ما هي أجهزة الاتصالات الهاتفية عبر الأقمار الصناعية

خلال السنوات الأخيرة علمت الأحداث المختلفة مدى أهمية توصيلها، حيث يمكن أن يحدث أقل توقع ممكن في أي وقت من الكوارث الطبيعية مثل الأعاصير والزلازل، وخلال هذه الأحداث يكون فشل شبكات الاتصال أمراً شائعاً ممّا يترك الآلاف من الناس غير متصلين، وبفضل التقدم في قطاع اتصالات الأقمار الصناعية هناك جهاز قادر على تقديم المساعدة في المواقف الصعبة وهي هواتف الأقمار الصناعية.

ما هو الهاتف المحمول عبر الأقمار الصناعية

الهاتف المحمول عبر الأقمار الصناعية: هو الذي يشار إليه أيضاً باسم الهاتف الفضائي، وهو نوع من الهواتف المحمولة التي تتصل بهواتف أخرى عن طريق الراديو من خلال الأقمار الصناعية المدارية بدلاً من المواقع الخلوية الأرضية، كما تفعل الهواتف المحمولة، والميزة الرئيسية للهاتف المحمول عبر الأقمار الصناعية هي أنّ استخدامه لا يقتصر على المناطق التي تغطيها الأبراج الخلوية ويمكن استخدامها في معظم أو كل المناطق الجغرافية على سطح الأرض.

تعتبر الحكومة ووكالات السلامة العامة وشركات الطاقة والشاحنين ومنظمات البحث والإنقاذ من المشترين الرئيسيين للهواتف المحمولة عبر الأقمار الصناعية، كما يشتري عامة الناس هاتفاً محمولاً عبر الأقمار الصناعية كخيار احتياطي؛ لأنّ أنظمة الشبكات التقليدية تفقد قدرتها على الاتصال عبر أي جزء من العالم.

أساسيات أجهزة الاتصالات الهاتفية عبر الأقمار الصناعية

على عكس شبكة الهواتف المحمولة وشبكة “GSM“، فإنّ فعالية الهاتف عبر الأقمار الصناعية لا تعتمد على هوائيات الإرسال الأرضية، والتي تم إعدادها من قبل مشغلي شبكات الهاتف المحمول المختلفين لتغطية منطقة جغرافية، ولكن إرسال واستقبال الإشارات من خلال الأقمار الصناعية الموجودة في المدار حولها الأرض.

في عام 1989م أدخلت شركة موتورولا الرائدة عالمياً في مجال الاتصالات في ذلك الوقت مفهوم أول نظام اتصالات محمول يعتمد على الأقمار الصناعية، وهذه الفكرة الرائدة لم تكن مخصصة فقط للمستكشفين والملاحين ولكن أيضاً لظروف الطوارئ، وعلى سبيل المثال للتواصل أثناء عملية إنقاذ في بحر مفتوح أو الاتصال بمنطقة ريفية نائية متأثرة بكارثة.

وكان هاتف الأقمار الصناعية “Motorola Iridium 9500” هو أول هاتف يعمل بالأقمار الصناعية مصمم لشبكة “Iridium” التي تتكون من العديد من الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض، وجلبت العديد من شركات الاتصالات الأخرى عدة نماذج جديدة لهواتف الأقمار الصناعية المحمولة.

كيفية عمل الهواتف الفضائية

يشبه تشغيله إلى حد بعيد تشغيل الهاتف الخلوي التقليدي لكنّ أصل الإشارة يأتي من قمر صناعي موجود في الفضاء الخارجي، وهذا يضمن أنّ الاتصال لا يعتمد على تثبيت أرضي وبالتالي يقلل من الأعطال بسبب الحوادث أو أي حالة أخرى، ولإجراء مكالمة باستخدام هاتف يعمل بالأقمار الصناعية:

  • العمل على طلب الرقم المطلوب وفي ذلك الوقت سيبحث الجهاز عن أقرب قمر صناعي لإرسال إشارة الاتصال.
  • عندما يعيد القمر الصناعي الإرسال إلى الأرض إلى مستقبل البوابة، والذي ينقل المكالمات إلى أنظمة الأرض.
  • إذا لم ينجح الاتصال تعود الإشارة إلى الفضاء للعثور على ارتباط آخر وتوصيل المكالمة.
  • يمكن تنفيذ هذه العملية عدة مرات حسب الضرورة حتى يتم العثور على نظام استقبال للأرض.

في المناطق التي يصعب الوصول إليها من الأرض أصبحت الهواتف الساتلية أداة مفيدة جداً للاتصالات حيث عندما يتم العثور على شبكة الاستقبال بالفعل، يتم تحويل الإشارة المنبعثة ليتم التقاطها بواسطة أي هاتف، وبعد الإرسال سيتلقى المستلم المكالمة للاتصال بالشخص الآخر.

