اتصالات البيانات

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

الاتصال بالبيانات ، بما في ذلك نقل البيانات واستقبالها ، هو نقل البيانات المرسلة والمستقبلة عبر قناة اتصال من نقطة إلى نقطة أو من نقطة إلى نقاط متعددة. ومن أمثلة هذه القنوات الأسلاك النحاسية والألياف الضوئية والاتصالات اللاسلكية باستخدام الطيف الراديوي ووسائط التخزين وحافلات الكمبيوتر . يتم تمثيل البيانات كإشارة كهرومغناطيسية ، مثل الجهد الكهربائي أو الموجات الراديوية أو الموجات الدقيقة أو الأشعة تحت الحمراء .

الإرسال التناظري هو طريقة لنقل الصوت أو البيانات أو الصورة أو الإشارة أو معلومات الفيديو باستخدام إشارة مستمرة تختلف في السعة أو الطور أو بعض الخصائص الأخرى بما يتناسب مع إشارة المتغير. يتم تمثيل الرسائل إما بتسلسل من النبضات عن طريق رمز خطي ( إرسال النطاق الأساسي )، أو بمجموعة محدودة من أشكال الموجة المتغيرة باستمرار ( إرسال النطاق الترددي )، باستخدام طريقة التعديل الرقمييتم إجراءتعديل النطاق الترددي وفك التعديل المقابل بواسطة معدات مودم .

الاتصالات الرقمية ، بما في ذلك النقل الرقمي والاستقبال الرقمي ، هي نقل إما إشارة تناظرية رقمية أو تيار بتات رقمي مولود . [1] وفقًا للتعريف الأكثر شيوعًا، تعتبر مكونات تيار البتات الأساسية ونطاق التمرير جزءًا من إشارة رقمية ؛ ويعتبر التعريف البديل إشارة النطاق الأساسي فقط رقمية، ونقل نطاق التمرير للبيانات الرقمية كشكل من أشكال التحويل من الرقمي إلى التناظري .

تحتوي الدورات والكتب المدرسية في مجال نقل البيانات [1] وكذلك النقل الرقمي [2] [3] والاتصالات الرقمية [4] [5] على محتوى مماثل.

ينتمي النقل الرقمي أو نقل البيانات تقليديًا إلى الاتصالات السلكية واللاسلكية والهندسة الكهربائية . يمكن أيضًا تغطية المبادئ الأساسية لنقل البيانات ضمن موضوع علوم الكمبيوتر أو هندسة الكمبيوتر لاتصالات البيانات، والتي تشمل أيضًا تطبيقات الشبكات الحاسوبية وبروتوكولات الاتصال ، على سبيل المثال التوجيه والتبديل والاتصالات بين العمليات . على الرغم من أن بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) يتضمن النقل، فإن بروتوكول التحكم في الإرسال وبروتوكولات طبقة النقل الأخرى يتم تغطيتها في الشبكات الحاسوبية ولكن لا تتم مناقشتها في كتاب مدرسي أو دورة تدريبية حول نقل البيانات.

في معظم الكتب المدرسية، يشير مصطلح النقل التناظري فقط إلى نقل إشارة رسالة تناظرية (بدون رقمنة) عن طريق إشارة تناظرية، إما كإشارة نطاق أساسي غير معدلة أو كإشارة نطاق تمرير باستخدام طريقة تعديل تناظرية مثل AM أو FM . قد يشمل أيضًا إشارات نطاق أساسي معدلة نبضيًا تناظريًا عبر تناظري مثل تعديل عرض النبضة. في عدد قليل من الكتب ضمن تقاليد الشبكات الحاسوبية، يشير النقل التناظري أيضًا إلى نقل نطاق التمرير لتدفقات البتات باستخدام طرق التعديل الرقمية مثل FSK و PSK و ASK . [1]

وتغطي نظرية المعلومات ونظرية الترميز الجوانب النظرية لنقل البيانات .

طبقات البروتوكول والموضوعات الفرعية

نموذج OSI
حسب الطبقة
7.  طبقة التطبيق
6.  طبقة العرض
5.  طبقة الجلسة
4.  طبقة النقل
3.  Network layer
2.  Data link layer
1.  Physical layer
  • v
  • t
  • e

تتعامل الدورات والكتب المدرسية في مجال نقل البيانات عادةً مع طبقات وبروتوكولات نموذج OSI التالية:

ومن الشائع أيضًا التعامل مع التصميم المتقاطع لهذه الطبقات الثلاث. [7]

التطبيقات والتاريخ

تم إرسال البيانات ( المعلوماتية بشكل أساسي ولكن ليس حصريًا ) عبر وسائل غير إلكترونية (مثل الوسائل البصرية والصوتية والميكانيكية ) منذ ظهور الاتصالات . تم إرسال بيانات الإشارة التناظرية إلكترونيًا منذ ظهور الهاتف . ومع ذلك، كانت أولى تطبيقات نقل البيانات الكهرومغناطيسية في العصر الحديث هي التلغراف الكهربائي (1809) والآلات الكاتبة عن بعد (1906)، وكلاهما إشارات رقمية . تم إجراء العمل النظري الأساسي في نقل البيانات ونظرية المعلومات بواسطة هاري نيكويست ورالف هارتلي وكلود شانون وآخرين خلال أوائل القرن العشرين، مع وضع هذه التطبيقات في الاعتبار.

في أوائل الستينيات، اخترع بول باران التبديل التكيفي الموزع لكتل ​​الرسائل للاتصال الرقمي للرسائل الصوتية باستخدام مفاتيح كانت عبارة عن إلكترونيات منخفضة التكلفة. [8] [9] اخترع دونالد ديفيز ونفذ اتصالات البيانات الحديثة خلال الفترة 1965-1967، بما في ذلك التبديل بالحزم ، وأجهزة التوجيه عالية السرعة ، وبروتوكولات الاتصال ، وشبكات الكمبيوتر الهرمية وجوهر مبدأ النهاية إلى النهاية . [10] [11] [12] [13] لم يتضمن عمل باران أجهزة التوجيه مع مفاتيح البرامج وبروتوكولات الاتصال، ولا فكرة أن المستخدمين، وليس الشبكة نفسها، هم من سيوفرون الموثوقية . [ 14] [15] [16] كان كلاهما مساهمات أساسية أثرت على تطوير شبكات الكمبيوتر . [17] [18]

يتم استخدام نقل البيانات في أجهزة الكمبيوتر في حافلات الكمبيوتر وللتواصل مع الأجهزة الطرفية عبر المنافذ المتوازية والمنافذ التسلسلية مثل RS-232 (1969) و FireWire (1995) و USB (1996). كما يتم استخدام مبادئ نقل البيانات في وسائط التخزين لاكتشاف الأخطاء وتصحيحها منذ عام 1951. كانت أول طريقة عملية للتغلب على مشكلة استقبال البيانات بدقة بواسطة المستقبل باستخدام الكود الرقمي هي كود باركر الذي اخترعه رونالد هيو باركر في عام 1952 ونشر في عام 1953. [19] يتم استخدام نقل البيانات في معدات الشبكات الحاسوبية مثل أجهزة المودم (1940) ومحولات الشبكة المحلية (LAN) (1964) والمكررات ومحاور المكرر ووصلات الميكروويف ونقاط الوصول إلى الشبكة اللاسلكية (1997) وما إلى ذلك.

في شبكات الهاتف، يتم استخدام الاتصالات الرقمية لنقل العديد من المكالمات الهاتفية عبر نفس كبل النحاس أو كبل الألياف عن طريق تعديل رمز النبضة (PCM) بالاشتراك مع الإرسال المتعدد بتقسيم الزمن (TDM) (1962). أصبحت التبادلات الهاتفية رقمية وخاضعة للتحكم بواسطة البرامج، مما يسهل العديد من الخدمات ذات القيمة المضافة. على سبيل المثال، تم تقديم أول تبادل هاتفي AXE في عام 1976. أصبح الاتصال الرقمي للمستخدم النهائي باستخدام خدمات الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة (ISDN) متاحًا في أواخر الثمانينيات. منذ نهاية التسعينيات، أصبحت تقنيات الوصول إلى النطاق العريض مثل ADSL ومودم الكابلات والألياف إلى المبنى (FTTB) والألياف إلى المنزل (FTTH) منتشرة على نطاق واسع في المكاتب والمنازل الصغيرة. الاتجاه الحالي هو استبدال خدمات الاتصالات التقليدية باتصالات وضع الحزمة مثل الهاتف عبر بروتوكول الإنترنت و IPTV .

إن نقل الإشارات التناظرية رقمياً يسمح بقدرة أكبر على معالجة الإشارات . وتعني القدرة على معالجة إشارة الاتصالات أنه يمكن اكتشاف الأخطاء الناجمة عن العمليات العشوائية وتصحيحها. كما يمكن أخذ عينات من الإشارات الرقمية بدلاً من مراقبتها بشكل مستمر. إن إرسال إشارات رقمية متعددة أسهل كثيراً مقارنة بإرسال إشارات تناظرية متعددة. وبسبب كل هذه المزايا، وبسبب الطلب الهائل على نقل بيانات الكمبيوتر وقدرة الاتصالات الرقمية على القيام بذلك، ولأن التطورات الأخيرة في قنوات الاتصال ذات النطاق العريض والإلكترونيات ذات الحالة الصلبة سمحت للمهندسين بتحقيق هذه المزايا بشكل كامل، فقد نمت الاتصالات الرقمية بسرعة.

