أنواع المعلومات وطرق تمثيلها وتقسيم إشارات المعلومات إلى أربعة أنواع رئيسية اذكرها؟
أنواع المعلومات وطرق تمثيلها
قد فضل الله الإنسان على كثير من مخلوقاته بقدرته على التعلم والتفكير والعمل وزوده بحواس يستطيع من خلالها جمع المعلومات من المحيط الذي يعيش فيه وبعقل قادر على تخزين ومعالجة هذه المعلومات وبجوارج قادرة على إخراج المعلومات بأشكال مختلفة كالنطق والكتابة والاشارة والرسم والعمل. ولقد تم تقسيم إشارات
المعلومات إلى أربعة أنواع رئيسة وهي:
1 الإشارات السمعية (Audio Signals) وتشمل جميع الأصوات التي تسمعها الأذن البشرية.
2 الإشارات المرئية (Video Signals) وتشمل جميع المشاهد المتحركة التي يمكن للعين البشرية رؤيتها.
3 الإشارات المقروءة (Text & Graphic Signals) وتشمل كل ما هو مكتوب أو مرسوم أو مصور.
4 إشارات البيانات (Data) Signals) وتشمل الإشارات التي تولدها الحواسيب وأجهزة القياس والتحكم والرادارات والمستشعرات بأنواعها المختلفة.
تأثير الإتصالات في حياتنا
يتم تمثيل المعلومات كهربائيا من خلال تحويل الكمية الفيزيائية الحاملة للمعلومات إلى جهد أو تيار كهربائي باستخدام ما يسمى بالمصوغات (Transducers) كالميكروفون وكاميرة الفيديو اللذين يحولان شدة ضغط الهواء الناتج عن الصوت وشدة الضوء المنعكس عن المشهد إلى إشارات كهربائية، ويطلق على هذه الإشارات الكهربائية اسم الإشارات التماثلية (Analog Signal) لكونها تشبه إشارة المعلومات الأصلية من حيث أنها تأخذ عند كل لحظة زمنية قيمة محددة من بين عدد لامتناهي من القيم كما موضح في الشكل (16-1). ويعتبر عرض النطاق الذي تحتله إشارة المعلومات الكهربائية على طيف الترددات مقياسا تقريبياً الكمية المعلومات التي تحملها هذه الإشارة فعلى سبيل المثال يبلغ عرض نطاق الإشارة السمعية الهاتفية أربعة كيلو هيرتز بينما يبلغ في الإشارة التلفزيونية أربعة ميغاهيرتز أي أن كمية المعلومات في الإشارة المرئية تساوي ألف مرة تلك التي في الإشارة السمعية.
الشكل 1 - 16 الإشارات التماثلية
وعلى الرغم من الدور الكبير الذي لعبته المعلومات في حياة الإنسان إلا أنه لم يتم وضع معايير القياس كمياتها إلا في الأربعينات من القرن العشرين عندما قام العالم الأمريكي كلاود شانسون (Claude Shannon) بوضع الأسس الرياضية لما يسمى بنظرية المعلومات (Information theory) حيث أثبت أن كمية المعلومات في معلومة ما تتناسب عكمها مع احتمالية حدوثها أي أنه كلما قلت احتماليتها كلما زادت كمية المعلومات فيها واستحدث وحدة القياس المعلومات أسماها "البت (Bit) والتي تمثل كمية المعلومات المكتسبة عند وقوع حدث تبلغ احتمالية حدوثه خمسين بالمائة.
وقد ساعات نظرية المعلومات العلماء والمهندسين على إيجاد طرق وتقنيات متقدمة لنقل وتخزين وتشعير وضغط مختلف أنواع المعلومات مما أدى إلى مضاعفة كمية المعلومات المنقولة عبر قنوات الاتصال أو المخزنة في معدات التخزين وإلى إمكانية إرسال المعلومات المسافات شاسعة قد تصل إلى مئات الملايين من الكيلومترات وإلى تقليل نسبة الخطأ في المعلومات المنقولة إلى مستويات متدنية، وعلى الرغم من بساطة أنظمة نقل الإشارات التماثلية إلا أنها معرضة للتلوث بشكل كبير بإشارات الضجيج التي يستحيل التخلص منها حال اندماجها معها مما يحد من إرسالها لمسافات بعيدة بسبب تراكم إشارة الضجيج مع زيادة المسافة إلى جانب صعوبة ضغطها لكي تحتل حيزاً أقل في قنوات الإتصال ومعدات التخزين وعدم إمكانية استخدام الحواسيب الرقمية لتخزينها ومعالجتها ..
