...
👋 مرحباً!
تواصل معنا الآن

مدخل إلى أنظمة التغطية الداخلية للمباني IBS

  • سبتمبر 1, 2023

.تُعتبر التغطية الداخلية للمباني (IBS) من الجوانب الحيوية في مجال الاتصالات الحديثة. فهي تُعزز الاتصال السلس والفعال بين الأفراد والأجهزة اللاسلكية داخل المنشآت. 

توفر التغطية الداخلية أداءً ممتازًا للشبكات اللاسلكية، مما يحسن من استقرار وجودة الاتصالات الصوتية ونقل البيانات. وبالتالي زيادة الكفاءة والإنتاجية في بيئة العمل وتحسين تجربة المستخدم في المباني والمناطق المغلقة. 

في هذا المقال سنشرح بنية نظام IBS وأهم المعلومات التي يجب على مهندس الاتصالات أن يعلمها قبل الدخول في هذا المجال.


ما هو مفهوم التغطية الداخلية للمباني IBS؟

هو نظام تقوية شبكة الموبايل داخل المباني، أي عملية بناء أبراج الاتصالات الخارجية داخل المبنى. إذ تعتمد التغطية الداخلية للمباني IBS على نظام الهوائيات الموزّعة DAS ويستخدم هذا النظام عندما تكون شبكة الجوال ضعيفة أو منعدمة تحت الأرض وفي المباني الضخمة وناطحات السحاب.

ومن هنا يأتي نظام تقوية شبكة الجوال ليربط داخل المبنى بشبكة الموبايل الرئيسية في الخارج وبالتالي تصبح التغطية والشبكة داخل هذا المبنى قوية ومستقرة وبسرعات عالية دائما، لأن العوامل الخارجية لا تؤثر على ما داخل المبنى ولأننا نستطيع التحكم بعدد الهوائيات داخل هذا المبنى وتحديد أماكن توزيعها لتشمل كامل البناء.

لا سيما بسبب تأثير العديد من العوامل الخارجية على تغطية الـ Outdoor مثل الأمطار، الرياح، الغبار وغيرها، وبالتالي تنتج الحاجة إلى تركيب تغطية داخلية في الـ malls وفي الأبراج الكبيرة وفي الفنادق وفي بعض البيوت التي تستخدم مكررات Repeaters لضمان استقرار التغطية داخل هذه المباني وحمايتها من العوامل الخارجية.

كيف يتم بناء أنظمة التغطية الداخلية للمباني IBS؟

على عكس أنظمة التغطية الخارجية التي تتكون من العديد من المعدات والأجهزة الظاهرة للعيان في الشوارع وأسطح الأبنية. يُبنى نظام التغطية الداخلية عبر نظام كامل متكامل يعرف بـ DAS (نظام توزيع الهوائيات)، إذ لا نستطيع إدخال تغطية الـ Outdoor إلى المباني لعدة أسباب:

  • free space pathloss: أي عندما تتعرض الإشارة للعديد من العوامل والتأثيرات التي تفقدها قوتها مثل الانعكاس أو التداخل أو تعدد المسارات مما يمنع وصولها إلى بعض المناطق البعيدة عن أبراج التغطية. 
  • حظر الإشارة الخارجية: إذ تعزل الجدران الإشارة بنسب متفاوتة حسب نوع الحائط وتسليحه،  ففي بعض الجدران تكون نسبة الضياعات 10dB ومن الممكن أن تصل إلى -60dB حتى -150dB في المباني العسكرية والحكومية ووزارات الدفاع، مما يجعل الإشارة الخارجية محظورة تمامًا من الدخول عبر الجدران لداخل المبنى للسرية التامة وذلك في تقنيات الـ 2G و 3G و 4G، على عكس تقنية الـ 5G فلسنا بحاجة لأن تكون الجدران عازلة، إذ يكفي أن يكون هناك جدران للمبنى لأنه في تقنية 5G والـ mm waves لن تستطيع التغطية الخارجية أن تؤثر على التغطية الداخلية.

بماذا تتميز IBS عن التغطية الخارجية؟

تكمن نقاط الاختلاف بين التَغطية الدَاخلية للمباني والتغطية الخارجية في محدودية  عدد الـ Sectors وعدد المستخدمين الذين يمكنهم الاتصال بالبرج ، لأنَّ الـ RF Module يخدم عدد معين من الأشخاص.

