مخابرات
از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.
مُخابـِرات، انتقال سیگنال ها از فواصل به منظور ارتباط است. در زمان های گذشته، از سیگنال های دود، طبل، سمافوریا، هلیوگراف استفاده می شد. در دوران مدرن، مخابرات شامل استفاده از انتقال دهنده های الکترونیکی مانند تلفن، تلویزیون، رادیو یا کامپیوتر است. مخترعان اولیه در زمینه مخابرات شامل الکساندر گراهام بل، گوگیلمو مارکونی و جان لوجی بیرد هستند. مخابرات بخش مردمی از اقتصاد جهانی است و خود صنعت مخابرات تحت 3 درصد سود خالص دنیا است.
فهرست مندرجات |
[ویرایش] فهرست مطالب
[ویرایش] 1 اجزاء اصلی
یک سیستم مخابرات شامل سه جزء اصلی است: • یک تبدیل کننده که اطلاعات را گرفته و آن را به سیگنال تبدیل می کند. • یک زمینه انتقال که سیگنال را حمل می کند، و • یک دریافت کننده که سیگنال را می گیرد و آن را به اطلاعات قابل استفاده تبدیل می کند مثلاً برج پخش در پخش رادیو یک تبدیل کننده، فضای آزاد یک زمینه انتقال و رادیو دریافت کننده است. معمولاً سیستم های مخابراتی دو سویه هستند، و یک وسیله ساده نقش تبدیل کننده و دریافت کننده یا دریافت تبدیل کننده را دارد. مثلا، تلفن همراه یک دریافت تبدیل کننده است. مخابرات از طریق خط تلفن را ارتباط نقطه به نقطه می گویند زیرا بین یک تبدیل کننده و یک دریافت کننده است. مخابرات از طریق پخش رادیویی را ارتباط پخشی می نامند زیرا بین یک تبدیل کننده قوی و دریافت کننده های زیادی است
[ویرایش] 1.1.1. آنالوگ یا دیجیتال
سیگنال ها یا آنالوگ و یا دیجیتال هستند. سیگنال در نوع آنالوگ با توجه به اطلاعات تغییر می یابد. اطلاعات در سیگنال دیجیتال به صورت دسته ای از ارزشهای جداگانه (مثلاً یک و صفر) کد بندی می شود. اطلاعات موجود در سیگنال های آنالوگ ممکن است هنگام انتقال با صدا مخلوط شوند. بر عکس، اگر صدا از حدی بالاتر رود، اطلاعات موجود در سیگنال های دیجیتال سالم باقی می ماند. این مزیت اصلی سیگنال های دیجیتال نسبت به سیگنال های آنالوگ است.
[ویرایش] .2.1.1. شبکه ها
مجموعه ای از تبدیل کننده ها، دریافت کننده ها یا دریافت تبدیل کننده ها که با هم ارتباط دارند را شبکه می نامند. شبکه های دیجیتالی حاوی یک یا دو انتقال دهنده هستند که اطلاعات را به کاربر می رسانند. یک شبکه آنالوگ ممکن است شامل یک یا دو سوئیچ باشد که ارتباط بین یک یا دو کاربر را برقرار می کنند. هر دو نوع شبکه، ممکن است تکرار کننده ها لازم باشند تا سیگنال را در زمانی که در فواصل دور منتقل می شود، تقویت کنند. این برای مقابله با تغییراتی است که مانع از تشخیص سیگنال از صدا می شوند.
[ویرایش] 3.1.1. کانالها
کانال یک پخش از زمینه انتقال است که می توان برای فرستادن جریانهای چندگانه اطلاعات از آن استفاده کرد. مثلاً یک ایستگاه رادیویی ممکن است در MHz 96 پخش شود در حالیکه ایستگاه رادیویی دیگر ممکن است در MHz 945 پخش شود. در این مورد زمینه با فرکانس قسمت بندی شده و هر کانال فرکانس جداگانه ای را برای پخش دارد. علاوه بر آن، می توان یک پخش اضافی برای کانال ایجاد کرد که پخش از آن صورت گیرد- این را چند گانگی زمان- بخش می نامند و گاهی در ارتباط دیجیتالی استفاده می شود.
