تاريخ الاتصالات اللاسلكية في سطور

الشرارة اللي بدأت كل حاجة

حكاية الاتصالات اللاسلكية مبدأتش بجهاز، بدأت بشوية معادلات. سنة 1865، العالم الإسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل نشر نظريته اللي وحّدت الكهرباء والمغناطيسية — أربع معادلات شيك بتوصف المجالات الكهربائية والمغناطيسية بتأثّر في بعض إزاي وبتنتشر في الفضاء.

معادلات ماكسويل قالت حاجة جريئة: إن الاضطرابات الكهرومغناطيسية ممكن تسافر في الفضاء بسرعة الضوء، على هيئة موجات بتسند نفسها بنفسها. ساعتها الكلام ده كان نظري مية في المية. محدّش كان لسه شاف موجة زي دي.

بعدها بأكتر من عشرين سنة، سنة 1887، العالم الألماني هاينريش هيرتز بنى جهاز يقدر يولّد الـ electromagnetic waves ويكشفها جوه المعمل. وأثبت إن توقّع ماكسويل كان صح — فيه فعلًا موجات مش باينة بتسافر في الفضاء وشايلة طاقة. وعشان كده وحدة الـ frequency (التردد) اسمها النهارده الهيرتز (Hz) على اسمه.

ماركوني وولادة الراديو

لو ماكسويل هو صاحب النظرية وهيرتز هو صاحب التجربة، يبقى جولييلمو ماركوني هو المهندس اللي حوّل اكتشافاتهم لحاجة تنفع الناس. من سنة 1895، المخترع الإيطالي الشاب ده بدأ يجرّب أجهزة إرسال واستقبال لاسلكية، ومدى الإشارة عنده كبر واحدة واحدة من كام متر لكذا كيلومتر.

اللحظة الفاصلة جت يوم 12 ديسمبر 1901، لما ماركوني استقبل إشارة اتبعتت من بولدو في كورنوول بإنجلترا، عدّت المحيط الأطلسي لحد سانت جونز في نيوفاوندلاند — مسافة أكتر من 3400 كيلومتر. علماء كتير كانوا شاكّين إن موجات الراديو تقدر تمشي مع انحناء الأرض، بس ماركوني أثبت العكس (وساعده من غير ما يعرف الـ ionosphere (الأيونوسفير)، اللي بيعكس موجات الراديو ويرجّعها للأرض).

أول استخدام كبير للاسلكي كان في الاتصالات البحرية. السفن بقت تقدر تطلب النجدة وهي في عرض البحر. وغرق التيتانيك سنة 1912 لفت نظر العالم كله لقد إيه الراديو ممكن ينقذ أرواح، وبسببه اتعملت قوانين بتلزم السفن إنها تفضل سامعة الراديو طول الوقت.

من الراديو للتلفزيون للموبايل

أول ما الأساس بتاع الإرسال بالراديو اتثبّت، الاتصالات اللاسلكية اتطوّرت بسرعة طول القرن العشرين، والسبب الحروب والتجارة ورغبة الناس إنهم يتواصلوا.

في العشرينات بدأ البث الإذاعي التجاري بالـ AM (تضمين السعة). لأول مرة المزيكا والأخبار والتسلية دخلت بيوت الناس عن طريق الهوا. الـ AM كان بسيط وشغّال كويس، بس بيتأثّر بسهولة بالتشويش والـ interference (التداخل).

في التلاتينات والأربعينات، إدوين أرمسترونج طوّر راديو الـ FM (تضمين التردد)، وصوته كان أوضح بكتير. والفترة دي كمان شافت ولادة البث التلفزيوني، اللي زوّد الصورة على الإشارة اللاسلكية. وفي نفس الوقت، الحرب العالمية التانية سرّعت تطوير اللاسلكي جدًا — والرادار، اللي بيستخدم موجات الراديو المنعكسة عشان يكشف الأجسام، بقى من أهم تكنولوجيات الحرب دي.

العشرات اللي بعد الحرب جابت اختراعات كمان. الترانزستور خد مكان الصمامات المفرّغة، فالأجهزة بقت أصغر وأرخص. وفي السبعينات والتمانينات ظهرت أول cellular networks (الشبكات الخلوية) (1G) — أنظمة analog (تناظرية) كبيرة بتخلّي الناس يعملوا مكالمات من عربياتهم. الموبايلات الأولانية دي كانت غالية ومحدودة، بس هي اللي زرعت بذرة الثورة.

الثورة الـ digital (الرقمية)

التحوّل من analog لـ digital غيّر الاتصالات اللاسلكية من جذورها. الإشارات الـ digital بتستحمل الـ noise (الضوضاء) أكتر، وتقدر تضغطها وتشفّرها، وبتسمح لعدد أكبر من المستخدمين يشاركوا الـ spectrum (الطيف) بكفاءة أعلى.

في التسعينات نزلت معايير الجيل التاني (2G) الـ digital زي GSM في أوروبا وبعدين العالم كله. ولأول مرة الموبايل بقى يبعت رسايل (SMS) — ميزة بقت منتشرة بشكل مجنون. وموبايلات الـ 2G كانت صغيرة وسعرها معقول وموثوقة كفاية إن كل الناس تشتريها.

الألفينات جابت الجيل التالت (3G) والنت على الموبايل. فجأة بقى الموبايل يدخل على النت ويشغّل فيديو بسيط وتطبيقات صغيرة. والفترة دي هي اللي مهّدت لثورة الـ smartphones اللي كانت على الأبواب.

ومع العشرية التانية من الألفية، الجيل الرابع (4G LTE) خلّى النت السريع موجود في كل حتة تقريبًا. الـ smartphones بقت في إيد كل الناس، واستهلاك النت اللاسلكي انفجر — الفيديو والسوشيال ميديا وطلب العربيات والـ cloud computing كله ماشي على شبكات الـ 4G.

وفي العشرية التالتة، بدأ نشر شبكات الجيل الخامس (5G)، وبتوعد بسرعات أعلى وlatency (زمن استجابة) أقل وإنها توصّل مليارات أجهزة الـ IoT (إنترنت الأشياء). والباحثين من دلوقتي بيبصّوا على الـ 6G واللي بعده.

ليه ده مهم

ممكن تسأل: إحنا بندرس تاريخ ليه في كورس تقني؟ عشان المبادئ الأساسية ورا الاتصالات اللاسلكية فضلت ثابتة بشكل ملفت من ماكسويل لحد الـ 5G. نفس الـ electromagnetic waves اللي هيرتز كشفها في معمله هي اللي شايلة مكالماتك، والفيديوهات اللي بتتفرج عليها، وإحداثيات الـ GPS بتاعتك دلوقتي.

لما تفهم اللاسلكي جه منين، هتشوف الأنماط اللي بتتكرر: الحاجة لـ bandwidth (عرض النطاق) أكتر بتجيب أساليب modulation (التضمين) جديدة؛ والحاجة لمستخدمين أكتر بتجيب طرق access (النفاذ) جديدة؛ والحاجة للاعتمادية بتجيب طرق جديدة لتصحيح الأخطاء. الحاجات دي هتقابلك تاني وتالت طول الكورس.

اللاسلكي هو العمود الفقري اللي مش باين للاتصال الحديث. ولما تخلّص الكورس ده، هتفهم مش بس إزاي بيشتغل، لكن كمان ليه اتصمّم بالشكل ده.