كما أدت الثورة الرقمية إلى ظهور العديد من تطبيقات الاتصالات الرقمية التي تطبق مبادئ نقل البيانات. ومن الأمثلة على ذلك الجيل الثاني (1991) والجيل التالي من الهواتف الخلوية ، ومؤتمرات الفيديو ، والتلفزيون الرقمي (1998)، والراديو الرقمي (1999)، والقياس عن بعد .

نقل البيانات أو النقل الرقمي أو الاتصالات الرقمية هو نقل البيانات عبر قناة اتصال من نقطة إلى نقطة أو من نقطة إلى نقاط متعددة. ومن أمثلة هذه القنوات الأسلاك النحاسية والألياف الضوئية وقنوات الاتصال اللاسلكية ووسائط التخزين وحافلات الكمبيوتر. يتم تمثيل البيانات كإشارة كهرومغناطيسية ، مثل الجهد الكهربائي أو الموجة الراديوية أو الميكروويف أو الأشعة تحت الحمراء.

في حين أن الإرسال التناظري هو نقل إشارة تناظرية متغيرة باستمرار عبر قناة تناظرية، فإن الاتصال الرقمي هو نقل رسائل منفصلة عبر قناة رقمية أو تناظرية. يتم تمثيل الرسائل إما بتسلسل من النبضات عن طريق رمز خطي (إرسال النطاق الأساسي)، أو بمجموعة محدودة من أشكال الموجة المتغيرة باستمرار (إرسال النطاق التمريري)، باستخدام طريقة التعديل الرقمي. يتم إجراء تعديل النطاق التمريري وفك التعديل المقابل (المعروف أيضًا باسم الكشف) بواسطة معدات المودم. وفقًا للتعريف الأكثر شيوعًا للإشارة الرقمية، فإن كل من إشارات النطاق الأساسي ونطاق التمرير التي تمثل تدفقات البتات تعتبر إرسالًا رقميًا، بينما يعتبر التعريف البديل إشارة النطاق الأساسي رقمية فقط، ونقل النطاق التمريري للبيانات الرقمية كشكل من أشكال التحويل من الرقمي إلى التناظري. [ بحاجة لمصدر ]

قد تكون البيانات المنقولة عبارة عن رسائل رقمية صادرة من مصدر بيانات، على سبيل المثال جهاز كمبيوتر أو لوحة مفاتيح. وقد تكون أيضًا إشارة تناظرية مثل مكالمة هاتفية أو إشارة فيديو، يتم تحويلها إلى تيار بتات على سبيل المثال باستخدام تعديل شفرة النبضة (PCM) أو مخططات ترميز المصدر الأكثر تقدمًا (التحويل من تناظري إلى رقمي وضغط البيانات). يتم تنفيذ ترميز المصدر وفك ترميزه بواسطة معدات الترميز.

النقل التسلسلي والمتوازي

في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية، يعتبر الإرسال التسلسلي هو الإرسال المتسلسل لعناصر الإشارة لمجموعة تمثل حرفًا أو كيانًا آخر من البيانات . الإرسال التسلسلي الرقمي هو إرسال بتات عبر سلك واحد أو تردد أو مسار بصري بشكل متسلسل. نظرًا لأنه يتطلب معالجة إشارة أقل وفرصًا أقل للخطأ من الإرسال المتوازي، فقد يكون معدل نقل كل مسار فردي أسرع. يمكن استخدام هذا على مسافات أطول ويمكن إرسال رقم اختبار أو بت تكافؤ مع البيانات بسهولة.

النقل المتوازي هو النقل المتزامن لعناصر الإشارة ذات الصلة عبر مسارين منفصلين أو أكثر. يتم استخدام أسلاك كهربائية متعددة يمكنها نقل بتات متعددة في وقت واحد، مما يسمح بمعدلات نقل بيانات أعلى مما يمكن تحقيقه مع النقل التسلسلي. تُستخدم هذه الطريقة عادةً داخليًا داخل الكمبيوتر، على سبيل المثال، الحافلات الداخلية، وأحيانًا خارجيًا لأشياء مثل الطابعات. يمكن أن يكون انحراف التوقيت مشكلة كبيرة في هذه الأنظمة لأن الأسلاك في نقل البيانات المتوازي لها خصائص مختلفة قليلاً حتمًا، لذا قد تصل بعض البتات قبل الأخرى، مما قد يؤدي إلى إفساد الرسالة. تميل هذه المشكلة إلى التفاقم مع المسافة مما يجعل نقل البيانات المتوازي أقل موثوقية لمسافات طويلة.