وإذا تم إجراء المكالمة بين هواتف الأقمار الصناعية، فإنّ نقل البيانات ينتقل فقط عبر القمر الصناعي ثم ينتقل مباشرة إلى الجهاز المطلوب ودون الاتصال بشبكة أرضية، كما يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنّ بطارية الهاتف عبر الأقمار الصناعية لها مدة تقريبية تصل إلى “6 ساعات” عند الاتصال.

تطور الهواتف الفضائية

من أجل تعزيز أنظمة الهاتف المحمول الأرضية والطائرة تم تشغيل العديد من الأنظمة القائمة على الأقمار الصناعية، والهدف من هذه الأنظمة هو السماح باتصال جاهز بشبكة “PSTN” من أي مكان على سطح الأرض لا سيما في المناطق التي لا تغطيها حالياً خدمة الهاتف الخلوي، كما يتوفر شكل من أشكال الاتصالات المتنقلة عبر الأقمار الصناعية لبعض الوقت في الأنظمة الخلوية المحمولة جواً التي تستخدم سواتل Inmarsat.

ومع ذلك فإنّ الأقمار الصناعية “Inmarsat” ثابتة بالنسبة للأرض وتبقى على ارتفاع حوالي “35000 كيلومتر” أي “22000 ميل” فوق موقع واحد على سطح الأرض، وبسبب هذا المدار عالي الارتفاع تتطلب أجهزة إرسال واستقبال الاتصالات الأرضية طاقة إرسال عالية أو هوائيات اتصالات كبيرة أو كليهما من أجل الاتصال بالقمر الصناعي.

بالإضافة إلى ذلك يؤدي مسار الاتصال الطويل هذا إلى تأخير ملحوظ في حدود ربع ثانية وفي المحادثات الصوتية ثنائية الاتجاه، وأحد البدائل القابلة للتطبيق للأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض هو نظام أكبر من الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض “LEO”، كما تدور أقمار المدار الأرضي المنخفض على مسافة أقل من “1600 كيلومتر” فوق الأرض وهي ليست ثابتة بالنسبة للأرض، وبالتالي لا يمكنها توفير تغطية ثابتة لمناطق معينة على الأرض.

ومع ذلك من خلال السماح بتسليم الاتصالات اللاسلكية بأداة محمولة بين الأقمار الصناعية يمكن لمجموعة كاملة من الأقمار الصناعية أن تضمن عدم إسقاط أي مكالمة، ولمجرد انتقال قمر صناعي واحد خارج النطاق، وكان أول نظام “LEO” المخصص للخدمات التجارية هو نظام “Iridium” واستخدم كوكبة مكونة من “66 قمراً صناعياً” تدور في ست طائرات حول الأرض.

وكل قمر صناعي يدور على ارتفاع “778 كيلومتراً”، لديه القدرة على إرسال “48 حزمة” موضعية إلى الأرض، وفي الوقت نفسه كانت جميع الأقمار الصناعية على اتصال مع بعضها البعض عبر “روابط متقاطعة” لاسلكية تبلغ “23 جيجاهيرتز”، ممّا يسمح بالتسليم الجاهز بين الأقمار الصناعية عند الاتصال بمستخدم ثابت أو متنقل على الأرض.

وقدمت الروابط المتقاطعة مسار اتصال غير منقطع بين الساتل الذي يخدم المستخدم في أي لحظة معينة، والساتل الذي يربط الكوكبة بأكملها مع المحطة الأرضية للبوابة بالشبكة الهاتفية العمومية التبديلية، وبهذه الطريقة قدمت الأقمار الصناعية الـ “66 خدمة اتصالات هاتفية” مستمرة لوحدات المشتركين حول العالم.

“LEO” هي اختصار لـ “Low Earth Orbit”.

“PSTN” هي اختصار لـ “Public Switched Telephone Network”.

مزايا الهاتف المحمول عبر الأقمار الصناعية

  • اتصالات سهلة أثناء العمليات البحرية وفي المناطق النائية المتطرفة مثل الجبال والغابات والأقطاب القطبية والصحاري.
  • مقاومة درجات الحرارة الشديدة والصدمات وغيرها من الظروف.
  • تسمح بعض هواتف الأقمار الصناعية بإرسال الرسائل القصيرة أي خدمة الرسائل القصيرة ونقل البيانات والوصول إلى الإنترنت من أي مكان على الأرض.
  • يمكنه إرسال استغاثة وإرسال واستقبال المكالمات وإرسال رسائل قصيرة “SMS” في جميع أنحاء العالم.
  • الاعتماد الصفري على هوائيات “GSM” الأرضية للتشغيل.

ملاحظة:“GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile” و”SMS” هي اختصار لـ “Short Messaging Service”.

شاهد أيضاً

التقنيات منخفضة الطاقة واسعة النطاق في الاتصالات LPWA

تم تحسين اتصال (LPWA) لإنترنت الأشياء (IoT)، وتقليدياً كان مسار تطوير تقنيات الاتصالات اللاسلكية في …