مقاله در مورد ماکروویو

بخشی از مقاله

ماكروويو

امواج راديويي با طول موج كوتاه است كه بخشي از طيف الكترو مغناطيس مي باشد. اين امواج در تلويزيون، رادار، تلفن همراه، پزشكي براي دياترمي و در آشپزخانه براي پخت غذا كار برد دارد. ماكروويو ها مانند نور بوسيله مواد جذب و يا منعكس شده ، فلزات اين امواج را منعكس نموده و غير فلزات مانند شيشه و پلاستيك امواج را از خودعبور ميدهند و موادي كه در ساختمان آنها آب وجود دارد مانند غذاها و مايعات به آساني انرژي ماكرو ويو را جذب نموده و آنرا به حرارت تبديل مي كنند.

در اجاقهاي ماكرو ويو امواج زماني ساطع مي شود كه درب آن بسته باشد و در اين زمان نشت امواج از كناره هاي درب و شيشه اجاق كمتر از ميزان توصيه شده استاندارد جهاني ميباشد. اما در صورت تعمير يا آسيب ديدن اجاق ممكن است نشت اشعه وجود داشته باشد و به اعضايي نظير چشم و بافت بيضه كه به گرما حساسند صدمه بزنند. حد تماس شغلي براي پرتو هاي راديو فركانس و ماكرو ويو فركانس-ْGHZ 30-300، به ميدان الكتريكي و مغناطيسي و جريانهاي القايي به

بدن در اثر پرتو گيري بستگي داشته و ميزان جذب ويژه (SAR) براي تمام بدن بايستي كمتر از 0.4w/kg باشد.
مخابرات مايكروويو در شبكه‌هاي LAN داراي استفاده محدودي هستند. اگر چه به دليل توان بيشتر آنها، اين سيستمها در شبكه‌هاي WAN ترجيح داده مي‌شوند، برخي از مزاياي اين سيستمها عبارتند از:

عرض باند خيلي بالا: در مقايسه با همه تكنولوژي‌هاي بي‌سيم، سيستمهاي ماكروويو داراي بالاترين عرض باند بوده ( به دليل توان بالاي سيستم‌هاي فرستنده) دستيابي به سرعت 100 مگابيت بر ثانيه و بالاتر در اين سيستمها امكان‌پذير است. سيگنالهاي ارسال شده ، مسافت‌ه

اي خيلي زيادي را طي مي‌كند:
همچنان كه قبلاً ذكر شد توان بالاي سيگنالها، امكان ارسال آنها به مسافت‌هاي خيلي دور را فراهم مي‌نمايد. اطلاعات ارسال شده را مي‌توان تا صدها مايل انتقال داد. ارتباط سيگنالها مي‌تواند بصورت نقطه به نقطه يا broadcast باشد: همانند ساير انواع مخابرات بي‌سيم، سيگنالها را مي‌توان دقيقاً در يك مسير ارتباطي نقطه‌ به نقطه متمركز نمود يا آنها را از طريق ارتباطات broadcast، به چندين موقعيت جغرافيايي ارسال نمود.
معايب مخابرات ماكروويو
مخابرات ماكروويو براي اغلب كاربران، بواسطه معايب زيادي كه دارند، گزينه مناسبي نيست، به ويژه چند عيب عمده در اين گونه سيستمها استفاده از آن را محدود به گروه خاصي از افراد مي‌نمايد برخي از اين معايب عبارتند از:
تجهيزات مربوطه گران هستند: تجهيزات ارسال و دريافت ماكروويو در مقايسه با ساير انواع تجهيزات ارتباطي بي‌سيم گران هستند. يك فرستنده/گيرنده مايكروويو Combo مي‌تواند تا 5هزار دلار هزينه داشته باشد. سيستمهاي مايكروويو ارزان‌تر نيز وجود دارند اما محدوده تحت پوشش آنها محدود مي‌باشد.
نياز به خط ديد مستقيم: به منظور عملكرد صحيح سيستمهاي مخابراتي ماكروويو مي‌بايست بين فرستنده و گيرنده يك خط ديد مستقيم وجود داشته باشد.