قنوات الاتصال

تتضمن بعض أنواع قنوات الاتصال ما يلي:

نقل البيانات المتزامن وغير المتزامن

يستخدم الاتصال التسلسلي غير المتزامن بتات البداية والنهاية للإشارة إلى بداية ونهاية الإرسال. [20] تُستخدم طريقة الإرسال هذه عندما يتم إرسال البيانات بشكل متقطع بدلاً من إرسالها في دفق متواصل.

يقوم الإرسال المتزامن بمزامنة سرعات الإرسال في كل من طرفي الإرسال والاستقبال باستخدام إشارات الساعة . قد تكون الساعة إشارة منفصلة أو مضمنة في البيانات . ثم يتم إرسال تدفق مستمر من البيانات بين العقدتين. ونظرًا لعدم وجود بتات بداية وإيقاف، فقد يكون معدل نقل البيانات أكثر كفاءة.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ abc AP Clark, "Principles of Digital Data Transmission"، نشرته Wiley، 1983
  2. ^ ديفيد ر. سميث، "أنظمة الإرسال الرقمية"، دار النشر الدولية كلوير، 2003، رقم ISBN  1-4020-7587-1 . انظر جدول المحتويات.
  3. ^ سيرجيو بينيديتو، إيزيو بيغلييري، "مبادئ النقل الرقمي: مع التطبيقات اللاسلكية"، سبرينغر 2008، رقم ISBN 0-306-45753-9 ، رقم ISBN 978-0-306-45753-1 . انظر جدول المحتويات  
  4. ^ Simon Haykin, "Digital Communications", John Wiley & Sons, 1988. ISBN 978-0-471-62947-4 . انظر جدول المحتويات. 
  5. ^ جون برواكيس، "الاتصالات الرقمية"، الطبعة الرابعة، ماكجرو هيل، 2000. ISBN 0-07-232111-3 . انظر جدول المحتويات. 
  6. ^ "X.225 : تكنولوجيا المعلومات – الربط بين الأنظمة المفتوحة – بروتوكول الجلسة الموجه للاتصال: مواصفات البروتوكول". مؤرشف من الأصل في 1 فبراير 2021 . تم استرجاعه في 10 مارس 2023 .
  7. ^ F. Foukalas et al., "اقتراحات تصميم عبر الطبقات لشبكات الهاتف المحمول اللاسلكية: دراسة استقصائية وتصنيف"
  8. ^ باران، بول (2002). "بدايات تحويل الحزم: بعض المفاهيم الأساسية" (PDF) . مجلة IEEE للاتصالات . 40 (7): 42– 48. doi :10.1109/MCOM.2002.1018006. ISSN  0163-6804. مؤرشف (PDF) من الأصل في 2022-10-10. تم تحديد كل العمل بشكل أساسي بحلول عام 1961، وتم توضيحه ووضعه في شكل مكتوب رسمي في عام 1962. تعود فكرة توجيه البطاطس الساخنة إلى أواخر عام 1960.
  9. ^ "بول باران وأصول الإنترنت". مؤسسة راند . تم الاسترجاع في 15 فبراير 2020 .
  10. ^ ييتس، ديفيد م. (1997). إرث تورينج: تاريخ الحوسبة في المختبر الفيزيائي الوطني 1945-1995. المتحف الوطني للعلوم والصناعة. ص  132- 4. ISBN 978-0-901805-94-2كان اختراع ديفيز لتبديل الحزم وتصميم شبكات الاتصالات الحاسوبية حجر الزاوية في التطور الذي أدى إلى ظهور الإنترنت
  11. ^ نوتون، جون (2000) [1999]. تاريخ موجز للمستقبل. فينيكس. ص 292. ISBN 9780753810934.
  12. ^ كامبل كيلي، مارتن (1987). "اتصالات البيانات في المختبر الفيزيائي الوطني (1965-1975)". حوليات تاريخ الحوسبة . 9 (3/4): 221– 247. doi :10.1109/MAHC.1987.10023. S2CID  8172150. أول ظهور مطبوع لمصطلح البروتوكول في سياق اتصالات البيانات ... كانت المهام التالية للأجهزة هي التصميم التفصيلي للواجهة بين الأجهزة الطرفية وحاسوب التبديل، والترتيبات اللازمة لتأمين نقل موثوق به لحزم البيانات عبر الخطوط عالية السرعة
  13. ^ ديفيز، دونالد؛ بارتليت، كيث؛ سكانتلبيري، روجر؛ ويلكنسون، بيتر (أكتوبر 1967). شبكة اتصالات رقمية لأجهزة الكمبيوتر التي تقدم استجابة سريعة في المحطات الطرفية البعيدة (PDF) . ندوة جمعية مكائن ​​الحوسبة حول مبادئ أنظمة التشغيل. مؤرشف (PDF) من الأصل في 2022-10-10 . تم الاسترجاع في 2020-09-15 ."سيقوم جميع مستخدمي الشبكة بتزويد أنفسهم بنوع من التحكم في الأخطاء"
  14. ^ Kleinrock, L. (1978). "Principles and lessons in packet communications". Proceedings of the IEEE . 66 (11): 1320– 1329. doi :10.1109/PROC.1978.11143. ISSN  0018-9219. ركز بول باران على إجراءات التوجيه وعلى قدرة أنظمة الاتصالات الموزعة على البقاء في بيئة معادية، لكنه لم يركز على الحاجة إلى مشاركة الموارد في شكلها كما نفهمها الآن؛ في الواقع، لم يكن مفهوم التبديل البرمجي موجودًا في عمله.
  15. ^ Pelkey, James L. "6.1 The Communications Subnet: BBN 1969". Entrepreneurial Capitalism and Innovation: A History of Computer Communications 1968–1988 . كما يتذكر خان: ... مساهمات بول باران ... أعتقد أيضًا أن بول كان مدفوعًا بالكامل تقريبًا باعتبارات الصوت. إذا نظرت إلى ما كتبه، فقد كان يتحدث عن مفاتيح كانت عبارة عن إلكترونيات منخفضة التكلفة. لم تخطر بباله فكرة وضع أجهزة كمبيوتر قوية في هذه المواقع على أنها فعالة من حيث التكلفة. لذا كانت فكرة مفاتيح الكمبيوتر مفقودة. لم يكن مفهوم البروتوكولات موجودًا بالكامل في ذلك الوقت. وكانت فكرة الاتصالات بين أجهزة الكمبيوتر في الواقع مصدر قلق ثانوي.
  16. ^ والدروب، م. ميتشل (2018). آلة الأحلام. دار نشر سترايب. ص 286. رقم ISBN 978-1-953953-36-0ركز باران على الاتصالات الصوتية الرقمية أكثر من التركيز على الاتصالات الحاسوبية .
  17. ^ "القصة الحقيقية لكيفية تعرض الإنترنت للخطر". واشنطن بوست . مؤرشفة من الأصل في 2015-05-30 . تم الاسترجاع في 2020-02-18 . يعزو المؤرخون الفضل في اكتشافات مهمة إلى العالم الويلزي دونالد دبليو ديفيز والمهندس الأمريكي بول باران
  18. ^ تاريخ شبكة أربانت: العقد الأول (PDF) (تقرير). بولت، بيرانيك ونيومان المحدودة. 1 أبريل 1981. ص 13، 53 من 183 (III-11 في النسخة المطبوعة). مؤرشف من الأصل في 1 ديسمبر 2012. بصرف النظر عن المشاكل الفنية المتمثلة في ربط أجهزة الكمبيوتر بدوائر الاتصالات، فقد تم النظر في مفهوم شبكات الكمبيوتر في عدد من الأماكن من وجهة نظر نظرية. ومن الجدير بالملاحظة بشكل خاص العمل الذي قام به بول باران وآخرون في مؤسسة راند في دراسة "حول الاتصالات الموزعة" في أوائل الستينيات. ومن الجدير بالملاحظة أيضًا العمل الذي قام به دونالد ديفيز وآخرون في المختبر الفيزيائي الوطني في إنجلترا في منتصف الستينيات. ... تم إجراء تطوير رئيسي آخر للشبكة في وقت مبكر أثر على تطوير شبكة أربانت في المختبر الفيزيائي الوطني في ميدلسكس بإنجلترا، تحت قيادة دي دبليو ديفيز.
  19. ^ باركر، آر إتش (1953). المزامنة الجماعية للأنظمة الرقمية الثنائية . نظرية الاتصالات: باتروورث. ص  273- 287.
  20. ^ "ما هو النقل غير المتزامن؟ - تعريف من Techopedia". Techopedia.com . تم الاسترجاع في 2017-12-08 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Data_communication&oldid=1263953798"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate