المعرفة: أستخدم ما تعلََّمْْتُُه من معارف في هذا الدرس للإجابة عن الأسئلة الآتية:
السؤال الأوََّل: أُُوضِّح المقصود بكل ممّا يأتي:
- تقنية البلوتوث (Bluetooth): تقنية اتصال لاسلكية قصيرة المدى (10 أمتارأو أقل) تعمل بتردد 2.4GHz، وتتميز بكفاءة استهلاك الطاقة والتكلفة المنخفضة، وهي مثالية لربط الأجهزة الشخصية.
- تقنية الواي فاي (Wi-Fi) : وهي تقنية اتِّصال لاسلكيَّة عالية السرعة، تَستخدم موجات الراديو لتوفير وصول لاسلكيّ عالي السرعة بالإنترنت من دون الحاجة إلى كابلات مادِّيَّة، وتعمل على نطاق راديو : 2.4GHz و 5GHz ، ويمكنها تحقيق سرعات نقل بيانات أعلى بكثير من البلوتوث.
- تقنية زيجبي (Zigbee) : تقنية اتِّصال لاسلكيّ موجَّهة لدعم التطبيقات التي تتطلَّب طاقة منخفضة، وتكلفة فعّالة، ومعدَّل بيانات منخفضًا. تركِّز هذه التقنية على شبكات بسيطة ذاتيَّة التنظيم بين أجهزة منخفضة الطاقة تنقل حتّى 100 متر، وتعمل على نطاق راديو ( 2.4 GHz ) وتشمل تطبيقاتها الإضاءة الذكيَّة، وأجهزة تنظيم الحرارة، وأنظمة الأمان، وغيرها من أجهزة إنترنت الأشياء البسيطة التي لا تتطلَّب نطاق تردُّد عاليًا.
السؤال الثاني: أُُوضِِّح آليََّة عمل تقنية الواي فاي (Wi-Fi)
تعتمد شبكات Wi-Fi على جهاز محوريّ عادة ما يكون جهاز توجيه لاسلكيٍٍّ لنقل البيانات بين الإنترنت والأجهزة المتَّصلة، ويرسل جهاز التوجيه البيانات ويستقبلها عبر الموجات الراديويَّة التي تنتقل عبر الهواء للوصول إلى أجهزة مثل الهواتف الذكيَّة، وأجهزة الحاسوب، والأجهزة اللوحيَّة، ويتيح هذا الاتِّصال اللاسلكيُّ للمستخدمين التحرُّك بحرِّيَّة داخل منطقة التغطية، مع الحفاظ المستمرِِّ على اتِّصال مستقرٍّ.
يتََّصل جهاز التوجيه اللاسلكي بمزوِّد خدمة الإنترنت ( Internet Service Provider ISP ) الذي يو فّر الوصول إلى الإنترنت، وينشئ جهاز التوجيه شبكة لاسلكيَّة يمكن للأجهزة الانضمام إليها عن طريق إدخال كلمة مرور، ويضمن هذا التشفير للبيانات المنقولة عبر الشبكة الأمان، والحماية، وعدم الوصول غير المصرَّح له.
السؤال الثالث: أُبيِِّن المُُكوِِّنات (المُنسِّق، المُوجِّه، الجهاز الطرفي) في شبكة زيجبي (Zigbee ) ثمَّ أُوضِّح بإيجازٍ وظيفة كل مُكوِّن من المُكوِّنات.
مكونات شبكة زيجبي ووظائفها
-
المُنسّق (Coordinator): هو العنصر الرئيس في الشبكة، يتولّى إنشاء الشبكة وإدارتها، وتوزيع العناوين على الأجهزة، وضمان تنظيم الاتِّصال بينها.
-
الموجِّه (Router): يعمل على توسيع نطاق الشبكة من خلال تمرير البيانات بين الأجهزة، ويساعد في تقوية الاتِّصال، وتحسين التغطية.
-
الجهاز الطرفي (End Device): جهاز بسيط محدود الوظائف، يتَّصل عادةً بموجِّه أو منسِّق، ويُستخدم في جمع البيانات، أو تنفيذ أوامر محدَّدة، مثل تشغيل حسّاس، أو مصباح ذكيٍّ
السؤال الرابع: أُحدِّد المزايا الرئيسة لتقنية الواي فاي (Wi-Fi ) في المؤتمرات المرئية.
1 . الاتِّصال في الوقت الفعليِّ: يتيح التفاعل وجهًا لوجه عبر مسافات طويلة.
2 . دعم الأجهزة المتعدِّدة: يمكِّن المستخدمين من الانضمام إلى الاجتماعات من أجهزة متَّصلة بشبكة .Wi-Fi
3 .نقل البيانات: يدعم مشاركة الملفّات والعروض التقديمية في أثناء الاجتماعات.
