(ب) أسلوب الاتصال اللاسلكي القوي الذي يبث البيانات عن طريق التبديل السريع لتردد الناقل عبر نطاق واسع وفقاً لتسلسل البرمجيات المزودة بأجهزة إرسال واستقبال، ويحسن هذا الأسلوب إلى حد كبير القدرة على التدخل، ويقلل من احتمال اعتراض الإشارة، ويتيح الاتصالات المأمونة والموثوق بها حتى في البيئات اللاسلكية المزدحمة.

ما هو التواتر في الحصول على الرش النقال؟

فنظام المعلومات المسبقة عن علم هو أسلوب واسع النطاق يتغير فيه تواتر الناقل للإشارة المحالة إلى نمط محدد سلفاً، أو تسلسل التسلسل الهضمي، على مجموعة كبيرة من الترددات، ولا يمكن أن يحدث التصفيق مرات عديدة في الثانية من آلاف أو عشرات الآلاف من الهواة في الثانية، حيث تظهر الإشارة على أنها انفجرة قصيرة على كل تردد قبل الانتقال إلى التالى، لأن سلسلة القفزات المعروفة هي الاصغاء والتنبيه.

وتنشر نظم الطيف المبسطة عموما الإشارة المحالة على نطاق أوسع بكثير من الحد الأدنى المطلوب لمعدل البيانات، وهذا الانتشار يوفر عدة فوائد: مقاومة التدخل في النطاقات الضيقة، واحتمالات التدخل المنخفضة، وقدرة المستعملين المتعددين على تبادل نفس الطيف باستخدام تسلسلات مختلفة من القفزات، وجهاز الترددات العالية جدا هو واحد من ثلاث طرق رئيسية منتشرة، إلى جانب السمات المباشرة للاختبار والعلامات المتميزة.

رووتات تاريخية

وقد بُتحت براءات اختراع مفهوم التكرار في عام 1942 من قبل ممثل هيدي لامار ومركب جورج أنتيل " نظام الاتصالات السرية " . وقد استخدم اختراعه آلية شبيهة باللاعبين في تزامن التغييرات في التردد بين جهاز إرسال وجهاز استقبال، بهدف منع العدو من التشويش على المذابح المشعة التي تم تطويرها في وقت لاحق.

كيف يعمل هذا

ويتكون نظام خدمات الدعم الميداني من جهاز إرسال وجهاز استقبال ومولد تسلسل التسلسل المتحرك، وينتج المولد نمطاً للدودوراندوم يحدد الترددات التي سيستخدمها جهاز الإرسال في كل فترة من فترات الوصل، ويسمى وقت الإقامة، ويمتد عادة من بضع مئات من الثلثات الدقيقة إلى عشرات من الثانية، تبعاً للتواتر الترددي وللوائح، ويرسل الناقل في كل فترة من فترات الالتفاف إشارة إلى المولد.

وتشمل المعايير الرئيسية لنظام خدمات الدعم الميداني ما يلي:

  • Hop set:] The collection of frequencies used in the hopping pattern. For example, Bluetooth uses 79 channels in the 2.4 GHz ISM band, spaced 1 MHz apart.
  • Hop rate:] The number of frequency changes per second. A high hop rate makes the signal hard to jam or intercept.
  • Dwell time:] The time spent on each frequency before hopping. Shorter dwell times improve security but require faster coincidehronization.
  • Hopping sequence:] A pseudorandom sequence generated by a deterministic algorithm (e.g., a linear feedback shift register) that both sides share. The sequence must be unpredictable to unauthorized parties.

والتسلسل الزمني هو أهم جزء من أي صلة من هذه الشبكات، إذ يجب على جهاز الإرسال والاستقبال، عند بدء العمل، أن يتفق على الإشارة الزمنية الحالية وحالة التنظيف، وهذا ما يتحقق عادة بإرسال ديباجة متزامنة معروفة على تردد " متجول " محدد مسبقا أو باستخدام ساعة من الزمن، وعندما يغلق الجهازان معا في مكان مغلق، فإن فقدان التواؤم يمكن أن يتسبب في فقدان كامل الاتصالات.

