بث ودع البث

نظرية اللعبة المستضافة على الراديو: كيفية اختيار ترددات الاتصال

إن عبارة "لم أقاطع حديثك، لذا لا تقاطعني الآن" غالبًا ما تُسمع في البرامج الحوارية الإذاعية والتلفزيونية، وفي أماكن أخرى نرغب فيها بتحسين ثقافة الكلام. السبب بسيط: يتنافس المتحدثون على مورد محدود - نطاق تردد الكلام البشري. إذا أراد المتحدث أن يُستمع إليه، فيجب أن يكون المتحدث الوحيد في تلك اللحظة (قد تكون المداخلات القصيرة استثناءً لهذه القاعدة).

وفي غياب أي اتفاق بين المشاركين في المناقشة بشأن توزيع هذا المورد القيم، بحيث يكون كل شخص هو المتحدث لفترة زمنية محدودة، فإن الكثير من الأشياء التي قيلت لن تكون قادرة على استيعابها. يمكن إنشاء مثل هذا الاتفاق من قبل سلطة واحدة تدير المناقشة أو من خلال قواعد مقبولة من قبل جميع المشاركين.

حتى لو قبلنا الافتراض الساخر بأن كل مشارك في المناقشة لديه هدف واحد فقط - الرغبة في سماع كلماته أكبر قدر ممكن من الوقت - لا يمكن تحقيق هذا الهدف إلا إذا تعاون المشاركون الآخرون وسمحوا له بأن يكون كذلك المتحدث الوحيد لجزء من الوقت. وفي المقابل، من المفترض أن يتوقع هؤلاء المشاركون أن تتاح لهم أيضًا فرصة التحدث دون انقطاع.

البروفيسور أمير ليشم، رئيس مسار معالجة الإشارات في كلية الهندسة بجامعة بار إيلان، مع البروفيسور إيفي زهافي، رئيس مسار الاتصالات، يدرسان المشكلة من وجهة نظر غير تقليدية: استخدام نظرية الألعاب. ومن وجهة النظر هذه، فإن التواصل هو لعبة. كل متحدث هو ممثل يسعى للتعبير عن كلماته بأعلى معدل وبأقل قدر من التدخل من المتحدثين الآخرين.

يركز البحث على المنافسة على نوع آخر من الاتصالات: الموجات الكهرومغناطيسية المستخدمة للاتصالات اللاسلكية. وكما هو الحال بين المتحدثين من البشر، يوجد في هذا المجال أيضًا خطر التدخل. العالم الحديث مليء بأنواع عديدة من الإرسال الكهرومغناطيسي، بما في ذلك الراديو والتلفزيون (في الوقت الحاضر، الأقمار الصناعية بشكل رئيسي)، والهواتف المحمولة، وأجهزة الاتصال اللاسلكي، وشبكات الكمبيوتر اللاسلكية والهواتف المنزلية اللاسلكية.

يخلق تعدد عمليات الإرسال إمكانية كبيرة للتداخل المتبادل - حيث تؤدي عمليات الإرسال من مصادر مختلفة على نفس الترددات إلى تقليل جودة الاستقبال لكل مصدر. بالنسبة لبعض الاستخدامات، يتم التعبير عن الجهد المبذول لمنع التداخل من خلال الاعتماد على سلطة تنظيمية، على سبيل المثال منح تراخيص حكومية تعبر عن التخصيص الحصري لنطاقات التردد للكيانات التي تبث على هذه الترددات. وبدون مثل هذا التخصيص وتطبيقه الصارم، هناك خطر حقيقي للتدخل، كما هو الحال عندما تعطل محطات الراديو المقرصنة الاتصالات الحيوية بين أبراج المراقبة في المطارات وبين الطائرات.

وفي الاستخدامات الأخرى يكون تردد الإرسال مفتوحاً لأي مرسل دون تدخل أي سلطة. وهذا هو، على سبيل المثال، الوضع بالنسبة لشبكات الكمبيوتر اللاسلكية التي يمكن لأي شخص تركيبها في منزله أو مكتبه. في المعيار الأكثر قبولًا لمثل هذه الشبكات (IEEE 802.11)، تختار كل "محطة وصول" في مثل هذه الشبكة قناة تردد واحدة من 13 قناة مسموح بها (11 قناة في الولايات المتحدة الأمريكية، 13 في معظم أوروبا، 14 في اليابان)، جميعها والتي تقع بين ترددات 2.4 و 2.45 جيجاهيرتز. هناك تداخل كبير بين القنوات: على سبيل المثال: القناة 6 هي نطاق التردد 2.426-2.448 جيجا هرتز، والقناة 7 هي 2.431-2.453 جيجا هرتز - تداخل على طول حوالي 77% من عرض كل قناة.

في الواقع، للعثور على قناتين لا يوجد تداخل بينهما، يجب "القفز" على خمس قنوات، بحيث إذا استخدمت محطة وصول واحدة القناة 6، فلن يكون هناك أي تداخل إلا إذا اختارت محطة وصول أخرى القناة 1 أو القناة 11. هذا التصميم ليس غريبًا كما قد يبدو، حيث أنه من الممكن أيضًا استقبال محطات ترسل معًا على قنوات متداخلة طالما أن التداخل المتبادل ليس قويًا بشكل مفرط.

في نفس نطاقات التردد التي تستخدمها شبكات الكمبيوتر اللاسلكية، يتم أيضًا إرسال الهواتف اللاسلكية وأجهزة إرسال التحكم عن بعد لأنظمة قفل السيارة والأجهزة التي ترسل باستخدام معيار Bluetooth (مثل سماعات الهاتف الخلوي اللاسلكية) وحتى أفران الميكروويف غير المعزولة بدرجة كافية. ومع ذلك فإن مشكلة التداخل ليست خطيرة كما قد تبدو من هذه البيانات، لأن مدى الإرسال لهذا النوع من الشبكات يقاس بعشرات الأمتار في الأماكن المفتوحة (ينخفض ​​المدى داخل المباني)، وأجهزة الإرسال الأخرى في هذا المجال لديك نطاق مماثل (الهواتف اللاسلكية) أو أقل (بلوتوث، لافتات للسيارات).

لذلك، على الرغم من أنه من المحتمل في المناطق الحضرية أن يتم استقبال عدة شبكات في كل شقة (ليس من غير المألوف العثور على أكثر من عشرة)، فإن معظمها بعيدة بما يكفي لتشكل إزعاجًا بسيطًا نسبيًا. ولذلك، ليست هناك عادة حاجة للمفاوضات بين الجيران لتحديد من سيستخدم أي قناة. وعلى الرغم من ذلك، فمن المحتمل أن تعاني شبكات الاتصالات اللاسلكية في البيئة الحضرية من تباطؤ معين بسبب الحمل الثقيل على نطاقات التردد التي تستخدمها. وسوف يتزايد هذا الضرر مع انتشار الشبكات على نطاق أوسع، ومع اتصال المزيد من الأجهزة بالاتصالات اللاسلكية، ومع تقدم التكنولوجيا نحو نقل أسرع للبيانات (وبالتالي أكثر عرضة للتداخل).

تم نشر المقال كاملا في مجلة جاليليو، مارس 2010