Posted in أنظمة مدمجة, إلكترونيات

الراديو المعرف برمجيا

hackrf

هل سبق وأن سمعتم بمصطلح

SDR: Software Defined Radio?

سنتعرف من خلال هذه التدوينة على مصطلح الراديو العامل بالبرمجيات أو الراديو المعرف برمجيا وكيفية الاستفادة من ذلك في تطبيقات عملية.

يبدو أن موضة استخدام المذياع أو الراديو بدأت بالاندثار شيئا فشيئا خصوصا مع ثورة الاتصالات الرقمية و دخول الشبكات الاجتماعية الافتراضية على الساحة والتي غيرت بعض المفاهيم الاجتماعية في عملية التواصل بين الأفراد والمجتمعات وصناع القرار. وأدى ذلك بطبيعة الحال إلى أن استخدام الراديو بدأ يضمحل تدريجيا بين فئات المجتمع باستثناء هواة المحطات اللاسلكية أو راديو الهواة، فلا تزال تلك الفئة مولعة ولها عشاق في شتى أنحاء الأرض. ومع تطورعالم التقنية والبرمجة وتحديدا دخول البرمجة لعالم العتاد المفتوح المصدر، ظهر لنا مصطلح جديد عرف باسم الراديو المعرف برمجيا، فهو راديو هجين فمن جهة فهو جهاز إرسال واستقبال لاسلكي ضمن تردد معين ومن جهة أخرى فهو يحتوي على معالجات إشارة رقمية وتماثلية ومتحكم دقيق ليتم كتابة تطبيقات برمجية والتحكم بها من خلال ذلك الجهاز ليصبح الراديو ذكيا إلى حد ما. إذا هو شريحة برمجية تحتوي على راديو ومتحكمات دقيقة ومعالج إشارة رقمية وله منفذ ليوصل بجهاز الكمبيوتر ليتم تحميل البرنامج الخاص بالراديو.

ما الجديد؟ راديو وله برنامج تحكم؟

تخيل معي أن لك القدرة على بث موجة ذات تردد من 24 ميجا هرتز إلى 6 جيجا هرتز!! نعم هذا صحيح، بل أيضا استقبال الموجات ضمن ذلك النطاق الترددي وكل ذلك من خلال كتابة كود برمجي ونقله إلى شريحة الراديو. بمعنى آخر أنت لديك مستقبل ذو قدرة فائقة تتحكم به كيف تشاء وبنفس الوقت لديك محطة إرسال توالفها  فمثلا يمكنك التقاط بث محطة الأرصاد الجوية أو الموجات الصادرة عن جهاز التحكم بالسيارة أو حتى موجات أجهزة الجوال كما يمكنك الإرسال بالشكل الذي تحب “طبعا ضمن قدرة معينة” لتقوم بالتحكم بإشارة مرور مثلا أو فتح باب كراج السيارة! وسأترك لك المجال للتفكير في العديد من التطبيقات في هذا المجال. كما أنه يمكنك القيام بعملية التشفير وفك التشفير للبيانات المرسلة وبناء تطبيقات لاسلكية مخصصة بالتحكم أو التجسس أو مجرد التخاطب مع زملائك. ووصل الحد بهذا الراديو أنه يعتبرر بمثابة ركيزة أساسية في الاتصالات العسكرية حديثا حيث أنه يعطي قدر فائقة للجنود بتغيير التشفير والترددات والتحكم بشكل كامل بالموجات وطبيعتها من خلال إعادة برمجة الراديو في الميدان.

إذا فكرة الراديو المعرف برمجيا لها أساس عسكري وتطبيق عملي يتم استخدامه في الميدان حاليا. لكن مايميز هذه الفكرة أنها أصبحت الآن بمتناول الهواة فبات بإمكان المهتمين بهذا المجال شراء لوحة راديو معرف برمجيا والبدء باستخدامها في تعلم هذا العالم الممتع وكل ذلك بثمن زهيد وبرمجيات مفتوحة المصدر.

حسنا، من أين نبدأ؟

نحن بحاجة إلى ثلاثة أمور: الراديو المعرف برمجيا، برنامج للتحكم بالراديو وكمبيوتر كوسيط بين البرنامج والراديو.

هناك العديد من أجهزة الراديو المنتشرة في السوق حاليا، منها ماهو رخيص وله قدرات متواضعة ومنه ماهو معقد ويعمل ضمن نطاقات ترددية عالية، ومنها ماله قدرة تكوين شبكة اتصال خاصة كشبكة الجيل الثالث والتخاطب المرئي كذلك. لذلك سأشير إلى أشهر تلك المنتجات حاليا وسأوضح لك من أيها تبدأ إذا كنت هاويا مبتدئا أو متمرسا.

