تويت
شبكات الاتصال المتخصصة
شبكات الاتصال المتخصصة هي شبكات اتصالات سلكية أو لاسلكية تخّدم الجهات الحكومية وشركات القطاع الخاص. وقد تطورت هذه المنظومات من شبكات لاسلكية خاصة إلى منظومات شبكات رقمية متنقلة تسمح بتخديم جميع المتطلبات الخاصة لهذه الأجهزة.
تطور الاتصالات المتنقلة
شهدت السنوات الأخيرة تطوراً مطرداً في مجال الاتصالات اللاسلكية، فانتشرت منظومات الاتصالات المتنقلة التمثيلية التي تعتمد على التشارك في المجالات الترددية بنوعيها التمثيلي والرقمي. وتقسم منظومات الاتصالات اللاسلكية إلى ثلاثة أنواع:
ـ منظومات الاتصالات اللاسلكية التقليدية والتي تسمى المنظومات الراديوية المتنقلة الخاصة private mobile radio (PMR)، وتعتمد هذه المنظومات على مبدأ تخصيص أقنية لاسلكية بترددات محددة لكل مستثمر أو مجموعة مستثمرين في الشبكة. وقد طرأت تحسينات كثيرة على هذا النوع من المنظومات من حيث الأداء وطبيعة الخدمات وأسلوب معالجة الإشارة، إذ انتقلت من المنظومات التمثيلية Analog إلى الرقميةDigital.
وتختلف درجة تعقيد هذه المنظومات بحسب النمط المستخدم في الاتصال، فيمكن أن تكون بسيطة جداً كنمط إرسال مفردsimplex حيث يخصص تردد حامل واحد للإرسال والاستقبال معاً، أو متوسطة التعقيد كنمط الاتصال النصف مزدوجة semi-duplexحيث يخصص تردد خاص للإرسال وتردد خاص للاستقبال، وتعمل المحطة عندئذ مكرراً repeater فحسب بحيث ترسل وتستقبل باستمرار. والنمط الأكثر تعقيداً هو نمط الاتصال المزدوج duplex حيث تعمل كالهاتف تماماً. تتميز شبكات الاتصالات PMRبرخص الثمن والانتشار الكبير في كثير من التطبيقات المدنية والعسكرية، حيث تعمل ضمن مجالات ترددية مختلفة VHF أو UHFأو حتى في المجالات الترددية العالية (n900MHZ).
ـ منظومات الاتصالات المتنقلة Mobile Communication Systems: في عام 1981 ظهر في السويد منظومة متنقلة سميةNordic Mobile Telephone (NMT) وانتشر في الدول الاسكندنافية وعدد من الدول الأوربية الأخرى. وفي عام 1985 وضع في الخدمة في بريطانيا منظومة أخرى سميت Total Accsess Communication Systems (TACS)، ثم انتشرت منظومات مماثلة في ألمانيا وفرنسا وفي الولايات المتحدة واليابان، حيث طورت كل بلد منظوماتها الخاصة. وكانت جميع هذه المنظومات تعتمد على تقنيات التعديل التمثيلي في الإرسال، إلا أن جميع هذه المنظومات كانت في الواقع محلية. تألفت في أوربا مجموعة خبراء لتطوير منظومة اتصالات متنقل رقمي يحقق جودة كلام عالية بكلفة منخفضة، وكذلك التجوال الدولي international roaming، وقابلة للتطور. سميت هذه المنظومة بالمنظومة العالمية للاتصالات المحمولة Global System for Mobile Communication (GSM)، وانتشرت لتشمل اليوم أكثر من مليار مشترك في 120 دولة في العالم. وقد ظهرت أول منظومة هاتفية متنقلة في العالم في الولايات المتحدة في عام 1979، وأطلق عليها خدمة الهاتف النقال المتقدمة Advanced Mobile Phone Servic (AMPS)، ثم طورت شركات خاصة منظومات الاتصال النقال وأدخلت التقنيات الرقمية، ولكن بمنحى مختلف إذ استخدمت تقنيات النفاذ المتعدد بتقسيم المرماز Code Division Multiple Access (CDMA)، وظهرت عدة منظومات قياسية استخدمت في كثير من دول العالم، ومنها شمال أمريكا واليابان وكوريا وبعض دول أوربا.
ـ منظومات الاتصالات التشاركية التمثيلية Analog Trunking Systems: وتعتمد على مبدأ تخصيص مجموعة أقنية لاسلكية مشتركة لعدة مشتركين في كل موقع، وتقوم المنظومة باختيار القناة الشاغرة آلياً لأي مشترك يرغب في الاتصال. وفي بداية الثمانينيات تطورت هذه المنظومات واستخدمت التقنيات الرقمية digital trunking systems، وظهرت بذلك شبكات الاتصالات اللاسلكية المتخصصة في كثير من التطبيقات المدنية والخدمية وحتى العسكرية. وتعمل هذه المنظومات أو الشبكات ضمن مجالات ترددية مختلفة تبعاً لتوافر المجال الترددي في الدولة التي صمم المنظومة للعمل بها.
مبدأ عمل شبكات الاتصالات المتخصصة
تجمع الشبكات اللاسلكية المتخصصة بين تقنيات الاتصالات التقليدية PMRوالتقنيات التشاركية Trunking Systemsوتقنيات الاتصالات المتنقلة، وتعتمد فكرة التشاركية على التشارك في الترددات الحاملة، حيث تقوم المنظومة باختيار القناة الشاغرة آلياً باستخدام تقنيات النفاذ المتعددmultiple access (MA)، كما تستفيد هذه المنظومات من تقنيات التجميع بتقسيم الزمن time division أو التقسيم بتجميع الترددfrequency division، لزيادة عدد مستثمري الشبكة باستخدام مجال ترددي صغير. وتختلف التقنية المستخدمة سواء أكانتTDMA أم FDMA حسب المنظومة القياسية المقترحة، ويبقى توزيع الأقنية وعدد المجالات الترددية والفواصل الترددية ومعدل إرسال النبضات مختلفاً من منظومة إلى أخرى.
يعتمد عمل الشبكات المتخصصة على تقنيات الاتصالات المتنقلة، أي إن إجراء اتصال بين جهاز نقال وأي جهاز نقال آخر يتم عبر المحطة القاعدية base station مادام الجهازان موجودين ضمن نطاق منطقة التغطية سواء في خلية واحدة أو في خلية أخرى. وتتميز هذه المنظومات من منظومات الاتصالات النقالة، بإمكانية الاتصال بين مستثمر ومستثمر آخر حتى عند عدم وجود تغطية من محطة القاعدة، ويسمى عندئذ بنمط العمل المباشر direct mode operation (DMO)، وهو مشابه لعمل منظومات الاتصالات التقليدية، ويتيح هذا النمط إجراء الاتصال في جميع الحالات في المناطق النائية أو المعزولة وحتى ضمن ظروف خاصة عند توقف المحطة القاعدية عن العمل في الكوارث مثلاً.
تتميز هذه المنظومات، إضافة إلى ما سبق، بوجود إمكانية لنقل الصوت والمعلومات في آن واحد (voice + data) إذ تتطلب كثير من الحالات الأمنية والإسعافية نقل المعلومات أو الصور أو حتى الفيديو لأداء عملها بكفاءة.
المتطلبات الخاصة لشبكات الاتصالات المتخصصة
إن أهم متطلبات الأجهزة الخدمية والأجهزة الأمنية هي إجراء اتصال سريع وسهل بين مستثمر ومستثمر آخر أو بين مستثمر ومدير المنظومة، لذلك فإن معظم منظومات شبكات الاتصال المتخصصة تحقق زمن مكالمة صغير جداً قد يصل إلى 0.3 ثانية مقارنة بزمن الاتصال في المنظومات المتنقلة والذي قد يصل إلى 60 ثانية، كذلك فإن هذه المنظومات تحقق عدداً كبيراً من المتطلبات منها ما يأتي:
ـ الأولوية في إجراء المكالمات Priority Calls.
ـ النداء الجماعي.
ـ اتصالات بالحالات الطارئة Emergency Calls.
ـ تجميع المستثمرين في مجموعات خاصة Communication Groups.
ـ اتصال بين مدير المنظومة وأي مستثمر.
ـ اتصال بين مدير المنظومة وبين مجموعات خاصة.
ـ اتصال بقناة مفتوحة Open Channel Communication.
ـ نقل معلومات Data Communication.