إذ يمكن تقسيم البرج الواحد في التغطية الخارجية إلى  6Sectors كحد أقصى، لا سيما أن منطقة التداخل تزداد بازدياد عدد الـ Sectors وبالتالي تصبح الإشارة سيئة جدًا، علاوةً على أن هوائيات أبراج التغطية الخارجية تغطي مساحات واسعة ومفتوحة مما يجعل أمر التحكم بالتداخل صعب وغير ممكن. 

أما في الـindoor فمن الممكن أن نفصل كل door بـ 2Sectors لا سيما أن منطقة التداخل تكون جدًا قليلة نظرًا لأن  الـPower للهوائي تكون ضعيفة وتغطي منطقة صغيرة، مما يجعلنا في حاجة لزيادة عدد الهوائيات في الـ IBS وبالتالي زيادة عدد الـ Sectors داخل المبنى.

لكمال الرؤية في أذهانكم سنستعرض مثال يوضح المفارقة بين التغطية الداخلية للمباني والتغطية الخارجية، فلو فرضنا أنه لدينا مبنى بـ6 طوابق، بالتالي يمكن تغطيته بـ12Sectors وهذا من المستحيل تطبيقه في نظام الـOutdoor لأن الـ outdoor يغطي عشرات المباني وليس مبنى واحد ولايمكن تركيب كل هذه الـ Sectors في برج واحد.

مثال آخر، لو أن مستخدم ما، موجود في الـ Outdoor ويستقبل بيانات بسرعة 5Mbps ثم دخل إلى الـ Indoor فسوف يستقبل بيانات بسرعة 100Mbps لنفس الكبينة لأن عدد المستخدمين في المبنى تكون أقل من الـ Outdoor.

ما هي مكونات نظام التغطية الداخلية للمباني؟ 

لنلقي نظرة شاملة على مكونات البنية الداخلية لأنظمة التغطية الداخلية للمباني لدى Vendor CommScope:

  • Donor Antenna: هوائي المانح – ينقل ويستقبل (Tx Rx) إشارات التردد اللاسلكي من برج خلوي أو برج أمان عام.
  • Omni Coverage Antenna: هوائي يرسل ويستقبل نطاقات RF متعددة (Tx / Rx) في وقت واحد بين الكبل المحوري والجهاز المحمول.
  • Riser Cable: الكبل الناهض – كابل متحد المحور من نوع Heliax 500 يستخدم لنقل إشارات التردد اللاسلكي بين الهوائي المانح ومعزّز الإشارة ((المكرر))
  • Splitters/Combiners: الموزّعات / المجمّعات ويستخدم لتقسيم أو دمج إشارات التردد اللاسلكي بين مسارين أو أكثر من مسارات الكابلات.
  • ION-B Remote Unit: وحدة التحكم عن بعد ION-B تقوم بتحويل وتضخيم إشارات التردد اللاسلكي من وإلى الإشارات الضوئية لنقلها عبر جزء الكبل المحوري من الشبكة من وإلى الهوائي.
  • Cable Plenum – Heliax: كبل متحد المحور ذو تصنيف مكتمل 50 يستخدم لنقل إشارات التردد اللاسلكي فوق السقوف المنخفضة وعبر المساحات الكاملة في المبنى إلى هوائيات التغطية.
  • Single-mode fiber: ليف ضوئي أحادي النمط المُحسَّن بالليزر والمُستخدم لتوصيل الوحدة الرئيسية للوحدة الخارجية البعيدة.
  • ION-B Master Unit: تحول إشارات التردد اللاسلكي من وإلى إشارات ضوئية للنقل على الألياف أحادية الوضع من وإلى الوحدة البعيدة.
  • Node-A Repeater: المكرر وهو يقوم بتضخيم وتكييف الإشارات خارج الهواء في نطاقات تردد متعددة كإشارة مصدر لنظام IBS.

ما هي المتطلبات اللازمة لمهندس الاتصالات لفهم أنظمة المباني الداخلية IBS؟

لا يمكن حصر كل ما يلزم مهندس التغطية الداخلية للمباني من متطلبات ومستلزمات في فقرة واحدة، إلا أننا سنعمد إلى استعراض أهم تلك المتطلبات:

1. يجب أن يكون لديك معرفة شاملة بتكنولوجيا شبكات الموبايل جميعها:

أي بدءًا من 1G وصولًا إلى 5G لا سيما أنك في الأنظمة الداخلية للمباني IBS ستواجه كل هذه التقنيات أيضًا:

  • 1G: بدأ في 1980 وكان analog ولم يكن له معيار أساسي لذلك فشل.
  • 2G: بدأ في 1990 وانتقلنا فيه من الـ analog إلى Digital وشمل المكالمات و الرسائل قصيرة SMS.
  • 3G: استطعنا من خلله لأول مرة الاتصال بالانترنت و الولوج للشبكة.
  • 4G: استطعنا من خلاله إجراء مكالمات فيديو عبر الإنترنت.
  • 5G: ساهم في إتتشار تطبيقات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء والسيارات ذاتية القيادة.
2. معرفة بالبنية الأساسية لشبكات الموبايل:
  • 1Macro Network Topology.
  •  RF Sources.
  • In-Building Components.
  • Distributed Antenna Systems (DAS).
  • Network Management.
3. معرفة شاملة عن الأمواج المباشرة والغير مباشرة والانكسار والانعكاس و الانحراف.

هناك عوامل كثيرة تؤثر على الاشارة والموجات منها الانكسار والانحراف بسبب المباني والعوائق والتضاريس.

4. معرفة ما هي مكونات الـ IBS:

في Outdoor لدينا هوائي و كابلات و Rf Module ويمكن أن يكون هناك TMA وRET، ولكن في IBS  هناك مكونات إضافية أخرى Passive Components مثل: Supplier, Antenna ,Splitter ,Coupler ,Hybrid, Combiner, Attenuator, Load ,Filter, Cable ,Connecter.

5. معرفة RF Parameters أو RF Consideration:
  •         Material Effects and Characteristics: معرفة ما الفرق بين تأثير الأبواب والزجاج والجدران على الإشارة وماهو مقدار الـLosses لانكسار الإشارة الناتج عنها.
  •         Electromagnetic Principles: مبادئ الأمواج الكهرومغناطيسية
  •         Propagation Mechanisms for In-Building Environments: آليات الانتشار للبيئات داخل المبنى.
  •         Uniform Plane Wave.

ما هي استراتيجية تصميم نظام DAS لمشروع ما؟

يجب التحضير الفعلي لتنفيذ المشروع من خلال الدراسة المالية له وما يتطلبه من معدات و هوائيات وكم الإيرادات التي ستأتي منه و ما هي مدة تنفيذه بالإضافة إلى ضرورة وجود أدوات محاكاة لهذا لنظام قبل تنفيذه بشكل فعلي ومعرفة عدد تقريبي للمستخدمين فيه. حتى لا تتم خسارة الموارد المالية و التكاليف الباهظة التي يتطلبها بناؤه على أرض الواقع والتي ممكن أن تصل إلى ملايين الدولارات.

إذًا من الضروري جدًا وجود أدوات محاكاة ثلاثية الأبعاد (Simulation Tools). لحساب عدد الهوائيات الواجب تركيبها لتغطية  المبنى بأكمله. وقوة الإشارة في كل زاوية من المبنى و حساب المبلغ اللازم لتنفيذ المشروع. ومعرفة فيما إذا كانت إيرادات هذا المشروع ستغطي تكاليف إنشائه أم لا.

من أشهر وأفضل أدوات المحاكاة المستخدمة في الشرق الأوسط والعالم. هي أداة المحاكاة الأمريكية ( Ibwave) وأداة المحاكاة السويدية (Ranplan) إلا أنَّ الحصول على شهادات عالمية من هذه الأدوات. مكلف جدًا أي حوالي 7000دولار لكل شهادة. لذلك يقدم لك المهندس إبراهيم إبراهيم. خبرته في هذا المجال من خلال دورة IBS عبر موقعنا الإلكتروني.


أخيرًا، إن استراتيجيات التطوير والتحسين في نظم التغطية الداخلية للمباني. تعد استثمارًا حيويًا لتلبية احتياجات المستخدمين والمؤسسات في عالم متصل دائمًا. وبفضل احترافية مهندسي الاتصالات، يمكن تحقيق تجارب اتصال استثنائية تُعزز التواصل والتفاعل بين الأفراد والمؤسسات. مما يُسهم في تطور المجتمع والاقتصاد. لا سيما أنه في المستقبل ما بعد عشر سنوات ستتوجه كل المباني في العالم. إلى التغطية الداخلية  IBS حتى يمكن تخديم المدن الذكية وتطبيقات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء. حتى أستطيع جمع بيانات من هذه الأجهزة التي تعمل مع بعضها البعض.

 

Leave A Reply

بحث

Seraphinite AcceleratorOptimized by Seraphinite Accelerator
Turns on site high speed to be attractive for people and search engines.