اقرأ في هذا المقال
- ما هو الترميز المختلط
- آلية عمل الترميز المختلط
- أساسيات الترميز المختلط
- فوائد الترميز المختلط
- عيوب الترميز المختلط
- أنظمة وطرق إجراء تخليط البيانات
تُعتبر الدقة في اتصالات البيانات كبيرة للغاية وإلّا فقد تؤدي إلى فقد البيانات، وعلى سبيل المثال يمكن أن يحدث عطل كبير في الشبكة بالنظر إلى أجهزة تشويش المودم، وفي البنية التحتية للسوق في بلد ما يجب تمثيل البيانات مباشرة، كما قد يكون هذا الفشل كارثياً بالنظر إلى حقيقة أنّ البيانات يتم نقلها واستلامها من جميع أنحاء العالم.
ما هو الترميز المختلط
الترميز المختلط: هو تقنية تشفير رقمي تُستخدم في مخططات اتصالات البيانات الحديثة ويمكن أن توفر بشكل أساسي المساعدة في استرداد المعلومات من البيانات المستلمة التي تعزز المزامنة بين المرسل والمستقبل.
من الشائع في الأنظمة الرقمية مواجهة تتابعات طويلة من 1 و0 ممّا يجعل من الصعب على المستقبل استرداد معلومات التوقيت، ونتيجةً لذلك يقوم جهاز الإدخال بترتيب البيانات بشكل عشوائي ولكن المتلقي يفشل في الحصول عليها في وجهها المتسق، حيث تُعد المعادلة التكيفية واستعادة الساعة وتغيرات البيانات المستلمة من الصعوبات التي يمكن القضاء عليها إذا كان تسلسل البتات عشوائياً وهذا إجراء يمكن لجهاز التخليط أن يضمنه.
آلية عمل الترميز المختلط
يمكن تجزئة تقنيات التخليط إلى فئتين أي الخلط المضاف والهجوم التكاثرى، حيث في الحالة الأولى تميل أجهزة تشويش الخلط إلى استخدام إضافة “modulo-2″؛ لتحويل تدفق بيانات الإدخال وتحقيق التزامن لكلا الطرفين باستخدام كلمة مزامنة كما يتم وضع نمط محدد في بداية كل إطار يتم إرساله ولا يمكن فك تشفيره إلا بواسطة المتلقي.
ومن ناحية أخرى يتم تسمية أجهزة تشويش إذاعية السلك بهذه الطريقة لأنّها تنفذ عملية الضرب بين إشارة الإدخال ووظيفة نقل جهاز تشويش إذاعي، حيث يُشار أيضاً إلى فئة التخليط هذه على أنّها التخليط ذاتي المزامنة لأنّها لا تحتاج إلى كلمة مزامنة للمزامنة.
يتم استخدام جهاز تشويش إذاعي في مجموعة متنوعة من التطبيقات، حيث في أنظمة الأمان على سبيل المثال يمكنهم تشفير البيانات وإرسالها في تسلسل قناة بأمان، وبهذه الطريقة لا يمكن اعتراضهم في طريقهم إلى جهاز الاستقبال ويمكن فك تشفيرهم بواسطة أداة إزالة الرموز المثبتة في الجهاز، كما أنّ الغرض الرئيسي من أجهزة التخليط في أنظمة اتصالات البيانات هو التأكد من أنّ المعلومات من البيانات التي تم استلامها من طرف ما تتضمن مادة توقيت تساعد على مزامنة كلا الطرفين مثل جهازي مودم.
أساسيات الترميز المختلط
تُعرف عملية التوزيع العشوائي للبيانات الثنائية باسم التخليط، كما تُعرف الدائرة المنطقية التي تؤدي التوزيع العشوائي باسم جهاز تشويش إذاعي، حيث يعمل على تسجيل تحويل ردود الفعل الخطي العام مع بوابة “EX-OR”، كما أنّ وظيفة التخليط هي إزالة سلسلة طويلة من الآحاد “1” والأصفار “0 ثانية” من البيانات الثنائية الرقمية، كما يستخدم جهاز تشويش إذاعي في جهاز إرسال الطبقة المادية، حيث يتم استخدام وحدة فك التشفير في جهاز الاستقبال.
لا يؤدي التخليط إلى زيادة أو تقليل معدل البتات أي أنّ وحدات بت الإدخال والإخراج متساوية في الحجم كما يساعد في المزامنة، حيث تتم إزالة سلسلة طويلة من 0 و1 من البيانات الرقمية ممّا يخلق المزيد من انتقالات المستوى في نمط البيانات، وهناك نوعان من جهاز تشويش إذاعي.
- جهاز تشويش إذاعي مضاف أو متزامن، يستخدم إضافة “modulo-2”.
- جهاز تشويش إذاعي متعدد أو ذاتي التزامن، يقوم بضرب إشارة الدخل بواسطة وظيفة نقل جهاز تشويش إذاعي في المجال z.
فوائد الترميز المختلط
- لا يؤدي إلى زيادة معدل البيانات بخلاف تقنية التشفير الكتلي.
- يزيل السلسلة الطويلة من “0 ثانية” لتوفير المزيد من الانتقالات في البيانات، وهذا يساعد المتلقي على المزامنة لاستعادة نمط البت الأصلي.