لقد أكتشف العالم نايكوست تجريبياً وأثبت ذلك نظرياً فيما بعد العالم الأمريكي شانون أنه يكفي لنقل وتخزين الإشارة التشابهية أخذ عينات من هذه الإشارة بمعدل يجب أن يساوي أو يزيد عن معدل معين أطلق عليه اسم معدل نايكوست (Nyquist rate) والذي يسازي ضعف أعلى تردد في الإشارة الأصلية، أما الخطوة التالية المهمة في التقنية الرقمية فهي تحويل قيم العينات المأخوذة إلى شيفرات (codes) ذات أطوال محددة مكونة من سلسلة من الأرقام الثنائية (binary numbers) وهي الواحد والصفر حيث يطلق إسم البيت على حالة الرقم. الثاني ولكي يتم إرسال وتخزين الإشارات الرقمية يتم تحويلها إلى نبضات كهربائية أو ضوئية ذات مستويين احدها يمثل الرقم واحد والآخريمثل الرقم صفر كما موضح في الشكل (171) وذلك باستخدام الدوائر الإلكترونية الرقمية التي يعمل فيها الترانزستور كمفتاح بسيط يقوم بفتح وإغلاق الدوائر الكهربائية.
الشكل 1 - 17 الإشارات الرقمية
لقد أحدث التحول من النظام التماثلي إلى النظام الرقمي ثورة في طرق توليد ونقل وتخزين ومعالجة المعلومات حيث تتميز الإشارات الرقمية بمقاومتها العالية لإشارات الضجيج لتعاملها مع مستويين فقط للجهد مقابل عدد لامتناهي من المستويات في الإشارات التماثلية وبسهولة تصميم وتصنيع الدوائر والأجهزة الرقمية وبسهولة استخدام نفس المعدات الرقمية وخاصة الحواسيب للتعامل مع مختلف أنواع إشارات المعلومات التي أصبحت تأخذ نفس الشكل وهو سلسلة الأصفار والأحاد مما أدى إلى إندماج تقنية الإتصالات وتقنية الحواسيب في تقنية واحدة. وتتميز كذلك بقابليتها الكبيرة للضغط بسبب سهولة التخلص من المعلومات المكررة فيها مما قلل كثيراً من الحيز الذي تحتله هذه المعلومات على قنوات الاتصال وذاكرات الحواسيب وبسهولة تشفيرها وتمويهها مما قلل كثيراً من أخطار التنصت والسطو على المعلومات بمختلف أنواعها.
وسائل الإتصالات المستخدمة
على الرغم من أن نظام الإتصالات يتكون بشكل عام من الوحدات الاساسية وهي جهاز الإرسال وقناة الإتصال وجهاز الإستقبال إلا أن أنظمة الإتصالات تتفاوت تفاوتاً كبيرا في تعقيد تركيبها وذلك تبعا لنوع المعلومات المرسلة وموقع تردد حامل المعلومات على الطيف الكهرومغناطيسي ونوع قناة الاتصال والمسافة بين المرسل والمستقبل اضافة الى تقنية الإرسال فيما إذا كانت تماثلية أو رقمية. والشيء يقال على وسائل الإتصالات والتي يمكن حصرها بنوعين أساسيين في الإتصالات السلكية واللاسلكية.
وتستخدم قنوات الاتصال السلكية واللاسلكية لنقل الإشارة الكهربائية الحاملة للمعلومات من المرسل إلى المستقبل وغالبا ما تتحدد إمكانيات نظام الإتصالات المستخدم من خصائص هذه القناة فعرض نطاقها (Channel bandwidth) يحدد كمية المعلومات المنقولة من خلالها وفقدها (Channel loss) يحدد مسافة الإرسال القصوى وطولها يحدد مقدار التأخير الزمني (Time delay)
الإتصالات السلكية:
حيث تعرف الاتصالات السلكية على انها عملية نقل البيانات من خلال وسائط ملموسة مثل الأسلاك والقابلوات ففي القنوات السلكية تنتشر الإشارات من خلال أسلاك معدنية أو زجاجية كالمزدوجات السلكية والقابلوات المحورية ومرشدات الموجات والألياف الزجاجية وخطوط النقل كما موضح في الشكل (1-1)، وهو ما يتم استخدامة في شبكة الهاتف أو شبكات الحاسوب التي تتواجد في مكان واحد.
الشكل 1-18 الإتصالات السلكية
الاتصالات اللاسلكية
إن الإتصالات اللاسلكية تعتمد على الموجات الكهرومغناطيسية في نقل البيانات، وفي القنوات اللاسلكية يتم استخدام الهوائيات (Antennas) لربط المرسل مع المستقبل بدون وجود أسلاك بينهما وذلك من خلال القضاء حيث يقوم هوائي الإرسال بتحويل الإشارات الكهربائية الخارجة من المرسل إلى موجات كهرومغناطيسية تنتشر في القضاء فيقوم هوائي الاستقبال بالتقاط هذه الموجات وتحويلها إلى إشارات كهربائية وإرسالها إلى المستقبل. وتنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في الأصل على شكل خطوط مستقيمة إلا إنها بسبب قربها من الأرض وضمن الغلاف الجوي قد تتعرض لكثير من الظواهر الفيزيائية كالإنعكاس والإنكسار والحيود والإضمحلال والتبعثر التي قد تضر ببعض أنظمة الإتصالات وتفيد البعض الآخر.
الشكل 1- 19 الإتصالات اللاسلكية