أنظمة الاتصالات

نظام الاتصالات الضوئية هو أي نظام اتصالات يستخدم الضوء كوسيط نقل. يتكون النظام من جهاز إرسال يقوم بتحويل الرسالة إلى إشارة ضوئية ، وقناة اتصال تنقل الإشارة إلى وجهتها، وجهاز استقبال يعيد إنتاج الرسالة من الإشارة الضوئية المستلمة. تنقل أنظمة الاتصالات بالألياف الضوئية المعلومات من مكان إلى آخر عن طريق إرسال الضوء عبر ألياف ضوئية . يشكل الضوء إشارة حاملة يتم تعديلها لنقل المعلومات.

يتألف نظام الاتصالات اللاسلكية من عدة أنظمة فرعية للاتصالات توفر إمكانيات الاتصال الخارجي. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} ويتألف هذا النظام من موصل إرسال ^{[ 4 ]} تُنتج فيه تذبذبات كهربائية ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} أو تيارات كهربائية، وهو مُصمم لنقل هذه التيارات أو التذبذبات عبر الفضاء الحر من نقطة إلى أخرى بعيدة عنها، وموصل استقبال ^{[ 4 ]} في تلك النقطة البعيدة مُهيأ لاستقبال التذبذبات أو التيارات المنقولة من جهاز الإرسال. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

تعمل أنظمة الاتصالات عبر خطوط الطاقة عن طريق بث إشارة حاملة مُعدَّلة على أسلاك الطاقة. وتستخدم أنواع مختلفة من هذه الاتصالات نطاقات ترددية مختلفة، وذلك تبعًا لخصائص نقل الإشارة في أسلاك الطاقة المستخدمة. ولأن نظام أسلاك الطاقة صُمِّم في الأصل لنقل التيار المتردد ، فإن دوائر أسلاك الطاقة لديها قدرة محدودة على نقل الترددات العالية. وتُعدّ مشكلة الانتشار عاملًا مُحدِّدًا لكل نوع من أنواع الاتصالات عبر خطوط الطاقة.

نظام الاتصال ثنائي الاتجاه هو نظام يتكون من طرفين أو جهازين متصلين، قادرين على التواصل في كلا الاتجاهين. يُستخدم مصطلح "ثنائي الاتجاه " لوصف الاتصال بين طرفين أو جهازين. تُستخدم أنظمة الاتصال ثنائي الاتجاه في جميع شبكات الاتصالات تقريبًا، إما للسماح باتصال ثنائي الاتجاه بين طرفين متصلين، أو لتوفير مسار عكسي لمراقبة المعدات وضبطها عن بُعد في الميدان. الهوائي عبارة عن موصل قصير يُستخدم لبث أو استقبال الموجات الكهرومغناطيسية. يعمل الهوائي كجهاز تحويل، حيث يقوم في طرف الإرسال بتحويل التيار عالي التردد إلى موجات كهرومغناطيسية، وفي طرف الاستقبال بتحويل الموجات الكهرومغناطيسية إلى إشارات كهربائية تُغذى إلى مدخل جهاز الاستقبال. تُستخدم أنواع عديدة من الهوائيات في الاتصالات.

ومن أمثلة الأنظمة الفرعية للاتصالات نظام الاتصالات الدفاعية (DCS).

• الهاتف
• الهاتف المحمول
• جهاز لوحي
• تلفزيون
• التلغراف
• إديسون تلغراف
• كابل التلفزيون
• حاسوب

يُستخدم مصطلح نظام الإرسال في صناعة الاتصالات للتأكيد على الوسائط الوسيطة والبروتوكولات والمعدات في الدائرة ، بدلاً من تطبيقات المستخدم النهائي المحددة.

نظام الاتصالات التكتيكية هو نظام اتصالات (أ) يستخدم داخل القوات التكتيكية أو لدعمها بشكل مباشر (ب) مصمم لتلبية متطلبات المواقف التكتيكية المتغيرة والظروف البيئية المتغيرة، (ج) يوفر اتصالات آمنة، مثل الصوت والبيانات والفيديو ، بين المستخدمين المتنقلين لتسهيل القيادة والسيطرة داخل القوات التكتيكية ودعمها، و (د) يتطلب عادة أوقات تثبيت قصيرة للغاية، عادة في حدود ساعات، من أجل تلبية متطلبات النقل المتكرر.

نظام الاتصالات في حالات الطوارئ هو أي نظام (عادةً ما يكون قائمًا على الحاسوب) مُصمم لغرض أساسي هو دعم التواصل ثنائي الاتجاه لرسائل الطوارئ بين الأفراد والمجموعات. وتُصمم هذه الأنظمة عادةً لدمج التواصل المتبادل للرسائل بين مختلف تقنيات الاتصال.

نظام توزيع المكالمات الآلي (ACD) هو نظام اتصالات يقوم تلقائيًا بترتيب المكالمات وتوزيعها على الموظفين المختصين. ويُستخدم هذا النظام بكثرة في خدمة العملاء (مثل الشكاوى المتعلقة بالمنتجات أو الخدمات)، والطلب عبر الهاتف (كما هو الحال في مكاتب بيع التذاكر)، أو خدمات التنسيق (كما هو الحال في مراقبة الحركة الجوية ).

نظام التحكم في الاتصالات الصوتية (VCCS) هو في الأساس نظام ACD بخصائص تجعله أكثر ملاءمة للاستخدام في المواقف الحرجة (لا انتظار لنغمة الاتصال ، أو الإعلانات المسجلة المطولة، وخطوط الراديو والهاتف متصلة بسهولة متساوية، وخطوط فردية يمكن الوصول إليها على الفور، إلخ).

يمكن تصنيف المصادر إلى كهربائية وغير كهربائية ؛ وهي أصول الرسالة أو إشارة الإدخال. ومن أمثلة المصادر، على سبيل المثال لا الحصر، ما يلي:

• ملفات صوتية (MP3، WAV، إلخ...)
• ملفات الصور الرسومية (GIF)
• رسائل البريد الإلكتروني
• صوت بشري
• صورة تلفزيونية
• الإشعاع الكهرومغناطيسي

تلتقط أجهزة الاستشعار، كالميكروفونات والكاميرات، مصادر غير كهربائية، كالصوت والضوء (على التوالي)، وتحولها إلى إشارات كهربائية. تُسمى هذه الأنواع من أجهزة الاستشعار بمحولات الإدخال في أنظمة الاتصالات التناظرية والرقمية الحديثة. وبدون محولات الإدخال، لن يكون هناك وسيلة فعالة لنقل المصادر أو الإشارات غير الكهربائية عبر مسافات شاسعة، أي سيضطر البشر إلى الاعتماد كليًا على أعينهم وآذانهم لرؤية وسماع الأشياء مهما بعدت المسافات.

ومن الأمثلة الأخرى على محولات الإدخال ما يلي:

• الميكروفونات
• الكاميرات
• لوحات المفاتيح
• فأرة
• مستشعرات القوة
• مقاييس التسارع

بعد تحويل إشارة المصدر إلى إشارة كهربائية، يقوم جهاز الإرسال بتعديل هذه الإشارة لضمان كفاءة الإرسال. وللقيام بذلك، يجب أن تمر الإشارة عبر دائرة إلكترونية تحتوي على المكونات التالية:

1. مرشح الضوضاء
2. محول تناظري إلى رقمي
3. المشفر
4. مُعدِّل
5. مضخم الإشارة

بعد تضخيم الإشارة، تصبح جاهزة للإرسال. وفي نهاية الدائرة يوجد هوائي، وهو النقطة التي تُطلق عندها الإشارة على شكل موجات كهرومغناطيسية (أو إشعاع كهرومغناطيسي).

قناة الاتصال هي ببساطة الوسط الذي تنتقل عبره الإشارة. هناك نوعان من الأوساط التي تنتقل عبرها الإشارات الكهربائية، وهما: الأوساط الموجهة والأوساط غير الموجهة . تشير الأوساط الموجهة إلى أي وسط يمكن توجيهه من المرسل إلى المستقبل بواسطة كابلات توصيل. في الاتصالات عبر الألياف الضوئية، يكون الوسط هو الألياف الضوئية (الزجاجية). تشمل الأوساط الموجهة الأخرى الكابلات المحورية، وأسلاك الهاتف، والأزواج الملتوية، وما إلى ذلك. أما النوع الآخر من الأوساط، وهو الأوساط غير الموجهة، فيشير إلى أي قناة اتصال تُنشئ مسافة بين المرسل والمستقبل. في الاتصالات اللاسلكية أو الترددات الراديوية، يكون الوسط هو الهواء. الهواء هو الشيء الوحيد بين المرسل والمستقبل في الاتصالات الترددية، بينما في حالات أخرى، مثل السونار، يكون الوسط عادةً هو الماء لأن الموجات الصوتية تنتقل بكفاءة عبر بعض السوائل. يُعتبر كلا النوعين من الأوساط غير موجهين لعدم وجود كابلات توصيل بين المرسل والمستقبل. تشمل قنوات الاتصال كل شيء تقريبًا، من فراغ الفضاء إلى قطع المعدن الصلبة؛ ومع ذلك، تُفضل بعض الأوساط على غيرها. ذلك لأن المصادر المختلفة تنتقل عبر وسائط ذاتية ذات كفاءة متفاوتة.

بعد مرور الإشارة عبر قناة الاتصال، يجب أن يستقبلها جهاز الاستقبال بكفاءة. يهدف جهاز الاستقبال إلى التقاط الإشارة وإعادة بنائها قبل مرورها عبر جهاز الإرسال (أي محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية، والمعدِّل، والمشفِّر). ويتم ذلك بتمرير الإشارة "المستقبلة" عبر دائرة أخرى تحتوي على المكونات التالية:

1. مرشح الضوضاء
2. محول رقمي إلى تناظري
3. جهاز فك التشفير
4. مزيل التضمين
5. مضخم الإشارة

على الأرجح، ستفقد الإشارة بعضًا من طاقتها بعد مرورها عبر قناة أو وسيط الاتصال. يمكن تقوية الإشارة بتمريرها عبر مُضخِّم إشارة. عند تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية.

يقوم محول الإخراج ببساطة بتحويل الإشارة الكهربائية (التي يُنشئها محول الإدخال) إلى شكلها الأصلي. ومن أمثلة محولات الإخراج، على سبيل المثال لا الحصر، ما يلي:

• مكبرات الصوت (الصوتية)
• الشاشات (انظر ملحقات الكمبيوتر)
• المحركات (الحركة)
• الإضاءة (المرئية)

تتضمن بعض أزواج محولات الإدخال والإخراج الشائعة ما يلي:

1. الميكروفونات ومكبرات الصوت (إشارات الصوت)
2. لوحات المفاتيح وشاشات الكمبيوتر
3. الكاميرات وشاشات الكريستال السائل (LCD)
4. مستشعرات القوة (الأزرار) والأضواء أو المحركات

مرة أخرى، تقوم محولات الإدخال بتحويل الإشارات غير الكهربائية، كالصوت، إلى إشارات كهربائية يمكن نقلها عبر مسافات طويلة بسرعة فائقة. أما محولات الإخراج، فتقوم بتحويل الإشارة الكهربائية مرة أخرى إلى صوت أو صورة، وهكذا. توجد أنواع عديدة من المحولات، وتتعدد تركيباتها بشكل لا حصر له.