أولا:RTL-SDR

هو الأرخص والأشهر بين المبتدئين، فهو الخطوة الأولى لك في دخول هذا العالم الممتع وبالطبع فهو الأقل كفاءة من حيث المميزات. لكن تذكر أنها خطوة البداية. ومن خلال الموقع الرسمي ستجد مقالات تعليمية تتناول هذا الراديو المعرف برمجيا خطوة بخطوة. اسم القطعة

R820T2 RTL-SDR

يعمل ضمن نطاق 24-1766 ميجا هرتز. يحتوي على هوائيين للإرسال فقط. يبلغ سعره حوالي30 دولار. لا يمكنك الإرسال من هذا الراديو فهو مجرد أداة   للاستقبال. تم اكتشاف هذه القطعة بالصدفة من قبل  إيريك فراي في سنة 2010 حيث إنها مخصصة بالأساس للاستقبال الفضائي للمحطات التلفزيونية وبها منفذ يو إس   بي لوصلها بالكمبيوتر بعدها تم استخدامها لالتقاط موجات إف إم  وشيئا فشيئا تطور استخدام هذه القطعة حتى يومنا الحالي ما دفع آخرين لتطوير شرائح مشابهة بميزات أفضل.

ثانيا: HackRF One

 يبلغ سعره 300 دولار ويعمل ضمن نطاق 1 ميجاهرتز وحتى 6 جيجا هرتز. وهو المرحلة الثانية للراغبين بالانتقال إلى الاحتراف في هذا المجال. فالنطاق الترددي من 1 ميجا وحتى 6 جيجا كفيلة بالتقاط وبث أغلب الاتصالات الشهيرة. كما أن له القدرة على العمل بشكل مستقل بعد برمجته دون الحاجة لوجود الكمبيوتر. ميزته الرئيسة هي أنه يرسل ويستقبل بشكل نصف مزدوج أي إما في وضعية إرسال أو استقبال. وهو جيد كمرحلة متوسطة.

ثالثا: LimeSDR

وهو النسخة الاحترافية والتي يمكنك من خلالها إنشاء شبكة اتصال مرئي وصوتي كشبكة الهاتف المحمول. له نطاق ترددي من 100 كيلو هرتز وحتى 12 جيجاهرتز. وله قدرة معالجة 160 مليون عينة في الثانية الواحدة ويحتوي على مليون بوابة رقمية. ولاننسى أنه مزدوج الارسال والاستقبال في آن واحد أي أننا نستطيع الإرسال والاستقبال معا وهو ما يجعل هذا الراديو من أفضلها للانتقال إلى المرحلة الاحترافية.

 

أما البرامج المستخدمة في برمجة الراديو فأشهرها:

SDR#

  هو الأبسط والأسهل في التعامل وله واجهة سهلة يمكنك من خلالها ضبط الإعداداة الرئيسة للتحكم بالراديو كالنطاق الترددي والفلتر ونوع الموجة المستقبلة

يمكن ابتداءا استخدامه حتى تفهم أساسيات التعامل مع الراديو ومن ثم يمكن الانتقال للخيار الثاني.

GNU Radio

هو برنامج مجاني مفتوح المصدر يستخدم أساسا في عملية تحليل الإشارات والقيام بمحاكاة العديد من اجهزة الاتصالات الحالية كالرادارات وشبكة الهاتف الجوال و البروتوكولات كالواي فاي وغيرها من البروتوكولات وذلك من خلال كتابة برمجيات بسيطة أو معقدة للتحكم بالراديو. يعتمد على البرمجة من خلال الرسومات الانسيابية والنماذج الجاهزة فيمكن تشبيهه ببرنامج الماتلاب سيميولينك. كما أنه يحوي العديد من المكتبات الجاهزة للبدء بالبرمجة كالعمليات الرياضية والفلاتر وتحويل فوريير ومولدات الموجات والخ. هو برنامج عام للتخاطب مع أي   جهاز راديو وليس مخصصا لجهاز بعينه. والحقيقة أننا إذا أردنا خوض عالم الراديو المعرف برمجيا  فجنو راديو هو المكان الأنسب لذلك لكثرة مستخدميه وتوفر العديد من الأمثلة والشروحات على الشبكة العنكبوتية.

حسنا إذا، تعرفنا على أهم العناصر اللازمة للبدء بعالم جديد ممتع يجمع بين البرمجة والاتصالات والالكترونيات ولايزال حديث الساعة فهو لم يبدأ بين الهواة إلا قبل سنوات بسيطة فالمجال واسع للتعلم وعمل التجارب وبدء مشاريع  تجارية اعتمادا على هذه التقنية الموفرة للجميع بثمن بخس.

 طبعا لاننس أن قدرة الارسال لهذه  الأجهزة محدودة ولابد من دمجها بمراحل تكبير للإشارة إذا أردنا تغطية مجال أكبر. كما لايمكننا إغفال جانب مهم وهو الحصول على تراخيص معينة في حالة الإرسال ضمن نطاق معين أو تردد معين.

ختاما، وخلاصة ماتناولناه في تدوينتنا هذه، إذا كنت مبتدءأ وأحببت خوض هذه التجربة الشيقة فعليك بالراديو الأول المخصص للاستقبال وإذا كنت متمرسا فانتقل للخيار الثاني أما الخيار الثالث فهو للمتقدمين وممن لديهم خبرة في التعامل مع الراديو المعرف برمجيا. ولاننسى أن نشير إلا أن الخيار الأول هو الأرخص بينها جميعا.

2 thoughts on “الراديو المعرف برمجيا

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *