریکا فرکانس‌های ارتباطی به صورت منابع عمومی استفاده می‌شوند و کمیسیون روابط فدرال بر آن نظارت دارد. این تعیین کننده دامنه فرکانس کاربردی است. در صورت عدم وجود کنترل و با آرایش پیوسته مانند طیف خصوصی، باید از فرکانس‌های ویژه استفاده شود. این در تداخل با توانایی فرودیک هواپیما است. این ارتباطات از '''۹ KHZ''' تا '''GHZ ۳۰۰''' عملی هستند.
رنگ، نور، '''AM''' و '''FM''' و ابزار الکترونیکی از طیف فوق استفاده می‌کنند. در آمریکا فرکانس‌های ارتباطی به صورت منابع عمومی استفاده می‌شوند و کمیسیون روابط فدرال بر آن نظارت دارد. این تعیین کننده دامنه فرکانس کاربردی است. در صورت عدم وجود کنترل و با آرایش پیوسته مانند طیف خصوصی، باید از فرکانس‌های ویژه استفاده شود. این در تداخل با توانایی فرودیک هواپیما است. این ارتباطات از '''۹ KHZ''' تا '''GHZ ۳۰۰''' عملی هستند.


== استفاده از فناوری بی سیم: ==
== استفاده از فناوری بی‌سیم ==

=== سیستم ایمنی ===
=== سیستم ایمنی ===
این فناوری مکمل استفاده ازطرح سیم در سیستم ایمنی است. عملیات مورد نیاز با استفاده از سنسور سیم سخت عملی خواهند شد. انها می‌توانند به یک انتقال دهنده بی سیم مجهز شوند و اطلاعات را در مورد حالت فعلی در یا پنجره منتقل کنند.
این فناوری مکمل استفاده ازطرح سیم در سیستم ایمنی است. عملیات مورد نیاز با استفاده از سنسور سیم سخت عملی خواهند شد. آنها می‌توانند به یک انتقال دهنده بی‌سیم مجهز شوند و اطلاعات را در مورد حالت فعلی در یا پنجره منتقل کنند.


=== کنترل راه دور تلویزیون ===
=== کنترل راه دور تلویزیون ===
بعضی از تلویزیون‌ها با کنترل راه دور سیم سخت ساخته می‌شوند. انها در یک شیار قرار می‌گیرند ولی تلویزیون‌های جدیدتر از دستگاه کنترل راه دور استفاده می‌کنند.
بعضی از تلویزیون‌ها با کنترل راه دور سیم سخت ساخته می‌شوند. آنها در یک شیار قرار می‌گیرند ولی تلویزیون‌های جدیدتر از دستگاه کنترل راه دور استفاده می‌کنند.


=== تلفن سلولی ===
=== تلفن سلولی ===
[[پرونده:Base transceiver station.jpg|بندانگشتی|250px|چپ|يک برج [[فرستنده-گیرنده]].]]
[[پرونده:Base transceiver station.jpg|بندانگشتی|250px|چپ|یک برج [[فرستنده-گیرنده]].]]


بهترین نمونه از این فناوری شامل تلفن سلولی است. این ابزار از امواج رادیویی برای کمک به اپراتورها در سطح جهانی استفاده می‌کنند. محل تلفن سلولی می‌تواند عامل مهم انتقال و دریافت سیگنال باشد داده‌ها به این روش از ابزار منتقل می‌شوند.
بهترین نمونه از این فناوری شامل تلفن سلولی است. این ابزار از امواج رادیویی برای کمک به اپراتورها در سطح جهانی استفاده می‌کنند. محل تلفن سلولی می‌تواند عامل مهم انتقال و دریافت سیگنال باشد داده‌ها به این روش از ابزار منتقل می‌شوند.