ـ نقل الفيديو Video Communication.
إضافة إلى السرية العالية في أثناء الاتصال وفق سويات مختلفة المستثمرين يحددها مدير أو مديري المنظومة (الشكل ـ 1).
شبكات الاتصالات المتخصصة القياسية
منذ بداية تطور منظومات الاتصالات الخاصة PMR واستخدامها للتقنيات الرقمية، ظهر عدد كبير من الشبكات المتخصصة تبعاً للشركة المنتجة، منها: منظومة (IDEN) Integrated Dispatch Enhanced Network من شركة Motorola الأمريكية ومنظومة EDACSمن شركة Ericsson السويدية ومنظومةTetrapol من شركة Matra Communicationالفرنسية ومنظومة MPT 1327 من شركةZetron الأمريكية. إلا أن أكثرها انتشاراً هي المنظومات القياسية المعتمدة من قبل منظومات الاتصالات، وهي منظومة APCO-25 الأمريكي والمعتمد من قبل منظومة صناعة الاتصالات Telecommunication Industry Association (TIA)، الأمريكية، ومنظومة TETRA والمعتمد من قبل معهد تقييس الاتصالات الأوربي European Telecommunication Standarization Institute (ETSI) الأوربية:
أ ـ منظومة الاتصالات التشاركي: TETRAهي منظومة اتصالات رقمية حديثة قياسية متعددة الاستخدامات. صُممت لتلبية متطلبات طيف واسع من المستخدمين، إذ تلبي مجالات مختلفة وواسعة من احتياجات مشغلي المنظومة. وقد طورت منظومةTETRA نتيجة العمل المشترك بين الاتحاد الأوربي ومعهد تقييس الاتصالات الأوربيETSI، وذلك بالتعاون مع بعض المصانع ومشغلي المنظومات للوصول إلى منظومة قياسية موحدة لتخديم الشرطة والإسعاف وحرس الحدود والمطارات. وقد استخدم في تصميمها تقنيات منظومات الاتصالات التماثلية وتقنيات الاتصالات الرقمية مع تقنيات منظومات الاتصالات الرقمية المتنقلة كمنظومة GSM. بدأ العمل بالمنظومة القياسية TETRA عام 1990، وظهر أول جيل منها عام 1995. تستخدم هذه المنظومة حالياً في معظم الدول الأوربية وعدد كبير من دول آسيا وإفريقيا حيث يخدم المجال الأمني والمدني، ففي نهاية عام 2003 كانت المنظومة تستخدم في 80% من الدول الأوربية ومن قبل مجموعات عمل خاصة كشركات النقل والمصانع الخاصة والعامة وشركات النفط والمناجم.
ب ـ منظومة الاتصال: APCO-25 هي المنظومة القياسية الأمريكية المقابلة للمنظومة الأوربية، صممت المنظومة من قبل شركة Motorola الأمريكية ووضعت في الخدمة عام 1985، ثم اعتمدت المنظومة قياسية لشمال أمريكا عام 1995. تستخدم المنظومة التقنية FDMA، ولكل قناة اتصال معدل إرسال نبضات يساوي 9600 s/b، وتتميز من منظومة TETRA بأنها يمكن أن تعمل كمنظومة اتصال متنقل تقليدي.
توفر منظومة TETRA سرعة عالية في إجراء الاتصال وذلك لتلبية الحاجة الضرورية للاتصالات الطارئة، وتعد أول منظومة رقمية تعمل وفق أسلوبي اتصال مختلفين ضمن جهاز شخصي واحد. يعتمد الأسلوب الأول على الطريقة التشاركية في قنوات الاتصال بحيث يوفر اتصالات كمنظومة الهاتف المحمول mobile communication. بينما يعتمد الأسلوب الثاني على طريقة الاتصال اللاسلكي التقليدي حيث يوفر اتصالاً مباشراً بين جهازين direct mode operation (DMO) من دون تدخل مشغل المنظومة، كما يوفر التفاعل بين الأسلوب الأول والثاني، وهذا الأسلوب المتبع يوفر أكبر قدر ممكن من المجال الترددي.
