اقرأ في هذا المقال
- ما هي القيود الأساسية لنظام الاتصالات؟
- لماذا يعد تعديل الإشارة مطلوبا للإرسال؟
- ما هي حدود نظام الاتصال التقليدي؟
- قيود الاتصال النموذجي
تُعتبر القيود الأساسية في التحكم في التغذية الراجعة مجالاً راسخاً للبحث، كما تم توسيعه ليشمل دراسة القيود المفروضة من خلال النظر في قناة اتصال في حلقة التحكم، وميزت القيود من حيث الحد الأدنى من معدل نقل البيانات الضروري للتثبيت، كما يتم استخدام نهج نسبة الإشارة إلى الضوضاء “SNR” للحصول على حالة ضيقة من أجل استقرار التغذية الراجعة للناتج الثابت للوقت الخطي لمُصنع مستمر غير مستقر وغير طور “NMP” مع تأخير زمني على مدى قناة اتصال ضوضاء ملونة غوسية مضافة.
ما هي القيود الأساسية لنظام الاتصالات؟
أولاً: قيود الضوضاء:
الضوضاء: هو شكل غير مرغوب فيه من الطاقة والذي يميل إلى التداخل مع إرسال واستقبال الإشارات المرغوبة في نظام الاتصالات.
لا يمكن القضاء على هذه الضوضاء بشكل كامل، ومع ذلك يمكن تقليل تأثير الضوضاء على الإشارات المرغوبة بمساعدة عدة تقنيات، كما يمكن تصنيف الضوضاء إلى فئتين حسب المصدر، مثل:
1- الضوضاء الخارجية:
الضوضاء الخارجية: هي ذلك النوع من الضوضاء التي تكون مصادرها خارجية لنظام الاتصالات ومن أمثلة الضوضاء الخارجية الضوضاء الجوية وضوضاء المجرة والضوضاء الصناعية.
- “SNR” هي اختصار لـ “signal-to-noise ratio”.
- “NMP” هي اختصار لـ “Network Management Protocol”.
2- الضوضاء الداخلية:
الضوضاء الداخلية: هي ذلك النوع من الضوضاء التي تكون مصادرها داخلية لنظام الاتصالات، ومن أمثلة الضوضاء الداخلية الضوضاء الحرارية وضوضاء التسديد، وهذا النوع من الضوضاء لا مفر منه ويشكل قيداً أساسياً على إرسال واستقبال الإشارات.
يتم قياس تباين الضوضاء النموذجي بالفولت الميكروي، وفي أنظمة الاتصالات طويلة المدى التي تعمل بكمية محدودة من قوة الإشارة، قد تكون الإشارة صغيرة مثل الضوضاء أو حتى أصغر من الضوضاء، وبالتالي في مثل هذه الحالات يحد وجود الضوضاء بشكل فردي من قدرات نظام الاتصالات.
ثانياً: قيود النطاق الترددي:
- نطاق التردد أو نطاق التردد المطلوب لإرسال معين يسمى عرض النطاق الترددي أو القناة.
- يتم تخصيص هذا النطاق الترددي دائماً من قبل بعض الوكالات التنظيمية الدولية، وهذا النوع من التنظيم ضروري لتجنب التداخل بين الإشارات التي لها نفس التردد.
- تنص نظرية المعلومات على أنّه كلما زاد عرض النطاق الترددي لنظام الاتصالات زادت المعلومات التي يمكن نقلها.
على سبيل المثال وافترض أنّ أحدهم يستمع إلى موسيقى في راديو “AM”، والكمية الكاملة من المعلومات المتاحة للأذن البشرية موجودة في نطاق تردد يصل إلى “15 كيلو هرتز”، أي أنّ المعلومات الموسيقية تمتد حتى تردد “15 كيلو هرتز”، ومع ذلك في راديو “AM” يكون الحد الأقصى لتردد التشكيل مقيداً حتى “5 كيلو هرتز”، وبالتالي فإنّ الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي للإرسال “AM” هو “10 كيلو هرتز”.
لذلك لا يمكن لجهاز استقبال راديو “AM” إعادة إنتاج جميع المعلومات الموجودة في الموسيقى لأنّ هذا سيتطلب عرض نطاق ترددي قدره “30 كيلو هرتز”، وكما يبلغ عرض النطاق المخصص لإرسال “FM” حوالي “200 كيلو هرتز”، وبالتالي يمكن على مستقبل “FM” إعادة إنتاج المعلومات المرسلة بسهولة دون أي تشويه، وهذا يعني أنّ نظام “FM” لديه دقة أفضل من نظام “AM”، وأنّ عرض النطاق الترددي هو قيد أساسي رئيسي لنظام الاتصالات.
- “AM” هي اختصار لـ “Amplitude Modulation”.
- “FM” هي اختصار لـ “frequency modulation”.
ثالثاً: تحديد المعدات:
تحدد الضوضاء والنطاق الترددي نظرياً ما يمكن أو لا يمكن تحقيقه من حيث الأداء في نظام الاتصال، ومع ذلك قد لا يتحقق هذا الحد النظري في نظام عملي بسبب قيود المعدات، وعلى سبيل المثال قد تتطلب النظرية مرشح تمرير النطاق بعامل جودة “100” عند تردد مركزي يبلغ “1 كيلو هرتز”، ولا يمكن تحقيق هذا المرشح في الممارسة العملية وحتى إذا تم إنشاء مرشح بخصائص متطابقة تقريباً، فقد تتجاوز التكلفة وبالتالي فإنّ تقييد المعدات هو مشكلة رئيسية أخرى في نظام الاتصالات.