== ارتباط بی سیم ==
== ارتباط بی‌سیم ==
بی سیم یک اصطلاح است که در توصیف ارتباطات راه دور با امواج الکترو مغناطیسی استفاده می‌شود. این حاصل بخش خاصی از یک قطعه در یک مسیر می‌باشد. نمونه‌های این تجهیزات به شرح زیر هستند:
بی‌سیم یک اصطلاح است که در توصیف ارتباطات راه دور با امواج الکترو مغناطیسی استفاده می‌شود. این حاصل بخش خاصی از یک قطعه در یک مسیر می‌باشد. نمونه‌های این تجهیزات به شرح زیر هستند:
* تلفن سلولی و پیجر: این رابط برنامه‌های پرتابل و متحرک در سطح شخصی و تجاری است.
* تلفن سلولی و پیجر: این رابط برنامه‌های پرتابل و متحرک در سطح شخصی و تجاری است.
* سیستم موقع یابی جهانی (GPS):
* سیستم موقع یابی جهانی (GPS):
این به رانندگان کامیون‌ها و خودروها و ناخداهای کشتی‌ها و خلبان‌ها در تعیین محل کمک خواهد کرد.
این به رانندگان کامیون‌ها و خودروها و ناخداهای کشتی‌ها و خلبان‌ها در تعیین محل کمک خواهد کرد.
* مجموعه تلفن بی سیم:
* مجموعه تلفن بی‌سیم:
این‌ها دامنه محدود دارند و نباید با تلفن سلولی اشتباه شوند.
این‌ها دامنه محدود دارند و نباید با تلفن سلولی اشتباه شوند.
* تلویزیون ماهواره‌ای:
* تلویزیون ماهواره‌ای:
بیینندگان در هر محل می‌توانند صدها کانال را انتخاب کنند.
بیینندگان در هر محل می‌توانند صدها کانال را انتخاب کنند.
این شبکه سازی در رفع نیازها مفید است. شاید رایج‌ترین نوع استفاده شامل حرکت از یک محل به محل دیگر است. روش دیگر برای شبکه‌های متحرک طراحی شده‌است. این ارتباط از طریق ماهواره عملی است. روش انتقال بی سیم یک روش منطقی در شبکه LAN است. در موارد زیر استفاده از این فناوری توجیه پذیر است:
این شبکه سازی در رفع نیازها مفید است. شاید رایج‌ترین نوع استفاده شامل حرکت از یک محل به محل دیگر است. روش دیگر برای شبکه‌های متحرک طراحی شده‌است. این ارتباط از طریق ماهواره عملی است. روش انتقال بی‌سیم یک روش منطقی در شبکه LAN است. در موارد زیر استفاده از این فناوری توجیه پذیر است:
* توسعه فاصله در ماورای قابلیت تولید کابل
* توسعه فاصله در ماورای قابلیت تولید کابل
* جلوگیری از موانع فیزیکی، EMI و RFI
* جلوگیری از موانع فیزیکی، EMI و RFI
* ارائه لینک ارتباطی در حالت نقص شبکه
* ارائه لینک ارتباطی در حالت نقص شبکه
* برقراری ارتباط بین ایستگاههای موقتی
* برقراری ارتباط بین ایستگاه‌های موقتی
* غلبه بر مسائل تولید کابل و توجه به مسائل مالی
* غلبه بر مسائل تولید کابل و توجه به مسائل مالی
* رابط راه دور بین کاربرها و شبکه‌ها
* رابط راه دور بین کاربرها و شبکه‌ها


== مسائل محیطی و خطرات ==
== مسائل محیطی و خطرات ==
اخیرا مسائل زیادی در بخش تحقیق و توسعه دیده شده‌است. آنها مربوط به تراکم کم، اتلاف حافظه و غیر می‌باشد. در مورد PBS باید از روش کاهش اختلال استفاده شود. در شرایط استفاده فراوان تلفن‌های سلولی عامل تخریب است. یک شخص می‌گوید که این تلفن‌ها می‌توانند گزارش نادرست ارائه کنند.
اخیراً مسائل زیادی در بخش تحقیق و توسعه دیده شده‌است. آنها مربوط به تراکم کم، اتلاف حافظه و غیر می‌باشد. در مورد PBS باید از روش کاهش اختلال استفاده شود. در شرایط استفاده فراوان تلفن‌های سلولی عامل تخریب است. یک شخص می‌گوید که این تلفن‌ها می‌توانند گزارش نادرست ارائه کنند.
-->
-->


خط ۳۱۴: خط ۳۰۹:
* [[رادیوی آماتور]]
* [[رادیوی آماتور]]
* [[رادیوی ارتباطی]]
* [[رادیوی ارتباطی]]
* [[تلفن بی سیم DECT و سیستم سلولی]]
* [[تلفن بی‌سیم DECT و سیستم سلولی]]
* [[میکروفن بی سیم]]
* [[میکروفن بی‌سیم]]
* [[ارتباط نقطه به نقطه دامنه کوتاه]]
* [[ارتباط نقطه به نقطه دامنه کوتاه]]
* [[کنترل راه دور IRDA، RFIP، USB بی سیم]]
* [[کنترل راه دور IRDA, RFIP, USB بی‌سیم]]
* [[DSRC وارتباط نزدیک میدانی]]
* [[DSRC وارتباط نزدیک میدانی]]


خط ۳۲۴: خط ۳۱۹:


== مطالعه بیشتر ==
== مطالعه بیشتر ==
*{{یادکرد وب
* {{یادکرد وب
| نشانی = http://wndw.net/pdf/wndw2-en/wndw2-ebook.pdf
| نشانی = http://wndw.net/pdf/wndw2-en/wndw2-ebook.pdf
| عنوان = راهنمای زیرساخت‌های کم هزینه بی‌سیم در کشور‌های در حال توسعه (Wireless Networking in the Developing World)
| عنوان = راهنمای زیرساخت‌های کم هزینه بی‌سیم در کشورهای در حال توسعه (Wireless Networking in the Developing World)
| تاریخ بازدید = ۲۱ سپتامبر ۲۰۱۰
| تاریخ بازدید = ۲۱ سپتامبر ۲۰۱۰
| ناشر = Hacker Friendly LLC
| ناشر = Hacker Friendly LLC
| زبان = انگلیسی‌
| زبان = انگلیسی
}}
}}


نسخهٔ ۱۱ اوت ۲۰۱۷، ساعت ۲۲:۳۴

کاربردهای مختلف مخابرات بی‌سیم.

ارتباط بی‌سیم یا مخابرات بی‌سیم (به انگلیسی: Wireless Communication) به انتقال اطلاعات بدون رابط سیم و بوسیله امواج الکترومغناطیسی گفته می‌شود. فاصله‌ای که اطلاعات انتقال داد می‌شود می‌تواند کوتاه یا بلند باشد.