تضعيف اتمسفريك: همانند ساير تكنولوژيهاي بي‌سيم ( همانند ليزر مادون قرمز)، شرايط جوي(همانند مه، باران و برف) مي‌توانند تأثيري منفي روي ارسال مايكروويو اطلاعات داشته باشند. براي مثال يك توفان سهمگين بين فرستنده و گيرنده مي‌تواند سبب قطع ارتباط گردد. بعلاوه هر چه فركانس مايكروويو بالاتر باشد زمينه تضعيف بيشتر مي‌گردد.
تأخير انتشار: يك عيب مهم در سيستمهاي ماكروويو ماهواره‌اي، مسئله تأخير انتشار است، هنگامي كه بين دو ايستگاه زميني، از ماهواره بعنوان ايستگاه تقويت استفاده گردد، تأخير انت

شار معمولاً قابل توجه مي‌باشد.
ايمني: از آنجا كه پرتوهاي ماكروويو بسيار پرقدرت هستند مي‌تواند خطري براي انسان و حيوانات محسوب شود. در مسيري كه بين فرستنده و گيرنده قرار گيرند. مثلاً اگر دست خود را روي يك اجاق ماكروويو كم مصرف قرار دهيد مطمئناً شما را نمی کشد ولي براي شما ضررخواهد داشت.

LAN مايكروويو باند باريك
عبارت مايكروويو باند باريك، به معناي استفاده از باند فركانس راديويي مايكروويو در يك عرض باند نسبتاً باريك ( براي ارسال سيگنال) مي‌باشد. تا همين اواخر، همه محصولات LAN مايكروويو باند باريك، از باند مايكروويو داراي مجوز استفاده مي‌كردند، اما اخيراًَ حداقل يكي از شركتهاي سازنده يك محصول LAN را كه از باند ISM استفاده مي‌نمايد، عرضه نموده است.
حتماً شما ديش‌هاي ماهواره را در بالاي ساختمانها در سايت‌هاي بزرگ ديده‌ايد. اين ديشها اغلب براي برقراري ارتباطات مايكروويو مورد استفاده قرار مي‌گيرند. ارتباطات مايكروويو از امواج متمركز و بسيار پرقدرتي براي ارسال سيگنالهاي اطلاعات به مسافتهاي خيلي دور بهره‌گيري مي‌نمايند.
مخابرات مايكروويو از بخش پايين‌تر فركانسهاي گيگاهرتزي طيف الكترومغناطيسي استفاده مي‌كند، اين فركانسها كه بالاتر از فركانسهاي راديويي هستند، عملكرد و خروجي بهتري را نسبت به ساير انواع ارتباطات بي‌سيم ارائه مي‌دهند. دو نوع سيستم ارتباطات مايكروويو داده‌اي وجود دارند: سيستم‌هاي مايكروويو زميني و سيستم‌هاي ماهواره‌اي.
سيستم‌هاي مايكروويو زميني
سيستم‌هاي مايكروويو زميني، عموماً از آنتن‌هاي سهمي شكلي براي ارسال و دريافت سيگنالها در محدوده پايين‌تر طيف فركانسي گيگاهرتزي استفاده مي‌نمايند. سيگنالها شديداً متمركز بوده و مسير فيزيكي عبور آنها مي‌بايست در يك خط مستقيم باشد. برجهاي رله، بمنظور تقويت سيگنالها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. سيستم‌هاي مايكروويو زميني عموماً هنگامي مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه هزينه كابل‌كشي، عامل بازدارنده‌اي براي توسعه شبكه باشد.

