الهاتف اللاسلكي

لكلمة " هاتف" تاريخ طويل يعود إلى أنظمة الاتصالات الصوتية السلكية الأمريكية القديمة. ويعني المصطلح الصوت ، تمييزًا له عن التلغراف أو شفرة مورس . ويشمل ذلك الأنظمة التي تندرج ضمن فئة أجهزة الراديو ثنائية الاتجاه أو البث الصوتي أحادي الاتجاه، مثل نشرات الأحوال الجوية البحرية الساحلية. ولا يزال المصطلح شائعًا في أوساط هواة الراديو وفي لوائح لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية .

يُتيح الهاتف الأرضي التقليدي للمستخدمين التحدث والاستماع في آنٍ واحد؛ أي أنه يوفر قناتي اتصال مفتوحتين بين طرفي النظام. أما في نظام الهاتف اللاسلكي، فيتطلب هذا النمط من العمل، المعروف باسم الاتصال ثنائي الاتجاه الكامل ، أن يقوم النظام اللاسلكي بالإرسال والاستقبال في وقت واحد على ترددين منفصلين، مما يُهدر عرض النطاق الترددي ويُشكّل بعض التحديات التقنية. ومع ذلك، يُعدّ هذا الأسلوب الأكثر راحةً للتواصل الصوتي للمستخدمين، وهو مُستخدم حاليًا في الهواتف المحمولة، وكان يُستخدم سابقًا في نظام الاتصالات المتنقلة الدولي (IMTS) .

الطريقة الأكثر شيوعًا لتشغيل الهواتف اللاسلكية هي التشغيل بنصف ازدواج ، حيث يسمح لأحد الطرفين بالتحدث والآخر بالاستماع بالتناوب. أما في حالة استخدام تردد واحد، فيتناوب الطرفان على الإرسال عليه، وهو ما يُعرف بالتشغيل أحادي الاتجاه. بينما في حالة التشغيل بترددين أو التشغيل المزدوج، يتم تقسيم الاتصال إلى ترددين منفصلين، ولكن يُستخدم أحدهما فقط للإرسال في كل مرة، بينما يُخصص التردد الآخر للاستقبال.

يضغط المستخدم على زر خاص في جهاز الإرسال عندما يرغب في التحدث، ويُسمى هذا الزر " زر الضغط للتحدث " أو PTT. عادةً ما يكون مثبتًا على جانب الميكروفون أو في مكان واضح آخر. يمكن للمستخدمين استخدام كلمة سرية إجرائية مثل "انتهى" للإشارة إلى انتهاء الإرسال. ^{[ 4 ]}

في كثير من الأحيان، يتكون نظام الشبكة الصغير من العديد من الوحدات المتنقلة ومحطة قاعدة رئيسية واحدة. وهذا شائع في خدمات الشرطة أو سيارات الأجرة على سبيل المثال. ولتوجيه الرسائل إلى المستلمين الصحيحين وتجنب تشتيت انتباه الوحدات الأخرى بسبب حركة البيانات غير ذات الصلة على الشبكة، تم ابتكار وسائل متنوعة لإنشاء أنظمة عنونة.

أبسط هذه الأنظمة وأقدمها يُسمى نظام كتم الضوضاء المُتحكم فيه بالنغمة المستمرة ( CTCSS ). ويعتمد هذا النظام على إضافة نغمة دقيقة منخفضة التردد إلى الإشارة الصوتية. ولا يقوم بتحويل الإشارة إلى صوت إلا جهاز الاستقبال المُضبوط على هذه النغمة تحديدًا، حيث يقوم هذا الجهاز بإيقاف الصوت عند غياب النغمة أو عند اختلاف ترددها. وبتخصيص تردد فريد لكل جهاز جوال، يُمكن إنشاء قنوات خاصة على شبكة عامة. إلا أن هذه ميزة تسهيلية فقط، ولا تضمن الخصوصية.