واژه بی‌سیم پس از اختراع تلگراف بی‌سیم و در مقابل «مخابرات باسیم» (Wired Communiation) ابداع شد. بی‌سیم‌ها انواع گوناگون دارند و در کاربردهای مختلف رسانه‌ای، صنعتی، نظامی، تفریحی، و در باندهای فرکانسی و توان‌های ارسال و دریافت متفاوت در کاربردهایی مانند تلفن سلولی، سامانه موقعیت‌یاب جهانی، دستگاه‌های کنترل از راه دور، صفحه کلید بی‌سیم و تلویزیون ماهواره‌ای مورد استفاده قرار دارند.

تاریخچه

ساختار فرستنده و گیرنده مارکونی.

قدیمی‌ترین ارتباط بی‌سیم به دوران ماقبل دنیای مدرن بازمی‌گردد که از دود، آتش، پرچم، و غیره برای انتقال پیام در فواصل دور استفاده می‌شد.[۱] نظریه ریاضی امواج الکترومغناطیسی توسط ماکسول در سال ۱۸۷۳ میلادی پیشنهاد شد. هاینریش هرتز در سال ۱۸۸۷ میلادی وجود این امواج را نشان داد.[۲] مخابرات بی‌سیم رادیویی حدود سال ۱۸۹۷ میلادی توسط گولیلمو مارکونی ابداع شد.[۳] مارکونی موفق به ارسال تلگراف بی‌سیم برای حرف S در فاصله حدود سه کیلومتری شد.[۴] تلگراف بی‌سیم برای اولین بار توسط ارتش انگلستان در آفریقای جنوبی در سال ۱۹۰۰ در جنگ بوئر دوم مورد استفاده قرار گرفت. در این جنگ نیروی دریایی انگلیس از دستگاه مارکونی برای مکالمه میان کشتی‌هایش در خلیج دلاگوا استفاده کرد.[۴] تا سال ۱۹۰۱ میلادی پوشش رادیویی در سرتاسر اقیانوس آتلانتیک فراهم شده بود.[۳] از آنجایی که دریانوردان اولین مشتریان تلگراف بی‌سیم بودند، ارتباط بی‌سیم تا سال ۱۹۱۲ میلادی که کشتی تایتانیک از آن برای ارسال پیام کمک استفاده کرد مرسوم شده بودند.[۴] در سال ۱۹۰۶ میلادی رادیو با مدولاسیون دامنه توسط رجینالد ابری فسندن برای ارسال موسیقی ابداع شد. در سال ۱۹۱۸ میلادی ادوین هاوارد آرمسترانگ گیرنده سوپرهترودین را اختراع کرد که با استفاده از آن اولین مخابره رادیویی در سال ۱۹۲۰ میلادی در شهر پیتسبورگ انجام پذیرفت. در سال ۱۹۲۱ میلادی برای اولین بار دستگاه همراه بی‌سیم زمینی توسط پلیس دیترویت مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۹۲۹ ولادیمیر زورکین اولین آزمایش ارسال تلویزیونی را انجام داد. در سال ۱۹۳۳ میلادی ادوین هاوارد آرمسترانگ مدولاسیون فرکانس را کشف کرد. اولین سیستم تلفن همراه برای عامه مردم در سال ۱۹۴۶ میلادی در پنج شهر آمریکا راه اندازی شد. این سامانه نیمه دو طرفه بود و از ۱۲۰ کیلوهرتز طول موج اف‌ام استفاده می‌کرد. در سال ۱۹۵۸ ارسال ماهواره SCORE شروع عصر مخابرات ماهواره‌ای را رقم زد. در حدود اواسط دهه ۱۹۶۰ میلادی، پهنای باند اف‌ام به ۳۰ کیلوهرتز کاهش داده شده بود. در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ رادیو ترانک اتوماتیک پیشنهاد شد که بوسیله آن سامانه کاملا دوطرفه پیشنهاد شد. در دهه ۱۹۷۰ میلادی مفهوم مخابرات سلولی همراه در آزمایشگاه‌های بل پیشنهاد شد. در دهه ۱۹۸۰ سامانه‌های نسل اول، دهه ۱۹۹۰ سامانه‌های نسل دوم استفاده شدند.[۲] در طی قرن بیستم میلادی گونه‌های مختلفی از سامانه‌های بی‌سیم بوجود آمده و بعدها رو به زوال گذاشتند. به عنوان مثال در حالی که ارسال سیگنال تلویزیونی در ابتدا توسط فرستنده‌های بی‌سیم رادیویی انجام می‌شد، این فرستنده‌ها بتدریج جای خود را به خطوط کابلی می‌دهند. مدارهای ماکرویوی انتقال نقطه به نقطه‌ای که پشتوانه شبکه مخابراتی بوده‌اند در حال جایگزینی با فیبرهای نوری هستند. از طرف دیگر بخشی از سیستم‌های تلفن که قبلاً تماماً شبکه‌ای سیمی بوده جای خود را به تلفن‌های همراه داده‌است. این تغییرات معمولاً تحت تأثیر ظهور تکنولوژی‌های جدید صورت می‌پذیرد.[۳]

