×


ثلاث محطات اساسية في نظرية الاتصالات




ثلاثة محطات رئيسية ساهمت في صقل نظرية الإتصالات (اللاسلكية) بشكلها الحالي المعروف (بالطبع هذا لا يعني أنها المحطات الرئيسية الوحيدة ولكن نستطيع القول أنها المحطات الأبرز)
1- الإتصال الراديوي الأول بين أوروبا وأمريكا:
تعتبر هذه المحطة حصيلة تاريخية لمجموعة محطات مهمة سبقتها. تضافرت منتجاتها العلمية للوصول الى هذه المحطة التي غيرت شكل التواصل البشري الى الابد.[1] [2]في عام 1864 أثبت السكوتلندي جيمس كلارك ماكسويل بالبرهان الرياضي وعن طريق المعادلات (معروفة حتى الآن بمعادلات ماكسويل) وجود موجات تربط القوة الكهربية مع القوة المغناطيسية قادرة على التحرك عبر الاثير. [1]أول تجربة لاستخدام معادلات ماكسويل في توليد الموجات الراديوية كان مع البريطاني ديفيد هيوغز في عام 1880 حيث استطاع سماع تأثير شحنة كهربائية عبر شريط التلفون ولكن التجربة ظلت موضع شك حيث اعتبرت الشحنة ناتجة عن عملية الحث الكهربائي (induction) وليس نتيجة موجة راديوية.
ولكن التجربة الحقيقية التي أكدت نظريات ماكسويل كانت مع الألماني هينريك هيرتز في عام 1886 حيث قام بعدة اختبارات أثبتت معادلات ماكسويل [2]أول استخدام تجاري لنظام الإتصالات اللاسلكي كان مع الإيطالي ماركوني الذي بدأ يلاحظ أهمية اكتشافات ماكسويل وهيرتز وبدأ منذ عام 1894 بإنشاء تكنولوجيا للإتصالات اللاسلكية تطورت تدريجيا في عام 1896 لتخدم التواصل مع السفن في عرض البحر والذي شجعه على هذه الفكرة كارثة التايتانيك الشهيرة. وصلت ذروة إنجازات ماركوني في ديسمبر 1901 حيث استطاع وهو في نيوفاوندلاند كندا من تلقي رسالة تيليغرافية لا سلكية مرسلة من كورنويل في بريطانيا [2]

Guglielmo Marconi James Clark Maxwell
2- نظرية المعلومات information theoryا لمعروفة باسم نظرية شانون Shannon Theory :
في عام 1948 وضع كلاود شانون نظرية المعلومات الشهيرة التي نقلت نظرية الإتصالات من مجالها الأنالوج analog الى مجالها الرقمي digital. [3]في نظريته هذه يثبت شانون أن قناة الإتصال ذات سعة معلوماتية محددة. بحيث لا نستطيع إرسال معلومات أكبر من سعة قناة الإتصال. وإذا أرسلنا معلومات أكبر من قناة الإتصال فإن نظام الإتصال سيفشل بإيصال المعلومة المرسلة بشكل سليم. كما تقول النظرية (من ناحية نظرية على الأقل) أنه يمكننا تصميم نظام اتصال يُمَكِننا من استقبال المعلومات سليمة تماما اذا ما ارسلناها بأقل من سعة القناة.
لتوضيح مفهوم سعة قناة الإتصال صقل شانون مفهوم المعلوماتية أولا. إذ ما هي المعلومات من ناحية رياضية؟
المعلومات الرقمية من منطلق رياضي هي معادل معاكس للإحتمالية probability. سنشرح هذه الجملة بمثال:
تخيل أنك لا تملك الا صديقا واحد يطرق بابك اسمه زيد. فإذا طرق زيد بابك احتمالية ان يكون الطارق زيد مئة بالمئة. إذن قيمة المعلومة عن الشخص الطارق للباب صفر لأنك تعرف مسبقا من الطارق. ولكن لنفترض الآن أن لديك عشر أصدقاء كلهم يزورك في أوقات عشوائية. فبالتالي المعلومة المكتسبة عن الشخص الطارق للباب ستزيد كلما كان احتمال ان يكون الزائر فلان أقل. فأنت تكتسب معلومات أكثر كلما كان عنصر المفاجئة أكبر أو بمعنى أخر احتمالية الزائر اقل.
شكلت هذه النظرية حجر الأساس في تعريف علم الإتصالات الرقمي بشكله الحالي. وقدمت مصطلحات أساسية كالبت bit والتي هي اختصار ل binary digit وهي وحدة قياس المعلومة الرقمية.

إكتشاف الترانزيزترات: [4]

في ديسمبر من عام 1947 قدم ويليام شوكلي اكتشافه حول مفهوم الترانزيزترات أمام مختبرات بل الشهيرة Bell labs إلا أن تصميم الترانزيزترات صناعيا تأخر حتى عام 1954 حيث أنتجت شركة Texas Instruments أول ترانزيزتر تجاري واستخدمته شركة سوني اليابانية في انتاج تلفزيوناتها بدءا من عام 1960.
الترانزيزتر عبارة عن صمام الكتروني يسمح لدارة الكهربائية بالمرور باتجاه معين عند فتح الصمام ويمنع مرورها عند اغلاق الصمام. هذه الفكرة على بساطتها شكلت ثورة حقيقة قلبت مفاهيم الإلكترونيات وطرق تصميمها. حيث دخل الترانزيزتر مباشرة في تصميم ما يعرف ب operational amplifiers وهو تركيبة الكترونية مؤلفة من مجموعة ترانزيزترات ومقاومات ومكثفات تسمح بإجراء العمليات الرياضية المنطقية الأساسية logic operations
يمكن تركيب هذه العمليات المنطقية للحصول على العمليات الرياضية الأساسية من جمع وطرح وضرب وقسمة ومنها أيضا يمكن الحصول على مبادئ الذاكرة الإلكترونية.
طبعا هذه العمليات تعتبر ضرورة وجودية للإتصالات الرقمية التي تعتمد عليها أجهزة الإرسال والإستقبال الرقمي.

William Shockley

References:
Principles of Physics: A Calculus-Based Text, 4th Edition [1]Bruce J. Hunt (1991) The Maxwellians, Cornell University Press [2]http://people.math.harvard.edu/~ctm/home/text/others/shannon/entropy/entropy.pdf [3][4] Basic Principles, 3rd ed. Donald Neamen, Univ of New Mexico Semiconductor Physics and Devices



تحميل المقال كـ PDF عبر باتريون

التعليقات

اترك تعليق

avatar
  Subscribe  
نبّهني عن




المساهمون في الإعداد