چرا فرکانس استاندارد تمام ابزارهای ارتباطی بیسیم ۲.۴ گیگاهرتز است؟

شما در فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز زندگی می کنید، روتر بیسیم، تلفن بیسیم، هدست بیسیم، در بازکن های بیسیم و حتی سیستم مانیتورینگ اتاق کودک همه و همه در این رنج فرکانس رادیویی فعال هستند نه بیشتر و نه کمتر از آن

چرا؟ علت در آشپز خانه شماست. (رسیدن به این جواب در آخرین بخش مقاله است)

پیشنهاد میکنم حتما تا آخر مقاله را دنبال و در انتها دیدگاه خود را بیان کنید.

در این مقاله قراره درباره چی بحث کنیم؟

قبل از اینکه به دلایل این استاندارد فرکانسی بپردازیم با هم مفاهیم پایه امواج رادیویی را مرور می کنیم.

خانه شما، آپارتمان یا محل کارتان یا کوچه و پس کوچه های شهرتان حتی رستوران هایی که در آن غذا می خوریم، فضای همه شان اشباع است از طیف مختلف امواج الکترومغناطیسی. این امواج در واقع از ایستگاه های فرستنده رادیویی یا تلویزیونی، آنتن های تلفن همراه، برج مراقبت فرودگاه ها، فرستنده ها و آنتن های نظامی امنیتی، از سوی ماهواره های مخابراتی و حتی خارج از مرز های کره زمین و از فضا و کیهان ساطع می شوند و نقطه به نقطه سطح زمین را هدف قرار می دهند و راه فراری از آن هم نیست.

در واقع در شبانه روز انسان در بمباران همه نوع طیف امواج مغناطیسی است. که خیلی از این امواج در خود اطلاعاتی دارند، صدا، تصویر، ویدئو، دیتا و اطلاعات دیجیتال از این نوع اطلاعات امواج هستند.

فراتر از همه این منابعی که امواجی را تولید می کنند خود ما هم در انتشار امواج سهیم هستیم تلفن های بیسیم خانگی، روتر های شبکه وایرلس، دربازکن های دیجیتال و خیلی موارد دیگر که خود نوعی آنتن فرستنده امواج در خانه خود ما هستند.

شاید کمی قدیمی شده باشد تا بر روی لوازم ارتباطی بیسیم خانگی برچسب ۲.۴ GHz دیده شود.

عدد ۲.۴ GHz به ما فرکانس را اعلام می کند، فرکانس امواج صادره از اون وسیله که اینجا طبق تصویر تلفن بیسیم می باشد. هرتز (به لاتین Hz) واحد فرکانس است و البته معنی ساده ای هم همراه خود دارد: تعداد دفعاتی که اتفاقی می افتد بر حسب واحد زمان که استاندارد آن هم ثانیه است. اصلا هر هرتز برابر با یک بر روی ثانیه هم تعریف می شود. هرتز در امواج چگونگی نوسان را مشخص می کند، در رایانه کلاک پردازنده را معرفی می کند، در تلویزیون ها نسبت رفرش تصویر را معین و برای منی که الآن پشت لپ تاپ نشستم و دارم هم آب میل می کنم و هم تایپ این مطلب! نسبت فعالیت تایپینگ من در بازه زمانی رو مشخص می کند.

سوال این است چرا فرکانس ۲.۴ GHz (گیگا رو میدونید دیگه همون اصطلاح میلیارد میشه یا ۱۰ به توان ۹) نه یک هرتز بالا و نه یک هرتز پایین تر؟ البته یک هرتز کم یا بیشتر اغراق است و نسبت به میلیون هرتز تاثیری نخواهد داشت و در عمل شاید ۲.۳۵ گیگاهرتز باشد.

اصل موضوع

برای اینکه بین انواع ارتباطات مختلفی که بخش های مهمیش رو در ابتدا ذکر کردم تداخل ایجاد نشه، مثلا بین طیف امواج رادیویی تداخل نداشته باشیم (مثلا بین پخش AM و FM) باند های فرکانسی خاصی را برای هر کدوم در نظر می گیرند و امکانات و ابزار های آنتن فرستنده و گیرنده را مطابق با اون طیف فرکانسی خاص می سازند. در ایران باند فرکانسی رادیو AM، ۵۳۷ KHz تا ۱.۷ MHz می باشد و پخش FM رادیو، فرکانس های خیلی بالاتری را اشغال می کند. یا باند فرکانسی همراه اول بین ۷۰۰ تا ۹۰۰ مگاهرتز هست در صورتی که اپراتور تلفن همراه ایرانسل روی باند محدودی از فرکانس های بالای یک گیگاهرتز کار می کند.