از آنجائي كه اين سيستمها از كابل استفاده نمي‌كنند، پيوندهاي مايكروويو اغلب براي ارتباط چندين ساختمان به يكديگر جايي كه كابل‌كشي خيلي گران تمام شده يا نصب آن مشكل يا ممنوع باشد مورد استفاده قرار مي‌گيرد. براي مثال اگر يك ساختمان در دو طرف جاده‌اي كه امكان عبور كابل از رو يا زير آن جاده ميسر نباشد، واقع گرديده باشد از سيستم‌هاي مايكروويو زميني استفاده مي‌گردد.
از آنجائي كه تجهيزات مايكروويو زميني اغلب از فركانسهاي داراي مجوز استفاده مي‌كنند. هزينه و زمان اضافي مي‌بايست براي دريافت مجوز پرداخت گردد.
سيستم‌هاي مايكروويو زميني كوچكتر را مي‌توان در داخل يك ساختمان نيز مورد استفاده قرار داد. LANهاي مايكروويو داراي توان پاييني هستند و از فرستنده‌هاي كوچكي براي برقراري ارتباط با يكديگر و با هابهاي شبكه استفاده مي‌نمايند. سپس هابها را در قالب يك شبكه كامل مي‌توان بهم متصل نمود.
سيستم‌هاي مايكروويو زميني داراي مشخصه‌هاي ذيل مي‌باشند:

محدوده فركانسي: اغلب سيستم‌هاي مايكروويو زميني، سيگنالها را در طيف گيگاهرتزي پايين ( معمولاً در باند 4 تا 6 گيگاهرتز و 21 تا 23 گيگاهرتز) توليد مي‌نمايند.
هزينه: سيستم‌هاي كوتاه برد، نسبتاً ارزان تمام مي‌شوند و تا چند صدمتر را تحت پوشش قرار مي‌دهند. سيستم‌هاي ارتباطي راه دور معمولاً خيلي گران هستند. سيستم‌هاي زميني را مي‌توان از فراهم‌آوران اين تجهيزات اجاره نمود. هرچند هزينه اجاره در يك مدت زمان طولاني مي‌تواند گرانتر از خريد يك سيستم تمام شود.

نصب: مشكل نياز به خط ديد مستقيم بين فرستنده و گيرنده در سيستم‌هاي مايكروويو، نصب آنها را دچار مشكل مي‌كند. آنتن‌ها مي‌بايست در امتداد يك خط مستقيم قرار گيرند. همچنين از آنجائي كه فرآيند ارسال مي‌بايست در يك خط مستقيم انجام گيرد، يافتن سايتهاي مناسب براي نصب فرستنده/گيرنده ، يك مشكل قابل توجه به حساب مي‌آيد. در صورتي كه تشكيلات شما داراي يك سايت بلند بين دو آنتن باشد مي‌بايست سايت مناسبي را خريداري يا اجاره كنيم.
ظرفيت: با توجه به فركانس مورد استفاده، ظرفيت مي‌تواند تغيير كند اما نرخ داده‌ها در محدوده 1تا100 مگابيت بر ثانيه قرار مي‌گيرد.
تضعيف: پديده تضعيف تحت تأثير عواملي همچون فركانس، قدرت سيگنال، اندازه آنتن و شرايط جوي مي‌باشد. طبعاً در مسافت‌هاي كوتاه تضعيف مسئله قابل توجهي نيست اما باران و مه مي‌تواند اثري منفي روي ارتباطات ماكروويو فركانس بالا داشته باشد.

EMI :سيگنالهاي مايكروويو در مقابل EMI و استراق ‌سمع آسيب‌پذير هستند (البته سيگنالهاي مايكروويو را بمنظور كاهش استراق سمع)، رمزگذاري مي‌نمايند. همچنين سيستم‌هاي مايكروويو تحت تأثير شرايط جوي هستند. همانطور كه گفتيم فركانسهاي راديويي مايكروويو براي ارسال سيگنالهاي صوتي، تصويري و داده‌اي و اجتناب از بروز تداخل بين سيستمها در يك عر