[ویرایش] .4.1.1. تنظیم
شکل گیری سیگنال برای انتقال اطلاعات را تنظیم می نامند. می توان از تنظیم برای ارائه یک پیغام دیجیتالی به صورت موج آنالوگ استفاده کرد. این عمل را کلید زنی گویند و تکنیک های کلید زنی فراوانی وجود دارند. (شامل کلید زنی تغییر فازی، کلید زنی تغییر فرکانس، و کلید زنی تغییر ارتفاع) . مثلاً بلوتوس از کلید زنی تغییر فازی برای انتقال اطلاعات بین ابزار استفاده می کند. از تنظیم می توان برای انتقال اطلاعات سیگنال های آنالوگ با فرکانس های بالا نیز استفاده کرد. این کمک بزرگی است زیرا سیگنال های آنالوگ با فرکانس پایین می توانند در فضای آزاد، به طور موثر منتقل شوند. البته اطلاعات یک سیگنال آنالوگ با فرکانس پایین باید قبل از انتقال بر یک سیگنال، با فرکانس بالاتر (که موجب عامل نامیده می شود) سوار شود. الگوهای تنظیم متفاوتی برای انجام این کار وجود دارند (دو الگو از مهم‌ترین آنها تنظیم ارتفاع و تنظیم فرکانس هستند). مثال این روش صدای یک DI است که بر موجب MHz 96 با استفاده از تنظیم فرکانس منتقل می شود (سپس این صدا در کانال «FM 96»دریافت می شود).
[ویرایش] 2. جامعه و مخابرات
مخابرات بخش مهمی از جامعه مدرن است. در سال 2006 تخمین زده است که سود سالانه صنعت مخابرات 2/1 تریلیون دلار است که جزو 3% سود خالص جهان (نرخ تبادل اداری) قرار دارد. شرکت ها در سطح اقتصاد خرد از مخابرات، برای ایجاد امپراتوری های جهانی استفاده کرده اند. این در مورد خرده فروشی شبکه ای Amazon.com واضح است. اما طبق نظر ادوارد لنرت، حتی یک خرده فروش سنتی Wal-Mart نیز با استفاده از مخابرات بهتر به سود بیشتری در مقایسه با رقبایش دست پیدا کرده است. صاحب خانه ها در شهرها در سراسر جهان از تلفن هایشان برای انجام سرویس های خانه از تحویل پیتزا گرفته تا متخصص الکتریکی استفاده می کنند. حتی جوامع فقیر نیز برای استفاده از تلفن به خاطر مزیتهای آن تشویق شده اند. در ناحیه نارشینگدی بنگلادش، روستایی ها از تلفن های همراه بر ای ارتباط مستقیم با عمده فروشان و معامله بهتر کالاهایشان استفاده می کنند. درکت دیور، تولید کنندگان قهوه از تلفن همراه برای دنبال کردن ساعتی تغییرات قیمت قهوه استفاده می کنند و محصولاتشان را با بهترین قیمت می فروشند. لارنس هندریک رولر و لئونارد ویورمان در سطح اقتصاد خرد ارتباط موقتی را بین فرا ساختار مخابرات کالاها و رشد اقتصادی تشخیص داده اند. بعضی ها ارتباطی را بین آنها بیان می کنند اما برخی عقیده دارند این ارتباط موقتی نیست. با توجه به مزایای فراساختار خوب مخابرات، این نگرانی فزاینده در باره تقسیم دیجیتالی وجود دارد. زیرا همه جمعیت جهان دسترسی برابری به سیستم‌های مخابراتی ندارند. یک تحقیق در سال 2003 توسط اتحادیه بین المللی مخابرات مشخص کرد که حدود یک سوم کشورها کمتر از 1 اشتراک تلفن همراه برای هر 20 نفر و یک سوم کشورها 1 اشتراک خط ثابت برای هر 20 نفر دارند.