أهم مزايا خدمات الدعم الميداني

وتوفر هذه الخدمات عدة فوائد متميزة تفسر شعبيتها الدائمة، ولا سيما في البيئات الإذاعية الصعبة.

المقاومة في التداخل

ونظراً لأن الإشارة تحتل كل تردد لفترة قصيرة فقط، فإن التدخل الضيقة النطاق (من فرن الموجات الدقيقة مثلاً) لن يؤثر إلا على جزء صغير من البيانات، ويمكن بسهولة لغسل وإعادة نقل الأمتعة المفقودة، مما يجعل من البرمجيات الخفية جداً في إطار النطاقات غير المرخص بها التي تعمل فيها أجهزة كثيرة في آن واحد.

تعزيز الأمن

فالتواتر السريع للناقلات يجعل من الصعب على جهاز التنصت أن يلتقط نقلا كاملا دون معرفة تسلسل التسلسل الهضمي، وحتى إذا تم اعتراض تردد واحد، لا يتعرض إلا جزء من الرسالة، وفي التطبيقات العسكرية والحكومية، كثيرا ما يقترن ذلك بالتشفير من أجل تحقيق " أمن النقل " الذي يحول دون كشف الإشارات واستغلالها.

Multiple Access (FH-CDMA)

ويمكن لمستعملي خدمات الدعم الميداني المتعددة أن يتقاسموا نفس النطاق الترددي دون تدخل متبادل باستخدام تسلسلات التنظيف المتجانسة، وهو شكل أساسي من أشكال الوصول المتعدد الوسائط لشعبة المدونة في مجال الترددات، وعلى سبيل المثال، فإن شبكة البلوتوث تتيح ما يصل إلى ثمانية أجهزة للاتصال عن طريق التنصت وفقا لتسلسل الماجستير؛ ويمكن للشبكات الأخرى أن تتعايش مع استخدام تسلسلات مختلفة.

التعايش مع النظم الأخرى

ويمكن أن تعمل هذه الشبكة جنبا إلى جنب مع تكنولوجيات أخرى في نفس النطاق مع الحد الأدنى من النزاع، لأنها تدور على نطاق واسع، ولا تتسع كثيراً على أي تردد واحد لتتسبب في تدخل مستمر في جهاز استقبال ضيق النطاق، وبالمثل، فإن الإشارات الضيقة قد تصطدم أحياناً بجهاز استقبال، ولكن الأثر ينتشر في كثير من الأحيان ويمكن تصحيحه.

FHSS and Digital Modulation

(ب) الصيغ الرقمية هي عملية تزيين المعلومات الرقمية (اللوائح) على موجة ناقلة بفارق واحد أو أكثر من خصائصها أو تواترها أو مرحلة ما، ولا يجوز أن تحدد هذه المادة أي نظام للتعديل يجب أن يستخدم؛ بل تعمل على مستوى أعلى، وتتحكم [و] التردد الناقل وتستخدم في أي لحظة من الأوقات البيانات الفعلية.

مخططات التناوب الرقمي المشتركة مع محطة الخدمات الصحية المتكاملة

  • Frequency Shift Keying (FSK):] For each hop, the data is modulated by shifting the immediateaneous frequency between two (binary FSK) or more (MIN-INary FSK) discrete frequencies. FHSS+FSK is widely used in Bluetooth (GFrKher legacy).
  • Phase Shift Keying (PSK): ] Data is encoded by shifting the phase of the carrier. Binary PSK (BPSK) and Quadrature PSK (QPSK) are common in more advanced FHSS systems. PSK offers better bandwidth efficiency than FSK but requires coherent detection, which is more complex.
  • Quadrature Amplitude Modulation (QAM): ] Both amplitude and phase are varied to send multiple bits per symbol (e.g., 16 —QAM, 64 —QAM). While seldom used in lowpower FHSS devices due to top‐to averageage power ratio concerns, some military FHSS radios employ QAM for higher data.

كيف يتم رسم البيانات إلى هوبس

وفي نظام نموذجي لمحطة FHSS، يقسم المسار الرقمي إلى مجموعات أو أطر، ويُعاد تصنيف كل عبوة على التردد الحالي للناقلات باستخدام أحد المخططات المذكورة أعلاه، ويُختار أن يكون طول الحزمة مناسبا في غضون فترة سكن واحدة، ويمكن إدراج فترة حراسة في نهاية كل طابق للسماح للمرسل المحلي بالتسوية في التردد التالي.

ويسفر الجمع بين نظام خدمات الدعم الميداني ونظام تعديل رقمي قوي عن عدة فوائد على مستوى المنظومة:

  • Interference averaging:] Occasional collisions or deep fades affect only a single hop. Modern forward error correction (FEC) codes can often correct the corrupted bits.
  • Low probability of intercept:] The signal is briefly present on each frequency, making it hard to detect with a narrowband receiver.
  • Graceful degradation:] As interference increases, only a higher fraction of hops are corrupted, leading to a gradual increase in bit error rate rather than a complete loss of link.

الأثر على معدل الرسوبيات من نوع بيت ومن خلال

ويتوقف معدل الخطأ الإجمالي في شبكة الترددات العالية جداً على شكل التناوب، ومعدل القفز، وبيئة التدخل، وفي بيئة غير متجانسة لا يوجد فيها أي تدخل، يحدد معدل السحب من التلقيم المكون من الإشارة إلى المقطع، غير أنه في ظل وجود تداخل ضيق في التعبئة أو التدخل في النطاق الجزئي، يمكن أن يقلل نظام التعبئة والتصنيف الهيدروجيني الفعال من مائة مرة

تطبيقات محطة الفضاء الدولية

وقد استخدمت هذه الخدمات عبر طائفة واسعة من التطبيقات، من الكترونيات الاستهلاكية إلى شبكات الدفاع، فيما يلي بعض الأمثلة البارزة.

بلوتونوث

(ب) استخدامات الطاقة ذات التردد المنخفض والثدي على نطاق واسع في تكنولوجيا خدمات الدعم الميداني، حيث يتم تشغيلها في نطاق التردد 2.4 GHz ISM، واستخدامات الترددات الكلاسيكية ذات الترددات 79 تردداً، وهواة بمعدل 600 1 هوب في الثانية، وتسلسل الترميز مستمد من عنوان جهاز بلوتون وساعة سيد النسيج ()

الاتصالات العسكرية

وكثيرا ما تعتمد أجهزة اللاسلكي العسكرية على جهاز الأمن الخاص بمحطة FHSS لتوفير إمكانية منخفضة للاعتراض (LPI) وقدرات مضادة للججوم (AJ) كما أن نظما مثل نظام SINCGARS التابع للقوات العسكرية في الولايات المتحدة (نظام الاتصالات السلكية واللاسلكية في قناة سينغلي) تستخدم نظام الترددات العالية جدا في مجموعة الترددات العالية جدا، وترفع من نطاق الترددات الواسعة بمعدلات عشرات إلى مئات الأخطاء في الثانية.

Legacy Wireless LAN (IEE 802.11 FHSS)

وقد حدد المعيار الأصلي للشبكة 802.11 (EEE 802.11) (1997) الطبقات المادية لمحطة الخدمة الميدانية والخدمية العامة، واستخدمت طبقة الخدمة الميدانية 79 قناة في نطاق التردد 2.4 GHz، بمعدل قفزة 2.5 هوب في الثانية، ودعمت معدلات البيانات حتى 2 ميغابايت، وفي حين أن الصيغ اللاحقة للمحطة المهجورة من أجل تكنولوجيا الدعم الميداني ونظام إدارة الشبكات المالية، فإن خيار محطة الخدمات المالية الدولية هو مثال تاريخي على ذلك.

شبكة الإنترنت للأشياء وشبكة الاستشعار

وتستخدم أجهزة الإيوت ذات الطاقة المنخفضة التردد (IoT) أجهزة اللاسلكي ذات القدرة المنخفضة لتحسين التعايش في إطار مجموعات متناثرة من ISM، وعلى سبيل المثال، يعمل بروتوكول الربط الشبكي (المستخدم لأجهزة منزلية ذكية) على أجهزة اللاسلكي IEEEE 802.15.4، التي قد تستخدم محطة FHSS في إطار فرقة GHz، ويستخدم بعض الحلول الخاصة بأجهزة IoT أجهزة التكرار التكييف لتجنب التدخل من شبكة ويفوفي وشركة وشركة Bluetooth.