صه جغرافيايي معين، مي‌بايست داراي مجوز باشند. در كشور آمريكا، سازمان FCC اين مجوزها را صادر مي‌نمايد. هر محدوده جغرافيايي، داراي شعاع 28 كيلومتر بوده و مي‌تواند 5مجوز را در برگيرد كه هر مجوز، 2فركانس را تحت پوشش قرار مي‌دهد. شركت موتورولا داراي 600 مجوز (1200فركانس) در باند 18گيگاهرتز مي‌باشد كه همه كلان شهرها با جمعيت 30000 نفر يا بيشتر را تحت پوشش قرار مي‌دهد.
تكنيك باند باريك معمولاً از پيكره‌بندي سلولي استفاده مي‌نمايد. سلولهاي مجاور از باندهاي فركانسي غيرهمپوشان در داخل باند 18 گيگاهرتز، استفاده مي‌نمايد. در آمريكا از آنجايي كه شركت موتورولا اين باند فركانسي را تحت نظارت دارد اين تضمين وجود دارد كه شبكه LAN مستقل در مكانهاي جغرافيايي نزديك به هم با يكديگر تداخل نكند. بمنظور ايجاد امنيت در مقابل استراق سمع همه سيگنالهاي ارسالي مي‌بايست رمزگذاري گردند.
يك مزيت LAN باند باريك داراي مجوز، آن است كه برقراري ارتباط عاري از تداخل را تضمين مي‌نمايد. برخلاف طيف بدون مجوز همانند ISM، محدوده طيفي داراي مجوز، به دارنده آن حق قانوني استفاده انحصاري از يك كانال ارتباط داده‌اي بدون تداخل را مي‌دهد. كاربران يك شبكه LAN استفاده‌كننده از باند ISM در معرض خطر بروز تداخل الكترومغناطيسي مي‌باشند.
مزايا و معايب شبكه‌های RF

مزايای شبكه‌هاي RF
سيستم‌هاي RF استفاده وسيعي در شيكه‌هاي LAN كنوني دارند:
عدم نياز به خط ديد مستقيم: امواج راديويي مي‌توانند به داخل ديوارها و ساير اجسام جامد نفوذ نمايند. بنابراين بين فرستنده و گيرنده نيازي به خط ديد مستقيم نيست.
هزينه پايين: فرستنده‌هاي راديويي از اويل قرن بيستم ظهور يافتند: پي از گذشت صدسال، اكنون فرستنده‌هاي راديويي با كيفيت بالايي را با هزينه نسبتاً پايين مي‌توان توليد نمود.

انعطاف‌پذيري: برخي از سيستم‌هاي RFLAN، به كامپيوترهاي laptop امكان مي‌دهند تا با استفاده از كارتهاي شبكه بي‌سيم در حال حركت با يكديگر و با شبكه LAN ميزبان ارتباط برقرار نمايند.
معايب شبكه‌هاي RF
همانند ساير انواع شبكه‌هاي بي‌سيم، شبكه‌هاي RF نيز داراي معايب خاص خود هستند. برخي از اين معايب عبارتند از:
مستعد بودن در مقابل استراق سمع اطلاعات: از آنجائي كه سيستم‌هاي RF در همه جه

تها پخش مي‌شوند، هركس مي‌تواند به آساني در مسير سيگنال قرار گرفته، آنرا دريافت نمايد. سيستمهاي RF از فرآيند رمزگذاري طيف گسترده استفاده مي‌كنند كمتر در معرض اين مشكل قرار دارند.

