كيف تعمل الهواتف المحمولة

كيف تعمل الهواتف المحمولة.

المشي والتحدث والعمل في القطار دائمًا على اتصال ويمكنك التواصل لا تنقطع عن أحبائِك أبدًا هذا كله بفضل الهواتف الخلوية المحمولة.

لقد غيرت الهواتف المحمولة بشكل كبير الطريقة التي نعيش ونعمل بها   لا أحد يعرف بالضبط عدد الهواتف الصغيرة الموجودة في العالم لكن التقدير الحالي هو أن هناك أكثر من 8.3 مليار هاتف خلوي وهذا أكثر من عدد سكان الكوكب!

في البلدان النامية حيث شبكات الخطوط الأرضية واسعة النطاق (الهواتف العادية الموصولة بالجدار) قليلة ومتباعدة أكثر من 93 في المئة من الهواتف المستخدمة هي الهواتف المحمولة.

الهواتف المحمولة المعروفة أيضًا باسم الهواتف الخلوية هي هواتف لاسلكية توجه مكالماتها عبر شبكة من الأعمدة المتصلة بشبكة الهاتف العامة الرئيسية وإليك كيفية عملها.

تستخدم الهواتف المحمولة تقنية لاسلكية

على الرغم من قيامهم بالمهمة نفسها إلا أن الخطوط الأرضية والهواتف المحمولة تعمل بطريقة مختلفة تمامًا.

الخطوط الأرضية تحمل المكالمات على طول الكابلات الكهربائية من خلال قطع جميع الأقمار الصناعية وكابلات الألياف الضوئية وتبديل المكاتب وغيرها من التقنيات.

والخطوط الأرضية لا تختلف كثيرًا عن هواتف الألعاب التي ربما صنعتها من قطعة من الخيط واثنين من الأكواب البلاستيكية أو الكرتونية.

الكلمات التي تتحدثها تنتقل في النهاية إلى اتصال سلكي مباشر بين جهازي هاتف ما هو مختلف في الهاتف المحمول هو أنه يمكنه إرسال واستقبال المكالمات بدون اتصالات سلكية من أي نوع.

كيف يحدث هذا؟ وذلك يحدث باستخدام موجات الراديو الكهرومغناطيسية لإرسال واستقبال الأصوات التي عادة ما تنتقل عبر الأسلاك.

سواء كنت جالسًا في المنزل أو تمشي في الشارع أو تقود سيارة أو تركب قطارًا فأنت محاط في بحر من الموجات الكهرومغناطيسية.

برامج التلفزيون والراديو والإشارات من السيارات التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو والمكالمات الهاتفية اللاسلكية وحتى أجراس الأبواب اللاسلكية كل هذه الأشياء تعمل باستخدام الطاقة الكهرومغناطيسية.

الطاقة الكهرومغناطيسية هي أنماط متموجة من الكهرباء والمغناطيسي التي تنطلق وتنطلق بشكل غير مرئي عبر الفضاء بسرعة الضوء 300000 كم أو 186000 ميل في الثانية).

شبكات الهواتف المحمولة هي المصدر الأسرع نموًا للطاقة الكهرومغناطيسية في العالم من حولنا.

تحويل الصوت إلى أرقام وإشارات

عندما تتحدث في هاتف محمول يقوم ميكروفون صغير في الهاتف بتحويل الأصوات المرتفعة والمنخفضة لصوتك إلى نمط متناظر من الإشارات الكهربائية.

تعمل رقاقة صغيرة داخل الهاتف على تحويل هذه الإشارات إلى سلاسل من الأرقام ثم يتم تجميع الأرقام في موجة لاسلكية ويتم بثها من الهاتف.

تندفع موجة الراديو عبر الهواء بسرعة الضوء حتى تصل إلى أقرب سارية للهاتف المحمول.

تستقبل أبراج الهاتف الإشارات وتمررها إلى محطتها الأساسية والتي تنسق بشكل فعال ما يحدث داخل كل جزء محلي من شبكة الهاتف المحمول والتي تسمى خلية.

من الأبراج إلى المحطة الأساسية ثم يتم توجيه المكالمات إلى وجهتهاوالمكالمات التي يتم إجراؤها من هاتف محمول إلى هاتف خلوي آخر على نفس الشبكة تنتقل إلى وجهتها عن طريق توجيهها إلى المحطة الأساسية الأقرب إلى الهاتف وأخيراً إلى الهاتف المقصود نفسه.

المكالمات التي يتم إجراؤها من هاتف محمول إلى شبكة اتصالات مختلفة أو خط أرضي تتبع مسارًا أطول قد يتعين توجيه المكالمة إلى شبكة الهاتف الرئيسية قبل أن يتمكنوا من الوصول إلى وجهتهم النهائية.

أبراج شركات الاتصال

للوهلة الأولى تبدو الهواتف المحمولة مثل أجهزة الراديو ذات الاتجاهين وأجهزة الاتصال اللاسلكي حيث يكون لكل شخص راديو (يحتوي على كل من المرسل والمستقبل) الذي يبعث الرسائل ذهابًا وإيابًا مباشرة مثل لاعبي التنس الذين يعيدون الكرة.

تكمن مشكلة أجهزة الراديو مثل هذه في أنه لا يمكنك استخدام الكثير منها إلا في منطقة معينة قبل أن تبدأ الإشارات الصادرة عن زوج واحد من المتصلين في التدخل مع الإشارات الواردة من أزواج أخرى من المتصلين.

هذا هو السبب في أن الهواتف المحمولة أكثر تطوراً وتعمل بطريقة مختلفة تمامًا.

يحتوي الهاتف المحمول على جهاز إرسال لاسلكي لإرسال إشارات الراديو من الهاتف وجهاز استقبال راديو لاستقبال الإشارات الواردة من الهواتف الأخرى.

جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي ليسا عاليي الطاقة مما يعني أن الهواتف المحمولة لا يمكنها إرسال إشارات بعيدة جدًا وهذا ليس عيبًا إنه سمة متعمدة في تصميمهم!

كل ما على الهاتف المحمول القيام به هو التواصل مع اليرج المحلي والمحطة الأساسية ما يجب أن تفعله المحطة الأساسية هو التقاط إشارات خافتة من العديد من الهواتف المحمولة وتوجيهها إلى وجهتها وهذا هو السبب في أن الأبراج هي هوائيات ضخمة وعالية الطاقة (غالبًا ما تكون مثبتة على تل أو مبنى شاهق).

إذا لم يكن لدينا هوائيات فسنحتاج إلى هواتف محمولة بهوائيات ضخمة وإمدادات طاقة عملاقة وستكون مرهقة للغاية بحيث لا يمكن استخدامها في التنقل.

يتصل الهاتف المحمول تلقائيًا بأقرب خلية (الخلية ذات الإشارة الأقوى) ويستخدم أقل قدر ممكن من الطاقة للقيام بذلك قدر الإمكان (مما يجعل بطاريته تدوم لأطول فترة ممكنة ويقلل من احتمالية تداخلها مع الهواتف الأخرى المجاورة) .

خلايا الهاتف

فلماذا نهتم بالخلايا؟ لماذا لا تتحدث الهواتف المحمولة مع بعضها البعض مباشرة؟ افترض أن العديد من الأشخاص في منطقتك يريدون جميعًا استخدام هواتفهم المحمولة في نفس الوقت.

إذا كانت جميع هواتفهم ترسل وتستقبل المكالمات بنفس الطريقة باستخدام نفس النوع من موجات الراديو فإن الإشارات ستتداخل وتتدافع معًا وسيكون من المستحيل التمييز بين مكالمة وأخرى.

تتمثل إحدى طرق التغلب على هذا في استخدام موجات راديو مختلفة لإجراء مكالمات مختلفة.

إذا كانت كل مكالمة هاتفية تستخدم ترددًا مختلفًا قليلاً (عدد التموجات لأعلى ولأسفل في موجة الراديو في ثانية واحدة) فمن السهل الفصل بين المكالمات.

يمكنهم الانتقال عبر الهواء مثل محطات الراديو المختلفة التي تستخدم نطاقات موجية مختلفة.

لا بأس إذا كان هناك عدد قليل من الأشخاص يتصلون في نفس الوقت لكن لنفترض أنك في وسط مدينة كبيرة ويتصل بك الملايين من الناس في الوقت نفسه.

ثم ستحتاج إلى ملايين الترددات المنفصلة أكثر مما هو متاح عادة وكان الحل هو تقسيم المدينة إلى مناطق أصغر حيث يخدم كل منها أبراج ومحطة أساسية خاصة بها.

هذه المناطق هي ما نسميه الخلايا ويبدو أنها خليط من السداسيات غير المرئية تحتوي كل خلية على محطتها الأساسية والأبراج الخاصة بها ويتم توجيه جميع المكالمات التي يتم إجراؤها أو استقبالها داخل تلك الخلية من خلالها.

تمكّن الخلايا النظام من التعامل مع العديد من المكالمات مرة واحدة لأن كل خلية تستخدم نفس مجموعة الترددات مثل الخلايا المجاورة لها.

كلما زاد عدد الخلايا زاد عدد المكالمات التي يمكن إجراؤها في وقت واحد و هذا هو السبب في أن المناطق الحضرية بها خلايا أكثر بكثير من المناطق الريفية ولهذا تكون الخلايا في المناطق الحضرية أصغر بكثير.

يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الرابط التالي:

https://jordanrec.com/archives/category/innovations-and-inventions