1-تعريفات

قطاع الاتصالات (Telecommunication Industry)

هي كل ما يتعلق بالاتصالات الحديثة من نقل معلومات سوآءا كانت صوت او صورة او بيانات من مكان الى اخر.

التأشير (Signaling)

هي عمليه تتم للتحكم بأنظمة الاتصالات مثل اللغة بين اجهزة الاتصالات , وتستخدم هذه العملية في جميع أنظمة الاتصالات : في التلفون وفي الموبايل وفي الإنترنت.

البرتوكول (Protocol)

مجموعة من القوانين لابد أن تتحقق لكي يتم الاتصال .

أنواع الإرسال (أنواع البيانات)

1- الإرسال التناظري (Analog Transmission)

بحيث تكون شكل البيانات بشكل موجة لها قمة وقاع مثل موج البحر وتردد.

2- الإرسال الرقمي (Digital Transmission)

بحيث تكون شكل البيانات عبارة عن عدديين هما 1 و 0 .وهو أفضل من الإرسال التناظري بسبب السرعة والجودة.

وسيط النقل

هي الوسط الذي يتم فيه نقل البيانات أهمها:

1- كيابل النحاس

من اقدم الطرق لنقل البيانات وهي الاسلاك العادية وتكون البيانات ذبذبات كهربائية.

2- الموجات الكهرومغناطيسية

تستخدم في حالة نقل البيانات لاسلكيا.

3- الألياف الضوئية

أو الألياف البصرية عن طريق الاشارات الضوئية وهي كيابل مصنوعة من الزجاج .

التضمين – Modulation

عند إرسال أي بيانات لاسلكيا لابد من عمل عملية تضمين وهي دمج موجة البيانات مع موجة ناقلة تسمى Carrier بتردد عالي يسمح لها بالتنقل لمسافات بعيدة لاسلكيا .

الإرسال المتعدد (Multiplexing)

دمج عدة خطوط لنقل البيانات في شبكة واحدة , بهدف تقليل التكلفة والحصول على خط واحد , وهناك عدة طرق لعمل ذلك :

1- إرسال متعدد بتقسيم الزمن – Time-division multiplexing) TDM)

2- إرسال متعدد بتقسيم التردد – Frequency-division multiplexing) FDM)

رزم البيانات (Data Packet)

هو شكل أو نموذج للبيانات التي يتم إرسالها عن طريق الإنترنت وهي مثل ظرف البريد تحتوي على البيانات بالإضافة إلى العنوان والمنافذ للوصول إلى الوجهة.

يعتبر قطاع الاتصالات من أكثر القطاعات تطورا مقارنة بباقي القطاعات .

بدأت طرق الاتصال القديمة من خلال اصدار أصوات أو رموز أو ارسال اشارات ضوئية عن كالنار ثم تطورت مع تطور الكهرباء ويعتبر التلغراف أول مظاهر الاتصال بالشكل الحديث بعد ذلك تطورت تقنيات الاتصالات واصبحت هناك عدة مظاهر للاتصالات تلعب دورا كبيرا في حياتنا الا وهي :

١-الهاتف

٢-الموبايل أو الجوال

٣-الانترنت

4- الراديو والتلفاز

5- الاتصالات الأخرى

1-الهاتف

• تسمى شبكة الهاتف ب (PSTN) The public switched telephone network او شبكة الهاتف العامة.
• مبدأ عمل شبكة الهاتف هو تحويل الدارة (Circuit Switching) , بمعنى انه أثناء المكالمة الهاتفية يتم ربط المتصل والمستقبل خلال فترة الاتصال كاملة عن طريق دائرة كهربائية .
  
• تتكون شبكة ال (PSTN) من ثلاثة عناصر رئيسية

1-هواتف المشتركين : الهاتف المنزلي العادي.

2-وكيابل النقل (كيابل نحاس أو الياف بصرية) : تربط بين الهاتف والمحولات.

3-المحول (Switch): يعتبر هو المتحكم في الشبكة حيث يقوم بربط الشبكة وتحديد خط الاتصال واكمال الدائرة.

• تكون هواتف المشتركين متصلة عن طريق كيابل النقل بالمحول (Switch) الموجود داخل مكاتب السنترال او المكتب المركزي (Central Office).
• تكون مكاتب السنترال متصل مع بعضها أيضا بكيابل النقل بشكل هرمي وعلى خمسة مراحل عادة (Class) , بحيث يمثل كل مكتب منطقة معينة والمرحلة الأعلى تمثل منطقة أكبر.
• عندما يقوم المتصل أو المشترك بضغط الرقم على الهاتف للاتصال برقم يرسل الهاتف إشارة إلى المكتب المركزي (Central Office) وتتواصل المكاتب مع بعضها عن طريق الـتأشير لتحديد مكان الرقم المراد الاتصال به وتحديد الطريق خط (Rout) للاتصال.
• بناء على ترتيب الرقم يتم الانتقال ومعرفة منطقة الرقم كمثال مفتاح المنطقة و الحي.
• عند الوصول إلى الرقم المراد الاتصال به يقوم الهاتف بالرنين عند المستقبل.
• ترتبط شبكة الهاتف (PSTN) بال(Core) أو بالشبكات الأخرى كشبكة الهاتف الخليوي والإنترنت والمشغلين الأخرين والشبكات الدولية ويكون هناك عادة تسعيرة لهذا التوصيل ويكون حسب مقاييس معينة عن طريق نقطة تسمى Network Access.
• في الوضع الحالي تطورت شبكة الهاتف كثيرا عن السابق ويتم نقل البيانات عن طريق تبديل الحزمة باستخدام بروتكول Voip ,مثل بيانات الإنترنت يتم تحويل الصوت من تناظري إلى رقمي ويتم استخدام نفس شبكة الأنترنت ونفس طريقة النقل لتصل لتوصيلها إلى المستقبل ولا يتم تأمين قناة واحدة مثل شبكة ال(PSTN) .