تداخل راديويي: همه تجهيزات مكانيكي مجهز به موتورهاي الكتريكي، سيگنالهاي RF سرگردان (پارازيت) را توليد مي‌كنند. موتورهاي بزرگتر، سيگنالهاي RF بزرگتري را توليد مي‌كنند. اين سيگنالهاي RF متفرقه ممكن است با سيگنال اصلي اطلاعات تداخل يافته كه در صورت بروز اين اتفاق، سيگنالهاي متفرقه را نويز RF مي‌نامند.
گستره محدود: سيستم‌هاي RF داراي پوشش جغرافيايي شبكه‌هاي ماهواره‌اي نيستند ( اگرچه آنها مي‌توانند نسبت به شبكه‌هاي مادون قرمز، محدوده وسيعتري را تحت پوشش قرار دهند). بواسطه گستره محدود آنها از اين گونه سيستمها عموماً در شبكه‌هاي برد كوتاه ( مثلاً از يك PC به يك هاب) مي‌توان استفاده نمود.
شبكه‌هاي LAN طيف گسترده
شبكه‌هاي طيف گسترده
امواج راديويي طيف گسترده از فركانسهاي راديويي براي ارسال اطلاعات استفاده مي‌كنند، اما به جای يك فركانس، بطور همزمان از چندين فركانس راديويي بهره‌گيري مي‌كند. دو تكنيك مدولاسيون براي اجراي اين فرآيند مورد استفاده قرار مي‌گيرد: مدولاسيون مستقيم فركانس و تكنيك جهش فرکانس.
مدولاسيون مستقيم فركانس، معمولترين روش مورد استفاده در اين سيستم‌هاست. در اين تكنيك، داده‌هاي اصلي به اجزاء فرعي بنام chip تقسيم گشته و سپس روي فركانسهاي جداگانه‌اي ارسال مي‌شود. بمنظور گمراه كردن استراق سمع‌كنندگان اطلاعات از سيگنالهاي كاذب و جعلي نيز مي‌توان بهره‌گيري نمود. فرستنده و گيرنده هدف هماهنگ گشته بطوري كه گيرنده مي‌داند كدام سيگنالها معتبر مي‌باشد. سپس گيرنده، چيپها را ايزوله نموده، آنها را مجدداً به يكديگر متصل و اطلاعات كاذب را بدور مي‌اندازد.
هركسي مي‌تواند در مسير سيگنال قرار گرفته و آنرا دريافت كند. اما شناسايي فركانسهاي صحيح، جمع‌آوري چيپ‌ها، آگاهي يافتن از چيپ‌هاي معتبر و استخراج پيام كار ساده‌اي نيست. بنابراين استراق‌سمع اطلاعات در اين سيستم‌ها بسيار مشكل مي‌باشد. در تكنيك frequency hopping ، فرستنده سريعاً چندين فركانس از پيش تعيين شده سوئيچ مي‌نمايد. بمنظور عملكرد صحيح اين سيستم، فرستنده و گيرنده مي‌بايست كاملاً با يكديگر همزمان گردند. بواسطه استفاده از چندين فركانس ارسال بطور همزمان، عرض باند كانال افزايش مي‌يابد.
فرستنده/ گيرنده‌هاي طيف گسترده داراي مشخصات زير هستند:

محدوده فركانسي: سيستم‌هاي طيف گسترده اصولاً در محدوده فركانسهاي بدون مجوز عمل مي‌نمايند. در ايالات متحده آمريكا، دستگاههاي ارتباطي داراي ۹۰۲ تا ۹۲۸ مگاهرتز داراي استفاده بيشتري بوده اما گيرنده‌هاي ۲.۴ گيگاهرتز نيز وجود دارند.
هزينه: اگرچه هزينه، وابسته به نوع تجهيزاتي است كه شما انتخاب مي‌كنيد. با اين وجود اين سيستمها نسبتاً ارزان مي‌باشند. ( در مقايسه با ساير رسانه‌هاي بي‌سيم).
نصب: با توجه به نوع تجهيزاتي كه مورد استفاده قرار مي‌گيرند، فرآيند نصب ممكن است ساده يا نسبتاً پيچيده باشند.
ظرفيت: عمومي‌ترين سيستم‌ها( سيستمهاي ۹۰۰ مگاهرتزي) داراي نرخ ارسال داده‌ا

ي ۲ تا ۶ مگابيت بر ثانيه هستند، اما سيستم‌هايي كه در طيف گيگاهرتزي عمل مي‌نمايند. نرخ ارسال داده‌هاي بالاتري را ميسر مي‌سازند.
تضعيف: ميزان تضعيف وابسته به فركانس و توان سيگنال مي‌باشد. از آنجائي كه سيستم‌هاي ارسال طيف گسترده داراي توان پاييني هستند ( سيگنال ضعيف‌تر) بنابراين معمولاً در معرض تضعيف بالايي قرار دارند.

EMI: مصونيت در مقابل EMI در اينگونه سيستمها پايين بوده اما از آنجائي كه امواج طيف گسترده از فركانسهاي مختلفي استفاده مي‌نمايند، بروز تداخل در فركانسهاي مختلف سبب تخريب سيگنال مي‌گردد. ميزان آسيب‌پذيري در مقابل استراق‌سمع اطلاعات نيز پايين مي‌باشد.

-امواج راديويي Radio frequency : امواج راديويي مسافت هاي زيادي را طي مي كند و به راحتي در ساختمانها نفوذ مي كنند لذا هم براي ارتباط دروني (داخل ساختمان) و هم براي ارتباط بيروني به طور گسترده مورد استفاده قرار مي گيرند خواص امواج راديويي به فركانس بستگي دارد، در فركانس هاي پائين امواج راديويي از موانع عبور مي كند، اما قدرت آن با فاصله گرفتن از منبع كاهش مي يابد، در فركانس هاي بالا امواج تمايل دارند در خط مستقيم حركت كنند و با برخورد موانع منعكس مي شوند .
فركانس امواج راديويي بكار رفته در شبكه هاي بي سيم، بين محدودة 10 كيلوهرتز تا چند گيگا هرتز قرار مي گيرند امواج راديويي چند سويه هستند يعني به خودي خود در تمام جهات منتشر مي شوند اما مي توان به كمك آنتن هاي ويژه جهت امواج راديويي را محدود به يك سمت خاص نمود.
انتشار امواج راديويي بسيار زياد است ضمن آنكه مي توان به كمك دستگاههاي فرستنده گيرنده (Transcervice) راديويي اين امواج را براي ارسال به نقاط دوري تقويت كرد. سرعت انتق

ال داده ها در سيستم هاي راديويي بين 1 تا 11 مگابيت بر ثانيه است. سيستم راديويي مي تواند در سيستم هاي شبكه اي سيار Mobile نيز مورد استفاده قرار گيرد ارتباطات در اين محدوده نياز به مجوز ندارند.
2- مايكروويو Microwave : در بالاي 100 مگاهرتز امواج خط مستقيم را طي مي كنند و لذا به سختي كانوني مي شوند با متمركز كردن تمام انرژي ها در يك پرتو كوچك توسط آنتن سهموي (مانند ديش تلويزيون ماهواره) نسبت سيگنال به اختلال بيشتر خواهد شد، اما آنتن ه

اي فرستنده و گيرنده ، بايد دقيقاً با يكديگر تنظيم شده باشند. علاوه بر اين، اين جهت يابي موجب مي شود كه چند فرستنده اي كه در يك رديف قرار دارند بدون تداخل با چندين گيرنده اي كه در رديف ديگر قرار دارند ارتباط برقرار مي كنند.
نوع ديگر شبكه هاي بي سيم از امواج راديويي در باند فركانس مايكروويو براي محيط انتقال استفاده مي كنند. امواج مايكروويو برخلاف امواج راديويي فقط در يك جهت منتشر مي شوند اين امواج در برابر تداخل حاصل از فعاليتهاي الكتريكي اتمسفري نظير رعد و برق بسيار حساس هستند در سيستم هاي مايكروويو نيز همانند امواج راديويي سرعت انتقال داده به فركانس سيگنال بستگي دارد و در ناحيه اي بين 1 تا 10 مگابيت بر ثانيه قرار مي گيرد.

فركانس سيگنال در سيستم هاي مايكروويو بين 4 تا 14 گيگاهرتز مي باشد. سيستم هاي مايكروويو به دو صورت مورد استفاده قرار مي گيرند. سيستم هاي زميني و سيستم هاي ماهواره اي سيستم هاي مايكروويو زميني از آنتن هاي بشقابي دو طرفه براي رلة امواج استفاده مي كنند و بايد داراي مجوز باشند. سيستم هاي ماهواره اي مايكروويو از طيف فركانس باند كوتاه استفاده كرده و براي رله آنها از ماهواره ها كمك گرفته مي شود. تضعيف در سيستم ملي راديويي و مايكروويو نيز وجود دارد. در اين سيستم ها تضعيف به اندازة آنتن و فركانس بستگي دارد.