آشنایی با آنتن های هوشمند

آشنایی با آنتن های هوشمند

امروزه کوشش های پیگیرانه ای در جهت استفاده هرچه بیش‌تر از امواج به جای سیم‌ها در دنیای کامپیوتر در حال انجام است که برخی از آنها به نتیجه مطلوب رسیده ولی برخی هنوز در مراحل آزمایشی و تحقیقاتی قرار دارند. ارتباطات ماهواره‌ای از طریق آنتن های عادی دریافت و ارسال (send&receive) یکی از نمونه های برجسته و بسیار کارا در این زمینه است که استفاده موفقیت آمیز از آن اکنون معمول گشته است.

با این حال تکنیک های پیشرفته تری نیز در راه هستند که از آن جمله است به کارگیری آنتن های هوشمند در گستره ارتباطات مخابراتی و به خصوص انتقال داده ها. اما آنتن هوشمند چیست و چه کاربردی دارد و گذشته از آن، آیا به راستی «آنتن» می تواند «هوشمند»باشد؟

مثال

برای اینکه نسبت به سیستم آنتن هوشمند یک دید اولیه پیدا کنید، چشمانتان را ببندید و سعی کنید در حالی که یکی از دوستانتان در اطراف اتاق حرکت می کند با او صحبت کنید. درمی یابید که می توانید محل وی را (یا چند نفر را) بدون دیدنشان در اتاق تشخیص دهید. مهمترین علت آن عبارت است از آنکه: صدای شخصی را که صحبت می کند از طریق دو گوشتان، که سنسورهای صدای شما محسوب می شوند، می شنوید. صدا در دو زمان مختلف به گوش شما میرسد.

مغز شما که یک پردازشگر سیگنال حرفه ای است، محاسبات زیادی را انجام می‌دهد تا همبستگی اطلاعات را با هم پیدا کرده و محل شخص صحبت کننده را پیدا نماید. مغز شما همچنین توان سیگنال صدای دریافتی از دو گوش را با هم جمع می کند. بنابراین صدا را در جهت مربوطه بلندتر از صداهای دیگر دریافت خواهید کرد.

سیستم های آنتن تطبیقی

سیستم های آنتن تطبیقی هم همین کار را انجام می دهند، که در آن به جای گوش از آنتن استفاده شده است. ولی فرق این دو در آن است که آنتن ها، دستگاه هایی دوطرفه هستند و می توانند سیگنالی را در همان جهت که سیگنال اول دریافت کرده اند بفرستند. بنابراین با استفاده از «چند» آنتن می توان سیگنال را «چند» بار قوی‌تر دریافت و ارسال کرد.

حذف تداخل

نکته بعدی اینکه اگر چند نفر با هم صحبت کنند، مغز شما می تواند تداخل را حذف کرده و در یک زمان خاص روی یک مکالمه خاص تمرکز کند. سیستم های ارائه تطبیقی پیشرفته هم می توانند بین سیگنال مورد نظر و سیگنال های ناخواسته تفاوت قائل شوند.

تعریف آنتن هوشمند

اکنون به تعریف آنتن هوشمند نزدیک می شویم: یک سیستم آنتن هوشمند از چند المان با قابلیت پردازش سیگنال استفاده می کند تا تشعشع و یا دریافت را در پاسخ به محیطی که سیگنال در آن وجود دارد بهینه نماید.

نقش آنتن در یک سیستم مخابراتی

نقش آنتن در یک سیستم مخابراتی آنتن در سیستم های مخابراتی بیشتر از تمام بخش های دیگر از معرض دید دور مانده است. آنتن دریچه ای است که انرژی فرکانسی رادیویی را از فرستنده به دنیای خارج و از دنیای خارج به گیرنده کوپل می کند. روشی که طی آن انرژی به فضای اطراف توزیع و از آن دریافت می شود اثری بسیار جدی روی استفاده موثر از طیف، برقراری شبکه های جدید و کیفیت سرویس ایجاد شده از این شبکه ها دارد. به طور کلی دو نوع آنتن داریم: آنتن همه جهتی و آنتن یک جهتی.

سیستم آنتن هوشمند

در حقیقت، آنتن ها هوشمند نیستند بلکه سیستم آنتن ها هوشمند هستند. عموماً هنگامی که این سیستم ها در کنار یک ایستگاه پایه قرار می گیرند، آنتن هوشمند از یک ارائه آنتنی با قابلیت پردازش سیگنال دیجیتال برای ارسال و دریافت سیگنال به صورت حساس و تطبیقی استفاده می کند. به عبارت دیگر، چنین سیستمی می تواند به صورت اتوماتیک جهت الگو تشعشعی را در پاسخ به محیط سیگنال تغییر دهد. این مسئله به طرز شگفت انگیزی مشخصه سیستم بی سیم را بهبود می بخشد.

اهداف و مزایای آنتن هوشمند

اهداف و مزایای یک سیستم آنتن هوشمند دو هدف سیستم آنتن هوشمند، افزایش کیفیت سیگنال سیستم های رادیویی و افزایش ظرفیت از طریق افزایش استفاده مجدد از فرکانس صورت می گیرد. گین سیگنال، ورودی چند آنتن با هم ترکیب می شود تا توان موجود برای برقراری سطح پوشش مورد نظر بهینه شود.
متمرکز کردن انرژی فرستاده شده به سمت سلول، محدوده سرویس دهی و پوشش ایستگاه پایه را افزایش می دهد. مصرف توان کمتر عمر باتری را بیشتر کرده و تلفن همراه را کوچک تر و سبک تر می کنند. مقاومت در برابر تداخل و نسبت سیگنال به تداخل را افزایش می دهند. هزینه کمتر برای تقویت کننده، مصرف توان و قابلیت اطمینان بیشتری را ایجاد خواهد کرد.

کاربرد تکنولوژی آنتن هوشمند

کاربرد تکنولوژی آنتن هوشمند تکنولوژی آنتن هوشمند می تواند به نحو موثری عملکرد سیستم بی سیم را بهبود بخشد و از نظر اقتصادی نیز بسیار به صرفه است. این تکنولوژی کاربران کامپیوترها، سیستم های سلولی و شبکه های حلقه محلی بی سیم را قادر می سازد که کیفیت سیگنال، ظرفیت سیستم و پوشش را بسیار بالا ببرند. کاربران معمولاً در زمان های مختلف، به درصدهای مختلفی از کیفیت، ظرفیت و پوشش نیاز دارند. در اصل سیستم هایی که از نظر ساختار به راحتی قابل تغییر باشند، در دراز مدت بهترین و به صرفه ترین راه حل ها محسوب می شوند.

آنتن های تطبیقی هوشمند

سیستم های آنتن هوشمند با اندکی تغییر، در تمام استانداردها و پروتکل های بی‌سیم قابل اعمال هستند. قابلیت انعطاف آنتن هوشمند تطبیقی اجازه خلق محصولات و خدمات بسیار سطح بالایی را می دهد. آنتن های تطبیقی هوشمند به هیچ نوع مدولاسیون یا پروتکل برقراری ارتباط هوایی محدود نیستند. این سیستم ها با تمام روش های مدولاسیون فعلی سازگار هستند. احتمالاً طیف بسیار وسیعی از سیستم های ارتباطی بدون سیم از مزایای پردازش مکانی برخوردار می شوند، مثلاً سیستم های سلولی با قابلیت تحرک بالا، سیستم های سلولی با قابلیت تحرک کم، کاربردهای حلقه محلی بدون سیم، مخابرات ماهوراه ای و Lan های بدون سیم و به ویژه اینترنت بی سیم برای کامپیوترهای قابل حمل. باور بسیاری براین است که پردازش مکانی، جای تمام روش های موجود برای سیستم های بی سیم را خواهد گرفت.

علت هوشمندی

علت هوشمندی این نوع آنتن ها در مکان هایی که تعداد کاربر، تداخل و پیچیدگی انتشار زیاد می شود، به سیستم های آنتن هوشمند نیاز خواهد بود. هوشمندی سیستم ها به امکانات آنها برای پردازش سیگنال دیجیتال برمی گردد. مانند اکثر پیشرفت های مدرنی که در صنایع الکترونیک امروزی صورت گرفته است، فرمت دیجیتال از جهت دقت و انعطاف پذیری کارکرد چند مزیت دارد. سیستم های آنتن هوشمند سیگنال های آنالوگ (نظیر صوت) را گرفته و به سیگنال های دیجیتال تبدیل و برای ارسال مدوله می کنند و در سمت دیگر دوباره آن را به سیگنال آنالوگ تبدیل می نمایند. در سیستم های آنتن هوشمند این قابلیت پردازش سیگنال با تکنیک های پیشرفته (الگوریتم ها) ترکیب شده و برای اداره وضعیت های پیچیده استفاده می شوند.