کلا برای ابزار های ارتباطی مختلف دو جور استاندارد سازی داریم، استاندارد ملی یا کشوری، استاندارد جهانی.

استاندارد بین المللی، کاربری طیف امواج الکترومغناطیسی برای اینکه بین ارتباطات مختلف بیسیم جهانی تداخلی ایجاد نشود را مشخص می کند و ITU نام دارد. البته ITU فقط محدودیت های بین المللی رو مطرح نمیکنه بلکه استاندارد برخی از ابزار های خاص ارتباطی را هم همین موسسه مشخص می کند. سیستم های جدید تلفن همراه یا استاندارد های Wi-Fi از این دسته هستند.

استاندارد ملی متناسب با مشخصه های هر کشوری مطرح میشه و می تونید این جور حساب کنید که اگه ۲۰۰ کشور داریم بنابراین می تونیم ۲۰۰ نوع تقسیم بندی مختلف بین طیف امواج رادیویی مورد استفاده در هر کشوری داشته باشیم.

استاندارد جانبی دیگری هم مطرح هست، برای اون دسته از ابزار های ارتباطی که غالبا همه جا یه جور باند فرکانسی را اشغال می کنند ولی در استاندارد ITU قانونا گنجانده نشده است و بین کشور های زیادی هم مشترک است. امواج رادیویی که در صنعت، محافل علمی و پزشکی استفاده می شوند را این گونه حساب می کنیم. مثلا باند فرکانسی که در ارتباطات فرودگاه ها بکار می رود.

زیاد از بحث اصلی دور نشیم چرا ۲.۴؟

پس تا به حال فهمیدیم که هر رنج فرکانسی را نمی توان برای مقصودی خاص بکار برد.

امروزه رنج ۲.۴ گیگاهرتز برای ارتباطات خاصی استاندارد و همه گیر شده، شبکه بیسیم، تلفن بیسیم و ارتباط بلوتوث از این دسته اند. علت اصلی تداخل نداشتن با ارتباطات رادیویی دیگر مثل رادیو، تلویزیون، امواج ماهواره ای، امواج تلفن همراه، باند های فرکانسی خاص نظامی امنیتی و حتی اجتماعی (اورژانس، پلیس، تاکسی بیسیم و …) است.

علت های دیگری هم می توان پیدا کرد: برای این فرکانس نیازی به داشتن آنتن بزرگ تر نیست، بخاطر فرکانس بالا می توان برای هر ابزاری پهنای باند وسیعی اختیار کرد و در نهایت سرعت انتقال اطلاعات را افزایس داد، این محدوده فرکانسی جای خالی وسیعی برای اضافه هر گونه ارتباطات بیسیم شبکه ای شخصی و اجتماعی می تواند داشته باشد.

ارتباطات شبکه Wi-Fi بر روی فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز استاندارد شده که البته روش های جدید تر و خاص ۵ GHz هم مطرح هستند. ۲.۴ بخاطر پهنای باند خالی زیاد، بردی کمتر ولی مناسب، هزینه کمتر، نفوذ مناسبتر و خطرات کمتر بیشتر بکار می رود. با این حال روتر های این شبکه از رنج ۲.۳ تا ۲.۵ قابلیت کار دارند، اما این روتر های وای فای از ۲۴۰۰ تا ۲۴۸۳.۵ مگاهرتز مجاز به فعالیت نیستند.

چرا فرکانس۲.۴ تا ۲.۴۸۳ GHz را نمی توان برای روتر تعریف کرد؟

علت در آشپزخانه شما و فر مایکروویو می باشد بله امواجی که در فرهای مایکروویو خانگی بکار می رود معمولا در فرکانس ۲.۴۵ گیگاهرتز با توان بالا می باشند به همین خاطر در محدوده این رنج و در آشپزخانه با فر روشن نمی توان به انتقال اطلاعات بیسیم پرداخت و اگر ارتباطی صورت گیرد با تداخل و نویز همراه می شود.

نتیجه

۲.۴ گیگاهرتز فرکانس کاری غالب ارتباطات بیسیم و گجت های رایانه ای فعلی ماست و بخاطر عدم تداخل با باند فرکانسی سایر ارتباطات و یا نویز ها سال هاست معرفی شده و همچنان مورد استفاده است اما به مرور این رنج فرکانسی به همون دلایلی که انتخاب شده تغییر خواهد کرد و شاید در فرکانس های بالاتری غالب ارتباطات رایانه خود را داشته باشیم شاید رنج ۵ گیگاهرتز.

تالیف و ترجمه آزاد

منبع اینجا و ویکی پدیا