البرق
أولاً: خلفية تاريخية
منذ البدايات الأولى للحضارات، حاول الإنسان أن يصل إلى مسافات أبعد من تلك التي يمكن أن يصل إليها صوته. وكانت المحاولات البدائية تستخدم فيها الإشارة بالدخان، ثم باستخدام النار، ثم بحركات الأعلام، ثم بالملوحات الميكانيكية سيمافور . وقد استُخدمت المرآة لعكس ضوء الشمس ليُشاهَد هذا الضوء المنعكس على مسافات بعيدة.
وفي هذا المجال يُذكر أن العرب قديماً قد استخدموا النار رمزاً، فتكون الإشارة بذلك بمثابة النبراس الذي يهدي التائه، بل إن النار أصبحت رمزاً للكلام. ومن وسائل الاتصال الرمزي التي استخدمها الإنسان قديماً الإشارات باليد، والإيماءات، والصراخ، وتعبير الوجه، والدخان، وقرع الطبول وما شابه ذلك.
وبعد اختراع الكهرباء، تم عمل اتصال بين نقطتين بواسطة أسلاك كهربائية تسمح بمرور التيار الكهربائي أو قطعه، وذلك باستخدام مفتاح توصيل، وقد سُمي هذا المفتاح "مفتاح البرق (التليغراف)".
في المراحل الأولى استُخدم مرور التيار الكهربائي في عمل علامة على شريط ورق، وفيما بعد أمكن إثارة مستقبل للصوت، وسماع صوت في الجانب الآخر. والمسافات الطويلة والقصيرة لهذا الصوت تترجم إلى حروف هجائية، النقط والشرط، التي تمثل الحروف الهجائية والأرقام باستخدام توليفات مختلفة منها، وتمثل توليفة الإشارات الطويلة والقصيرة في شفرة مورس بالنقط والشرط، فالحرف أ ـ مثلاً ـ نقطة شرطة. وتدخل وقفة واحدة بين النقط والشرط، وثلاث وقفات بين الحروف.
وكلمة تليغراف مشتقة من تلي = بعيد، وجراف = يكتب. سمح هذا الاكتشاف الثوري للناس أن يتراسلوا عبر مسافات بعيدة، إذ ساعدت محطات إعادة الإذاعة على حمل الرسائل لمسافات طويلة، كانت تحتاج أياماً وأسابيع لتوصيل هذه الرسائل، بالحصان أو بالقطار.
وقد أُنشئت محطات البرق (التليغراف) عبر طرق السكك الحديدية، إذ إن طريق السكة الحديد منشأ بالفعل، ولا يلزمه سوى الخطوط الكهربائية للبرق (التليغراف). وأصبح مراسلو هذه المحطات يرسلون الرسائل بالبرق (التليغراف) للتحكم في حركة القطارات، واستخدمت الخطوط نفسها في نقل الرسائل والأخبار والأحداث والمعاملات التجارية.
ويمكن القول: إن "البرق (التليغراف) اللاسلكي" كان من أعظم اختراعات القرن التاسع عشر، إذ أصبح من الممكن الاتصال دون استخدام الأسلاك الكهربائية.
هذا البرق (التليغراف) مهد السبيل لكل أنظمة الاتصالات اللاسلكية المعقدة. وقد كان التليغراف في صورته الأولى مكوناً من الآتي: بطارية، مفتاح، مغناطيس كهربائي، سلك توصيل مُكَوَّن من طرفين. البطارية لتوفير التيار الكهربي، والمفتاح لإغلاق الدائرة وفتحها، ويعمل جهازاً للإرسال، والمغناطيس الكهربائي، ويعمل جهازاً للاستقبال عن بُعد، عندما يمر به التيار الكهربائي يجذب حافظة معدنية يُسمع صوتها بسهولة. وعادة كانت تُصنع الأسلاك من النحاس؛ لأنه موصل جيد للتيار الكهربائي. وقد تم اكتشافه عام 1830م، وأمكن الاستغناء عن أحد فرعي الخط باستخدام الأرض طرفَ توصيل. ومنذ ذلك الوقت استخدم خط واحد بين المفتاح المرسل والمغناطيس الكهربائي المستقبل.
وتم إرسال رسالة اختبار تليغراف على كابل نيويورك ـ هورتاHorta ـNewYork بسرعة 1920 كلمة في الدقيقة 14 نوفمبر سنة 1924م .
حقائق تاريخية:
في سنة 1833م، تمكن صموائيل مورسSamuel F. B. Morseمن تقديم معدة جديدة لإرسال إشارة عبر خط. عند غلق مفتاح في إحدى نهايتي الخط تم تسلم إشارة في الطرف الآخر، وفي سنة 1849م، تم تسلم إشارة مسموعة المورس، وفي سنة 1857م، نُصب أول تليغراف بين إنجلترا وأمريكا، وفي سنة 1865 تم تأسيس الاتحاد الدولي للتليغراف، ومع بدايات 1900م، أمكن اختراع التليغراف اللاسلكي الذي أحدث ثورة في عالم الاتصالات. وفي سنة 1934م، بُدِّل اسم الاتحاد الدولي للبرق (للتليغراف) إلى الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية. وفي سنة 1952م، أصبح الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية وكالة متخصصة في منظمة الأمم المتحدة.
بناء الرسالة البرقية
في الاتصالات البرقية، تُرسل المعلومات في هيئة حروف، ورموز، وأشكال. وتمثل المعلومات المرسلة بواسطة إشارة ثنائية، والتي تنصف بحالتيها المختلفة.
وعند تمثيل هذه الإشارة كهربائيّاً فإنها تُمثّل بحالتين "تيار" "H"، و"لا تيار" "L" وطبقاً لتوصيات الهيئة الاستشارية الدولية للتليغراف والتليفونCCITT يطلق عليها نبضة بداية "A" ونبضة إيقاف "Z". وفي مواصلات الموجة الحاملة، وفي حالة التعديل الكَمِّي تُمثّل الإشارة الثنائية بـ نغمة، ولا نغمة، وفي حالة التعديل الترددي تُمثّل بترددين مختلفين، وفي حالة تعديل الوجه فإنها تُمثّل بوجهين مختلفين للموجة الحاملة، ومما سبق يتضح أن الإشارة الثنائية تمثل بحالتين.
1. حالات وطرق التعديل المختلفة للإشارة الثنائية
في الاتصالات التليغرافية تُميز الإشارة بناءً على نوع الإرسال بالنسبة لأنظمة البداية والنهاية والأنظمة المتزامنة، وفي هذه الحالة يمثل الرمز بكود يتكون من نبضة بداية يليه عنصر الإشارة الممثلة للرمز، وعلى الأقل نبضة إيقاف.
وفي أجهزة الاستقبال يحدث التزامن بواسطة تمييز نبضة البداية، وبالتالي يمكن تمييز الرمز المرسل، فنبضتا البداية والنهاية هما اللتان تحافظان على التزامن بين جهاز الإرسال ومُستقبِل جهاز البرق خلال الفترة الزمنية لإرسال الرمز. وعادة ما تكون الفترة الزمنية لنبضة الإيقاف 1.5 من وحدة عرض النبضة ـ وفي الأنظمة المتزامنة يكون جهازا الإرسال والاستقبال في حالة تزامن مستمر، وللآتي أهمية كبيرة لهذه الأنظمة:
أ. معدل التعديل:
ويسمى معدل التعديل Vs، كذلك بسرعة التليغراف، ويمثل بـ حيث To = طول عرض النبضة مقاسه بالثانية، وهو يحدد أكبر عدد من النبضات التي يمكن أن تُرسل في الثانية الواحدة، ووحدات قياس معدل التعديل هو البود boud البود = نبضة/ ثانية، ويختلف معدل التعديل حسب الأنظمة المختلفة.
مثال: إذا كانتVs=100 بود يكون في هذه الحالة طول النبضةTo =10 مللي ثانية.
ب. معدل النبضاتVB:
معدل النبضات هو حاصل ضرب معدل التعديل VS في عدد النبضات المرسلة للرمز الواحد، وفي حالة أنظمة الإرسال المتزامن، يكون أقصى معدل للنبضات مساوياً رقميّاً لمعدل التعديل، وفي حالة إرسال الإشارة الثنائية إرسالاً متتالياً وبمعدل تعديل 100 بود، يكون أقصى عدد لفيض النبضات في الدائرة 100 بت/ ثانية، ولذلك يكون معدل النبضات 100 بت/ ثانية.
ومعدل النبضات أقل في أنظمة نبضة النهاية والبداية. إذ يمثل كود الحرف خمس وحدات من النبضات، ولا تحمل نبضات البداية والنهاية أي معلومات. وعندما تُمثل نبضة الإيقاف 1.5 من وحدة عرض النبضة و20 مللي ثانية لعنصر الإشارة يكون أكثر معدل للنبضات VB مساوياً الآتي:
VB=عدد النبضات للرمز مقسوماً على وقت الإرسال للرمز = 5 بت ÷ 0.15من الثانية = 33033 بت/ ثانية.
ج. معدل الترميز:
يُعد معدل الترميز VC قياساً لمستوى أداء التليبرنتر، فهو يبين عدد الرموز التي يمكن إرسالها أو استقبالها في وحدة الوقت.
مثال ذلك التليبرنتر التي تعمل على سرعة 50 بود لكل رمز يحتوي على نبضة بداية وخمس نبضات للمعلومة، ونبضة إيقاف ـ الزمن الكلي للرمز محتوياً على نبضة بداية و1.5 نبضة إيقاف، وخمس نبضات للمعلومة = 7.5× 20 مللي ثانية = 0.15 من الثانية.
2. حروف هجاء التليغراف:
في المراحل المبكرة، كان إرسال الرسالة يحدث بطريقة مبسطة. وذلك بقطع الموجة الحاملة أو توصيلها. واستخدمت إشارة المورس لهذا الغرض. وهذه الإشارات تُستخدم حتى الآن. ومثال ذلك راديو الهواة والراديو المحمول والاتصالات البحرية.
والتليبرنترTeleprinter تستخدم نظام الكود الخماسي، والذي يُمثل بعدد 32حرفاً 52=32 حرفاً من حروف هجاء التليغراف الدارجة. وهذا يُعد كافياً لإرسال الحروف، ولإرسال الأشكال والرموز، يستخدم نظام مزدوج للتكويد بحيث يُحوَّل التليبرنتر من استقبال حروف إلى استقبال أشكال، بهذه الطريقة يتضاعف عدد الرموز المرسلة أو المستقبلة. ويُعد كافياً لإرسال الحروف والرموز والعكس.
وفي حالة إرسال بيانات يكون نظام الكود الخماسي غير كاف، إذ يكون مطلوب بعض إشارات التحكم وإلغاء نظام التحول من الأشكال إلى الحروف. ولذلك حسب توصيات الهيئة الاستشارية للتليفون والتليغراف استخدم نظام الكود الثماني، ويسمى رسميّاًISO-CODE ويتكون من سبع نبضات للمعلومة ونبضة تماثل.
السبت مايو 23, 2009 12:48 am