لوصول المتعدد بالتقسيم التردديFrequency division multiple access (FDMA)
في كل محطة اتصال جوال توجد محطة ارسالة راديوية ترسل الاشارة بترددات
مختلفة خلال النطاق المخصص من المدى الترددي. وتعتمد تقنية FDMA على تقسيم
هذا المدى الترددي إلى عدة قنوات ترددية أصغر كما في الشكل الموضح حيث تم
تخصيص مدى ترددي مقداره 45 ميجاهيرتز وكل محطة ارسال تستخدم تردد مختلف
لارسال الاشارات بطريقة تناظرية للاتصال وتدعم نقل البيانات الرقمية، ولكن
لا تعتبر هذه التقنية فعالة للاتصالات الرقمية.

في تقنية FDMA كل جوال يستخدم تردد مختلف


الوصول المتعدد بالتقسيم الزمنيTime division multiple access (TDMA)

شرح توضيحي لنظام TDMA
يخصص لكل مستخدم حيز زمني متكرر كما هو موضح في تعاقب تكرار الالوان في
الشريط الأول مثلاً، ويمثل كل شريط قناة ذات تردد محدد وعلى نفس التردد تجد
ثلاثة الوان مختلفة تتكرر خلال الزمن، يمثل كل لون مكالمة مرسلة وبهذا
يمكن على نفس التردد ارسال ثلاثة مكالمات في نفس الوقت.




ويوضح الشكل ادناه النطاقات الزمنية المستخدمة لكل جوال لارسال البيانات
الصوتية من خلال تخصيص فترة زمنية تقدر بـ 6.7ms وبمدى ترددي قدره 30
كيلوهيرتز ترسل على نفس قناة اتصال واحدة تعمل على تردد محدد.

يقسم التردد في تقنية TDMA إلى فترات زمنية


الوصول المتعدد بالنظام الكودي Code division multiple access (CDMA)
تستخدم تقنية CDMA وسيلة مختلفة تماما عن تقنية TDMA فهذه التقنية تقوم بعد
عملية التحويل (من التناظري إلى الرقمي) بنشر البيانات الرقمية المضغوطة
على ما هو متوفر في النطاق الترددي، أي ان البيانات ترسل في صورة حزم أو
رزم على ترددات متفرقة متاحة للاستخدام خلال اي فترة زمنية.
شرح توضيحي لنظام CDMA
بدلاً من إرسال البيانات على قنوات مخصصة وترددات محددة فإنه هذه التقنية
تقوم بتقسيم المعلومات والبيانات إلى حزم (رزم) ثم ترسلها على أحد القنوات
المتاحة. كما هو موضح بالشكل وكل لون من الوان المربعات يعود إلى حزم صادرة
من جوال محدد ترسل على نطاقات ترددية مختلفة ثم يعاد تجميعها عند
الاستقبال، وبهذه الطريقة اجراء عدد كبير من المكالمات على نفس النطاق
الترددي في نفس اللحظة.






في تقنية CDMA كل مكالمة تحول الى بيانات رقمية وتقسم إلى رزم ترتبط مع بعضها البعض بشيفرة مميزة.


تعرفنا في هذا الجزء على فكرة عمل الجيل الأول والجيل الثاني للاتصالات
اللاسلكية والتقنيات المختلفة المستخدمة لكل جيل، وفي الجزء الرابع سوف
نشرح فكرة نظام الاتصالات العالمي GSM ونستكمل شرح الجيل الثالث من
الجوالات اللاسلكية.



كيف يعمل التلفون المحمول (الجوال)؟


وكثيراً ما نسمع ونقرأ في الاخبار عن المضار الصحية للجوال على الانسان
وخصوصاً ان الجوال يستخدم بجوار الدماغ مباشرة وهو الجزء الأكثر حساسية في
جسم الانسان، وهذا يعني ان الاشارات الراديوية التي يتبادلها الجوال مع
محطة الارسال خلال المحادثة التلفونية تعرض أغشية الدماغ مباشرة لطاقة هذه
الأشعة. وفي الحقيقة هناك الكثير من التجارب العلمية التي تخبرنا مرة بأن
استخدام الجوال ضار وتجارب علمية اخرى تأتي لنا بأخبار مفادها ان الجوال لا
مضار من استخدامه على صحة الانسان وكلا الطرفين يقدم أدلته من خلال
التجارب والأبحاث العلمية التي قام كل طرف باجرائها والحقائق التي استند
عليها.
في هذا المقال سوف نلقى الضوء على هذا الموضوع في محاولة لتوضيح الاختلاف
وشرح كيف يصدر الجوال الاشعاع الكهرومغناطيسي، وكيف نقوم بتحديد مستوى
الاشعاع، وستجد في نهاية المقال عزيزي القارئ انك قادراً على أن تحكم على
مدى خطورة أو سلامة استخدام الجوال.

