شخص مثلك مهتمّ باتصالات Microwave ، لا بدّ أنّه قد سمع الكثير عن منطقة فريسنل Fresnel-zone في وصلات الميكرويف ومدى تأثيرها على جودة الاتّصال.
حسنًا، هل تساءلت يومًا عن العوامل التي تغيّر من قوّة الإشارة واستقرارها؟
تعد هذه المنطقة من أهمّ مفاهيم الاتصالات اللاسلكية التي تتحكّم بسلامة الاتصالات عبر المسافات الطويلة، خاصة في وصلات الميكرويف.
دعونا نتعلّم معًا ما هي منطقة فريسنل Fresnel-zone وما أهميتها في عالم الاتصالات، وكيفية استخدامها لضمان اتصالات سريعة وموثوقة عبر الهواء!
منطقة فريسنل (Fresnel-zone) هي المساحة البيضاوية الشكل التي تحيط بخطّ الرؤية المستقيم بين الهوائيات (Point to point connection) في نظام الاتصالات اللاسلكية، مثل وصلات الميكرويف، وتعتبر هامّة جدًّا لضمان استقبال وإرسال الإشارة بشكل فعّال دون حدوث تداخل للتأكد من وصولها بنجاح إلى الهوائي الهدف.
تمّت تسمية مناطق فريسنل بهذا الاسم نسبة للفيزيائي الفرنسيّ اوغستين جان فريسنل الذي وصفها لأول مرّة في أوائل القرن التاسع العاشر.
إنّ الإشارة اللاسلكية تتأثّر بتداخل وتشويش ناتجين عن العوائق التي تظهر في مسارها (بين طرفين) مثل المباني أو الأشجار أو التضاريس الطبيعية الأخرى، وهنا يأتي دور منطقة فريسنل لضمان سلامة وجودة الاتصال كونها تسمح بتقليل التداخل وتزيد من كفاءة النظام واستقراره.
في منطقة فريسنل: يجب أن تبقى الإشارة اللاسلكية فعّالة وذات جودة جيّدة، إذا تعرضت الإشارة لتشويش أو ضعف في هذه المنطقة، فقد يؤدي ذلك إلى تدهور أداء الاتصال أو حتى فقدان الاتصال بشكل كامل.
وبالتالي يعدّ فهم وإدارة منطقة فريسنل أمرًا مهمًا لا يمكن تجاهله في تصميم وتشغيل أنظمة الميكرويف.
تعتبر دراسة نصف قطر منطفة فريسنل أمرًا أساسيًّا لفهم وتحليل هذه المساحة بدقّة، إذ يمكننا اعتباره مرجعًا هامًّا لدراساتنا حول عدد مناطق فريسنل المتعدّدة، وبما أنّ نصف القطر يصل بين طرفين اثنين فإنّ حسابه متعلّق بنطاق تردد الوصلة والمسافة بين هذين الطرفين، وذلك عن طريق المعادلة التالية :
rn = √(n * λ * d1 * d2 / (d1 + d2))
حيث:
باعتبارك شخصًا مستجدًّا بتحليل هذه المنطقة فمن الأمور الجوهريّة الواجب معرفتها أنّه هناك عدد كبير من مناطق فريسنل يتميز كل منها بمستوى مختلف من قوّة الإشارة (يمكنك تخيّل الأمر مثل سلسلة من الحلقات البيضاويّة ضمن بعضها البعض والتي يكون مركزها دائرة) وأنّ منطقة فريسنل الأولى First-Fresnel-zone هي الأهمّ والأكثر حساسيّة.
يجب الإشارة إلى أنّ منطقة فريسنل ليست محصورة فقط في استخدامات الميكروويف Microwave، بل يمكن أيضًا تطبيق مفهومها في العديد من التطبيقات الأخرى طالما هناك حاجة لنقل الإشارات (Signals) بين نقاط محددة فهذا سيساعدنا جدًّا بفهم كلّ ما يؤثّر على جودة الاتصال وحلّ المشكلات المتعلّقة بالمدى المكانيّ والتقنيّ بين الهوائيات.
إضاءة :في حال واجهت عائقًا داخل المنطقة فريسنل، ينبغي لنا اتخاذ الإجراءات التالية:
|
اقرأ أيضًا: لماذا نستخدم أنظمة Microwave Transmission في نقل البيانات؟
تكمن أهميّة منطقة فريسنل في أنظمة وصلات الميكرويف في كونها تحافظ على سلامة وفعالية الاتصالات اللاسلكية والتقليل من تداخل الإشارات والحدّ من تأثير الضجيج أو حدوث تشويش كبير.
إذ تتجلّى هذه الأهميّة في النقاط التالية:
لقد أوضحنا سابقًا أنّ منطقة فريسنل تُحيط بشكل كامل بمسار الإشارة اللاسلكية، وتعمل على حمايتها من العوامل الخارجيّة التي تسبّب انحرافها أو امتصاصها. مما يُؤدي إلى تدهور جودة الاتصال أو حتى انقطاعه.
لذلك، تُساعد منطقة فريسنل على تحديد مسار الإشارة الأمثل وتوجيهها بشكلٍ مباشر بين الهوائيات مما يُؤدي إلى وصولها قوية إلى الطرف الآخر والحدّ من فقدانها وبالتالي زيادة كفاءة النظام واستقراره.
إذًا، بفضل منطقة Fresnel-zone يمكن تحقيق ما يلي:
أي تحديد الشروط والمعايير اللازمة لضمان توفير إشارة قوية ومستقرة. إذ يمكن للمهندسين حساب المناطق التي يجب أن تظل خالية من العوائق لضمان وصول الإشارة بقوة كافية ودون تشويش. هذا يساعدهم في تحديد المواقع الأمثل. لتركيب الهوائيات بحيث تكون قادرة على توفير تغطية إشارة جيّدة جدًّا.
وهذا يشير إلى فحص أداء الاتصال اللاسلكي بين المرسل و المستقبل، وتحديد مدى كفاءته وملاءمته لنقل البيانات بشكل صحيح وفعال
وبالتالي اتّخاذ الإجراءات اللازمة لتحسين أداء النظام، مثل تغيير مواقع الهوائيات أو تبديل القنوات أو استخدام تقنيات إضافية لتعزيز جودة الاتصال.
لكن، لا تقتصر أهمية منطقة فريسنل على وصلات الميكرويف فقط، بل تُستخدم أيضًا في مجالات أخرى مثل علم الفلك والرادار والأقمار الصناعية. .
وهكذا نجد أنّ منطقة تُعدّ Fresnel-zone مفهومًا أساسيًا في استقرار الاتصالات وجودتها، مما يعزز كفاءة نقل البيانات ويسهم في توفير بيئة آمنة وموثوقة.
مناطق فريسنل (Fresnel zones) هي مناطق بيضاوية تحيط بحخطّ الرؤية بين الهوائيات في نظام الاتصالات اللاسلكية، الغاية من دراستها وفهمها أن نحافظ قدر الإمكان على سلامة الإشارات حتى تصل للمستقبل .
سنقسّم هذه المناطق إلى منطقة أولى، وأخرى ثانية، وثالثة وما فوق.
ملاحظة 👇:منطقة فريسنل الأولى First-Fresnel-zone:
|
أيّ أنّه كلّما ازداد رقم المنطقة أصبح من الممنوع حدوث انعكاس وذلك لتعزيز قوة الإشارة أو تحسين جودتها في حالات التداخل، والمنطقة الأولى لها الأهمية القصوى لأنّها تحدّد مسار الإشارة المباشر بين الهوائيات.
هو ليس سوى مقدرة الطاقة المنعكسة من هذا السطح. وتتراوح قيمة معاملات الانعكاس من 0 إلى 1 وهذا يعتمد على المادّة أو السطح.
إذ إنّ معامل الانعكاس. يكون صفرًا تقريبًا عندما تكون التضاريس وعِرة أو منطقة جبليّة. فهذا يعني أنّ كلّ الطاقة تصل بأمان إلى هوائي الاستقبال .
واعتمادًا على هذا، إذا كان هناك هوائيان على نفس الارتفاع فسيكون معامل الانعكاس بالضبط في منتصف مسار الميكرويف.
بالتأكيد يمكننا حساب معامل الانعكاس في وصلات الموجات الدقيقة، فكلّما كانت المسافة بين المرسل والمستقبل قريبة كلّما قلّت نسبة ال Bit error rate، وعلى العكس، كلّما كانت المسافة بين المرسل والمستقبل بعيدة كلّما ازدادت نسبة الانعكاس Reflection.
طالما عمليّة الانعكاس تحدث ضمن منطقة فريسنل الأولى فهو أمر جيد وذلك لأنّ زمن الانتقال من لحظة مغادرة الهوائي إلى لحظة الدخول في منطقة فريسنل الأولى هو زمن قصير أي التأخير (Delay) قليل
بالمقابل تظهر مشاكل عديدة إذا حصل انعكاس في منطقة فريسنل الثانية وما فوق وذلك لوجود Time Delay عالٍ.
بمعنى أنّه يمكن أن تكون الإشارة الأولى قد وصلت وبسبب التأخير الناجم عن High Bit error rate
ستصل الإشارة الثانية تقريبًا في ذات المدّة الزمنيّة وبالتالي سيحصل تضارب ويتأثّر الاتصال في المرسل والمستقبل.
الحلّ أن نقوم بتنزيل الميكرويف قليلًا باتّجاه الأرض من أجل تخفيض الـــ Time Delay وكذلك Bit error rate.
لهذا الأمر، نحن سوف نسعى دائمًا لتقليل الانعكاس خارج منطقة فريسنل الأولى.
وهكذا نجد أنّ فهم كيفية عمل هذه المنطقة وكيفية التعامل معها يمّثل خطوة أساسية لتحسين استقرار الاتصالات وكفاءتها.
إذا كنت ترغب في استكشاف المزيد حول الأمواج الميكروية والاتصالات اللاسلكية، فنحن في أكاديمية اتصالاتي نقدّم دورة شاملة بعنوان “دورة الأمواج الميكروية Microwave Transmission.
إن التعلم المستمر هو مفتاح للنجاح، ونحن هنا في انتظارك لنساعدك في رحلتك التعليمية والمهنية. تواصل مع كادر اتصالاتي من هنا!
Optimized by Seraphinite Accelerator