اقرأ في هذا المقال
- ما هو نظام الاتصالات الرقمية؟
- أساسيات نظام الاتصالات الرقمية Digital Communication System
- المكونات الأساسية لنظام الاتصالات الرقمية
- مزايا نظام الاتصالات الرقمية Digital Communication System
- عيوب نظام الاتصالات الرقمية Digital Communication System
أصبح الاتصال الرقمي في الوقت الحاضر أكثر سهولة وسرعة بسبب الإنترنت والعديد من التقنيات الحديثة الأخرى، ومع ذلك فإنّ وسائل التواصل الاجتماعي التي يتم استخدامها، والمكالمات الجماعية يتم تضمينها في الاتصالات الرقمية، وقبل توفر الاتصال الرقمي كان الاتصال عن بُعد صعباً جداً ويستغرق وقتاً طويلاً.
ما هو نظام الاتصالات الرقمية؟
نظام الاتصالات الرقمية: هو نظام يمكن من خلاله مشاركة أنواع مختلفة من البيانات في جميع أنحاء العالم، حيث يرسل الاتصال الرقمي البيانات عبر إشارة تردد مختلفة ولها دور مهم للغاية في المجتمع الحديث.
أساسيات نظام الاتصالات الرقمية Digital Communication System:
في هذه الأيام يمكن التغريد عن شيء في الثانية وهو متاح للقراءة في جميع أنحاء العالم، ومع ذلك المنشورات الجميلة أو المضحكة، والتي تم تحميلها على وسائل التواصل الاجتماعي والتعليقات عليها والدردشات المتأخرة ومكالمات الفيديو مع أصدقائك وعائلتك، كلها ممكنة بسبب الرقمنة في نظام الاتصال.
أولاً: المغير الرقمي والهوائي:
لنقل المعلومات على مسافة أطول يكون هنا حاجة إلى تحويل الإشارة الرقمية منخفضة التردد إلى إشارة تماثلية عالية التردد، حيث يعمل المغير الرقمي على مضاعفة الإشارة الرقمية التي تم تحويلها في المرحلة الأخيرة بإشارة ناقل عالية التردد، وتحويلها إلى إشارة تماثلية عالية التردد حتى تسهل من إرسالها بسهولة عبر الهوائي.
وهناك العديد من التقنيات المتاحة لتحويل الإشارة مثل مفتاح إزاحة السعة “ASK” ومفتاح إزاحة التردد “FSK” ومفتاح إزاحة الطور “PSK” ومفتاح إزاحة الطور التربيعي “QPSK“، وبعد هذه الكتلة يتم تحويل الإشارة إلى إشارة معدلة عالية التردد والتي سيحصل عليها الهوائي ويرسلها أكثر.
- “ASK” هي اختصار لـ “Amplitude-shift keying “.
- “FSK” هي اختصار لـ “Frequency-shift keying”.
- “PSK” هي اختصار لـ “Phase-shift keying”.
- “QPSK” هي اختصار لـ “Quadrature phase shift keying”.
ثانياً: الهوائيات:
تستخدم الهوائيات على نطاق واسع في مجال الاتصالات الرقمية، كما يستقبلون موجة كهرومغناطيسية ويحولونها إلى إشارة كهربائية أو يستقبلون إشارة كهربائية ويحولونها إلى موجة كهرومغناطيسية.
المكونات الأساسية لنظام الاتصالات الرقمية:
1- مصدر الإدخال:
- عادةً ما يكون مصدر الإدخال أو مصدر المعلومات تماثلياً بطبيعته على سبيل المثال إشارة الصوت وإشارة الفيديو.
- هذه الإشارات هي كميات غير كهربائية وبالتالي لا يمكن معالجتها مباشرة في نظام اتصال رقمي.
2- محول طاقة الإدخال:
محول طاقة الإدخال: هو جهاز يحول أحد أشكال الطاقة إلى شكل آخر، ونظراً لأنّ المعلومات من مصدر الإدخال هي كمية غير كهربائية، فإنّ محول الطاقة المدخل يحول هذه الكمية غير الكهربائية إلى كمية كهربائية.
يبدأ نظام الاتصال بالمرسل الذي ينقل البيانات ويتلقى المتلقي المعلومات في النهاية، لذلك يمكن أن تكون البيانات صوتاً أو فيديو أو صورة أو نصاً أو أي نوع آخر، كما قد تكون هذه المعلومات تماثلية أو ربما رقمية، حيث إذا كانت إشارة المعلومات في إشارة كهربائية فلا بأس بذلك.
ولكن إذا لم تكن المعلومات في شكل إشارة كهربائية، أي على سبيل المثال الصوت أو الفيديو أو الصورة أو النص فإنّه يكون هناك احتياج إلى تحويلها في إشارة كهربائية، ومع ذلك يحول محول الطاقة الإشارة غير الكهربائية إلى إشارة كهربائية لذلك بعد الكتلة الأولى تكون المعلومات في شكل إشارة كهربائية.