يُعرف النظام الأكثر شيوعًا باسم الاتصال الانتقائي ( Selcall) . يستخدم هذا النظام أيضًا نغمات صوتية، ولكنها لا تقتصر على النغمات الفرعية، بل تُرسل على شكل نبضات قصيرة متسلسلة. يُبرمج جهاز الاستقبال للاستجابة فقط لمجموعة فريدة من النغمات بتسلسل دقيق، وعندها فقط يفتح دوائر الصوت لإجراء محادثة مفتوحة القناة مع المحطة الأساسية. يتميز هذا النظام بتعدد استخداماته مقارنةً بنظام CTCSS، حيث أن عددًا قليلًا نسبيًا من النغمات يُتيح عددًا أكبر بكثير من "العناوين". بالإضافة إلى ذلك، يُمكن تصميم ميزات خاصة (مثل أوضاع البث وتجاوزات الطوارئ) باستخدام عناوين خاصة مُخصصة لهذا الغرض. كما يُمكن للجهاز المحمول بث تسلسل Selcall مع عنوانه الفريد إلى المحطة الأساسية، مما يُتيح للمستخدم معرفة الجهاز المتصل قبل الرد على المكالمة. عمليًا، تحتوي العديد من أنظمة Selcall أيضًا على خاصية الإرسال والاستقبال التلقائي ، مما يسمح للمحطة الأساسية "بالاستفسار" من الجهاز المحمول حتى في حال عدم وجود المشغل. عادةً ما تحتوي أنظمة الإرسال والاستقبال هذه على رمز حالة يُمكن للمستخدم ضبطه للإشارة إلى ما يقوم به. تُعدّ هذه الميزات، رغم بساطتها، أحد أسباب شيوعها بين المؤسسات التي تحتاج إلى إدارة عدد كبير من الوحدات المتنقلة عن بُعد. ويُستخدم نظام Selcall على نطاق واسع، إلا أنه بدأ يتراجع أمام الأنظمة الرقمية الأكثر تطوراً.

أتاحت أنظمة الهاتف اللاسلكي المتنقل ، مثل خدمة الهاتف المحمول وخدمة الهاتف المحمول المحسّنة ، للوحدة المتنقلة الحصول على رقم هاتف يسمح بالوصول إليها من شبكة الهاتف العامة، على الرغم من أن بعض الأنظمة كانت تتطلب من مشغلي شبكات الهاتف المحمول إعداد المكالمات إلى المحطات المتنقلة. وقد عانت أنظمة الهاتف اللاسلكي المتنقل قبل ظهور خدمات الهاتف الخلوي من قلة القنوات المتاحة، وازدحام شديد، وتكاليف تشغيل باهظة.

تعمل خدمة الاتصالات اللاسلكية البحرية، أو خدمة الاتصالات عالية التردد بين السفن والشاطئ، على ترددات الراديو قصيرة الموجة ، باستخدام تعديل النطاق الجانبي الأحادي . وتتمثل الطريقة المعتادة في أن تتصل السفينة بمحطة ساحلية، فيقوم مشغل المحطة الساحلية بتوصيل المتصل بشبكة الهاتف العامة . وقد تم الإبقاء على هذه الخدمة لأسباب تتعلق بالسلامة، ولكنها أصبحت عمليًا غير مستخدمة بفضل الهواتف الفضائية (وخاصةً إنمارسات ) وخدمات الهاتف والبريد الإلكتروني عبر بروتوكول الإنترنت ( VoIP ) من خلال الإنترنت الفضائي .

يُستخدم الراديو ذو الموجات القصيرة لأنه يرتد بين طبقة الأيونوسفير والأرض، مما يمنح جهاز إرسال متواضع بقدرة 1000 واط (القدرة القياسية) نطاقًا عالميًا. ^{[ 5 ]}

تراقب معظم المحطات الساحلية عدة ترددات. عادةً ما تكون الترددات ذات المدى الأطول قريبة من 20 ميجاهرتز ، ولكن يمكن أن تؤثر ظروف الغلاف الأيوني (الانتشار) بشكل كبير على الترددات التي تعمل بشكل أفضل.

يُستخدم نظام النطاق الجانبي الأحادي (SSB) لأن نطاقات الموجات القصيرة مكتظة بالمستخدمين، ويسمح هذا النظام لقناة صوتية واحدة باستخدام نطاق ترددات راديوية أضيق (عرض نطاق) مقارنةً بأنظمة AM السابقة. ^{[ 6 ]} يستخدم نظام SSB حوالي 3.5 كيلوهرتز ، بينما يستخدم راديو AM حوالي 8  كيلوهرتز، ويستخدم راديو FM ذو النطاق الضيق (للصوت أو الاتصالات) 9 كيلوهرتز. 

بدأ استخدام الاتصالات اللاسلكية البحرية في ثلاثينيات القرن العشرين، واستُخدمت على نطاق واسع للاتصالات مع السفن والطائرات فوق الماء. ^{[ 7 ]} في ذلك الوقت، كانت معظم الطائرات بعيدة المدى مزودة بهوائيات سلكية طويلة تُمدد أثناء المكالمة وتُسحب بعدها. اعتمدت الاتصالات اللاسلكية البحرية في الأصل على نمط تعديل السعة (AM) في  نطاق 2-3 ميجاهرتز قبل الانتقال إلى نمط النطاق الجانبي الأحادي (SSB) واعتماد نطاقات تردد أعلى بالإضافة إلى  تردد 2 ميجاهرتز.

كان أحد أهم استخدامات الاتصالات اللاسلكية البحرية هو تغيير مسارات السفن، والقيام بأعمال أخرى في البحر.