الميزة الكبيرة في منظومة TETRA هي كفاءة استخدامها للمجال الترددي وديناميكيتها، فمثلاً يمكن أن تعمل المنظومة ضمن مجالات ترددية مختلفة تبعاً للتطبيق المستخدم وتبعاً لتوافر الترددات في المنطقة أو الدولة المراد استخدام المنظومة فيها، حيث يمكن أن تعمل ضمن المجلات الترددية الآتية:
- MHz 395-383
- MHz 430-410.
- MHz 870-876 / MHz 915-921
- MHz 450-470, MHz 385-390 / MHz 395-399,9
تستخدم منظومة TETRA تقنية TDMAتقنية رقمية في تجميع قنوات الاتصال، حيث يمكن لقناة الاتصال الواحدة أن تحتوي على أربعة مستخدمين في آن واحد بفاصل 24 kHz بين حامل القناة وحامل قناة أخرى. وتتصف المنظومة بالديناميكية، أي يمكن للقنوات الأربع أن تخصص لمستخدم واحد، بناء على طلب مدير المنظومة لتلبية متطلبات خاصة، كنقل إشارة معلومات أو إشارة صورة أو إشارة فيديو، حيث يمكن لسرعة نقل المعطيات أن تتغير بين 19 kb/sو28 kb/s.
يُستخدم في المنظومة نوعان من الترميز، النوع الأول هو ترميز الإشارة الكلامية رقمياً، وذلك لضغط الإشارة للتوفير في عرض القناة، ويستخدم لهذا الغرض أحد مرمّزات الاستقراء الخطي ذو الإشارة الكودية المثارة code excited linear prediction (CELP) بمعدل إرسال نبضات منخفض جداً، ويساوي 4567 bits/s، مع المحافظة على كفاءة صوت عالية مقاربة لجودة الصوت المثالية. أما النوع الثاني من الترميز، فهو ترميز القناة للتقليل من أخطائها حيث يستخدم نوعان من الترميز block code وconvolutional code. النوع الأول من ترميز القناة يستخدم لترميز المعلومات المنقولة كافة، بينما يستخدم النوع الثاني لترميز المعلومات الأكثر حساسية والتي لها تأثير كبير في جودة الإشارة المنقولة.
تضمن منظومة TETRA مستويين من الأمان: المستوى الأول، وهو المستوى الأمان العادي والذي يضمن السرية بتشفير جميع المعلومات المنقولة لاسلكياً air encryptionبين المستخدمين بالطريقة نفسها المستخدمة في منظومة GSM. أما المستوى الثاني، وهو المستوى الأمان العالي، فإنه يضمن السرية بين المستخدمين في جميع مراحل نقل المعلومات ضمن الشبكة end-to-end encryption، ويتطلب ذلك أجهزة خاصة إضافية تضاف إلى المنظومة. وإضافة إلى ذلك يمكن لمنظومة TETRA أن توفر سرية في الاتصالات خلال منظومة الاتصال المباشر DMO.
التطورات المستقبلية لشبكات الاتصال الخاصة
تهتم معظم الدراسات الحالية بتحسين أداء المنظومة من حيث جودة الاتصال وسرعته، ولكن التركيز الأكبر يتم بمنحيين أساسيين: يركز الأول منهما على جعل المنظومات السابقة متكاملة صناعياً، أي يمكن استخدام أي جهاز من منظومة قياسية ما في منظومة أخرى، بحيث لا ينحصر تجهيز الشبكة وتطويرها بشركة واحدة مصنعة. ويهتم الثاني بتخفيض كلفة التجهيزات والبنية التحتية. وتركز معظم التطورات الحالية على خفض التكلفة باستخدام شبكة الإنترنت وبروتوكولات الاتصال ضمن الشبكة، لخفض تكلفة بنيتها التحتية، حيث يستفاد من شبكة الإنترنت لتحقيق الاتصال بين العناصر الرئيسية للشبكة من المحطات القاعدية والمقاسم ومديري المنظومة. وجدير بالذكر أن بعض الشركات بدأت تنتج منظومات TETRAمعتمدة على بروتوكولات شبكة الإنترنت في تصميمها. كما تسعى المنظومات الأوربية للاتصالات ETSI لاعتماد منظومة قياسية جديدة أوربية تعتمد على استخدام بروتوكولات الإنترنت Internet Protocol (IP)تسمى شبكات لاسلكية رقمية متقدمة Digital Advanced Wireless Network (ADWS).
رند قوتلي
شبكات الاتصال المتخصصة هي شبكات اتصالات سلكية أو لاسلكية تخّدم الجهات الحكومية وشركات القطاع الخاص. وقد تطورت هذه المنظومات من شبكات لاسلكية خاصة إلى منظومات شبكات رقمية متنقلة تسمح بتخديم جميع المتطلبات الخاصة لهذه الأجهزة.
تطور الاتصالات المتنقلة
شهدت السنوات الأخيرة تطوراً مطرداً في مجال الاتصالات اللاسلكية، فانتشرت منظومات الاتصالات المتنقلة التمثيلية التي تعتمد على التشارك في المجالات الترددية بنوعيها التمثيلي والرقمي. وتقسم منظومات الاتصالات اللاسلكية إلى ثلاثة أنواع:
ـ منظومات الاتصالات اللاسلكية التقليدية والتي تسمى المنظومات الراديوية المتنقلة الخاصة private mobile radio (PMR)، وتعتمد هذه المنظومات على مبدأ تخصيص أقنية لاسلكية بترددات محددة لكل مستثمر أو مجموعة مستثمرين في الشبكة. وقد طرأت تحسينات كثيرة على هذا النوع من المنظومات من حيث الأداء وطبيعة الخدمات وأسلوب معالجة الإشارة، إذ انتقلت من المنظومات التمثيلية Analog إلى الرقميةDigital.
وتختلف درجة تعقيد هذه المنظومات بحسب النمط المستخدم في الاتصال، فيمكن أن تكون بسيطة جداً كنمط إرسال مفردsimplex حيث يخصص تردد حامل واحد للإرسال والاستقبال معاً، أو متوسطة التعقيد كنمط الاتصال النصف مزدوجة semi-duplexحيث يخصص تردد خاص للإرسال وتردد خاص للاستقبال، وتعمل المحطة عندئذ مكرراً repeater فحسب بحيث ترسل وتستقبل باستمرار. والنمط الأكثر تعقيداً هو نمط الاتصال المزدوج duplex حيث تعمل كالهاتف تماماً. تتميز شبكات الاتصالات PMRبرخص الثمن والانتشار الكبير في كثير من التطبيقات المدنية والعسكرية، حيث تعمل ضمن مجالات ترددية مختلفة VHF أو UHFأو حتى في المجالات الترددية العالية (n900MHZ).
ـ منظومات الاتصالات المتنقلة Mobile Communication Systems: في عام 1981 ظهر في السويد منظومة متنقلة سميةNordic Mobile Telephone (NMT) وانتشر في الدول الاسكندنافية وعدد من الدول الأوربية الأخرى. وفي عام 1985 وضع في الخدمة في بريطانيا منظومة أخرى سميت Total Accsess Communication Systems (TACS)، ثم انتشرت منظومات مماثلة في ألمانيا وفرنسا وفي الولايات المتحدة واليابان، حيث طورت كل بلد منظوماتها الخاصة. وكانت جميع هذه المنظومات تعتمد على تقنيات التعديل التمثيلي في الإرسال، إلا أن جميع هذه المنظومات كانت في الواقع محلية. تألفت في أوربا مجموعة خبراء لتطوير منظومة اتصالات متنقل رقمي يحقق جودة كلام عالية بكلفة منخفضة، وكذلك التجوال الدولي international roaming، وقابلة للتطور. سميت هذه المنظومة بالمنظومة العالمية للاتصالات المحمولة Global System for Mobile Communication (GSM)، وانتشرت لتشمل اليوم أكثر من مليار مشترك في 120 دولة في العالم. وقد ظهرت أول منظومة هاتفية متنقلة في العالم في الولايات المتحدة في عام 1979، وأطلق عليها خدمة الهاتف النقال المتقدمة Advanced Mobile Phone Servic (AMPS)، ثم طورت شركات خاصة منظومات الاتصال النقال وأدخلت التقنيات الرقمية، ولكن بمنحى مختلف إذ استخدمت تقنيات النفاذ المتعدد بتقسيم المرماز Code Division Multiple Access (CDMA)، وظهرت عدة منظومات قياسية استخدمت في كثير من دول العالم، ومنها شمال أمريكا واليابان وكوريا وبعض دول أوربا.
ـ منظومات الاتصالات التشاركية التمثيلية Analog Trunking Systems: وتعتمد على مبدأ تخصيص مجموعة أقنية لاسلكية مشتركة لعدة مشتركين في كل موقع، وتقوم المنظومة باختيار القناة الشاغرة آلياً لأي مشترك يرغب في الاتصال. وفي بداية الثمانينيات تطورت هذه المنظومات واستخدمت التقنيات الرقمية digital trunking systems، وظهرت بذلك شبكات الاتصالات اللاسلكية المتخصصة في كثير من التطبيقات المدنية والخدمية وحتى العسكرية. وتعمل هذه المنظومات أو الشبكات ضمن مجالات ترددية مختلفة تبعاً لتوافر المجال الترددي في الدولة التي صمم المنظومة للعمل بها.
مبدأ عمل شبكات الاتصالات المتخصصة
تجمع الشبكات اللاسلكية المتخصصة بين تقنيات الاتصالات التقليدية PMRوالتقنيات التشاركية Trunking Systemsوتقنيات الاتصالات المتنقلة، وتعتمد فكرة التشاركية على التشارك في الترددات الحاملة، حيث تقوم المنظومة باختيار القناة الشاغرة آلياً باستخدام تقنيات النفاذ المتعددmultiple access (MA)، كما تستفيد هذه المنظومات من تقنيات التجميع بتقسيم الزمن time division أو التقسيم بتجميع الترددfrequency division، لزيادة عدد مستثمري الشبكة باستخدام مجال ترددي صغير. وتختلف التقنية المستخدمة سواء أكانتTDMA أم FDMA حسب المنظومة القياسية المقترحة، ويبقى توزيع الأقنية وعدد المجالات الترددية والفواصل الترددية ومعدل إرسال النبضات مختلفاً من منظومة إلى أخرى.
يعتمد عمل الشبكات المتخصصة على تقنيات الاتصالات المتنقلة، أي إن إجراء اتصال بين جهاز نقال وأي جهاز نقال آخر يتم عبر المحطة القاعدية base station مادام الجهازان موجودين ضمن نطاق منطقة التغطية سواء في خلية واحدة أو في خلية أخرى. وتتميز هذه المنظومات من منظومات الاتصالات النقالة، بإمكانية الاتصال بين مستثمر ومستثمر آخر حتى عند عدم وجود تغطية من محطة القاعدة، ويسمى عندئذ بنمط العمل المباشر direct mode operation (DMO)، وهو مشابه لعمل منظومات الاتصالات التقليدية، ويتيح هذا النمط إجراء الاتصال في جميع الحالات في المناطق النائية أو المعزولة وحتى ضمن ظروف خاصة عند توقف المحطة القاعدية عن العمل في الكوارث مثلاً.
تتميز هذه المنظومات، إضافة إلى ما سبق، بوجود إمكانية لنقل الصوت والمعلومات في آن واحد (voice + data) إذ تتطلب كثير من الحالات الأمنية والإسعافية نقل المعلومات أو الصور أو حتى الفيديو لأداء عملها بكفاءة.
المتطلبات الخاصة لشبكات الاتصالات المتخصصة
إن أهم متطلبات الأجهزة الخدمية والأجهزة الأمنية هي إجراء اتصال سريع وسهل بين مستثمر ومستثمر آخر أو بين مستثمر ومدير المنظومة، لذلك فإن معظم منظومات شبكات الاتصال المتخصصة تحقق زمن مكالمة صغير جداً قد يصل إلى 0.3 ثانية مقارنة بزمن الاتصال في المنظومات المتنقلة والذي قد يصل إلى 60 ثانية، كذلك فإن هذه المنظومات تحقق عدداً كبيراً من المتطلبات منها ما يأتي:
 الشكل (1) مبدأ عمل شبكات الاتصال المتخصصة |
ـ النداء الجماعي.
ـ اتصالات بالحالات الطارئة Emergency Calls.
ـ تجميع المستثمرين في مجموعات خاصة Communication Groups.
ـ اتصال بين مدير المنظومة وأي مستثمر.
ـ اتصال بين مدير المنظومة وبين مجموعات خاصة.
ـ اتصال بقناة مفتوحة Open Channel Communication.
ـ نقل معلومات Data Communication.
ـ نقل الفيديو Video Communication.
إضافة إلى السرية العالية في أثناء الاتصال وفق سويات مختلفة المستثمرين يحددها مدير أو مديري المنظومة (الشكل ـ 1).
شبكات الاتصالات المتخصصة القياسية
منذ بداية تطور منظومات الاتصالات الخاصة PMR واستخدامها للتقنيات الرقمية، ظهر عدد كبير من الشبكات المتخصصة تبعاً للشركة المنتجة، منها: منظومة (IDEN) Integrated Dispatch Enhanced Network من شركة Motorola الأمريكية ومنظومة EDACSمن شركة Ericsson السويدية ومنظومةTetrapol من شركة Matra Communicationالفرنسية ومنظومة MPT 1327 من شركةZetron الأمريكية. إلا أن أكثرها انتشاراً هي المنظومات القياسية المعتمدة من قبل منظومات الاتصالات، وهي منظومة APCO-25 الأمريكي والمعتمد من قبل منظومة صناعة الاتصالات Telecommunication Industry Association (TIA)، الأمريكية، ومنظومة TETRA والمعتمد من قبل معهد تقييس الاتصالات الأوربي European Telecommunication Standarization Institute (ETSI) الأوربية:
أ ـ منظومة الاتصالات التشاركي: TETRAهي منظومة اتصالات رقمية حديثة قياسية متعددة الاستخدامات. صُممت لتلبية متطلبات طيف واسع من المستخدمين، إذ تلبي مجالات مختلفة وواسعة من احتياجات مشغلي المنظومة. وقد طورت منظومةTETRA نتيجة العمل المشترك بين الاتحاد الأوربي ومعهد تقييس الاتصالات الأوربيETSI، وذلك بالتعاون مع بعض المصانع ومشغلي المنظومات للوصول إلى منظومة قياسية موحدة لتخديم الشرطة والإسعاف وحرس الحدود والمطارات. وقد استخدم في تصميمها تقنيات منظومات الاتصالات التماثلية وتقنيات الاتصالات الرقمية مع تقنيات منظومات الاتصالات الرقمية المتنقلة كمنظومة GSM. بدأ العمل بالمنظومة القياسية TETRA عام 1990، وظهر أول جيل منها عام 1995. تستخدم هذه المنظومة حالياً في معظم الدول الأوربية وعدد كبير من دول آسيا وإفريقيا حيث يخدم المجال الأمني والمدني، ففي نهاية عام 2003 كانت المنظومة تستخدم في 80% من الدول الأوربية ومن قبل مجموعات عمل خاصة كشركات النقل والمصانع الخاصة والعامة وشركات النفط والمناجم.
ب ـ منظومة الاتصال: APCO-25 هي المنظومة القياسية الأمريكية المقابلة للمنظومة الأوربية، صممت المنظومة من قبل شركة Motorola الأمريكية ووضعت في الخدمة عام 1985، ثم اعتمدت المنظومة قياسية لشمال أمريكا عام 1995. تستخدم المنظومة التقنية FDMA، ولكل قناة اتصال معدل إرسال نبضات يساوي 9600 s/b، وتتميز من منظومة TETRA بأنها يمكن أن تعمل كمنظومة اتصال متنقل تقليدي.
توفر منظومة TETRA سرعة عالية في إجراء الاتصال وذلك لتلبية الحاجة الضرورية للاتصالات الطارئة، وتعد أول منظومة رقمية تعمل وفق أسلوبي اتصال مختلفين ضمن جهاز شخصي واحد. يعتمد الأسلوب الأول على الطريقة التشاركية في قنوات الاتصال بحيث يوفر اتصالات كمنظومة الهاتف المحمول mobile communication. بينما يعتمد الأسلوب الثاني على طريقة الاتصال اللاسلكي التقليدي حيث يوفر اتصالاً مباشراً بين جهازين direct mode operation (DMO) من دون تدخل مشغل المنظومة، كما يوفر التفاعل بين الأسلوب الأول والثاني، وهذا الأسلوب المتبع يوفر أكبر قدر ممكن من المجال الترددي.
الميزة الكبيرة في منظومة TETRA هي كفاءة استخدامها للمجال الترددي وديناميكيتها، فمثلاً يمكن أن تعمل المنظومة ضمن مجالات ترددية مختلفة تبعاً للتطبيق المستخدم وتبعاً لتوافر الترددات في المنطقة أو الدولة المراد استخدام المنظومة فيها، حيث يمكن أن تعمل ضمن المجلات الترددية الآتية:
- MHz 395-383
- MHz 430-410.
- MHz 870-876 / MHz 915-921
- MHz 450-470, MHz 385-390 / MHz 395-399,9
تستخدم منظومة TETRA تقنية TDMAتقنية رقمية في تجميع قنوات الاتصال، حيث يمكن لقناة الاتصال الواحدة أن تحتوي على أربعة مستخدمين في آن واحد بفاصل 24 kHz بين حامل القناة وحامل قناة أخرى. وتتصف المنظومة بالديناميكية، أي يمكن للقنوات الأربع أن تخصص لمستخدم واحد، بناء على طلب مدير المنظومة لتلبية متطلبات خاصة، كنقل إشارة معلومات أو إشارة صورة أو إشارة فيديو، حيث يمكن لسرعة نقل المعطيات أن تتغير بين 19 kb/sو28 kb/s.
يُستخدم في المنظومة نوعان من الترميز، النوع الأول هو ترميز الإشارة الكلامية رقمياً، وذلك لضغط الإشارة للتوفير في عرض القناة، ويستخدم لهذا الغرض أحد مرمّزات الاستقراء الخطي ذو الإشارة الكودية المثارة code excited linear prediction (CELP) بمعدل إرسال نبضات منخفض جداً، ويساوي 4567 bits/s، مع المحافظة على كفاءة صوت عالية مقاربة لجودة الصوت المثالية. أما النوع الثاني من الترميز، فهو ترميز القناة للتقليل من أخطائها حيث يستخدم نوعان من الترميز block code وconvolutional code. النوع الأول من ترميز القناة يستخدم لترميز المعلومات المنقولة كافة، بينما يستخدم النوع الثاني لترميز المعلومات الأكثر حساسية والتي لها تأثير كبير في جودة الإشارة المنقولة.
تضمن منظومة TETRA مستويين من الأمان: المستوى الأول، وهو المستوى الأمان العادي والذي يضمن السرية بتشفير جميع المعلومات المنقولة لاسلكياً air encryptionبين المستخدمين بالطريقة نفسها المستخدمة في منظومة GSM. أما المستوى الثاني، وهو المستوى الأمان العالي، فإنه يضمن السرية بين المستخدمين في جميع مراحل نقل المعلومات ضمن الشبكة end-to-end encryption، ويتطلب ذلك أجهزة خاصة إضافية تضاف إلى المنظومة. وإضافة إلى ذلك يمكن لمنظومة TETRA أن توفر سرية في الاتصالات خلال منظومة الاتصال المباشر DMO.
التطورات المستقبلية لشبكات الاتصال الخاصة
تهتم معظم الدراسات الحالية بتحسين أداء المنظومة من حيث جودة الاتصال وسرعته، ولكن التركيز الأكبر يتم بمنحيين أساسيين: يركز الأول منهما على جعل المنظومات السابقة متكاملة صناعياً، أي يمكن استخدام أي جهاز من منظومة قياسية ما في منظومة أخرى، بحيث لا ينحصر تجهيز الشبكة وتطويرها بشركة واحدة مصنعة. ويهتم الثاني بتخفيض كلفة التجهيزات والبنية التحتية. وتركز معظم التطورات الحالية على خفض التكلفة باستخدام شبكة الإنترنت وبروتوكولات الاتصال ضمن الشبكة، لخفض تكلفة بنيتها التحتية، حيث يستفاد من شبكة الإنترنت لتحقيق الاتصال بين العناصر الرئيسية للشبكة من المحطات القاعدية والمقاسم ومديري المنظومة. وجدير بالذكر أن بعض الشركات بدأت تنتج منظومات TETRAمعتمدة على بروتوكولات شبكة الإنترنت في تصميمها. كما تسعى المنظومات الأوربية للاتصالات ETSI لاعتماد منظومة قياسية جديدة أوربية تعتمد على استخدام بروتوكولات الإنترنت Internet Protocol (IP)تسمى شبكات لاسلكية رقمية متقدمة Digital Advanced Wireless Network (ADWS).
رند قوتلي