3- المنسق “coordinator”:
المنسق: هو جهاز يستخدم لتحويل الإشارة التماثلية إلى إشارة رقمية، لذلك يتم تحويل الإشارة المستقبلة من محول الطاقة إلى إشارة رقمية باستخدامه، ومع ذلك إذا كانت إشارة المصدر بالفعل في شكل رقمي مثل الكمبيوتر، فلن نحتاج إلى مُنسق في مثل هذه الحالات.
4- مشفر المصدر:
يستخدم مشفر المصدر لضغط البيانات إلى أقل عدد ممكن من البتات، وهذا يساعد في الاستخدام الفعال لعرض النطاق الترددي، حيث يزيل البتات الزائدة أو البتات الزائدة غير الضرورية التي هي أصفار من بيانات الإدخال.
5- مشفر القناة:
مشفر القناة: هو جهاز يقوم بالتشفير لتصحيح الخطأ، حيث أثناء إرسال الإشارة وبسبب الضوضاء في القناة قد تتغير الإشارة، ومن ثم يوفر مشفر القناة بعض البتات الزائدة عن الحاجة لبيانات الرسالة من أجل توفير بيانات خالية من الأخطاء على جانب المستقبِل، كما يكون لمشفر القناة دوراً مهماً في نظام الاتصال.
6- معالج النطاق الأساسي أو معدل تمرير النطاق:
- في حالة الإرسال اللاسلكي بسرعة منخفضة يمكن إرسال إشارة النطاق الأساسي مباشرة.
- ولكن عندما يتعين على البيانات أن تنتقل في جو صاخب يتعين على المستخدم استخدام بعض الميزات مثل تشكيل النبض وتشفير الخط، كما يتم تنفيذ هذه المهمة بواسطة معالج “Base-band”.
- وبالنسبة للإرسال عالي السرعة يتم تعديل البيانات الرقمية بمساعدة ناقل عالي التردد تماماً كما هو الحال في حالة الإرسال التماثلي، حيث يتم تنفيذ هذه المهمة بواسطة مغير النطاق الأساسي.
7- القناة:
قناة الاتصال: هي الوسيلة التي يتم من خلالها إرسال الإشارة من الطرف المرسل إلى الطرف المستقبل، كما إنّه جزء من النموذج يتم فيه إضافة الحد الأقصى من الضوضاء إلى الإشارة.
8- مزيل تشكيل تمرير النطاق:
يتم استخدام مفكك تشفير النطاق الأساسي لاستعادة البيانات الأصلية من البيانات ذات الشكل النبضي أو البيانات المشفرة بالخط.
9- وحدة فك ترميز القناة:
- يقوم مفكك تشفير القناة بعد اكتشاف التسلسل بإجراء بعض تصحيحات الأخطاء.
- أثناء الإرسال قد تتشوه الإشارة، كما يتم تصحيح ذلك عن طريق إضافة بعض البتات الزائدة عن الحاجة إلى الإشارة، حيث تساعد إضافة البتات هذه في الاسترداد الكامل للإشارة الأصلية.
10- وحدة فك ترميز المصدر:
- يتم ترقيم الإشارة المتكونة مرة أخرى من خلال أخذ العينات والقياس بحيث يتم الحصول على المخرجات الرقمية النقية دون فقدان المعلومات.
- تقوم وحدة فك ترميز المصدر بإعادة إنشاء ناتج المصدر.
11- التشوه “Deformatters”:
يحول التشوه البيانات الرقمية إلى إشارة تمثيلية.
12- محولات طاقة الناتج:
محولات طاقة الناتج: هذه هي الكتلة الأخيرة التي تحول الإشارة إلى الشكل المادي الأصلي، والذي كان عند إدخال جهاز الإرسال، كما يقوم بتحويل الإشارة الكهربائية إلى ناتج مادي على سبيل المثال مكبر صوت عالي.
13- الإشارة الناتجة:
هذا هو الناتج الذي يتم إنتاجه بعد العملية برمتها.
مزايا نظام الاتصالات الرقمية Digital Communication System:
- إنّه بسيط وأرخص لأنّ الدوائر المتكاملة أصبحت أصغر وسريعة ورخيصة.
- المزيد من الخصوصية والأمان من خلال استخدام التشفير؛ لأنّه يمكن إعادة ترتيب البيانات الرقمية.
- تصحيح البيانات واكتشاف الأخطاء وتصحيح الأخطاء أمر ممكن.
- تنفيذ مرن للأجهزة لأنّه إذا تغيرت الأجهزة فيمكن تغيير لغة البرمجة.
- تعدد إرسال أسهل وكافٍ عن طريق الوصول المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA” والوصول المتعدد بتقسيم الكود “CDMA“.
ملاحظة:“TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.
ملاحظة:“CDMA” هي اختصار لـ “Code division multiple access”.
عيوب نظام الاتصالات الرقمية Digital Communication System:
- ارتفاع استهلاك الطاقة بسبب المراحل المتعددة والدائرة المعقدة كما تكون في مخطط كتلة الاتصالات الرقمية.
- عرض النطاق الترددي لكل قناة مرتفع للغاية.
- المزامنة إلزامية، حيث إذا لم يتم العمل على مزامنة البيانات لذلك سيكون هناك العديد من الأخطاء في المعلومات.