مفهوم آنتن

آنتن‌های هوشمند از گذشته‌های دور به طور معمول، کلمه آنتن به یک وسیله مکانیکی اطلاق می‌شود که امواج الکترومغناطیسی را به جریان الکتریکی و بالعکس تبدیل می‌کند و ما آن را بیشتر به عنوان یک تشعشع‌کننده می‌شناسیم. اما در مبحث آنتن‌های هوشمند، کلمه آنتن مفهوم جامع‌تری دارد و شامل یک فرستنده و گیرنده کامل است. تئوری آنتن‌های هوشمند یا تطبیقی، موضوع جدیدی نیست و از این آنتن‌ها سال‌ها در جنگ‌های الکترونیک استفاده می‌شده است؛ اولین استفاده عملی از آن به جنگ جهانی دوم (۱۹۴۰) بر می‌گردد.

آنتن در صنایع نظامی

در صنایع نظامی نیاز است که یک هدف را که با سرعت زیاد حرکت می‌کند، ردیابی کنند. از آنجا که ثابت زمانی گردش مکانیکی آنتن به علت اینرسی زیاد آن، خیلی زیاد است، نمی‌تواند با ثابت زمانی مدارات الکترونیکی گیرنده و فرستنده آنتن منطبق شود و به همین دلیل، سرعت ردیابی به شدت کند می‌شود. در نتیجه، این ایده مطرح شد که فضا را با چرخش الکترونیکی راستای دید آنتن جاروب کنند.

مراحل رسیدن به آنتن‌های هوشمند

مراحل رسیدن به آنتن‌های هوشمند فعلی را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

• نوع اول( adaptive null steering smart antenna)
• نوع دوم( phased array smart antenna)
• نوع سوم( switched beam smart antenna)

استفاده از آنتن‌های هوشمند نوع اول و دوم در صنایع مخابراتی بسیار پر‌هزینه است و برای پیاده‌سازی آن در شبکه‌های سلولی امروزی، باید تغییرات گسترده‌ای در ساختار این شبکه‌ها ایجاد گردد. علاوه بر این، به علت زیاد بودن تعداد کاربران و نیز اثرات تضعیف مختلف، بهره آنها بسیار محدود است. ولی استفاده از آنتن‌های هوشمند نوع سوم، به تغییرات گسترده در شبکه سیار سلولی حاضر نیاز ندارد. همچنین، با استفاده از الگوریتم‌های مناسب می‌توان بهره آنها را تا حد مطلوب بهبود بخشید.

ساده‌ترین بیان، آنتن هوشمند 

در ساده‌ترین بیان، آنتن هوشمند آنتنی است که پترن (pattern) آن ثابت نبوده و آن را با شرایط فعلی رادیویی (موقعیت مشترک) تطبیق می‌دهد.

لزوم استفاده از آنتن‌های هوشمند

از آنجاییکه برای طراحی شبکه‌های امروزی، تمام تلاش‌ها روی بهینه‌سازی روش‌های مدولاسیون، کدینگ و استانداردها متمرکز بوده‌است، به تکنولوژی‌های مرتبط با آنتن توجه کمتری شده‌است. در حالیکه برای رفع نیاز‌های شبکه‌های سلولی آینده باید آنها را تا حد ممکن هوشمند طراحی کرد. در همین راستا، عمده توجهات روی فیلتر کردن فضا متمرکز شده است.

فیلتر کردن در حوزه فضا

فیلتر کردن در حوزه فضا، بین کاربرهایی که از یک کانال رادیویی مشترک استفاده می‌کنند، تمایز ایجاد می‌کند و در نتیجه می‌توان از فضا به عنوان یک روش دستیابی (access) در ترکیب با روش‌های دستیابی کنونی نظیر FDMA، TDMA و CDMA استفاده کرد. ذکر این نکته لازم است که در اینجا منظور از کانال، فرکانس کاریر، شیار زمانی و کد است. در واقع آنتن هوشمند می‌تواند کاربرهایی را که فرکانس، شیار زمانی و کد آنها یکی است، از هم تشخیص دهد.

تاریخچه آنتن‌های هوشمند

آغاز تحقیقات گسترده برای استفاده تجاری از آنتن‌های هوشمند، به سال ۱۹۹۴ بر می‌گردد. این مساله ممکن است این سوال را مطرح سازد که چرا با این همه تأخیر به فکر استفاده از آنتن‌های هوشمند افتاده‌ایم و نه مثلاً بیست سال پیش؟ در پاسخ به این پرسش باید به دو نکته توجه کرد:

1. در حال حاضر نیاز شدیدی به افزایش ظرفیت در شبکه‌های مخابراتی وجود دارد؛ در حالیکه در گذشته چنین نبوده است.
2. امروزه پردازنده‌هایی با سرعت‌های فوق‌العاده بالا و قیمت مناسب ارائه شده‌است. در حالیکه در گذشته از این امکان برخوردار نبودیم. طبقه‌بندی آنتن هوشمند

بسته به اینکه آنتن‌های هوشمند بیم خود را چگونه تولید می‌کنند، می‌توان آنها را به سه دسته تقسیم کرد. این تقسیم‌بندی در واقع یک سطح هوشمندی به این آنتن‌ها تخصیص می‌دهد.

switching beam or switching lobe smart antenna

در این روش، آنتن هوشمند تعداد محدودی بیم در اختیار دارد و بسته به موقعیت مشترک، بیمی را انتخاب می‌کند که بیشترین مقدار “نسبت سیگنال به نویز ( SNR )” را داشته باشد. بدین‌ترتیب، توان سیگنال دریافتی افزایش می‌یابد. این آنتن به سادگی قابل پیاده‌سازی بوده و هم‌اکنون تلاش‌های زیادی جهت استفاده از آن در نسل دوم و سوم شبکه‌های مخابراتی در حال انجام است.

tracking beam or dynamically phased array smart antenna

در این روش که به نوعی تعمیم روش قبلی است، با در نظر گرفتن “جهت سیگنال دریافتی از مشترک (DoA) ” می‌توان مشترک را در محدوده سلول توسط یک بیم ردیابی کرد. این روش باعث بهبود توان سیگنال دریافتی می‌شود.

 در یک آنتن آرایه ‌فازی، در تغذیه هر آرایه از یک شیفت‌دهنده فاز استفاده می‌شود؛ در نتیجه بین هر دو آرایه یک اختلاف فاز به وجود می‌آید که میزان چرخش بیم آنتن را تعیین می‌کند. با در نظر گرفتن اختلاف فاز بین دو سیگنال دریافتی از دو آرایه مجاور، می‌توان جهت مشترک را تخمین زد.

optimum combining or adaptive array smart antenna

در این روش از همان الگوریتم DoA برای دریافت سیگنال‌های تداخلی استفاده می‌شود. اما در گیرنده با ضرب کردن این سیگنال‌ها در توابع وزن مناسب، می‌توان بیم آنتن را طوری جهت داد که حداکثر سیگنال دریافت شود. در واقع در این روش، “نسبت سیگنال به مجموع تداخل و نویز (SINR) ” بهینه می‌شود.

در هرکدام از روش‌های بالا، سیگنال دریافتی از هر المان آرایه در یک بردار وزن ضرب می‌شود. آنچه که این روش‌ها را از هم متمایز می‌کند، چگونگی محاسبه این بردار وزن و نیز معیارهای لازم برای محاسبه آن است.

وقتی که آنتن هوشمند به یکی از روش‌های فوق به کار گرفته شد، می‌توان یک طبقه‌بندی دیگر نیز بسته به نوع کاربرد برای آن در نظر گرفت:
  high sensitivity receiver در این الگو، آنتن هوشمند فقط در حالت uplink به‌کار می‌رود. بنابراین می‌توان با افزایش بهره، حساسیت آن را افزایش داد. این مفهوم، چیزی غیر از همان مفهوم diversity که در شبکه‌های مخابراتی پیاده‌سازی شده‌است، نیست.

 

آنتن‌های قابل انعطاف

آنتن‌های قابل انعطاف را می‌توان به عنوان یکی از جذاب‌ترین و پرطرفدارترین مظاهر فناوری‌های نوین برشمرد که روز به روز جنبه‌های کاربردی بیشتری برای آنها ارائه می‌شود. به تازگی، پیشرفت‌های خیره‌کننده‌ای در زمینه سیستم‌های محاسباتی پوشیدنی صورت گرفته که خود امکانات قابل توجهی را برای تلفیق فناوری‌های بی‌سیم با پوشش‌های مدرن ایجاد کرده است.

ارتباطات ماهواره‌ای

با این حال، می‌توان مدعی شد که ارتباطات ماهواره‌ای از عرصه‌هایی بوده که بیشترین بهره را از چنین فناوری نوینی برده است. در یکی از این جاه‌طلبی‌های بزرگ علمی، محققان ایده اولیه استفاده از آنتن‌های قابل انعطافی را مطرح کرده‌اند که می‌توان آن‌ها را در پوشش‌های مختلفی که افراد هر روز بر تن می‌کنند به کار برد. این نوع آنتن‌ها باید فاکتورهای خاصی داشته باشند، مثل این‌که نه‌تنها باید سبک و ارزان‌قیمت باشند، بلکه نباید براحتی دیده شوند. مورد اخیر، بیشتر در موارد نظامی که حساسیت بیشتری دارد، مورد توجه قرار گرفته است.

تحقیقات آژانس فضانوردی اروپا (اسا)

آژانس فضانوردی اروپا (اسا)، تحقیقات گسترده‌ای در این زمینه انجام داده و در قالب پروژه‌ای جالب توجه، طیف گسترده‌ای از مواد و عناصر را بررسی‌ کرده و در نهایت، محققان این آژانس به این نتیجه رسیده‌اند که استفاده از عناصری خاص، می‌تواند آنها را به آنچه در سر می‌پرورانند نزدیک کند: طراحی و ساخت باندهای مخصوصی که بتوان آن‌ها را به عنوان بخشی از پوشش ظاهری به کار برد.

باندهای پوششی

 این باندهای پوششی در حالی که بخشی از لباس فرد را تشکیل می‌دهند، امکان برقراری ارتباط با ماهواره‌های ارتباطاتی مدار زمین را نیز فراهم می‌کنند. اما اصلی که محققان در این فناوری نوین مد نظر داشته‌اند، برقراری ارتباط میان این پوشش‌ها و ماهواره‌هایی است که در مدارهای پایینی زمین قرار دارند. سیستم تلفن ماهواره‌ایIridium آن چیزی است که می‌تواند هدف این محققان را عملی کند.

ماهواره‌هایIridium

ماهواره‌هایIridium در مدارهای پایین عمل می‌کنند که به این ترتیب امکان برقراری ارتباط میان ماهواره و کاربر زمینی را بدون نیاز به استفاده از آنتن‌های بزرگ فراهم می‌کنند. از آنجا که این نوع پوشش‌های آنتنی به عنوان بخشی از لباس کاربر به کار گرفته می‌شوند، از آنها به عنوان آنتن‌های خودکار تطبیق‌شونده یاد می‌شود. این به معنای آن است که این آنتن‌های پوشیدنی می‌توانند بر اساس وضعیت بدن و جایی که به لباس اصلی متصل شده‌اند، شکل خود را تطبیق دهند. از این رو، کاربر نگرانی‌ای درباره خم شدن پوشش آنتنی نخواهد داشت.

تداوم پروژه

این پروژه از ابتدای ماه می ‌سال ۲۰۰۸ آغاز شده و تاکنون نیز پیشرفت‌های چشمگیری داشته است و پیش‌بینی می‌شود در زمان از پیش تعیین شده، یعنی یک سال و نیم به نتیجه برسد. محققان اسا برای تحقق این پروژه در نظر دارند تا آن را در ۳ مرحله کلی به پیش ببرند. مرحله نخست که به نظر می‌رسد مهم‌ترین مرحله از کل کار باشد، انتخاب عنصر مناسب برای ساخت پوشش‌های آنتنی است. ماده‌ای که برای این منظور انتخاب می‌شود باید قابلیت‌های متنوعی از جمله قطبی شدن را داشته باشد.

مرحله دوم

مرحله دوم که پیچیدگی‌های خاص خود را دارد، به بررسی این نکته می‌پردازد که این نوع آنتن‌ها در شرایط فشار چه نوع عملکردی خواهند داشت و آیا زمانی که به حالات گوناگونی در می‌آیند، خللی در عملکرد آنها ایجاد می‌شود یا نه؟ از آنجا که این آنتن‌ها در لباس کاربر جاسازی می‌شوند، باید این انتظار را داشت که با حرکات مختلف فرد و جابجایی‌ها و تحرکات مختلفی که دارد، این آنتن‌ها به هر شکی دربیایند و در جهت‌های مختلف خم شوند.

استفاده از آنتن‌ها

بر اساس تعریف اولیه این آنتن‌ها، از آن‌ها در قسمت‌های مختلفی از پوشش افراد استفاده می‌شود و استفاده از آن‌ها برای طولانی‌مدت برنامه‌ریزی شده است. باید به این نکته نیز توجه داشت که از موادی استفاده شود که مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی داشته باشند. این پوشش‌ها هر چند روز یک بار باید شسته شوند، بنابراین مقاومت در برابر آب و مواد شیمیایی باید مورد توجه قرار گیرد.

فاکتورهای دیگر

در این فناوری نوین، به فاکتورهای دیگری نیز توجه می‌شود. سبک وزن بودن این آنتن‌ها از جمله این فاکتورهاست، به طوری که کاربر نباید احساس کند شیء اضافه‌ای در لباسش وجود دارد. همچنین، این فناوری باید با هزینه مناسبی به مرحله تولید انبوه برسد تا بتوان از آن در سطح گسترده‌ای استفاده کرد. صرف هزینه کم برای نگهداری از این نوع آنتن‌ها و به چشم نیامدن ( در موارد استفاده در پوشش‌های نظامی) از دیگر ویژگی‌هایی است که باید در تولید این پوشش‌ها به آن توجه شود.

کاربردهای فناوری نوین هوشمند

در توجیه این فناوری نوین، به استفاده از آن در موارد نظامی بیش از سایر موارد اشاره شده است. در حالی که طیف گسترده‌ای از فناوری‌های نوین ارائه می‌شود، جنگ‌های امروزی نیز شکل و شمایل پیچیده‌ای به خود گرفته‌اند، به طوری که با وارد شدن مظاهر تازه‌ای از فناوری‌های نوین، بر این پیچیدگی افزوده شده است. بدون شک در این جنگ‌ها استفاده از فناوری‌های نوینی نظیر لباس‌های مجهز به آنتن‌های ماهواره‌ای، می‌تواند به عنوان یکی از برگ‌های برنده ایفای نقش کند.

اهداف اسا

اسا در نظر دارد تا در آینده‌ای نه چندان دور، امکان استفاده از این آنتن‌های فوق مدرن را در پوشش عادی نظامیان مورد بررسی قرار دهد. استفاده از این فناوری نوین موجب می‌شود افرادی که به آنها مجهز هستند، در هر نقطه‌ای از جهان ارتباط خود با مقر فرماندهی را از دست ندهند و مراکز نظامی و فرماندهان همواره از وضعیت نظامیان خود اطلاعات کافی در اختیار داشته باشند.

مراحل حساس

این فناوری نوین هم اکنون مراحل حساس خود را طی می‌کند و در این مدت طرح‌های مختلفی به عنوان طرح نهایی این محصول ارائه شده است. با توجه به کاربردهای فراوان این فناوری نوین، پیش‌بینی می‌شود استقبال جهانی از آن قابل توجه باشد و در بسیاری از ارتش‌های جهان به کار گرفته شود. در کنار امکان بالقوه استفاده از این فناوری نوین در موارد نظامی، استفاده از آن در برنامه‌های تحقیقاتی و به خصوص در مواردی که گروه‌های علمی وارد مناطق جنگلی و ناشناخته جهان می‌شوند، از دیگر موارد مهم استفاده از این فناوری نوین است. از آنجا که این آنتن‌ها در برابر تغییرات محیطی و شرایط سخت محیطی مقاومت خوبی دارند، می‌توان استفاده از آن‌ها را حتی در مناطق آبی نیز متصور شد که البته تحقق این مورد اخیر به تحقیقات بیشتری نیازمند است.

تهدیدات فناوری پوشیدنی برای سلامت انسان

برای نخستین بار است که دستگاه های بی سیم در این دامنه وسیع و طولانی مدت روی بدن انسان قرار می گیرند که به معنای مواجهه هرچه بیشتر و یا بالقوه با امواج رادیویی است. اگر کاربر از تلفن همراه، تبلت و لپ تاپ استفاده می کند، اثر تجمعی بر نگرانی ها می افزاید. فناوری‌های هوشمند یکی از جریانهای اصلی بازار در سال جاری میلادی بوده اند. 

هشدار پزشکان و دانشمندان

اما اخیرا پزشکان و دانشمندان نسبت به استفاده از این فناوری‌ها هشدار داده و اعلام کرده اند ممکن است سلامت انسان را به صورت جدی در معرض خطر قرار دهند.

عینک های متصل به اینترنت، دستبندهای هوشمند، ساعت های هوشمند و گجت‌های ردیابی سلامت و تناسب اندام تعامل مستقیم فناوری بی سیم با بدن انسان را ایجاد کرده و قرار گرفتن در معرض امواج رادیویی بین کاربرانی که تا پیش از موبایل هوشمند، تبلت و لپ تاپ نیز استفاده می کردند را بیش از پیش افزایش می دهند.

شرکت پژوهشی جونیپر

بنابر گزارش شرکت پژوهشی جونیپر که در زمینه فناوری بی سیم تخصص دارد، عرضه دستگاه های پوشیدنی هوشمند از ۲۷ میلیون دستگاه در سال ۲۰۱۴ با افزایش بیش از چهار برابری در سطح جهان به ۱۱۶ میلیون دستگاه تا سال ۲۰۱۷ خواهد رسید.

 بر همین اساس، بازار فناوری های پوشیدنی مانند عینک گوگل، ساعت هوشمند گلکسی گیر سامسونگ و اپل واچ شاخه ای در حال رشد از فناوری محسوب می‌شود.

استفاده فناوری‌های پوشیدنی از بلوتوث

خبر خوب این است که اکثر فناوری‌های پوشیدنی از بلوتوث برای برقراری ارتباط استفاده می کنند که سطوح پایین تری از فرکانس رادیویی را نسبت به موبایل های هوشمند و دیگر دستگاه هایی که از وای فای سود می‌برند، منتشر می‌کند. به عنوان مثال، محصولات شرکت فیت بیت به بلوتوث کم انرژی که نسبت به بلوتوث کلاسیک نیروی کمتری مصرف می کند مجهز هستند و در مقایسه با تلفن های همراه به نیروی فوق العاده کمتری برای فعالیت نیاز دارند.

آزمایش های SAR

در حقیقت، نیروی خروجی محصولات این شرکت به اندازه ای کم است که نیاز به آزمایش “نرخ جذب خاص (SAR)”، معیاری که انرژی جذب شده توسط بدن انسان در مواجهه با پرتوافشانی فرکانس رادیویی را نشان می دهد، ندارد. در مقابل، تلفن‌های همراه و لپ تاپ‌ها باید آزمایش های سخت SAR را پشت سر بگذارند زیرا با سطوح نیروی بالاتری به فعالیت می پردازند. اما بسیاری فناوری های پوشیدنی پرتوافشانی خود را محدود به بلوتوث نمی کنند.

فناوری وای فای

محصولاتی مانند عینک گوگل از فناوری وای فای نیز سود می برند و این زمانی است که برخی متخصصان بهداشت و سلامت زنگ هشدار را به صدا در می آورند. وای فای (WiFi) شباهت بسیاری به پرتو افشانی تلفن همراه دارد. به واسطه استفاده از فناوری وای فای، عینک گوگل دارای عدد SAR نسبتا بالایی برابر با ۱٫۴۲ است. بیشینه میزان SAR ایمن برابر با ۱٫۶۰ اعلام شده است.

 اما آیا نرخ SAR پایین ایمنی یک فناوری پوشیدنی را تضمین می کند؟

برخی دانشمندان در این زمینه شک و تردید دارند. به گفته “جوئل موسکوویتز” مدیر مرکز سلامت خانواده و جامعه در دانشگاه برکلی، معیار SAR به خودی خود یک استاندارد گیج کننده است زیرا اساسا برای حفاظت در برابر اثر حاد گرمایش از پرتوافشانی مایکروویو ناشی می شود. آن چه موجب نگرانی جامعه سلامت است مواجهه با شدت کمتر به صورت مزمن در بلند مدت و نه اثر گرمایی است. در نتیجه، کل چارچوب SAR منسوخ است.

استانداردهای منسوخ مصرف‌کنندگان

استانداردهای منسوخ برای مصرف کنندگانی که در پی دریافت راهنمایی از متخصصان سلامت هستند یک مشکل محسوب می شود زیرا بسیاری در جامعه پزشکی نسبت به خطر بالقوه پرتوافشانی مایکروویو برای سلامت بی اعتنا هستند. دلایل مختلفی درباره بی اعتنایی به خطرات مواجهه با فرکانس رادیویی وجود دارند.

مثال

به عنوان مثال، مطالعه ای که در دانمارک روی ۳۶۰ هزار کاربر تلفن همراه انجام شد نشان داده است خطر افزایش یافته ابتلا به تومورهای مغزی در اثر استفاده بلند مدت وجود ندارد. همچنین، شدت سیگنال وای فای به طور کلی کمتر از یک تلفن همراه است. بنابر گزارش مرکز هلث کانادا، شواهد علمی نشان داده اند که قرار گرفتن در معرض سطوح پایین انرژی فرکانس رادیویی از تجهیزات وای فای برای عموم مردم خطرناک نیست.

 اثر تجمعی

با این وجود، برخی کارشناسان مانند “هیو تیلور” از دانشکده پزشکی دانشگاه ییل معتقدند به رغم انتشار سطوح کمتر انرژی از فناوری های پوشیدنی نسبت به موبایل‌های هوشمند برخی از مردم همچنان باید خود را در معرض خطر بدانند. بانوان باردار یکی از این دسته ها محسوب می شوند. به گفته تیلور، استفاده از یک فناوری پوشیدنی به همراه موبایل هوشمند و یا تبلت می تواند “اثر تجمعی” به همراه داشته باشد.

فناوری های پوشیدنی و پرتوافشانی

فناوری های پوشیدنی دستگاه هایی هستند که آن‌ها را روی بدن خود قرار می‌دهیم و از این رو امکان افزایش مواجهه ما با پرتوافشانی را به همراه دارد. مواجهه نوزاد با پرتوافشانی تلفن همراه مادر باردار می تواند رفتارهایی مانند بیش فعالی، حافظه ضعیف‌تر و اختلال نقص توجه (ADHD) در کودکی را موجب شود. جدا از بحث قرار گرفتن در معرض پرتوافشانی فرکانس رادیویی، متخصصان ایمنی نگرانی خود نسبت به احتمال بروز حوادث را ابراز کرده اند زیرا فناوری های پوشیدنی می توانند توجه و حواس فردی که در حال رانندگی با خودرو، دوچرخه سواری و یا حتی پیاده روی است را پرت کنند.

مضرات استفاده از فناوری پوشیدنی

در حقیقت، این که فکر کنیم رانندگی با عینک گوگل ایمن است تنها خود را گول زده‌ایم. ممکن است فکر کنید با عینک گوگل بر جاده نظارت دارید اما این یک توهم است و اغلب می تواند به نتایج فاجعه باری منجر شود. با این وجود، نگرانی اصلی همچنان متوجه پرتوافشانی فرکانس رادیویی است. برای نخستین بار است که دستگاه‌های بی‌سیم در این دامنه وسیع و طولانی مدت روی بدن انسان قرار می‌گیرند که به معنای مواجه هرچه بیشتر و یا بالقوه با امواج رادیویی است. اگر کاربر از تلفن همراه، تبلت و لپ تاپ استفاده می کند، اثر تجمعی بر نگرانی ها می افزاید.