الاتصالات الساتلية

وتستخدم النظم الساتلية العسكرية والتجارية محطة الفضاء الدولية في مكافحة التشويش المتعمد ولتمكين المستعملين المتعددين من تبادل نفس جهاز الارسال الساتلي، وعادة ما يستخدم جهاز الارسال من محطة أرضية الى الساتل ترددا ثابتا، بينما يستخدم جهاز الاستنصال الترددي FHSS أو العكس لحماية الرابط الأكثر ضعفا.

مقارنة مع مسلسل التسلسل المباشر

فنظام خدمات الدعم الميداني ونظام خدمات الدعم الميداني هما أكثر التقنيتين انتشارا، وهما تناقضان في كثير من الأحيان في تصميم النظام اللاسلكي، ففهم اختلافهما يساعد المهندسين على اختيار النهج الصحيح لتطبيق معين.

الاختلافات التشغيلية

  • FHSS:] The carrier frequency changes over time. The momentaneous bandwidth is narrow (equal to the modulation bandwidth), but the overall occupied bandwidth is wide (the entire hop set).
  • DSSS:] The signal is spread by multiplying the data with a high-rate pseudonoise (PN) code. The carrier frequency remains fixed, but the bandwidth becomes much wider (theرقاقة rate times the code length).

تداول الأداء

  • Interference rejection:] FHSS is very effective against narrowband interference because only a small fraction of hops are affected. DSSS spreads the interference over the wideband, reducing its impact per frequency but potentially affecting all bits to some degree. For strong narrowband jammers, DSS may need notch filtering; FHSS often does not.
  • Data rate:] DSSS can achieve higher data rates because it uses the entire available bandwidth continuously.FHSS dedicates each hop to a narrow channel, limiting the symbol rate per hop. However, FHSS can increase throughput by using multiple hops in parallel (frequency diversity).
  • Multiple access:] DSSS CDMA allows many users to share the same carrier frequency with orthogonal codes. FHSS can achieve multiple access by assigning different hopping sequences, but the capacity is limited by the number of available frequency slots and collision probability.
  • Implementation complexity:] FHSS typically requires a frequency synthesizer that can shift frequencies quickly and accurately. DSSS requires a high —speed correlator or matched filter. For low-rate applications, FHSS can be simpler.

وفي الممارسة العملية، تجمع العديد من النظم الحديثة بين عناصر من كلا النظامين: مثلاً، يستخدم بلوتون البرمجيات المفلورة مع التصفح التكييفي، بينما يستخدم المعهد الأوروبي للإحصاء 802.11ب نظام خدمات الدعم الميداني. ولا يوجد نهج واحد أعلى من ذلك على الصعيد العالمي؛ ويتوقف الاختيار على بيئة التدخل، واحتياجات معدل البيانات، والقيود التنظيمية.

التحديات والحدود

ورغم مزاياه الكثيرة، يواجه الصندوق عدة تحديات يجب التصدي لها في تصميم النظام.

تعقيد التواؤم

ومن الضروري الحفاظ على التزامن الدقيق بين جهاز الإرسال والاستقبال، وأي انحراف في توقيت الساعة أو تواترها قد يسبب فقداناً للقفل، وفي النظم ذات معدلات عالية من القفز، يمكن أن يصبح النفقة العامة للتزامن كبيرة، وعلاوة على ذلك، إذا انضم متلقي إلى اتصال مستمر، يجب أن تكتسب بسرعة تسلسل التنظيف الذي يمكن أن يتطلب إجراء احتياز مكرس.

حدود معدل البيانات

ونظرا لأن الإشارة لا تشغل سوى قناة ضيقة خلال كل مسكن، فإن معدل البيانات القصوى لكل حلبة يحده نطاق الترددات وأمر العزلة، ولتحقيق معدلات بيانات إجمالية عالية، يجب استخدام قنوات متعددة متوازية من خدمات الدعم الميداني (التي تزيد تعقيدا) أو يجب أن يكون معدل القفز مرتفعا جدا، مما يضع المطالب الصارمة على أجهزة التوحيد والضوضاء التدريجية.

الكفاءة في النطق

فنظام المعلومات المسبقة عن علم هو في جوهره أقل كفاءة من نظم الناقلة أو إدارة المعلومات الإدارية التي تستخدم النطاق الترددي المتاح بأكمله باستمرار، كما أن نطاقات الحراسة بين القنوات والحاجة إلى عملية ذات دورة منخفضة تقلل من استخدام الطيف الفعال، وفي البيئات الحضرية الكثيفة، يمكن أن يؤدي ذلك إلى الازدحام وانخفاض الناتج الإجمالي.

Jamming Vulnerability

وفي حين أن محطة الفضاء الدولية توفر مقاومة قوية ضد المراوغات الصغيرة النطاق، فإن المزدحمات المتقدمة يمكنها تتبع تسلسل التسلسل إذا أمكنها اكتشاف النمط أو إذا كان التسلسل هو برودوراندوم معروفاً (مثلاً من المواصفات القياسية). وقد تستخدم المزدحمات الميكانيكية تقنيات الترددات المخففة للتشويش على كل حلق.

مستقبل محطة الفضاء الدولية

ولا تزال مبادئ محطة الفضاء الدولية تتطور، مدفوعة بضرورة الاتصال اللاسلكي الميسر في بيئات الطيف المزدحمة والمتنازع عليها بشكل متزايد.

جهاز راديو وأجهزة تأليف متقنة

وقد أصبحت النظم الحديثة لمحطة الفضاء الدولية " مدركة " باستشعار البيئة الإذاعية وتجنب الترددات التي تشغلها أجهزة أخرى أو تعطلها بصورة دينامية، وقد استخدمت هذه القفزة المكيفة في بلوتوث لتجنب التدخل من شبكة وي - فاي.() ويمكن للشبكات المعرفية المستقبلية لشبكة خدمات الدعم الميداني أن تتعلم أنماط التدخل في بيئة ما وأن تعدل مجموعة التسوق ومعدل التفاؤل عن طريق الزمن الحقيقي.

التكامل مع 5 زاي و 6G

وفي حين أن محطة الإذاعة الجديدة لا تستخدم محطة التلفزة في موجاتها الموحدة (استخدامات مكتب المساعدة الإنمائية)، هناك بحوث في استخدام محطة الأمن الغذائي العالمي كطبقة أمن نقل لشبكات 5 جي التكتيكية أو المرنة، ولا سيما في سياقات السلامة العسكرية أو العامة. وتشمل الرؤى العامة " شبكة " تيرهاتز " لمعدلات بيانات عالية للغاية في إطار النطاق الفرعي، حيث يمكن أن توفر أجهزة التقاطع الضيقة والارتفاع السريع.

مروحية مهجورة

وتجمع بعض النظم الحديثة بين نظام خدمات الدعم الميداني ونظام إدارة الدعم الميداني والمكتب الإقليمي للإدارة الخارجية في أفغانستان لتحقيق أفضل العالمين، فعلى سبيل المثال، ينشر نظام خدمات الدعم والخدمات الصحية المتكاملة المختلط كل وحدة من الوحدات مع رمز PN، ويكسب في التجهيز من التدخل بينما لا يزال يتمتع بتنوع الترددات، وبالمثل، يستخدم نظام إدارة المعلومات الإدارية المتكامل مع قفزات التردد في بعض موجات الترددات العسكرية لتحسين القدرة على التكيف.

خاتمة

إن قاعدة التكسير في البرمجيات المتحركة هي تقنية ثبتت صحتها وسمحت بالاتصال اللاسلكي المأمون والقوياً لأكثر من ثمانية عقود، وبإحداث تغيير سريع في الترددات الناقلة وفقاً لتسلسل السودوراندوم، فإن محطة الفضاء الأوروبية تقدم رفضاً قوياً، وقلة احتمالات الوصول إلى أجهزة الاتصال اللاسلكية المتعددة السمعة، كما أن علاقتها بالنسخ الرقمية للأجهزة المحمولة الرقمية تتكامل: أي شكل مناسب للأجهزة اللاسلكية - الترددية - الترددات -