2-الهاتف الخليوي

• مبدأ عمل شبكة الهاتف الخليوي هو WWANs – Wireless Wide Area Networks.
• تتكون شبكة الهاتف الخليوي (الجيل الأول) من ثلاثة عناصر رئيسية:

1- الهاتف المحمول او الموبايل .

2- قاعدة محطة الارسال والاستقبال -(BTS) : عبارة عن أبراج وتكون موزعة بشكل خلية كل برج يقوم بتغطية او مسؤول عن مساحة معينة لاسلكيا هذه الأبراج متصلة بشكل سلكي مع مكتب التحويل والهاتف .

3- مكتب تحويل الموبايل بالهاتف – MTSO – وظيفته مثل مكتب التحويل في الهاتف – تحويل اتصالات الموبايل مع بعضها وايضا تحويلها مع شبكة الهاتف في اتصالات الموبايل مع الهاتف.

• يقوم الموبايل عند الارسال والاستقبال بتحويل الصوت الى موجة ثم عمل عملية تضمين (Modulation) مع موجة حاملة بتردد عالي ثم ارسالها عن طريق لاقط الموبايل بصورة موجة كهرومغناطيسية وتحدث عكس العملية عند استقبال صوت.
• يقوم البرج بشكل دوري بالتحقق من موقع الموبايل الموجود داخل مساحة تغطية البرج – على شكل خلية – بإرسال اشارات دورية وتتحدث باستمرار.
• عند الاتصال بجهاز موبايل آخر يتم الوصول عن طريق البرج الذي يكون الموبايل تحت تغطيته ثم يقوم مكتب التحويل بربط الجهازين ببعضهم أثناء الاتصال.
• مرت شبكة الهاتف الخليوي بعدة تطورات بداية من الجيل الأول 1G ثم الجيل الثاني 2G , ثم الجيل الثالث 3G , ثم الجيل الرابع 4G , الى ان وصلت حاليا إلى الجيل الخامس5G , خلال هذه الفترة تم اضافة العديد من العناصر للشبكة بهدف تحسينها وكثيرا من المعايير (Standards) تمت اضافتها وتطويرها لزيادة سعة الشبكة وللاستخدام الامثل للتردد .

3-الإنترنت

• مبدأ عمل شبكة الانترنت هو تبديل الحزمة (Packet Switching) بمعنى آخر يمكن تشبيه شبكة الانترنت بشبكة البريد ولكن بدلا من نقل الطرود يتم نقل البيانات و بدلا من عنوان منزلك يتم استخدام رقم الIP لجهازك كعنوانك على الإنترنت.
• تتكون شبكة الانترنت من ثلاثة عناصر رئيسية:

1- الحاسب: أو اي جهاز قابل للاتصال بالشبكة يحتوي على عنوان IP.

2- الراوتر : يقوم باختيار المسار لنقل البيانات وتمريرها بين الحاسب والسيرفر.

3-السيرفر : يعتبر كذاكرة لتخزين المواقع الالكترونية وتكون داخل مركز لتخزين البيانات, وتحتوي المواقع الالكترونية على IP ايضا .

4-كيابل النقل: تربط هذه الكابلات بين الحاسب و الراوتر والسيرفر.

• الموقع الإلكتروني لديه رقم IP هو العنوان الفعلي لهذا الموقع ولكن يستخدم الURL أو الرابط للتسهيل .
• عند كتابتك لرابط موقع الكتروني في شريط المتصفح يقوم جهازك أولا بالذهاب إلى سيرفر يسمى DNS مسجل فيه عنوان الIP لهذا الموقع.
• ثم يقوم بإرسال طلب Request يرسل إلى المكان المخزن فيه محتوى الموقع الإلكتروني داخل السيرفر , بعد ذلك يتم إرسال رد Response من قبل الموقع بالمحتوى في ذلك الموقع سواء كان صفحة أو صورة أو فيديو وهكذا يتم التفاعل بطلب ثم رد.
• خلال النقل بين جهازك والموقع الالكتروني يكون شكل البيانات على صورة رزم Packet -مثل الظرف في البريد – يحتوي على عدة بيانات أهمها العنوان ويتم تقسيم البيانات الى عدة اجزاء , كل جزء تبع مسار مختلف.
• خلال عملية النقل هذه يتم العملية يتم إرسال البيانات عن طريق كيابل والراوتر Router موزعة في شبكة الإنترنت تقوم بعملية تسمى Packet Switch لدفع البيانات الى النقطة التي تليها.
• وظيفة الراوتر مثل سعاة البريد – حيث يقوم بتحويل البيانات Packet Switch داخل الشبكة تتابعيا من نقطة الى النقطة التي يليها حتى تصل إلى العنوان.
• هناك عدة بروتوكولات لتنظيم شبكة الانترنت اهمها بروتوكول IP/UDP .

