شبكة لاسلكية

تم تطوير أول شبكة لاسلكية احترافية تحت العلامة التجارية ALOHAnet في عام 1969 في جامعة هاواي وبدأت العمل في يونيو 1971. وكانت أول شبكة لاسلكية تجارية هي عائلة منتجات WaveLAN ، التي طورتها شركة NCR في عام 1986.

• 1973 – إيثرنت 802.3
• 1991 – شبكة الهاتف المحمول من الجيل الثاني
• يونيو 1997 - الإصدار الأول لبروتوكول 802.11 " واي فاي "
• 1999 – دمج بروتوكول نقل الصوت عبر الإنترنت 803.11

أتاحت التطورات في تقنية MOSFET (ترانزستور MOS) اللاسلكية تطوير الشبكات اللاسلكية الرقمية . وقد أدى الانتشار الواسع لأجهزة RF CMOS ( CMOS الترددات الراديوية )، و MOSFET للطاقة ، و LDMOS (MOS المنتشر جانبيًا) إلى تطوير وانتشار الشبكات اللاسلكية الرقمية بحلول تسعينيات القرن الماضي، مع مزيد من التطورات في تقنية MOSFET التي أدت إلى زيادة عرض النطاق الترددي في العقد الأول من الألفية الثانية ( قانون إدهولم ). ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} تُبنى معظم العناصر الأساسية للشبكات اللاسلكية من ترانزستورات MOSFET، بما في ذلك أجهزة الإرسال والاستقبال المتنقلة ، ووحدات المحطات الأساسية ، وأجهزة التوجيه ، ومضخمات طاقة الترددات الراديوية ، ^{[ 6 ]} ودوائر الاتصالات ، ^{[ 8 ]} ودوائر الترددات الراديوية ، وأجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية ، ^{[ 7 ]} في شبكات مثل 2G و 3G ، ^{[ 5 ]} و 4 G. ^{[ 6 ]}

تربط الشبكات الشخصية اللاسلكية (WPANs) الأجهزة ضمن نطاق جغرافي صغير نسبيًا، يكون عادةً في متناول الشخص. على سبيل المثال، يوفر كل من راديو البلوتوث والأشعة تحت الحمراء غير المرئية شبكة WPAN لربط سماعة رأس بجهاز كمبيوتر محمول. كما يدعم بروتوكول Zigbee تطبيقات WPAN. ^{[ 9 ]} أصبحت شبكات Wi-Fi الشخصية شائعة (2010) مع بدء مصممي الأجهزة في دمج تقنية Wi-Fi في مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية. وقد سهّلت إمكانيات "My WiFi" من Intel و"Virtual Wi-Fi" في نظام Windows 7 إعداد وتكوين شبكات Wi-Fi الشخصية. ^{[ 10 ]}

تربط الشبكة المحلية اللاسلكية (WLAN) جهازين أو أكثر عبر مسافة قصيرة باستخدام طريقة توزيع لاسلكية، وتوفر عادةً اتصالاً بالإنترنت من خلال نقطة وصول. وقد يسمح استخدام تقنيات الطيف المنتشر أو OFDM للمستخدمين بالتنقل داخل منطقة التغطية المحلية مع البقاء على اتصال بالشبكة.

تُسوَّق المنتجات التي تستخدم معايير IEEE 802.11 للشبكات اللاسلكية المحلية (WLAN) تحت العلامة التجارية Wi-Fi . تُتيح تقنية الاتصال اللاسلكي الثابت إنشاء روابط مباشرة بين أجهزة الكمبيوتر أو الشبكات في موقعين متباعدين، غالبًا باستخدام موجات الميكروويف المخصصة أو أشعة الليزر المُعدَّلة عبر مسارات خط البصر . تُستخدم هذه التقنية بكثرة في المدن لربط الشبكات في مبنيين أو أكثر دون الحاجة إلى تركيب وصلة سلكية. للاتصال بشبكة Wi-Fi باستخدام جهاز محمول، يُمكن استخدام جهاز مثل جهاز التوجيه اللاسلكي أو خاصية نقطة الاتصال الخاصة في جهاز محمول آخر.

الشبكة اللاسلكية المخصصة، والمعروفة أيضًا باسم شبكة المش اللاسلكية أو شبكة الجوال المخصصة (MANET)، هي شبكة لاسلكية تتكون من عقد راديوية منظمة في بنية شبكية. تقوم كل عقدة بإعادة توجيه الرسائل نيابةً عن العقد الأخرى، وتؤدي كل عقدة وظيفة التوجيه. ^{[ 11 ]} تتميز الشبكات المخصصة بقدرتها على "إصلاح نفسها ذاتيًا"، حيث تعيد توجيه البيانات تلقائيًا حول العقدة التي فقدت الطاقة. يتطلب إنشاء شبكات الجوال المخصصة بروتوكولات متعددة على مستوى طبقة الشبكة، مثل توجيه متجه المسافة المتسلسل، والتوجيه القائم على الترابط ، وتوجيه متجه المسافة المخصص عند الطلب ، وتوجيه المصدر الديناميكي .

تُعد شبكات المناطق الحضرية اللاسلكية نوعًا من الشبكات اللاسلكية التي تربط العديد من الشبكات المحلية اللاسلكية.

• WiMAX هو نوع من أنواع شبكات MAN اللاسلكية، ويتم وصفه بواسطة معيار IEEE 802.16 . ^{[ 12 ]}

تُعدّ الشبكات اللاسلكية واسعة النطاق شبكات لاسلكية تغطي عادةً مساحات شاسعة، مثل تلك التي تربط بين المدن والبلدات المتجاورة، أو بين مدينة وضاحية. ويمكن استخدام هذه الشبكات لربط فروع الشركات أو كنظام وصول عام إلى الإنترنت. تعتمد الاتصالات اللاسلكية بين نقاط الوصول عادةً على وصلات ميكروويف من نقطة إلى نقطة باستخدام أطباق مكافئة على نطاقي 2.4 جيجاهرتز و5.8 جيجاهرتز، بدلاً من الهوائيات متعددة الاتجاهات المستخدمة في الشبكات الأصغر. يتكون النظام النموذجي من بوابات محطات أساسية، ونقاط وصول، ومرحلات ربط لاسلكية. توجد أيضًا أنظمة شبكية حيث تعمل كل نقطة وصول كمرحل. وعند دمجها مع أنظمة الطاقة المتجددة، مثل الألواح الشمسية الكهروضوئية أو أنظمة طاقة الرياح، يمكن أن تُصبح أنظمة مستقلة.  

الشبكة الخلوية أو شبكة الهاتف المحمول هي شبكة لاسلكية موزعة على مناطق أرضية تُسمى خلايا، وتخدم كل خلية منها جهاز إرسال واستقبال ثابت الموقع على الأقل ، يُعرف باسم موقع الخلية أو المحطة الأساسية . في الشبكة الخلوية، تستخدم كل خلية مجموعة مختلفة من الترددات اللاسلكية عن جميع الخلايا المجاورة لها مباشرة لتجنب أي تداخل.

عند اتصالها، توفر هذه الخلايا تغطية لاسلكية على مساحة جغرافية واسعة. وهذا يُمكّن عددًا كبيرًا من أجهزة الإرسال والاستقبال المحمولة (مثل الهواتف المحمولة وأجهزة النداء الآلي وغيرها) من التواصل فيما بينها ومع أجهزة الإرسال والاستقبال الثابتة والهواتف في أي مكان في الشبكة، عبر محطات القاعدة، حتى لو كانت بعض أجهزة الإرسال والاستقبال تمر عبر أكثر من خلية واحدة أثناء الإرسال.