السؤال الخامس: أُوضِّح آليَّة عمل تقنية البلوتوث ( Bluetooth ) ثمَّ أذكر مثالين من واقع الحياة يُستخدَم فيهما هذا النوع من الاتصال.
-
آليَّة عمل تقنية البلوتوث:
1. البثُّ الدوريُّ:
تبثُّ الأجهزة الطرفيَّة مثل: السمّاعات، والحسَّاسات إشارات تعريفيَّة بشكل منتظم عبر نطاق التردُّد 2.4 جيجاهيرتز GHz وهو النطاق المُخصَّص
للاتِّصال ذا الطاقة المُنخفِضة.
2. اكتشاف الأجهزة:
يبدأ الجهاز المركزيُّ مثل: الهاتف الذكيِّ، والجهاز اللوحيِّ بمسح البيئة المحيطة بحثًا عن الأجهزة القابلة للاتِّصال، ثمَّ يُحدِّد الأجهزة المناسبة بناءً على إعدادات
المُستخدِم وتفضيلاته.
3 . تأسيس الاتِّصال:
ما إنْ يتمُّ اكتشاف الجهاز المطلوب، حتَّى يُنشَأ رابط اتِّصال مُشفَّر بين الجهاز المركزيِّ والجهاز الطرفيِّ؛ وهذا يسمح بتبادل البيانات بشكل آمن.
4 .التفاعل والتحكُّم:
بعد الانتهاء من تأسيس الاتِّصال، يُمكِن للمُستخدِم إرسال العديد من الأوامر مثل: تشغيل الأجهزة وإغلاقها، وإرسال البيانات من جهازه المحمول للتحكُّم في العناصر المُرتبِطة؛ وهذا يُعزِّز تكامل أنظمة إنترنت الأشياء IoT وبخاصَّة في البيئات المنزليَّة الذكيَّة.
-
الأمثلة:
سمّاعات الرأس اللاسلكيَّة، والأقفال الذكيَّة، وبعض أنواع لوحة المفاتيح، والفأرة التي لا تستخدم مستقبل
السؤال السادس: أملأ الفراغ بما هو مناسب في الجدول الآتي الذي يُمثِّل مقارنةً بين تقنية البلوتوث (Bluetooth) وتقنية زيجبي ( Zigbee )وتقنية الواي فاي(Wi-Fi)
المهارات: أُُوظِِّف مهارات التفكير الناقد والبحث الرقمي والتواصل في الإجابة عن السؤالين الآتيين:
السؤال الأوََّل: أُُفكِّر وأُُحلِّل: لماذا تُُستخدََم تقنية زيجبي ( Zigbee ) على نطاق واسع في المباني الذكية؟ أجد صلة بين إجابتي وخصائص هذه التقنية.
تُستخدم لاتصالها الموثوق وطويل الأمد حيث تعتمد على الشبكة المشتبكة (Mesh Network) التي تسمح بتجاوز العوائق والجدران في المباني الكبيرة، إضافة إلى قدرتها على ربط آلاف الحساسات (إضاءة، حرارة) ببطاريات تدوم لسنوات دون شحن.
السؤال الثاني: أفترض أنَّني مسؤول عن تصميم نظام إنترنت أشياء ( IoT ) يختصُّ بمتابعة درجات الحرارة والرطوبة في مزرعة شاسعة بعيدة عن المدينة. ما أنسب تقنية اتصال لاسلكي للاستخدام من بين التقنيات الآتية: (Wi-Fi )( Zigbee ) ( Bluetooth ؟ أُُبرِِّر إجابتي بذكر ميزتين أساسيتين على الأقل للتقنية المختارة تُعلِّلان السبب الذي يجعلها أفضل من غيرها في هذا النظام.
التقنية الأنسب هي تقنية Zigbee (زيجبي) في متابعة درجات الحرارة والرطوبة في مزرعة شاسعة وذلك للأسباب الآتية :
1. شبكة متشابكة (Mesh ) واسعة ومرنة.
2. كلُّ عقدة (مستشعر) يمكنها ترحيل البيانات لعقدة مجاورة، فتتمدَّد التغطية عبر الحقل من دون الحاجة إلى راوترات قويَّة أو نقاط وصول كثيرة. وهذا يلائم المساحات الواسعة، حيث تكون المسافات بين المستشعرات كبيرة، والعوائق (محاصيل/ مباني صغيرة) موجودة.
3 . استهلاك طاقة منخفض.
4 . مستشعرات Zigbee تعمل لسنوات على بطاريّات صغيرة، أو طاقة شمسيَّة مصغَّرة؛ وهو حاسم في المزارع البعيدة حيث الصيانة واستبدال البطاريّات مكلفان.
5. قابلية التوسُّع: دعم آلاف العقد في شبكة واحدة بتنسيق موثوق