3-التلفاز والراديو

1 – الراديو

• تتكون شبكة الراديو من:

1- محطة الراديو : حيث يتم تسجيل البرامج الراديوية.

2- برج البث : يقوم ببث ما يتم تسجيله في محطة الراديو.

3- المذياع : يقوم باستقبال ما يتم بثه وفلترته للاستماع.

عند تسجيل الصوت داخل محطة الراديو (مثل برامج الراديو الصباحية ) يتم تحويل الصوت إلى ذبذبة كهربائية تناظرية.

• ثم يتم تضمين هذه الموجة الكهربائية مع موجة حاملة بتردد يمثل تردد هذه القناه .
• ثم يقوم البرج ببث هذه الذبذبة لاسلكيا بشكل موجات كهرومغناطيسية .
• يستقبل المذياع (مذياع السيارة مثلا) موجة هذه القناة بالإضافة إلى باقي القنوات عن طريق اللاقط ثم تتحول من موجات كهرومغناطيسية لذبذبات كهربائية مرة أخرى.
• أثناء ضبط الراديو يتم اختيار ذبذبة القناة عن طريق فلترة الموجة الحاملة والحصول على بث القناة.

2- التلفاز

1- التلفاز الأرضي

• وهي مثل الراديو ولكن هناك موجة أخرى وهي موجة الصورة يتم تضمينها ومزامنتها مع موجة الصوت أيضا واستقبالها من التلفاز وتحويل موجة الصوت إلى صوت وموجة الصورة إلى صورة.
• قديما كانت محطات التلفاز القديمة نوع الموجة فيها تناظرية ولكن حاليا أصبح الأغلب رقميا أو تحولت القنوات للمحطات الفضائية.

2- التلفاز الفضائي

• تتكون من العناصر التالية:

1- محطات التلفاز أو القنوات التلفزيونية التي تبث البرامج التلفزيونية ( Programming Source) وهي متصلة بمركز البث.

2- مركز البث (The Broadcast Center) تقوم مراكز البث بتجميع المحطات التلفزيونية ومن ثم إرسالها الى القمر الصناعي.

3-القمر الصناعي (geostationary satellites) يدور بنفس سرعة دوران الأرض بحيث يكون ثابت فوق منطقة معينة (كمثال الشرق الأوسط وأفريقيا)

• بعد تسجيل برنامج تلفزيوني عن طريق محطات التلفاز , ترسل الى مراكز البث ثم تقوم مراكز البث بضغط هذه البيانات وتكون بصيغة MPEG-2 وتحويلها إلى رقمية وتشفيرها, ثم تقوم برفع (Uplink) أو إرسال حزمة البيانات إلى القمر الصناعي لاسلكيا (بموجة حاملة كهرومغناطيسية)
• يستقبل القمر الصناعي البيانات عن طريق (Transponder).
• ثم يقوم القمر الصناعي ببث البيانات باتجاه الأرض (Downlink) باتجاه معين وبزاوية معينة.
• في الأرض , يقوم الصحن أو الدش في المنازل باستقبال هذه الموجات عن طريق توجيه الصحن بزاوية بث القمر الصناعي.
• ثم يقوم بتحويلها لذبذبات كهربائية ونقلها عن طريق الكيبل إلى المستقبل أو الرسيفر (Receiver).
• يقوم المستقبل بفك التضمين وثم فك الضغط وتحويل الذبذبة الكهربائية من رقمية إلى تناظرية لعرضها على التلفاز.
• هناك نوعين من التلفاز الفضائي:
  

1. 1. مباشر للمنزل (Direct To home) وهو الأغلب ويحتوي على نطاقات متعددة ويحتوي على قنوات مجانية (Free To Air)
   2. مباشر من القمر الصناعي (Direct Broadcast Satellite) نطاق معين وغالبا يكون باشتراك ويكون بجودة أعلى.

4-الاتصالات الأخرى

• يتم استخدام شبكات اتصال مختلفة في عدة قطاعات كالقطاع العسكري وقطاع البنوك وقطاع الطيران ولكن الشبكة تكون خاصة للمحافظة على سرية المعلومات والسرعة , و يتم استخدام نفس المبادئ ونفس وطريقة النقل المستخدمة في طرق الاتصالات العادية في الأعلى.