مخابرات بی‌سیم به عنوان رشته‌ای علمی از دهه ۱۹۶۰ میلادی مورد مطالعه بوده، اما از اواسط دهه ۹۰ میلادی تحقیقات روی آن شدت یافته‌است. این متأثر از دلایل متعددی بوده‌است. افزایش تقاضاهای مردمی برای ارتباطات بی‌سیم اولین دلیل می‌باشد.[۳] تا انتهای دهه اول قرن بیست و یکم تقاضاها عمدتاً به سیستم‌های تلفن همراه مربوط می‌شده‌است[۳] چنانچه در سال ۲۰۰۲ میلادی تعداد تلفن‌های همراه در سطح جهان از تعداد تلفن‌های با خط ثابت فراتر رفت.[۲] در سال ۲۰۰۵ میلادی میلادی حدود دو بیلیون کاربر تلفن همراه در دنیا وجود داشته‌است.[۱] در ماه نوامبر ۲۰۰۷ این تعداد تلفن‌های همراه به ۳٫۳ بیلیون رسید.[۲] اما انتظار می‌رود که در آینده کاربردهای انتقال بی‌سیم داده (اطلاعات) از اهمیت بیشتری برخوردار شود. دلیل دوم توجه به سامانه‌های بی‌سیم پیشرفت چشمگیر در تکنولوژی VLSI بوده که امکان پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال‌های پیچیده را در ابعاد کم و با توان مصرفی کم فراهم کرده‌است. نهایتاً دلیل سوم موفقیت استانداردهای مخابرات بی‌سیم دیجیتال نسل دوم و خصوصاً استاندارد دسترسی چندگانه تقسیم کدی (CDMA) بوده‌است.[۳] اما از آنجایی که سامانه‌های نسل دوم شبکه تلفن همراه اساساً برای انتقال صوت طراحی شده بودند و ویژگی‌های اصلی آنها مانند نرخ مخابره و تأخیر زمانی قابل قبولشان برای کاربردهای صوتی تنظیم شده بود، نسل سوم شبکه تلفن همراه ظهور و توسعه یافته‌اند.[۵] در حال حاضر محققین در حال تحقیق و توسعه نسل چهارم شبکه تلفن همراه هستند که نرخ انتقال را تا ۱۰ تا ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه برای هر کاربر فراهم می‌کند (شبکه‌های امروزی نسل سوم امکان انتقال داده تا سرعت ۲ مگابیت بر ثانیه را در برخی از نقاط جهان فراهم کرده‌اند). انتظار می‌رود که نسل چهارم تلفن‌های همراه کاربردهای زیادی در تجارت الکترونیکی و تجارت همراه داشته باشد.[۶]

ساختار

نمایش شماتیک اجزای یک سامانه مخابره بی‌سیم.

مدولاسیون

آنتن

کانال بی‌سیم

بر خلاف مخابرات باسیم که هر جفت فرستنده و گیرنده بوسیله رابط‌های مجزا و ایزوله از هم به هم متصل شده‌اند، در مخابرات بی‌سیم کاربران در هوا مخابره کرده و تداخل زیادی بین آنها وجود دارد. این تداخل متشکل از تداخلی است که بین فرستنده‌هایی که با یک گیرنده خاص در ارتباط هستند، تداخلی که بین یک فرستنده خاص و چند گیرنده اش وجود دارد، و تداخلی که بین جفت‌های مختلف از فرستنده و گیرنده وجود دارد.[۳]

امواج رادیویی فرکانس پایین هنگام حرکت معمولاً سطح زمین را دنبال می‌کنند، ولی امواج با فرکانس بالاتر (مثلا حدود ۳۰۰ مگاهرتز) در خطوط مستقیم منتشر می‌شوند. فرکانس کاری مخابرات بی‌سیم در فضای باز فرکانس‌های زیر ۳۰ گیگاهرتز است، زیرا امواج با فرکانس بالاتر تضعیف قابل ملاحظه‌ای در جو داشته و بعلاوه تولید امواج با این فرکانس، تقویت، مدولاسیون و آشکارسازی آنها از لحاظ عملی مشکل می‌باشد. در فرکانس‌های بالاتر از ۱۰۰۰ گیگاهرتز وارد مخابرات نوری می‌شویم که در حال حاضر تنها از طریق فیبرهای نوری (و نه در فضای باز) انجام می‌پذیرد.[۲]

تفاوت‌های عمده مخابرات بی‌سیم با مخابرات باسیم وجود محو شدگی و تداخل است. این دو موضوع پژوهشگران را با چالش‌هایی روبرو کرده که در مخابرات با سیم وجود نداشته و بخش عمده‌ای از مطالعات به آنها اختصاص داده شده‌است. پدیده محو شدن به تغییرات زمانی کیفیت کانال گفته می‌شود. محو شدگی به دلیل برهم کنش سیگنال‌هایی که از چند مسیر مختلف در هوا از فرستنده به گیرنده می‌رسند (محو شدگی چند مسیری)، و همچنین به دلیل از دست رفتن یک مسیر بین فرستنده و گیرنده به دلیل ضعیف شدن آن مسیر و یا قرار گرفتن یک مانع در مسیر (سایه کردن موانع) است.[۳]

حرکت فرستنده می‌تواند منجر به ضعیف شدن کیفیت مسیرها شده تا حدی که مسیر ارتباطی را عملاً قطع کند. حرکت فرستنده یا گیرنده یکی از دلایل محو شدگی است.
نمایش وجود چند مسیر بین فرستنده و گیرنده در مخابرات بی‌سیم. وجود چند مسیر مختلف از دلایل محو شدگی است زیرا باعث می‌شود که یک سیگنال خاص با تأخیر و اختلاف فازهای متفاوت در گیرنده دریافت شده و این اختلاف فاز باعث بوجود آمدن تغییرات ناخواسته در دامنه سیگنال دریافتی می‌شود.
نمایش قرار گرفتن یک مانع در مقابل یکی از مسیرها (سایه کردن shadowing) یکی از دلایل محو شدگی است..

بصورت سنتی طراحان سامانه‌های بی‌سیم تلاش می‌کرده‌اند که قابلیت اطمینان مخابرات بر روی هوا را از طریق مقابله با تداخل و محو شدگی افزایش دهند. مطالعات جدیدتر به سمت بهینگی استفاده از پهنای باند متمایل شده و تلاش داشته به محوشدگی به عنوان یک موقعیت که می‌تواند مورد بهره‌برداری قرار بگیرد نگاه کند.[۳]

امواج

رفتار موج‌های رادیویی کوتاه در برخورد با یون‌کره
طرح ابتدایی از در هواکره زمین از لحاظ انتقال طول موج‌های مختلف موج‌های الکترومغناطیسی در آن
مقالهٔ اصلی: موج‌های رادیویی

گستره فرکانسی بصورت دلبخواهی به باندهای مختلفی تقسیم‌بندی شده‌است. بخش‌های مختلف طیف به کاربران مختلف مانند رادیو و تلویزیون و تلفن بی‌سیم و غیره اختصاص داده‌است.[۷] معروفترین دسته‌بندی گستره فرکانسی، دسته‌بندی اتحادیه بین‌المللی مخابرات راه دور (ITU) می‌باشد.

نام باند اختصار باند ITU شماره فرکانس
و
طول موج در هوا 		نمونه استفاده
فرکانس خیلی پایین VLF ۴ ۳–۳۰ کیلوهرتز
۱۰۰ کیلومتر – ۱۰ کیلومتر 		Submarine communication, avalanche beacons, wireless heart rate monitors, ژئوفیزیک
فرکانس پایین LF ۵ ۳۰–۳۰۰ کیلوهرتز
۱۰ کیلومتر – ۱ کیلومتر 		Navigation, time signals, AM longwave broadcasting, سامانه بازشناسی با امواج رادیویی
فرکانس متوسط MF ۶ ۳۰۰–۳۰۰۰ کیلوهرتز
۱ کیلومتر – ۱۰۰ متر 		AM (medium-wave) broadcasts, amateur radio
فرکانس بالا HF ۷ ۳–۳۰ مگاهرتز
۱۰۰ متر – ۱۰ متر 		موج کوتاه broadcasts, citizens' band radio, amateur radio and over-the-horizon aviation communications, سامانه بازشناسی با امواج رادیویی
فرکانس خیلی بالا VHF ۸ ۳۰–۳۰۰ مگاهرتز
۱۰ متر – ۱ متر 		FM, تلویزیون broadcasts and line-of-sight ground-to-aircraft and aircraft-to-aircraft communications. Land Mobile and Maritime Mobile communications, amateur radio
فرکانس مافوق‌بالا UHF ۹ ۳۰۰–۳۰۰۰ مگاهرتز
۱ متر – ۱۰۰ میلیمتر 		تلویزیون broadcasts, ریزموج ovens, mobile phones, wireless LAN, بلوتوث، GPS and two-way radios such as Land Mobile, FRS and GMRS radios, amateur radio
فرکانس بسیار بسیار بالا SHF ۱۰ ۳–۳۰ گیگاهرتز
۱۰۰ میلیمتر – ۱۰ میلیمتر 		ریزموج devices, wireless LAN, most modern radars, communications satellites, amateur radio
فرکانس بینهایت بالا EHF ۱۱ ۳۰–۳۰۰ گیگاهرتز
۱۰ میلیمتر – ۱ میلیمتر 		ستاره‌شناسی رادیویی، high-frequency microwave radio relay, microwave سنجش از دور، amateur radio

انواع شبکه‌های بی‌سیم

شبکه‌های بی‌سیم انواع مختلف دارند. شکل زیر دسته‌بندی کلی شبکه‌های بی‌سیم را نمایش می‌دهد:[۶]

شبکه شخصی بی‌سیم (WPAN) شبکه محلی بی‌سیم (WLAN) شبکه کلان‌شهری بی‌سیم (WMAN) شبکه گسترده بی‌سیم (WWAN)
فناوری
نرخ داده

نرخ داده متوسط
۱ تا ۲ مگابیت بر ثانیه

نرخ داده بالا
۱۱ تا ۵۴ مگابیت بر ثانیه

نرخ داده خیلی بالا
تا ۲۶۸ مگابیت بر ثانیه

نرخ داده پایین تا متوسط
۱۰ کیلوبیت بر ثانیه تا ۲٫۴ مگابیت بر ثانیه

محدوده

محدوده خیلی کوتاه
۳ متر

محدوده نزدیک
۱۰۰ متر

محدوده متوسط
۵۰ کیلومتر

برد خیلی وسیع (جهانی)

اتصال

لپ‌تاپ به کامپیوتر، به لوازم جانبی
دستگاه به سیستم

کامپیوتر به کامپیوتر و اینترنت

شبکه محلی یا کامپیوتر به خط
اینترنت سیمی با سرعت بالا

تلفن‌های هوشمند و دستیار دیجیتال شخصی به
شبکه‌های گسترده و اینترنت

شبکه شخصی

مقالهٔ اصلی: شبکه شخصی

به عنوان نمونه به «شبکه‌های بی‌سیم حسگر» می‌پردازیم.