مصدر الاشعاع
عند التحدث عبر الجوال فإن جهاز الارسال في الجوال يقوم باستقبال الاشارة
الصوتية الصادرة عن المتحدث ويقوم بتحويلها وبتشفيرها ثم تحميلها على موجة
جيبية متصلة كما هي موضح في الشكل ادناه. (في مقالات اخرى قادمة سوف نقوم
بشرح فكرة عمل الراديو وارسال الصوت واستقباله)


الموجة الجيبية


الاشعاع الصادر عن الجوال مصدره المرسل transmitter ويخرج عبر الانتينا antenna
يستخدم الجوال مرسل transmitter ذو طاقة ضعيفة فعلى سبيل المثال في
السيارات المزودة باجهزة الجوال اللاسلكي تصل طاقة الارسال فيها إلى 3 وات،
في حين أن الجوال اليدوي الذي نستخدمه فإن طاقة الارسال فيه تتراوح بين
0.75 إلى 1 وات فقط. ويكون موضع المرسل في داخل الجوال حسب الشركة المصنعة
ولكن في الأغلب يكون بجوار الانتينا كما هو في الشكل اعلاه.
الأمواج الراديوية التي تحمل الاشارات الصوتية المشفرة عبارة عن أشعة
كهرومغناطيسية تنتشر بواسطة الانتينا. ووظيفة الانتينا في أي جهاز ارسال هو
بث أمواج الراديو التي يصدرها المرسل في الفراغ. وفي حالة الجوال يتم
التقاط تلك الامواج مرة اخرى عبر الاننينا من قبل أجهزة الاستقبال في ابراج
محطات الجوال لتوجيهها إلى الجوال الذي تم الاتصال معه.



الأشعة الكهرومغناطيسية

الاشعة الكهرومغناطيسية تنتشر في الفراغ بسرعة ثابتة هي سرعة الضوء وقيمتها
3x108m/s وهي سرعة كبيرة جداً بدليل ان الاشعة الكهرومغناطيسية تستطيع ان
تلف محيط الكرة الارضية 7 مرات بمجرد ان تنتهي من نطق كلمة واحد. وتنتقل
هذه الاشعة في الفراغ وتنقل الطاقة من المصدر source إلى المستقبل
receiver. وقد تم اكتشاف هذه الاشعة على مراحل حيث كان العالم هيرتز Hertz
1887 أول من عمل في هذا المجال وكان في ذلك الوقت فقط اشعة الراديو والاشعة
المرئية ومن ثم تم اكتشاف باقي الطيف الكهرومغناطيسي من خلال الملاحظات
والظواهر الفيزيائية العديدة.

كما يجب ان نعلم أن الاشعة الكهرومغناطيسية لهاطاقة تتناسب طردياً مع التردد وعكسيا مع الطول الموجي من خلال المعادلة
طاقة الاشعاع الكهرومغناطيسي = ثابت بلانك x التردد
نستنتجمن ذلك أنه كلما زاد التردد ازدادت طاقة الأشعة الكهرومغناطيسية،
وعليه فإن طاقة أشعة جاما أكبر ما يمكنفي الطيف الكهرومغناطيسي وكما نعلم
أن جسم الانسان يتحمل طاقة اقصاها طاقة الطيفالمرئي وتعتبر طاقة الطيف فوق
الازرق ultra-violet ضارة وتسبب حرق لخلايا الجسم وكذلك طاقةاشعة اكس
تستطيع اختراق جلد البشري والتعرض لها يسبب خطورة كبيرة.
من المعلومات السابقة التي تحدثنا عنها في الاجزاء السابقة نستطيع ان نحدد
المدى الذي تستخدمه شبكة الاتصالات اللاسلكية من الأشعة الكهرومغناطيسية
والتي في منطقة الميكروويف الموضحة في الشكل أدناه.