- لا يحتوي على أي مكونات للتيار المستمر لأنّه ينتج توازناً بين مستويات الجهد الموجب والمستويات السالبة أثناء عملية التشفير في تقنيات تشفير الخط مثل “R8ZS” و”HDB3″.
- إنّه يوفر إمكانية اكتشاف الأخطاء.
عيوب الترميز المختلط
- ينتج عن أداة فك الترميز المتعددة مضاعفة الأخطاء، حيث ينتج عن خطأ بت واحد عند إدخال أداة إزالة الترميز هذه خطأ في البيانات غير المجمعة، ومن ثم يتم استخدامه مع تقنيات “FEC” الأخرى.
- يجب إعادة ضبط جهاز تشويش إضافي عن طريق “تزامن الإطار” في البداية أثناء فك الخلط وإلّا فسيحدث انتشار هائل للأخطاء.
- فشل كلا نوعي جهاز التشويش في إنتاج تسلسلات عشوائية في أسوأ الظروف.
ملاحظة:“FEC” هي اختصار لـ “Forward Error Correction”.
أنظمة وطرق إجراء تخليط البيانات
يتم توفير أنظمة وطرق وأجهزة للاتصال في شبكة لاسلكية، وفي أحد الجوانب يتم توفير طريقة للاتصال اللاسلكي، كما تتضمن الطريقة إدخال إشارة إلى تسلسل التخليط في حقل إشارة لوحدة بيانات أولى حيث يحدث مجال الإشارة قبل حقل الخدمة في وحدة البيانات الأولى، كما تشتمل الطريقة على التخليط على الأقل لجزء من وحدة البيانات الأولى بناءً على الإشارة المدرجة لتسلسل التخليط في مجال الإشارة لوحدة البيانات الأولى.
تتضمن الطريقة إرسال وحدة البيانات الأولى، حيث يُرسل مجال الإشارة بمعدل بيانات أول ويُرسل مجال الخدمة بمعدل بيانات ثانٍ أكبر من معدل البيانات الأول، كما يشتمل بيان تسلسل التخليط إمّا على أساس جهاز تخليط أو واحد أو أكثر من المعلمات التي تدل على تسلسل التخليط، وفي العديد من أنظمة الاتصالات تُستخدم شبكات الاتصالات لتبادل الرسائل بين عدة أجهزة متفاعلة مفصولة مكانياً.
يمكن تصنيف الشبكات وفقاً للنطاق الجغرافي والذي يمكن أن يكون على سبيل المثال منطقة حضرية أو منطقة محلية أو منطقة شخصية، كما سيتم تعيين هذه الشبكات على التوالي كشبكة واسعة النطاق “WAN” أو شبكة منطقة حضرية “MAN” أو شبكة محلية “LAN” أو شبكة منطقة شخصية “PAN”.
كما تختلف الشبكات أيضاً وفقاً لتقنية التبديل أو التوجيه المستخدمة لربط العقد والأجهزة المختلفة للشبكة وعلى سبيل المثال تبديل الدائرة مقابل تبديل الحزمة، ونوع الوسائط المادية المستخدمة للإرسال وعلى سبيل المثال السلكية مقابل اللاسلكية ومجموعة الاتصالات البروتوكولات المستخدمة مثل مجموعة بروتوكولات الإنترنت الشبكات البصرية المتزامنة “SONET” والإيثرنت وما إلى ذلك.
وغالباً ما تكون الشبكات اللاسلكية مفضلة عندما تكون عناصر الشبكة محمولة وبالتالي لها احتياجات اتصال ديناميكي أو إذا تم تشكيل بنية الشبكة في طوبولوجيا مخصصة بدلاً من ثابتة، كما تستخدم الشبكات اللاسلكية وسائط مادية غير ملموسة في وضع انتشار غير موجه باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في نطاقات التردد الراديوية والميكروويف والأشعة تحت الحمراء والبصرية وما إلى ذلك.
كما تسهل الشبكات اللاسلكية بشكل مفيد تنقل المستخدم والنشر الميداني السريع عند مقارنتها بالشبكات السلكية الثابتة، وقد تقوم الأجهزة الموجودة في الشبكة اللاسلكية بإرسال أو استقبال المعلومات بين بعضها البعض، حيث قد تشتمل المعلومات على حزم والتي قد يشار إليها في بعض الجوانب بوحدات بيانات.
كما قد تتضمن الحزم معلومات عامة مثل معلومات الرأس وخصائص الحزمة وتساعد في توجيه الحزمة عبر الشبكة، وتحديد البيانات الموجودة في الحزمة ومعالجة الحزمة وما إلى ذلك، بالإضافة إلى البيانات على سبيل المثال المستخدم البيانات ومحتوى الوسائط المتعددة وما إلى ذلك التي يمكن حملها في حمولة الحزمة.
- “WAN” هي اختصار لـ “Wide area network”.
- “LAN” هي اختصار لـ “Local Area Network”.
- “SONET” هي اختصار لـ “Synchronous Optical Network”.
- “PAN” هي اختصار لـ “Personal area network”.
- “MAN” هي اختصار لـ “Metropolitan Area Network”.