شبکه‌های بی‌سیم حسگر

یک شبکه حسگر بی‌سیم. حسگرها (سنسورها) می‌تواند از طریق حسگرهای واسطه اطلاعاتشان را به واحد مرکزی منتقل کنند.
مقالهٔ اصلی: شبکه بی‌سیم حسگر

شبکه‌های بی‌سیم حسگر متشکل از تعداد زیادی حسگر ارزان دارای محدودیت محاسباتی و با باتری محدود می‌باشد که در یک محیط پخش شده‌اند. این حسگرها به جمع‌آوری اطلاعات پرداخته و آن را به یک واحد مرکزی از طریق ارتباط بی‌سیم گزارش می‌کنند. حسگرها می‌توانند با همدیگر نیز ارتباط برقرار کنند. در برخی موارد حسگرها با مشاهده یک واقعه باید سریعاً آن را گزارش کرده، یا فعالیتی را انجام دهند این شبکه‌ها دارای استفاده‌های متعددی از جمله جمع‌آوری اطلاعات و نظارت بر محیط زیست، نظارت بر سلامتی، خودکارسازی صنعتی و غیره می‌باشند. حسگرها می‌توانند برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، رطوبت، فشار، نور محیط و یا حرکت را اندازه‌گیری کنند. در برخی کاربردها مانند گزارش یک حادثه لازم است که حسگرها موقعیت خود را بدانند. به دلیل محدود بودن باتری طراحی شبکه‌های حسگر چالش‌انگیز بوده‌است. همچنین حسگرها همچنین باید به مدت طولانی به فعالیت خود ادامه بدهند بدون اینکه نیاز به مدیریت از خارج داشته باشند. در حال حاضر تحقیقات بر روی شبکه‌های حسگر ادامه دارد.[۸]

شبکه محلی

مقالهٔ اصلی: شبکه محلی

شبکه‌های محلی به کاربران اجازه می‌دهد که آزادانه در منطقه پوشش داده شده حرکت کنند.[۹] انعطاف‌پذیری، سرعت بالا، مقرون به صرفه بودن شبکه محلی بی‌سیم و امکان استفاده از طیف فرکانسی بدون مجوز با توان ارسالی کم باعث رشد و جذابیت شبکه‌های محلی شده‌است.[۱۰] عامل دیگر رشد شبکه‌های محلی بوجود آمدن استاندارد ۸۰۲٫۱۱ IEEE در سال ۱۹۹۷ میلادی است که نسخه بعدی آن در سال ۱۹۹۹ به همراه متمم‌های بعدی سرعت انتقال تا ۵۴ مگابیت در ثانیه را ممکن ساخته‌است.[۹]

شبکه کلان‌شهری و گسترده

مقاله‌های اصلی: شبکه کلان‌شهری و شبکه گسترده

به عنوان نمونه به «شبکه سلولی تلفن همراه» می‌پردازیم.

شبکه سلولی تلفن همراه

نمونه‌ای شماتیک از یک شبکه سلولی. هر سلول ناحیه‌ای است که توسط یک برج پوشش داده شده‌است.

یک شبکه سلولی متشکل از تعدادی مشترک دارای تلفن همراه و تعدادی برج مخابراتی تشکیل شده‌است. کاربران دارای تلفن همراه می‌توانند درون ساختمان‌ها، در خیابان و یا هر جایی باشند. برج‌های مخابراتی وظیفه پوشش و ارائه خدمات به تلفن‌های همراه را بر عهده دارند. یک سلول به ناحیه‌ای گفته می‌شود که توسط یک برج پوشش داده می‌شود. در برخی از تصاویر شماتیکی که از سلول‌ها کشیده می‌شود یک شهر یا ناحیه را به سلول‌های شش ضلعی‌هایی تقسیم می‌کنند که در مرکز هر شش ضلعی یک برج قرار دارد. این تصویر با آنچه در عمل اتفاق می‌افتد دارد تفاوت دارد. برج‌ها معمولاً در بلندی‌ها و در زمین‌هایی که قابل خریداری باشد نصب می‌کنند و این محل‌ها همیشه نمی‌تواند مرکز شش ضلعی باشد. بعلاوه ناحیه پوشش داده شده توسط یک برج به پستی و بلندی‌ها و موانع اطراف آن بستگی دارد و لزوماً شش ضلعی نیست. مواردی ممکن است پیش بیاید که یک تلفن همراه کیفیت سیگنال خوبی به نزدیک‌ترین برج (از نظر فاصله جغرافیایی) نداشته باشد.[۳]

هنگام برقراری تماس، تلفن همراه به نزدیکترین برج وصل می‌شود. برج‌های یک ناحیه خود به یک «مرکز راه گزینی» وصل هستند که توسط خطوط سیمی با سرعت بالا یا اتصالات ماکرویوی به شبکه عمومی تلفن وصل می‌شود و از آنجا به مقصد می‌رود. همان‌طور که مشاهده می‌شود شبکه تلفن همراه شبکه مجزایی از شبکه سنتی تلفن‌های باسیم معمولی نیست، بلکه ساختاری است که به شبکه سنتی تلفن اضافه شده‌است.[۳]

نسل اول
مقالهٔ اصلی: نسل اول شبکه تلفن همراه

این سامانه‌ها از قدیمی‌ترین سامانه‌های بی‌سیم هستند که یک ویژگی مشخصه آنها آنالوگ بودنشان است. نمونه‌ای از این سامانه‌ها خدمات تلفن همراه پیشرفته (AMPS) است که در آمریکا در دهه ۸۰ قرن بیستم طراحی شده و صدا را بر روی یک حامل مودوله می‌کند. کاربران مختلف در یک سلول فرکانس‌های مختلفی دارند و سلول‌های مجاور از مجموعه فرکانسی متفاوتی استفاده می‌کنند. سلول‌هایی که به اندازه کافی از هم دور باشند می‌توانند از یک فرکانس مشترک استفاده کنند زیرا تداخل آنها بر روی هم ناچیز خواهد بود.[۵]

نسل دوم
مقالهٔ اصلی: نسل دوم شبکه تلفن همراه

بر خلاف نسل اول، سامانه‌های نسل دوم شبکه تلفن همراه دیجیتال هستند. نمونه‌هایی از این سامانه‌ها به شرح روبرو می‌باشد: جی‌اس‌ام که در استاندارد آن در اروپا وضع شد ولی امروزه در همه جای دنیا استفاده می‌شود، سیستم TDMA که در آمریکا استاندارد آن وضع شد و سومین دسترسی چندگانه تقسیم کدی (CDMA) است.[۵]

نسل سوم
مقالهٔ اصلی: نسل سوم شبکه تلفن همراه

انگیزه اصلی ظهور این سامانه‌ها این بود که سامانه‌های نسل دوم اساساً برای انتقال صوت طراحی شده بودند و ویژگی‌های اصلی آنها مانند نرخ مخابره و تأخیر زمانی قابل قبولشان برای کاربردهای صوتی تنظیم شده بود. در کاربردهای انتقال داده نیاز به ارسال با نرخ بالاتر بوده و بعلاوه ویژگی‌های زیر را دارند:[۵]

(۱) در بسیاری از موارد تقاضا برای ارسال داده انفجاری می‌باشد به این معنی که کاربری ممکن است برای مدت طولانی تقاضایی نداشته باشد اما در یک لحظه تقاضای انتقال مقدار زیادی داده در زمان کوتاه را داشته باشد. در کاربردهای صوتی معمولاً سطح تقاضا برای انتقال داده ثابت است.[۵]
(۲) صدا محدودیت تأخیر انتقالی در ابعاد ۱۰۰ میلی ثانیه دارد (یعنی ضروری است که در این مدت زمان اطلاعات مربوط به صدا به شنونده برسد). اما در کاربردهای مربوط به انتقال داده ممکن است تأخیر مورد پذیرش خیلی کمتر (مثلا هنگامی که دو نفر مشغول انجام یک بازی هستند) یا خیلی بیشتر (مثلا هنگام بار کردن یک صفحه اینترنتی) باشد. محدوده حداکثر تأخیر زمانی مورد پذیرش خیلی می‌تواند متغیر باشد.[۵]
نسل چهارم
مقالهٔ اصلی: نسل چهارم شبکه تلفن همراه

در حال حاضر محققین در حال تحقیق و توسعه نسل چهارم شبکه تلفن همراه هستند که نرخ انتقال را تا ۱۰ تا ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه برای هر کاربر فراهم می‌کند (شبکه‌های امروزی نسل سوم امکان انتقال داده تا سرعت ۲ مگابیت بر ثانیه را در برخی از نقاط جهان فراهم کرده‌اند). این سامانه‌ها همچنین امکان استفاده همزمان شبکه‌های بی‌سیم و تلفن‌های همراه متنوع و ناهمگن را فراهم می‌کنند. انتظار می‌رود که نسل چهارم تلفن‌های همراه کاربردهای زیادی در تجارت همراه داشته باشد. تلفن‌های همراه قابلیت مشخص کردن موقعیت جغرافیایی شخص را داشته و پیشبینی می‌شود خدماتی ارائه کنند که خیلی شخصی بوده و به موقعیت و پیشزمینه شخص بستگی داشته باشند. این خدمات شامل پیدا کردن افراد دیگر، جهت‌یابی از روی نقشه، یافتن محصولات مورد نیاز، خدمات تفریحی مانند پخش ویدو یا موسیقی درخواستی، بازی‌های رایانه‌ای چندنفره، کاربردهای مالی مانند انجام امور بانکی، سهامی، نقل و انتقال مالی، مدیریت خدمات فعال و مزایده‌های موبایل خواهد بود.[۶]

مدل‌سازی ریاضی

ساده‌ترین مدل برای مخابره نقطه به نقطه با یک آنتن فرستنده و یک آنتن گیرنده.
ساده‌ترین مدل برای مخابره نقطه به نقطه با چندین آنتن فرستنده و چندین آنتن گیرنده.

ساده‌ترین مدلی که برای مخابره نقطه به نقطه می‌توان در نظر گرفت این است که سیگنال ارسالی در ضریب که عددی بین صفر و یک است ضرب شده (تضعیف شدن سیگنال در هنگام طی مسیر) و سپس با اغتشاشاتی (نویز) که توزیع گوسی دارند جمع شده و در گیرنده دریافت می‌شود.

مسائل امنیتی

ماهیت باز سامانه‌های بی‌سیم امکان استراق سمع را به آسانی فراهم می‌کند. هر گیرنده‌ای که در فرکانس مربوطه تنظیم شود توانایی دریافت سیگنال را داشته و بعلاوه امکان فهمیدن اینکه چه کسی سیگنال را استراق سمع می‌کند وجود ندارد. گاهی صرف وجود سیگنال می‌تواند اطلاعات خصوصی افراد را فاش کند. مثلاً استفاده از تلفن همراه ممکن است موقعیت شخص و حرکات او را تا حدی آشکار کند. امروزه استفاده از سامانه‌های وای-فای رواج یافته و در صورتی که اطلاعات رمزگذاری نشوند و یا از روش‌های رمزگذاری قدیمی مانند معادل امنیت سیمی (WEP) استفاده شود، امکان سرقت اطلاعات وجود دارد. گمان می‌رود که اطلاعات بانکی کارت‌های اعتباری بیش از ۴۵ میلیون نفر از مشتریان شرکت تی‌جی‌مکس بخاطر استفاده از الگوریتم WEP به سرقت رفته‌است.[۱۱]


جستارهای وابسته

منابع

  1. ↑ ۱٫۰ ۱٫۱ Andrea Goldsmith (۲۰۰۵)، Wireless communications، Cambridge University Press، ص. p٫ ۱، شابک ۰۵۲۱۸۳۷۱۶۲
  2. ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ ۲٫۳ ۲٫۴ Ke-Lin Du, M. N. S. Swamy (۲۰۱۰)، Wireless Communication Systems: From RF Subsystems to 4G Enabling Technologies، Cambridge University Press، ص. p٫ ۱-۲، شابک ۰۵۲۱۱۱۴۰۳۹
  3. ↑ ۳٫۰۰ ۳٫۰۱ ۳٫۰۲ ۳٫۰۳ ۳٫۰۴ ۳٫۰۵ ۳٫۰۶ ۳٫۰۷ ۳٫۰۸ ۳٫۰۹ ۳٫۱۰ David Tse, Pramod Viswanath (۲۰۰۵)، Fundamentals of Wireless Communication، Cambridge University Press، ص. pp٫ ۱-۳، شابک ۰۵۲۱۸۴۵۲۷۰
  4. ↑ ۴٫۰ ۴٫۱ ۴٫۲ Joshua S. Gans, Stephen P. King and Julian Wright (۲۰۰۶)، Handbook of Telecommunications Economics, Volume 2: Technology Evolution and the Internet, ch. 7، North Holland، ص. p٫ ۲۴۳-۲۴۴، شابک ۰۴۴۴۵۱۴۲۳۶
  5. ↑ ۵٫۰ ۵٫۱ ۵٫۲ ۵٫۳ ۵٫۴ ۵٫۵ David Tse, Pramod Viswanath (۲۰۰۵)، Fundamentals of Wireless Communication، Cambridge University Press، ص. p٫ ۴، شابک ۰۵۲۱۸۴۵۲۷۰
  6. ↑ ۶٫۰ ۶٫۱ ۶٫۲ Sasha Dekleva, J. P. Shim, Upkar Varshney, Geoffrey Knoerzer (2007), Communications of the ACM (به انگلیسی), ACM, vol. Vol. 50, No. 6, p. 38-43 {{citation}}: |دوره= has extra text (help); |مقاله= ignored (help); Missing or empty |title= (help)نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  7. ↑ «Radio»، Encyclopædia Britannica، Encyclopædia Britannica, Inc
  8. ↑ Zoran Bojkovic, Bojan Bakmaz (2008), Wseas Transactions on Communications (به انگلیسی), vol. Vol. 7, No. 1, p. 1172-1174 {{citation}}: |دوره= has extra text (help); |مقاله= ignored (help); Missing or empty |title= (help)
  9. ↑ ۹٫۰ ۹٫۱ F. Mico, P. Cuenca, L. Orozco-Barbosa (2004), Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. (به انگلیسی), vol. 1, p. 447 - 452 {{citation}}: |مقاله= ignored (help); Missing or empty |title= (help)نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  10. ↑ Alan Sicher (2000), IEEE Emerging Technologies Symposium: Broadband, Wireless Internet Access (به انگلیسی) {{citation}}: |مقاله= ignored (help); Missing or empty |title= (help)
  11. ↑ Ann Cavoukian, Wireless Communication Technologies: Safeguarding Privacy & Security, Information and Privacy Commissioner/Ontario Fact Sheet, Nov14 2007

مطالعه بیشتر

برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=بی‌سیم&oldid=20355043»