محققي الإشارات: اختراق هوائي ياغي الذي يعزز شبكات LoRa في أمريكا الشمالية

في عالم الاتصالات السرية وشبكات اللاسلكي المصنوعة يدوياً، هناك ثورة هادئة تتشكل - ثورة تركز أقل على البرمجيات وأكثر على الأجهزة الذكية. في أعماق نيوجيرسي، أطلق نادي راديو الهواة في مقاطعة غلوستر (GCARC) هوائي ياغي منزلي الصنع على نطاق LoRa بتردد 915 ميغاهرتز، وكانت النتائج لافتة للأنظار من ورش الهاكرز إلى محطات الهواة.

حقائق سريعة

• يستهدف هوائي ياغي الخاص بـ GCARC نطاق LoRa بتردد 915 ميغاهرتز، وهو المعيار في أمريكا الشمالية.
• التحول من الهوائيات الافتراضية إلى هوائي ياغي زاد عدد الاتصالات من 2 إلى 200 في اختبار واقعي.
• هوائيات ياغي اتجاهية للغاية، وتوفر حتى 7.7 ديسيبل كسب مقارنة بأقل من 3 ديسيبل للنماذج الشاملة الاتجاه.
• التصميم مفتوح المصدر ويمكن تصنيعه بالطباعة ثلاثية الأبعاد ومواد أساسية.
• توجد حلول مماثلة مصنوعة يدوياً لنطاق LoRa بتردد 868 ميغاهرتز في أوروبا.

كيف يغير اختراق هوائي بسيط قواعد لعبة LoRa

شبكات LoRa اللاسلكية منخفضة الطاقة وبعيدة المدى هي العمود الفقري للعديد من مشاريع الاتصالات الشعبية - من شبكات الدردشة خارج الشبكة مثل Meshtastic إلى شبكات الحساسات التجريبية. لكن نقطة الضعف في هذه الأنظمة غالباً ما تكون الهوائي: العصا الأساسية التي تأتي مع معظم الوحدات لا تقترب حتى من الإمكانيات الحقيقية.

هنا يأتي دور كريس بريولي ونادي GCARC. مستلهماً من هاكرز أوروبيين سبق أن صنعوا هوائيات ياغي لنطاق 868 ميغاهرتز، قرر بريولي تعديل التصميم ليناسب نطاق 915 ميغاهرتز في أمريكا الشمالية. الهدف؟ تجاوز حدود الهوائيات الافتراضية واكتشاف إلى أي مدى يمكن لهوائي ياغي منزلي الصنع واتجاهي أن يدفع مدى LoRa.

كان الفرق فورياً ودراماتيكياً. ففي حين كان جهاز أحد أعضاء النادي يلتقط جهازين فقط، تمكن شعاع ياغي المركز من التقاط 200 جهاز - قفزة هائلة في رؤية الشبكة. السر يكمن في طبيعة ياغي الاتجاهية: فهو لا يبث في جميع الاتجاهات، لكن كسبه البالغ 7.7 ديسيبل (مقارنة بأقل من 3 ديسيبل للأنواع الشاملة الاتجاه) يعني أنه عند توجيهه بشكل صحيح يمكنه اختراق الضوضاء وتمديد مدى الإشارة حتى الأفق.

البناء نفسه شهادة على براعة الهاكرز: أجزاء مطبوعة ثلاثياً، أسلاك صلبة، وملفات تصميم مفتوحة المصدر متاحة للجميع. بالنسبة للأمريكيين الشماليين، أصبح GitHub الخاص بـ GCARC هو المرجع الأساسي. أما الأوروبيون فيمكنهم الرجوع إلى أدلة مماثلة معدلة لتردداتهم المحلية.

ورغم أن ياغي ليس الخيار الوحيد لهواة LoRa، إلا أنه أصبح بسرعة المفضل لكل من يسعى لاستخلاص كل متر إضافي من نظامه. في عالم قد تعني فيه القدرة على الاتصال الفرق بين الصمت وشبكة مزدهرة، فإن هذا الاختراق في الهوائي ليس مجرد ترقية تقنية - بل هو تغيير قواعد اللعبة.

تأملات من الأثير

بينما يواصل هواة الراديو المصنوع يدوياً دفع حدود الممكن مع LoRa، تذكرنا اختراقات مثل هوائي ياغي الخاص بـ GCARC أن أبسط التعديلات على الأجهزة قد يكون لها الأثر الأكبر. في عالم الظلال اللاسلكية، أولئك الذين يجرؤون على التجربة ببعض الأسلاك والبلاستيك هم من يعيدون كتابة قواعد الاتصال.

ويكي كروك

• LoRa: LoRa هي تقنية لاسلكية تتيح نقل البيانات لمسافات طويلة وبطاقة منخفضة، مثالية لأجهزة إنترنت الأشياء في المناطق النائية أو التي يصعب الوصول إليها.
• هوائي ياغي: هوائي ياغي هو هوائي اتجاهي يزيد من المدى والكسب من خلال تركيز الموجات الراديوية في اتجاه واحد، ويستخدم في مهام الأمن السيبراني اللاسلكي.
• نطاق 915 ميغاهرتز: نطاق 915 ميغاهرتز هو مجال ترددات راديوية تستخدمه أجهزة LoRa في أمريكا الشمالية للاتصالات اللاسلكية الآمنة وبعيدة المدى لإنترنت الأشياء.
• الكسب (ديسيبل): الكسب (ديسيبل) يوضح مدى تضخيم الهوائي لقوة الإشارة، مما يؤثر على مدى وجودة وأمان الاتصالات في الشبكات اللاسلكية.
• هوائي شامل الاتجاه: هوائي شامل الاتجاه يوزع الإشارات بالتساوي في جميع الاتجاهات، ويوفر تغطية 360 درجة لأجهزة وشبكات الاتصالات اللاسلكية.