الطيف الكهرومغناطيسي
نلاحظ من الشكل السابق للطيف الكهرومغناطيسي أن أشعة الميكروويف تقع في مدى
الترددات الأقل من تردد الضوء المرئي وهذا يعني ان طاقة أشعة الميكروويف
أقل من طاقة الضوء المرئي كما أنها تقع ضمن المنطقة المحددة بالأشعة الغير
مؤينة non-ionizing radiation.

مخاطر الاشعة المنبعثة من الجوال على الانسان
كل الهواتف المحمولة تبعث قدراً من الاشعة الكهرومغناطيسية التي تحدثنا
عنها سابقاً، والابحاث التي يقوم بها العلماء تعتمد على تحديد الكمية التي
لو تعرض لها الدماغ فإن هذه الاشعة تصبج غير أمنة للانسان، وكذلك تحديد
مخاطر تعرض الانسان لتلك الأشعة الصادرة من أجهزة الجوال على المدى الزمني
البعيد.
يمكن تقسيم الاشعة الكهرومغناطيسية إلى نوعين هما:
اشعة مؤينة Ionizing radiation وهي تلك الاشعة التي تحتوي على قدر من
الطاقة كافي لانتزاع الذرات والجزيئات من الخلايا الحية، وتعتبر اشعة جاما
واشعة اكس من الاشعة المؤينة. وهذا الاشعة بدون شك تسبب اضراراً على
الخلايا الحية.
اشعة غير مؤينةNon-ionizing radiation وهي اشعة امنة ولا تشكل خطر على
الانسان. ولكن تسبب ارتفاع درجة حرارة الجزء من الجسم الذي يتعرض لها. ومن
هذه الاشعة امواج الراديو والضوء المرئي وامواج الميكروويف.
الابحاث العلمية اثبتت عدم وجود اية مخاطر للاشعة المنبعثة عن الجوال على
صحة الانسان، ولكن هذا لا يعني انه لا يوجد اي ضرر من استخدام الجوال،
فالاشعة الصادرة من الجوال هي من نوع اشعة الراديو RF وقد ثبت التأثير
الضار لاشعة الراديو المركزة على خلايا الانسان، حيث ان لهذه الاشعة القدرة
على تسخين الخلايا التي تتعرض لها بنفس فكرة امواج الميكروويف التي تستخدم
في الافران لتسخين الاطعمة. وبالتالي فإن الضرر من هذه الاشعة يكمن في
الاثر الحراري الذي تحدثه تلك الاشعة في الخلايا التي لا تستطيع تبديد
الحرارة الزائدة بسهولة مثل الخلايا الموجودة في العين، حيث ان معدل تدفق
الدم فيها قليل. هذا بالاضافة الى التأثير على المدى الزمني البعيد
والعلماء والباحثون حتى هذه اللحظة لا يجزمون بنفي او اثبات ضرر اشعة
الجوال على جسم الانسان، وبعض الدراسات ربطت بين الامراض التي يصاب بها
الانسان واستخدامه للجوال ومن هذا الامراض هي السرطان وورم الدماغ والصداع
والضعف العام الزهيمر.

فتجربة قام بها باحثون وضعوا بيضة بين جهازين جوال وقاما
بالتحدث من خلالهما عبر السماع الخاصة بكل جوال حتي لا تتغير المسافة
بينهما وبين البيضة في الوسط. والذي يدعو للدهشة هو ما ورد على لسان
الباحثين ان بعد 15 دقيقة لم يلحظا اي تأثير يذكر ولكن بعد 25 دقيقة بدأت
قشرة البيضة تسخن تدريجياً وبعد 40 دقيقة بدأ بياض البيضة يجمد دون الصفار
وبعد 65 دقيقة اصبحت البيضة مسلوقة تماماً.
ان التقليل من مخاطر الجوال على صحة الانسان والاثار الضارة التي من الممكن
ان تسببها لنا تطمس في ظل التنافس الشديد بين الشركات لدرجة اننا لا نفكر
بمخاطر هذه التقنيات على حياتنا بقدر سعينا لامتلاك الاحدث دائماً، وفي
اغلب النشرات العلمية التي تخفف من مخاطر الجوال على الانسان فإنها تكون
صادرة من الشركات المصنعة للجوال، ولهذا يتطلب منا الحذر والتقنين قدر
الامكان من التحدث لفترات زمنية طويلة ومنع الاطفال تماماً عن استهدامه
وهذه بعض النصائح والارشادات للتقليل من مضار الاشعة الصادرة عن الجوال.