اليكم الجزء الثاني من الموضوع
المنضِّدات والمركِّزات
أدى التقدم التكنولوجي في صناعة الدارات المتكاملة إِلى هبوط مستمر في تكاليف معالجة المعطيات وتخزينها. ولكن تكاليف خطوط إِرسال المعطيات ازدادت عند مستثمر خطوط النقل وذلك لزيادة تكاليف المكالمات وأجور خطوط الإِرسال. وأدى ذلك إِلى تطوير تجهيزات توفر الاستخدام الأفضل لوسائل الاتصال، أهمها المنضِّدات والمركِّزات التي تزيد مردود شبكة إِرسال المعطيات وتخفض تكاليف الإِرسال.
المنضِّدات:
الوظيفة الأساسية للمنضدات هي دمج إِشارات قنوات متعددة منفصلة عبر قناة واحدة عند الإِرسال. أما وظيفة مفككات التنضيد demultiplexers فهي توزيع الإِشارات المستقبلة من دارة واحدة إِلى قنوات متعددة أو دارات متعددة. وعند نهايتي أي خط لابد من وجود جهاز يقوم بعملية التنضيد وتفكيكه معاً وذلك لأن كل طرفية قد تكون مرسلة أو مستقبلة للمعطيات. واختصاراً يطلق على الجهاز اسم «جهاز التنضيد» على الرغم من كونه يقوم بأداء كل من عمليتي التنضيد عند الإِرسال، وإِزالته عند الاستقبال.
ويمكن أن يكون التنضيد بالتقسيم الترددي frequency division multiplexing (FDM) أو بالتقسيم الزمني time division multiplexing (TDM). ويعتمد التنضيد بالتقسيم الترددي (FDM)، ، على تقسيم حزمة تردد الإِرسال (قناة الإِرسال) إِلى عدد من حزم ترددية (قنوات). يكون هذا النوع من التنضيد منخفض التكاليف عندما يكون عدد القنوات المستخدمة قليلاً.
أما التنضيد بالتقسيم الزمني (TDM) لكل طرفية، فهو يحجز حزمة قناة الإِرسال بكاملها لمدة زمنية محددة أو حيز زمني time slot محدد، بغض النظر عما إِذا كانت هذه الطرفية في حالة إِرسال أو متوقفة عن العمل
وقد أتاح التطور في تقنية المعالجات المكروية microprocessors في نهاية السبعينات تطوير منضدات ذكية بالتقسيم الزمني intelligent TDM، أو ستاتيكية statical TDM. ويوفر هذا النوع من المنضدات وظائف كثيرة منها التحكم الموائم في السرعة adaptative speed control والتخصيص الدينامي dynamic للحيز الزمني لكل طرفية. وهناك مميزات أخرى لمثل هذه المنضِّدات منها زيادة تخزين المعطيات وضغط المعطيات data compression وتحسين كشف الأخطاء وإِدارة شبكة إِرسال المعطيات وغيرها من مميزات. ويمكن أن يعد بعض أنواع هذه
المنضدات و المركزِّات.
المركّزات
المركِّزات:
وهي وحدات قابلة للبرمجة تقوم بتجميع أحمال نقل آتية من خطوط نقل منخفضة السرعة وإِرسالها في خط ذي حمل كبير وذي سرعة عالية، (الشكل 9). وتختلف المركِّزات عن المنضِّدات بأنها تطبق مبدأ التنافس أو التنازع contention وهذا لأن عدد قنوات الدخل أكبر من عدد قنوات الخرج. ويتم تركيز الحمل بطريقة تنسيق الأرتال queueing أو التحري المتتالي polling أو بطريقة التخزين والإِرسال store and forwarding.
معدل إِرسال المعطيات وسعة قناة الإِرسال
تُرسَل المعطيات تسلسلياً عبر قناة الاتصال على شكل قطار من النبضات،
وإِذا كانت كل نبضة تمثل بتاً واحداً one-bit فإِن سرعة معدل إِرسال المعطيات تقاس بعدد البتات المرسلة في الثانية bit per second (BPS) في حين يراوح تردد قطار النبضات بين صفر هيرتز (مركبة مستمرة)، عندما تكون قيم جميع الأرقام الثنائية، المرسلة مساوية (1)، وتردد أعظمي (n/2) هيرتز، عندما تكون قيم الأرقام الثنائية المرسلة مساوية وعلى التناوب (0) و (1) ، حيث (n) تساوي عدد الأرقام الثنائية في الثانية. ولكل نبضة حيز زمني (ح) يطلق عليه اسم عنصر الإِشارة signal element ويساوي (1/n=ح) ثانية.
وتقاس سرعة الإِرسال بوجود البود (BAUD) واستخدمت هذه التسمية تكريماً للعالم بود J.M.E.Baud وهو من أوائل مطوري منظومات البرق، ومعدل البود لقناة اتصال هو المعدل الأعظمي الذي ترسل عنده نبضات الإِشارة، أو معدل تعديل القناة modulation rate of the channel. وإِذا كانت كل نبضة من النبضات تمثل رقماً ثنائياً واحداً فإِن وحدة البود تساوي عدد البتات في الثانية (BPS) وذلك لأن كل بت يمثل بأحد المستويين (0) أو (1). وإِذا كانت النبضة الواحدة تمثل أكثر من بت واحد فإِن معدل بود يقصد منه عدد نبضات الإِشارة المرسلة في الثانية وتمثل كل نبضة أكثر من بت واحد. وتحدد طريقة التعديل المستخدمة لإِرسال المعطيات عدد البتات في البود الواحد.
ويطلق على معدل المعلومات المرسلة في الثانية اسم سعة القناة channel capacity وتقاس سعة القناة الأعظمية بوحدة المعلومات في الثانية bit/second، وهنا تمثل كلمة (bit) وحدة معلومات وليست اختصاراً لرقم ثنائي، وفي مثل هذه الحالة يطلق على الرقم الثنائي من نظام العد الثنائي اسم بينيت (BINIT).
ولقد وضع نيكوست H. Nyquist علاقة حدد فيها قيمة سعة القناة على النحو التالي:
(1).C=2W LOG 2 L BIT/SEC
حيث (L) عدد مستويات الإِشارة number of signaling levels ويساوي (2n).
(n) عدد الأرقام الثنائية في الثانية في البود bps/BAUD وتساوي n=LOG2L .
W عرض الحزمة بوحدة الهيرتز (دورة في الثانية).
ويطلق أيضاً على علاقة نيكوست تعبير سعة القناة المتقطعة. ومن هذه العلاقة يُرى أن سعة القناة يمكن أن تتزايد لا نهائياً عند تزايد عدد مستويات الإِشارة (L). ولكن هذا غير ممكن من الناحية العملية وذلك لعدم أخذ علاقة نيكوست بالحسبان المحددات الفيزيائية للقناة.
وكذلك فقد وضع كلود شانون Claud Shannon علاقة يحدد فيها سعة القناة بدلالة نسبة الإِشارة إِلى الضجيج signal to noise ratio (S/N) وعرض حزمة القناة كما يلي:
C=W LOG2 (1+S/N) BIT/SES
وأصبحت هذه العلاقة تعرف بقانون هارتلي وشانون Hartly Shannon Law وهذه العلاقة تمثل سعة القناة المستمرة.
طرائق التعديل لإِرسال المعطيات
إِن خطوط الشبكة الهاتفية مخصصة لنقل إِشارات الصوت التمثيلية المحدودة المجال الترددي. وهي غير مناسبة لنقل الإِشارات النبضية والمتقطعة زمنياً، وذلك لأن جميع تجهيزات الشبكة الهاتفية من مكبرات وجسور إِرسال ونواخب نهائية مخصصة للإِشارات المحدودة المجال الترددي. في حين يرى أن الإِشارات النبضية هي إِشارات ذات مجال عريض مما يؤدي إِلى تشوهها عند مرورها في خطوط النقل الهاتفية.
ولهذا تحوَّل إِشارة المعطيات المرسلة النبضية إِلى موجات مستمرة بوساطة التعديل، وتتضمن هذه العملية تحميل الإِشارة النبضية على إِشارة تمثيلية. ويطلق على هذه العملية أحياناً اسم الإِقفال Keying بدلاً من التعديل عند التعامل مع الإِشارات غير التمثيلية. وتسمى الوحدات التي تقوم بتعديل المعطيات معدات أو وحدات إِرسال المعطيات. ولما كانت وحدات طرفية المعطيات (DTE) تعمل مُرْسِلات ومُسْتَقْبِلاتٍ للمعطيات فإِنه لابد من وجود جهازين، واحد في كل طرف من طرفي الخط. ويعمل كل جهاز معدلاً عند الإِرسال ومزيلاً للتعديل عند الاستقبال (موديم).
وهناك أنواع كثيرة من وحدات الموديم، لكل نوع مميزاته وتطبيقاته الخاصة. وتحدد طريقة التعديل أو الإِقفال المستخدمة خواص الموديم ونوعه، ومن أهم هذه الطرائق: التعديل المطالي (السعوي) amplitude modulation أو الإِقفال بإِزاحة المطال amplitude shift keying (ASK) ، والتعديل الترددي ferequency modulation أو الإِقفال بإِزاحة التردد frequency shift keying (FSK) والتعديل الطوري phase modulation أو الإِقفال بإِزاحة الطور phase shift keying (PSK) والتعديل المطالي الرباعي quadriture- amplitude modulation (QAMI).
الإِقفال بإِزاحة المطال (ASK):
تعدل هذه الطريقة مطال التيار الحامل بحسب إِحدى قيمتي نبضة المعطيات (0) أو (1). ويبين نوع إِغلاق/فتح (ON-OFF) وفيه يكون مطال الحامل مساوياً قيمة محددة من أجل قيمة (1) ومساوياً للصفر عند القيمة (0). وهناك نوع آخر لهذه الطريقة يعتمد على تغيير مطال الحامل ما بين قيمتين إِحداهما من أجل القيمة (0) والأخرى من أجل القيمة (1) لنبضة المعطيات ويتم اختيار هاتين القيمتين ليمكن للمستقبل أن يفرق بينهما بسهولة في حال وجود الضجيج.
الإِقفال بإِزاحة التردد (FSK):
الإِقفال بإِزاحة التردد يغير تردد تيار الحامل ما بين قيمتين بحسب قيمة نبضة المعطيات (0) أو (1) تستخدم هذه الطريقة في كثير من أنواع الموديم التي تعمل بمعدل إِرسال معطيات منخفض (أقل من 1200bps بت/ثانية) ولا تستخدم هذه الطريقة عند معدل عال للإِرسال، وذلك لأنها تتطلب زيادة في الفرق ما بين تردد في حامل التيار كلما زاد معدل الإِرسال، ولأن هناك مجالات تردد لا يمكن استخدامها لإِرسال المعطيات لكونها مخصصة في المقاسم الهاتفية لأغراض خاصة.
الإِقفال بإِزاحة الطور (PSK):
تستخدم طريقة الإِقفال بإِزاحة الطور لتحقيق معدل عال لإِرسال المعطيات ولتفادي بعض مساوئ طريقة الإِقفال بإِزاحة التردد. وتعتمد هذه الطريقة على تغيّر طور الحامل، وذلك بتوليد إِشارتين متساويتين في التردد ومختلفتين في الطور، ويستخدم هذا الاختلاف في الطور لتمثيل إِحدى القيمتين (0) أو (1)
وتتيح هذه الطريقة استخدام إِشارات متعددة المستويات، أي تمكن من تمثيل أكثر من رقم ثنائي لكل بود تعديل واحد. مثلاً: إِذا استخدم رقمان ثنائيان لكل بود تعديل فإِنه يتطلب أربع قيم طور مختلفة، قيمة واحدة لكل رقمين ثنائيين وكما يلي:
تغير الطور ـ خيار (2) تغير الطور ـ خيار (1) زوج الأرقام الثنائية
45ْ 0ْ 00ْ
135ْ 90ْ 01ْ
225ْ 180ْ 10ْ
315ْ 270ْ 11ْ
ولذلك إِذا كان معدل إِرسال المعط
يات مساوياً (2400 bps بت/ثا) يكون معدل التعديل (1200) بود.
التعديل المطالي الرباعي (QAM):
عرض الحزمة الضوئية بحسب CCITT
بيان العلاقة بين معدل سرعة الإرسال وعرض الحزمة المطلوبة
تعتمد هذه الطريقة في التعديل أو الإِقفال على تغيير كل من المطال والطور لتمثيل المعطيات المرسلة. وتستخدم هذه الطريقة غالباً في وحدات الموديم المخصصة لإِرسال معطيات ذات معدل عالٍ، قد يصل إِلى (9600bps، بت/ثا) عبر خطوط الهاتف المستأجرة. ويلاحظ مما سبق أن تجميع الأرقام الثنائية لتمثيل البود يؤدي إِلى زيادة معدل إِرسال الأرقام الثنائية الممثلة للمعطيات وإِلى الاستفادة من دارات القنوات الصوتية على الرغم من أن عرض حزمتها يساوي (3100) هيرتز. وبالمقابل فإِن وحدات الموديم المستخدمة لهذه الطريقة تكون معقدة التقنية وبالتالي فإِن تكلفتها تكون عالية. وإِضافة إِلى ذلك فإِن زيادة سرعة الإرسال تتطلب زيادة في عرض الحزمة الترددية للدارات الصوتية،
يتبع بأذن الله تعالى ...........................