لماذا يعد تعديل الإشارة مطلوبا للإرسال؟
من خلال العمل على إعداد خطي يتم تعريف “SNR” المعدني للاستقرار على أنّه معيار “H2” القابل للتحقيق بين مدخل ضوضاء القناة وإدخال إشارة القناة، كما تعطي النتيجة إرشادات في تقدير شدة قيود “SNR” الأساسية التي تفرضها أعمدة المصنع غير المستقرة وأصفار “NMP” والتأخير الزمني بالإضافة إلى أصفار القناة “NMP” وعرض النطاق الترددي وتلوين ضوضاء القناة.
1- التعديل يتجنب اختلاط الإشارات:
إذا تم إرسال إشارات صوت النطاق الأساسي دون استخدام التعديل بواسطة أكثر من جهاز إرسال فستكون جميع الإشارات في نفس نطاق التردد أي من “0 كيلو هرتز” إلى “20 كيلو هرتز”، لذلك تندمج جميع الإشارات معاً ولا يمكن لجهاز الاستقبال فصلها عن بعضها البعض.
ومن ثم إذا تم استخدام كل إشارة صوتية للنطاق الأساسي لتعديل موجة حاملة مختلفة، فإنّها ستشغل فواصل زمنية مختلفة في مجال التردد أي قنوات مختلفة، وبالتالي يتجنب التعديل اختلاط الإشارات.
2- التعديل يزيد من نطاق الاتصال:
- تردد إشارة النطاق الأساسي منخفض ولا يمكن لإشارات التردد المنخفض السفر لمسافات طويلة عند إرسالها، ويتوهنون بشدة وينخفض التوهين مع زيادة تردد الإشارة المرسلة ويسافرون لمسافات أطول.
- تزيد عملية التعديل من وتيرة الإشارة المراد إرسالها، لذلك فإنّه يزيد من نطاق الاتصال.
3- التعديل يجعل التعدد ممكناً:
تعدد الإرسال هو عملية يمكن من خلالها إرسال إشارتين أو أكثر عبر نفس قناة الاتصال في وقت واحد وهذا ممكن فقط مع التعديل، كما يسمح تعدد الإرسال باستخدام نفس القناة بواسطة العديد من الإشارات، وبالتالي يمكن للعديد من القنوات التلفزيونية استخدام نفس نطاق التردد دون الاختلاط مع بعضها البعض أو يمكن إرسال إشارات تردد مختلفة في نفس الوقت.
4- التعديل يحسن جودة الاستقبال:
مع تعديل التردد “FM” وتقنيات الاتصال الرقمي مثل “PCM” يتم تقليل تأثير الضوضاء إلى حد كبير، وهذا يحسن جودة الاستقبال.
- “PCM” هي اختصار لـ “Pulse code modulation”.
ما هي حدود نظام الاتصال التقليدي؟
نظام الاتصال التقليدي ليس سوى نظام اتصال سلكي وباستثناء اتصالات الألياف الضوئية قبل إدخال أنظمة الاتصالات اللاسلكية واتصالات الألياف الضوئية، كانت الطريقة الوحيدة للتواصل من مكان إلى آخر كما يستخدم الاتصالات اللاسلكية بسبب بعض القيود التالية:
- تكلفتها أعلى بسبب استخدام الأسلاك أو الكابلات.
- يتطلب مساحة مناسبة للتثبيت.
- الصيانة مكلفة.
- تنقل النظام مشكلة.
- الخسائر عالية في الاتصالات السلكية.
- عرض النطاق الترددي منخفض.
- أثقل من الألياف الضوئية.
قيود الاتصال النموذجي:
- التمثيل الرمزي النموذج: هو تمثيل رمزي لعملية الاتصال، والتفاصيل غير متوفرة في نموذج الاتصال. بدون تفاصيل قرار الصوت يعيق.
- عدم المرونة: هو الاتصال عملية دائمة التغير، لكن نماذج الاتصال يتم تقديمها من خلال رموز غير مرنة أو جامدة.
- يتم تمثيل الأشياء ذات الصلة فقط، ولا يتم عرض العناصر الأقل أهمية أو أي معلومات داعمة في نموذج الاتصال، ولذلك من الصعب جداً تكوين فكرة حقيقية عن التدليك من نموذج.
- الإنهاء المبكر، حيث يعتقد منشئو نماذج الاتصال أنّ عملهم كافٍ ويشمل الجميع، لكنّ يفقد الباحثون اهتمامهم بالمزيد بسبب هذا التفكير.
- جانب التكلفة والعائد، ويتطلب إعداد أي نموذج الكثير من المال بالإضافة إلى الوقت الثمين لكن الفوائد قد تكون أقل من تطبيق مثل هذا النموذج، ومن ثم فهي مشكلة.
- متطلبات القوى العاملة الماهرة، وتطوير نموذج الاتصال يتطلب قوة بشرية ماهرة، وقد لا تكون هذه القوى العاملة متاحة دائماً.
