هل سبق لك أن تساءلت كيف ينقل الهاتف الموجود في جيبك صوتك إلى هاتف آخر والعكس؟ في حين أن المكونات الموجودة في هاتفك تؤدي الكثير من العمل، فإن الأبراج الخلوية تقوم بمعظم العمل الثقيل في مجال الاتصالات اللاسلكية.
ولكن ما هي بالضبط أبراج الهاتف الخليوي؟ كيف يعملون؟ تابع القراءة للعثور على إجابات لهذه الأسئلة والمزيد.
ما هو برج الهاتف الخليوي؟
برج الخلية عبارة عن هيكل متخصص يرسل ويستقبل الإشارات الخلوية داخل شبكة خلوية موجودة. تعد أبراج الهواتف المحمولة أو أبراج الاتصالات أيضًا الأساس الهيكلي لهذه الشبكات - حيث يشكل كل برج عقدة فريدة يمكنها الاتصال بأبراج الهواتف المحمولة الأخرى داخل نفس الشبكة أو حتى عبر الشبكات.
تستخدم أبراج الهواتف المحمولة، والمعروفة أيضًا باسم أجهزة الإرسال والاستقبال الأساسية، مجموعة متنوعة من المكونات المهمة لاستقبال ونقل إشارات الراديو. اعتمادًا على البرج والموقع المحددين، يمكن لبرج خلوي معين إنشاء واستقبال إشارات على ترددات محددة أو لأغراض محددة.
لكن جميع أبراج الهواتف المحمولة تستخدم الكهرباء لتوليد موجات الراديو على الترددات المستهدفة. يتم ضبط كل هاتف على نطاق تردد أو نطاق معين بناءً على شركة الهاتف وميزاته وسماته الأخرى. يتراوح ارتفاع معظم أبراج الخلايا بين 50 قدمًا و200 قدم.
ترتبط المواقع الخلوية والمحطات الأساسية والأبراج ارتباطًا وثيقًا بلجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) أو لجنة الاتصالات الفيدرالية، حيث تؤثر على الخدمة الخلوية واللاسلكية وتوافر شبكة Wi-Fi. تقوم الشركات الكبرى مثل AT&T وT-Mobile وVerizon بتشغيل شبكاتها اللاسلكية على شبكة مكونة من العديد من الأبراج المختلفة.
في الآونة الأخيرة، تم بناء أو ترقية أبراج خلوية 5G لإنشاء شبكات 5G ذات نطاق ترددي أكبر للبيانات وإشارات أقوى للهواتف المحمولة. على الرغم من الشائعات، فإن هذه الأبراج الخلوية لا تشكل أي مخاطر صحية (على الرغم من وجود مزاعم عن آثار جانبية ناجمة عن إشعاع الترددات الراديوية غير المؤينة للأبراج الجديدة).
ما هي الأنواع الرئيسية لأبراج الهواتف المحمولة؟
من الناحية الفنية، هناك أربعة أنواع من الأبراج الخلوية تشكل معظم الشبكات الرئيسية. وتشمل هذه:
برج شعرية. وتسمى هذه أيضًا بالأبراج ذاتية الدعم. تحتوي الأبراج الشبكية على ثلاثة أو أربعة جوانب وهي مرنة جدًا/متعددة الوظائف.
برج احتكار. وهي عبارة عن أبراج أنبوبية متجانسة مصنوعة من الفولاذ أو الخرسانة، وعادة ما يكون ارتفاعها أقل من 50 مترًا.
برج جاي. يبلغ طولها عادةً 100 متر أو أكبر وتتصل بواسطة "عناصر" كبيرة تعمل على تثبيت البنية التحتية ودعمها. وتشكل هذه الأبراج غالبية أبراج البث والتلفزيون.
برج غير مرئي. إنها أكثر تكلفة ولكنها تحتوي على عناصر جمالية أو مناظر طبيعية إضافية تجعلها أكثر جاذبية من الناحية البصرية.
ما هي المكونات الرئيسية لبرج الهاتف الخليوي؟
يجب أن تعمل أبراج الهواتف المحمولة بفضل ترتيب محدد من المكونات الأساسية، بما في ذلك:
وحدة التدفئة أو تكييف الهواء
الهوائيات وغيرها من المعدات
دينامو
مولد النسخ الاحتياطي
عادة ما تكون خطوط الهاتف مصنوعة من الألياف الضوئية
معدات السلامة
تتطلب جميع مواقع الأبراج الخلوية معدات وهوائيات لاسلكية لنقل إشارات الراديو. تحتوي معظم الأبراج على مولدات ومكثفات ووحدات تكييف هواء واسعة النطاق للحفاظ على برودة الأبراج نسبيًا. حتى في المناخات الباردة إلى حد ما، يمكن لهذه المولدات أن تجعل مواقع الأبراج الخلوية ساخنة للغاية.
كيف تعمل أبراج الخليوي؟
الآن دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية عمل الأبراج الخلوية. سنستكشف هذا من خلال النظر في مثال لمكالمة نموذجية يتم إجراؤها من هاتفك المحمول.
أولاً، يصدر هاتفك موجات راديو كهرومغناطيسية. وتسمى هذه الترددات الراديوية أو إشارات "RF". يلتقط البرج الخلوي الأقرب لهاتفك إشارة التردد اللاسلكي ويرسلها لمسافة أبعد على طول الشبكة. الهواتف المحمولة عبارة عن أجهزة راديو ثنائية الاتجاه يمكنها إرسال إشارات إلى هوائيات الأبراج الخلوية واستقبالها.
عندما يرسل هاتفك إشارة إلى أقرب برج خلوي، فإنه يقوم بإنشاء رابط صاعد. وفي الوقت نفسه، إذا أرسل برج خلوي إشارتك إلى هاتف جديد، فإنه يقوم بإنشاء رابط هابط. تشبه هذه عمليات تحميل وتنزيل البيانات والمعلومات الأخرى، لكن أنشطة التحميل والتنزيل تستخدم إشارات ترددات راديوية مختلفة وبالتالي لا تتداخل مع الإشارات الخلوية.
من المهم جدًا أن تستخدم أنت والشخص الذي تريد التحدث معه نفس تردد الراديو للاستماع والتواصل.
تحويل الكلمات إلى إشارات
تتلقى الأبراج الخلوية إشارات من هاتفك الخلوي، بما في ذلك التوقيع الكهرومغناطيسي لصوتك. ثم يقوم بتحويل هذه الإشارات إلى موجات كهرومغناطيسية. تقوم هوائيات برج الهاتف الخليوي بتحويل إشارات الترددات الراديوية هذه إلى نبضات ضوئية مختلفة.
بعد ذلك، يتم إرسال نبضات الضوء إلى صندوق الإرسال والاستقبال الأساسي الموجود في قاعدة البرج. وفي هذه المرحلة يبدأ السحر العلمي الحقيقي. يمكن للأبراج الخلوية إرسال هذه الإشارات حول العالم بسرعة الضوء.
يتم عكس العملية بمجرد وصول الإشارة إلى البرج المستهدف (عادةً ما يكون البرج الأقرب إلى شريك المحادثة المستهدف). تترك نبضة الضوء صندوق جهاز الإرسال والاستقبال للمحطة الأساسية وتعود إلى الهوائي، حيث يتم إرسالها كإشارة تردد راديوي.
كيف تقوم أبراج الاتصالات بإرسال المكالمات إلى هاتفك الخلوي؟
بدون اللجوء إلى التقنية، تقوم الأبراج الخلوية بتوجيه المكالمات إلى هاتفك على النحو التالي:
أولاً، يتم توصيل أبراج خلوية متعددة في منطقة معينة بمركز تحويل متنقل، أو MSC. ترتبط هذه النقطة المركزية بأسلاك من العديد من أبراج الهواتف المحمولة في المنطقة المحيطة.
يحتوي كل MSC على بطاقات SIM مختلفة مسجلة به. ولهذا السبب يحتوي كل هاتف على MSC "رئيسي". يقوم MSC المنزلي بتخزين معلومات حول كل هاتف، مثل خطة الخدمة والموقع وحالة النشاط.
إذا تركت نطاق MSC المنزلي الخاص بك، فإن أي مراكز MSC جديدة في المنطقة المجاورة لك ستتواصل إلكترونيًا مع MSC المنزلي الخاص بك. بهذه الطريقة، يمكنك دائمًا تتبع موقعك بغض النظر عن المكان الذي تذهب إليه.
بغض النظر، طالما أن هاتفك قيد التشغيل وداخل نطاق برج خلوي، يمكن للبرج الخلوي استخدام إشارات الترددات الراديوية للتعرف على هاتفك الفريد. عندما يتصل شخص ما بهاتفك، يقوم أقرب MSC بتوجيه المكالمة إلى هاتفك. يمكن أن يحدث هذا عندما يبدأ هاتفك في "التجوال"، الأمر الذي قد يؤدي إلى فرض رسوم إضافية.
وبهذه الطريقة، يمكن للأشخاص إرسال واستقبال المكالمات من أي مكان حول العالم، حتى لو لم يكونوا بالقرب من برجهم "المنزلي".
ما هو نطاق تغطية أبراج الخليوي؟
بالطبع، لقد مررنا جميعًا بمواقف لم نتمكن فيها من الاتصال ببرج خلوي محلي وبالتالي لا يمكننا إجراء مكالمة. ربما تتساءل عن متوسط تغطية برج الخلية.
وهذا يختلف من مكان إلى آخر. نطاق أبراج الهواتف المحمولة ليس ثابتًا وسيتأثر بالعوامل التالية:
ارتفاع هوائي برج الخلية المحدد
تردد إشارة الهاتف المحمول التي يستخدمها هاتفك
طاقة إرسال الهاتف وبرج الخلية
الظروف الجوية حول أبراج الهواتف المحمولة
كيف تعكس المباني المختلفة أو تمتص طاقة الراديو
معدلات بيانات الوصلة الصاعدة والهابطة لجهازك المحمول
بشكل عام، تتباعد الأبراج الخلوية بحوالي ميل واحد إلى ميلين في مناطق الضواحي و0.25 إلى 0.5 ميل في المناطق الحضرية. في المناطق الريفية ذات التضاريس المسطحة، قد تكون المسافة بين الأبراج الخلوية تتراوح بين 30 و45 ميلاً. في المناطق الجبلية، قد تكون المسافة بين أبراج الاتصالات الخلوية من 3 إلى 5 أميال فقط.
في كل هذه الحالات، قد يتراوح متوسط المدى لبرج خلوي معين من بضعة أميال إلى عشرات الأميال. كل هذا يتوقف على العوامل المذكورة أعلاه!
ضع في اعتبارك أيضًا أن العديد من أبراج الهواتف المحمولة موضوعة بالقرب من بعضها البعض للتعامل مع حركة المرور المتزايدة.
على سبيل المثال، يوجد في المناطق الحضرية العديد من أبراج الهواتف المحمولة القريبة جدًا من بعضها البعض لأن العديد من الأشخاص يقومون بإجراء مكالمات من هذه الأبراج الخلوية طوال الوقت. في بعض الحالات، قد لا تتمكن من المرور بسبب حركة المرور الكثيفة، على الرغم من أن هذا نادر جدًا في الممارسة العملية.