على الرغم من أنها كانت مخصصة في الأصل للهواتف المحمولة، إلا أنه مع تطور الهواتف الذكية ، أصبحت شبكات الهاتف الخلوي تنقل البيانات بشكل روتيني بالإضافة إلى المكالمات الهاتفية:

• النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (GSM): تنقسم شبكة GSM إلى ثلاثة أنظمة رئيسية: نظام التحويل، ونظام المحطات الأساسية، ونظام التشغيل والدعم. يتصل الهاتف المحمول بمحطة النظام الأساسية، التي بدورها تتصل بمحطة التشغيل والدعم؛ ثم تتصل بمحطة التحويل، حيث يتم تحويل المكالمة إلى وجهتها المطلوبة. يُعد نظام GSM المعيار الأكثر شيوعًا ويُستخدم في غالبية الهواتف المحمولة. ^{[ 13 ]}
• خدمة الاتصالات الشخصية (PCS): هي نطاق ترددي لاسلكي يمكن استخدامه من قبل الهواتف المحمولة في أمريكا الشمالية وجنوب آسيا. وكانت شركة سبرينت أول شركة تُفعّل خدمة الاتصالات الشخصية.
• خدمة الهاتف المحمول الرقمية المتقدمة ( D-AMPS) ، وهي نسخة مطورة من خدمة AMPS، يتم إيقافها تدريجياً بسبب التطورات التكنولوجية. وتحل شبكات GSM الأحدث محل النظام القديم.

الشبكة العالمية (GAN) هي شبكة تُستخدم لدعم مستخدمي الأجهزة المحمولة عبر عدد غير محدود من الشبكات المحلية اللاسلكية (WLANs) ومناطق تغطية الأقمار الصناعية، وما إلى ذلك. يتمثل التحدي الرئيسي في الاتصالات المتنقلة في نقل اتصالات المستخدم من منطقة تغطية محلية إلى أخرى. في مشروع IEEE 802، يتضمن ذلك سلسلة من الشبكات المحلية اللاسلكية الأرضية . ^{[ 14 ]}

الشبكات الفضائية هي شبكات تُستخدم للاتصال بين المركبات الفضائية، وعادةً ما تكون في محيط الأرض. ومن الأمثلة على ذلك شبكة الفضاء التابعة لوكالة ناسا .

بشكل عام، توفر الشبكات اللاسلكية مجموعة واسعة من الاستخدامات لكل من مستخدمي الأعمال والمستخدمين المنزليين. ^{[ 15 ]}

"الآن، يقبل قطاع الاتصالات اللاسلكية مجموعة من التقنيات اللاسلكية المختلفة. وتُعرَّف كل تقنية لاسلكية بمعيار يصف وظائفها الفريدة في كلٍّ من الطبقة الفيزيائية وطبقة ربط البيانات في نموذج OSI . وتختلف هذه المعايير في طرق الإشارة المحددة، والنطاقات الجغرافية، واستخدامات التردد، وغيرها. ويمكن لهذه الاختلافات أن تجعل بعض التقنيات أكثر ملاءمة للشبكات المنزلية، بينما تجعل تقنيات أخرى أكثر ملاءمة لشبكات المؤسسات الكبيرة." ^{[ 15 ]}

تختلف كل معايير الشبكات اللاسلكية في نطاقها الجغرافي، مما يجعل أحدها أكثر ملاءمة من الآخر، وذلك بحسب الغرض من استخدام الشبكة اللاسلكية. ^{[ 15 ]} تلبي الشبكات اللاسلكية متطلبات تطبيقات متنوعة، مثل الصوت والفيديو. كما يتيح استخدام هذه التقنية إمكانية التوسع، مثل الانتقال من الجيل الثاني (2G) إلى الجيل الثالث (3G) والرابع ( 4G) والخامس (5G) ، وهي الأجيال الرابعة والخامسة من معايير اتصالات الهواتف المحمولة. ومع انتشار الشبكات اللاسلكية، يزداد تطورها من خلال تهيئة أجهزة وبرامج الشبكة، ما يُتيح قدرة أكبر على إرسال واستقبال كميات أكبر من البيانات بسرعة أعلى. وتعمل الشبكات اللاسلكية حاليًا بتقنية LTE، وهي معيار اتصالات الجيل الرابع (4G). ويتمتع مستخدمو شبكة LTE بسرعات بيانات أسرع بعشر مرات من شبكة الجيل الثالث (3G). ^{[ 16 ]}

يُعدّ البُعد المكاني سمةً أخرى من سمات الشبكات اللاسلكية. توفر هذه الشبكات مزايا عديدة عند محاولة التواصل في المناطق التي يصعب فيها توصيل الأسلاك، مثل المناطق الواقعة عبر شارع أو نهر، أو المستودعات الموجودة على الجانب الآخر من المبنى، أو المباني المنفصلة فعليًا ولكنها تعمل كوحدة واحدة. ^{[ 16 ]} تسمح الشبكات اللاسلكية للمستخدمين بتحديد مساحة معينة يمكن للشبكة من خلالها التواصل مع الأجهزة الأخرى.

كما يتم توفير مساحة في المنازل نتيجةً للتخلص من فوضى الأسلاك. ^{[ 17 ]} تتيح هذه التقنية بديلاً عن تركيب وسائط الشبكة المادية مثل كابلات TP أو الكابلات المحورية أو الألياف الضوئية ، والتي قد تكون مكلفة أيضاً.

بالنسبة لأصحاب المنازل، تُعدّ تقنية الاتصال اللاسلكي خيارًا فعالًا مقارنةً بتقنية الإيثرنت لمشاركة الطابعات والماسحات الضوئية واتصالات الإنترنت عالية السرعة. تُساعد شبكات WLAN على توفير تكلفة تركيب الكابلات، وتوفير الوقت المُستغرق في التركيب المادي، كما تُتيح سهولة التنقل للأجهزة المتصلة بالشبكة. ^{[ 17 ]} تتميز الشبكات اللاسلكية ببساطتها، إذ لا تتطلب سوى نقطة وصول لاسلكية واحدة متصلة مباشرةً بالإنترنت عبر جهاز توجيه (راوتر) . ^{[ 15 ]}

تتألف شبكة الاتصالات على المستوى المادي أيضاً من العديد من عناصر الشبكة السلكية المترابطة . قد تكون هذه العناصر أنظمة مستقلة أو منتجات يتم توريدها إما من قبل مُصنِّع واحد أو يتم تجميعها بواسطة مُزوِّد الخدمة (المستخدم) أو مُكامل النظام باستخدام أجزاء من عدة مُصنِّعين مختلفين.

تُعد عناصر الشبكة اللاسلكية (NES) هي المنتجات والأجهزة التي يستخدمها مشغل الشبكة اللاسلكية لتوفير الدعم لشبكة النقل الخلفي بالإضافة إلى مركز تحويل الهاتف المحمول (MSC).

تعتمد خدمة الاتصال اللاسلكي الموثوقة على حماية عناصر الشبكة في الطبقة الفيزيائية من جميع بيئات التشغيل والتطبيقات (انظر GR-3171، المتطلبات العامة لعناصر الشبكة المستخدمة في الشبكات اللاسلكية - معايير الطبقة الفيزيائية ). ^{[ 18 ]}

تُعدّ وحدات الشبكة (NEs) الموجودة على برج الاتصالات الخلوية والمتصلة بخزانة محطة القاعدة (BS) ذات أهمية خاصة. يجب أن تتمتع أجهزة التثبيت وموقع الهوائي والوصلات والكابلات المرتبطة به بقوة ومتانة ومقاومة للتآكل والرياح والعواصف والجليد وغيرها من الظروف الجوية. يجب أن تراعي متطلبات المكونات الفردية، مثل الأجهزة والكابلات والموصلات والوصلات، طبيعة الهيكل الذي تُثبّت عليه.