در مورد دسترسی به اینترنت، تقریباً نیمی از کشورها کمتر از 1 و در 20 نفر امکانات دارند.از این اطلاعات و اطلاعات آموزشی، سازمان توانست شاخصی را ایجاد کند که توانایی کلی شهروندان به دستیابی و استفاده از اطلاعات و تکنولوژی ارتباطات را مشخص کرد.
کشورهایی مانند سوئد، دانمارک و ایسلند با استفاده از این اطلاعات بالاترین رتبه را داشتند در حالیکه کشورهای آفریقایی مانند نیجر، بورکینا فاسو و مالی پایین تین رتبه را کسب کردند.
[ویرایش] 3. تاریخچه
[ویرایش] 1.3. مخابرات اولیه
برای جزئیات بیشتر در این باره، تاریخچه مخابرات را ببینید. اشکال اولیه مخابرات شامل سیگنال های دود و طبل بودند. طبل را بومی های آفریقا، گینه نو و آمریکای جنوبی استفاده می کردند در حالیکه سیگنال های دود را بومی های آمریکای شمالی و چین استفاده می کردند. بر خلاف تصور این سیستم ها معمولاً هدفشان بیش از تنها آگاهی از مکان اقامت بود. در قرون وسطی زنجیره هایی از آتش را بر سر تپه ها ایجاد می کردند. تا پیغامی را مخابره کنند. در قرون وسطی، زنجیره های آتش این نکته منفی را داشتند که تنها می توانستند قطعه کوچکی از اطلاعات را منتقل کنند، بنابر این معنای پیغامی مانند «دشمن دیده شد» باید از قبل مورد توافق قرار می گرفت. یکی از مثالهای باند آنها استفاده از آنها در طول جنگ اسپانیا بود که یک زنجیره آتش پیغامی را از پلای موت به لندن فرستاد. کلاد چب، مهندس فرانسوی، در سال 1792 اولین سیستم تلگرافی بصری ثابت (یا سمافور) را بین لیل و پاریس ساخت. البته سمافور نیازمند کاربران متخصص و برج های گران در فواصل ده تا سی کیلومتری (شش تا نوزده مایل) بود. در رقابت با تلگراف الکتریکی، آخرین خط تجاری آن در سال 1880 از رده خارج شد.
[ویرایش] 2.3. تلگراف و تلفن
اولین تلگراف الکتریکی تجاری را سر چارلز ویت ستون و سرویلیام فوترگیل کوک ساختند و در 9 آوریل 1839 آن را افتتاح کردند. ویت ستون و کوک هر دو وسیله خود را به صورت «پیشرفتی در تلگراف الکترو مغناطیسی (موجود)» و نه یک ابزار جدید می دانستند ساموئل مورس جداگانه نوعی از تلگراف الکتریکی را ساخت و آن را به طور ناموفقی در 2 سپتامبر 1837 معرفی کرد. کد او پیشرفت بزرگی نسبت به روش سیگنالی ویت استون بود. اولین کابل تلگراف بین اقیانوسی در 27 جولای 1866 کامل شد که مخابرات بین اقیانوس را برای اولین بار امکان پذیر کرد. تلفن سنتی به طور جداگانه توسط الکساندر بل و الیستا گری در سال 1876 ساخته شد. آنتوینو موسی اولین ابزاری را که انتقال الکتریکی صدا را در طول یک خط امکان پذیر ساخت در سال 1849 ساخت. اما وسیله موسی ارزش کاربردی کمی داشت زیرا بر اثر الکتروفونیک وابسته بود و بنابر این کاربران باید گوشی را در دهانشان می گذاشتند تا صدا را بشنوند. اولین خدمات تجاری تلفن در سال 1878 و 1879 در دو طرف اقیانوس اطلس در شهرهای ینوهون و لندن ارائه شد.
[ویرایش] 3.3. رادیو و تلوزیون
جیمز لیندسی در سال 1832 یک نمایش کلاسی از تلگراف بدون سیم برای دانشجویانش برگزار کرد. در سال 1854 او قادر به نمایش انتقال از طریق فیرث تی از دوندی در اسکاتلند به وودهون بود که مساحتی حدود دو مایل است. او از آب به عنوان زمینه انتقال استفاده کرد. گوگلیلمو مارکونی در دسامبر 1901 مخابرات بی سیمی بین سنت جانز در ینوفاندلاند (کانادا) و پولدهو در کورن وال (انگلیس) ایجاد کرد که جایزه نوبل سال 1909 در رشته فیزیک را از آن خود کرد( که او این جایزه را با کارل براون سهیم شد). البته مخابرات رادیویی در سطح محدود را نیکولاستلا در سال 1893 در انجمن ملی نور الکتریکی معرفی کرده بود. جان لاجی بیرد در 25 مارچ 1925 توانست انتقال تصاویر متحرک را در فروشگاه سلفریج لندن نشان دهد. وسیله بیرد بردسیک نیپکو استوار بود و بنابر این به عنوان تلویزیون مکانیکی نامیده شد. آن اساس پخش آزمایشی شرکت پخش بریتانیا (BBC) شد که در 30 سپتامبر سال 1929 آغاز شد. اما در سراسر قرن بیستم تلویزیون هابریتوپ اشعه کاتد که کارل براون اختراع کرده بود، وابسته بودند. اولین نوع از چنین تلویزیونی که امیدوار کننده بود به نمایش درآمد اولین بار در 7 سپتامبر 1927 به خانواده او معرفی شد.
[ویرایش] 4. کاربرد مدرن
[ویرایش] 1.4. تلفن
[ویرایش] 2.4. رادیو و تلویزیون
[ویرایش] 3.4. اینترنت
[ویرایش] 4.4. شبکه های محلی
[ویرایش] 5. همچنین ببینید،
[ویرایش] 6. منابع
[ویرایش] 7. موارد خارجی
 |
این مقاله نیازمند ویکی‌سازی است. لطفاً با توجه به راهنمای ویرایش و شیوه‌نامه آن را تغییر دهید. در پایان، پس از ویکی‌سازی این الگوی پیامی را بردارید. |
یک گرایش از مهندسی برق است که خود به سه زیر مجموعه میدان و امواج، سیستم و رمز تقسیم می‌شود.
در گرایش سیستم هدف فرستادن اطلاعات از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر است. اطلاعات معمولاً به صورت سیگنالهای الکترونیکی وارد "فرستنده" می‌‌شوند، با روش های مختلف به "گیرنده" انتقال پیدا میکنند، و سپس دوباره به سیگنال های الکترونیکی حامل اطلاعات فرستاده شده تبدیل می‌‌گردند. مدیوم‌های(محیط، کانال، رسانه) انتقال سیگنال‌ها از فرستنده به گیرنده شامل سیم مسی (زوج سیم، کابل هم محور)، امواج رادیویی (بی سیم)،موجبرها، و فیبر نوری می‌‌شوند.
سیگنال‌ها و سیستم‌های مخابراتی به دو نوع تقسیم می‌‌شوند: آنالوگ و دیجیتال. سیگنالهای آنالوگ دارای مقادیر پیوسته در زمان‌های پیوسته هستند، در حالی که سیگنالهای دیجیتال فقط در زمان های معینی (samples) دارای مقادیر گسسته (مثلاً ۰ یا ۱) هستند. رادیوهای AM و FM و تلفن‌های شهری نمونه‌هایی از سیستم‌های مخابراتی آنالوگ هستند. مودم‌های کامپیوتر، تلفن‌های همراه جدید و بسیاری از دستگاه‌های جدید دیگر مخابراتی با سیگنال های دیجیتال کار میکنند.
اهداف اصلی مهندسی مخابرات عبارت‌اند از فرستادن اطلاعات با بالاترین سرعت ممکن (برای سیستم‌های دیجیتال)، پایین‌ترین آمار خطا و کمترین میران مصرف از منابع (انرژی و پهنای باند). برای دستیابی به این اهداف و تجزیه و تحلیل عملکرد سیستم‌های مخابراتی، این رشته مهندسی از آمار و احتمالات بهره فراوانی می‌گیرد.
