سيگنال آنالوگ چگونه است ؟
به سيگنال آنالوگ ، شکل موج پيوسته نيز گفته مي شود و برخلاف سيگنالهاي ديجيتال گسسته (صفر و يک ها) سيگنال هاي آنالوگ يک الگوي پيوسته اي از چندين فرکانس و دامنه دارند.
تارهاي صوتي انسان مي تواند امواج صوتي در محدوده 50 هرتز تا 5000 هرتز توليد کند( شکل زير).
اسيلوسکوپ محدوده فرکانسي منتقل شده روي شبکه تلفن را نشان مي دهد.
در دهه 1920 دانشمندان متوجه شدند که عمده انرژي سيگنال صحبت در محدود فرکانسي 4000 هرتز است و براي درک سيگنالهاي دريافتي و تشخيص گوينده لزومي به ارسال تمام سيگنال صحبت از طريق شبکه تلفن نمي باشد.
در نتيجه بجاي انتقال کل انرژي صحبت انسان ، سيگنال از يک فی-ل-تر ميان گذر عبور داده شده و تمام سيگنالهاي خارج از محدوده 300 تا 3400 هرتز حذف مي شود. اين سيگنال فی-ل-تر شده ( خطوط قرمز شکل بالا) مي تواند براي انتقالي کارآمد، نسبتاً مطمئن و اقتصادي از طريق شبکه تلفن با ديگر سيگنالهاي آنالوگ تسهيم فرکانس(Frequency multiplexed) شود.
هر صوتي که با عبور از فی-ل-تر فوق ، کيفيت آن خيلي افت نکند را مي توان از طريق سيم هاي تلفن آنالوگ منتقل کرد.
مثلاً مي توان يک کنسرت ارکستر سمفوني را ارسال کرد اما شايد کيفيت صوت دريافتي راضي کننده نباشد اما در مورد اپرا که با صداهاي زير اجرا مي شود انرژي صوتي حتي به محدوده 10000 هرتز نيز رسيده و پس از فی-ل-تر شدن ، کيفيت صوت دريافتي ابداً رضايت بخش نخواهد بود.
اجتناب از نويز در انتقال آنالوگ
تا سال 1962 همة شبکه هاي تلفني از نوع سيستم هاي آنالوگ بودند. يکي از دلايل اوليه براي جايگزين کردن انتقال آنالوگ با انتقال ديجيتال ، مشکل اعوجاج حاصل از نويز بود.
نويز ، تداخل الکترومغناطيس ناشي از ديگر منابع مانند خطوط برق، ماشينهاي الکترکي ، وسايل منزل و حتي خود شبکه تلفن مي باشد. سيگنال آنالوگ که يک شکل موج پيوسته با فرکانس و دامنه متغير است با عبور از شبکه در اثر اعوجاج نويز، آسيب ديده و از شکل اصلي خارج مي شود ( شکل زير را ببنيد).
اعوجاج نويز روي خط
تکنيک هاي پيشرفته اي براي اجتناب از نويزهاي ناخواسته ايجاد شده اند اما روشي براي جدا کردن نويز از سيگنال آنالوگ وجود ندارد و در هر حال نويز باعث کاهش کيفيت صحبت و يا ديتاي انتقالي از طريق شبکه مي گردد.
تکرار کردن سيگنالهاي آنالوگ
اگر يک سنگ کوچک را در درياچه يا حوض آب بياندازيد مي بيند که امواج حاصل به تدريج که از نقطه اصابت دور مي شوند تضعيف مي گردند.
اين مورد براي امواج الکتريکي نيز صادق بوده و سيگنالهايي که از طريق شبکه حرکت مي کنند پس از چند کيلومترتضعيف شده و انرژي خود را از دست مي دهند و در نتيجه بايستي تکرار شوند. ( شکل زير را ببنيد).
سيگنال آنالوگ با عبور از سيم تضعيف مي شود.
براي تشخيص اينکه سيگنالهاي آنالوگ تضعيف شده اند وهمچنين تکرار آنها براي قسمت طولاني بعدي، از تکرارکننده هاي الکتريکي استفاده مي شود. اما از آنجا که براي جدا کردن نويز سيگنال اصلي راهي وجود ندارد، تکرار کننده ، نويز را نيز ارسال مي کند. با اضافه شدن نويز بيشتر به سيگنال آنالوگ ، نسبت سيگنال به نويز ، سريعاً کاهش يافته و در نتيجه فاصله بين تکرار کننده ها کاهش مي يابد. اما برعکس ، يک سيستم ديجيتال داراي دامنه و فرکانس ثابت است ( شکل زير را ببنيد).
سيگنال ديجيتال داراي دامنه و فرکانس ثابت است.
اگر چه يک سيستم ديجيتال نيز مشکلات نويز و تضعيف را دارد اما تصحيح اين مسائل خيلي ساده تر است چون بايستي فقط پالسهاي با دامنة ولتاژ مشخص متناظر کدهاي باينري براي نوسازي تشخيص داده شوند. ( شکل زير را ببنيد).
سيگنال ديجيتال تضعيف شده به همراه نوسازي مجدد سيگنال مشابه
چه موقع سيگنالهاي آنالوگ کنار گذاشته مي شوند؟
تا همين چند سال اخير، انتقال آنالوگ درحلقه محلي(Local Loop) براي سرويسهاي تلفن قديمي ساده(POTS) کارآمد ، مقرون به صرفه و بسيار مطمئن بود. با پيشرفت هاي اينترنت و سرويسهاي ديجيتال ، مشتريان سرويسهاي POTS بيشتري نياز دارند اما متقاضي پهناي باند بيشتري نيز هستند که انتقال ديجيتال مي تواند اين نيازمنديها را برآورده کند. تا زماني که اين درخواست ها با بکارگيري مودم براي انتقال سيگنالهاي ديجيتال به شکل آنالوگ در نرخ هاي حدود 56 Kb/s آنها را راضي نگه دارد فشار زيادي براي جايگزيني انتقال آنالوگ صورت نمي گيرد.
از طرفي شرکتهاي مخابراتي در بخش تجهيزات خط مشترک محلي، سرمايه گذاريهاي زيادي انجام داده اند و مايل هستند که بين سرمايه گذاري انجام شده و سرويسهاي جديد مورد نياز مشتريان يک تعادلي ايجاد کنند.
با افزايش تقاضاي نرخ بيشتر انتقال ديتا، ارائه دهندگان سرويسهاي مخابراتي از روشهاي زير مي توانند استفاده کنند:
1. خطوط شخصي اختصاصي ديجيتال که مي تواند توان عملياتي 56 Kb/s ، 64 Kb/s و يا بيشتر را ارائه کند.
2. ISDN با نرخ144 Kb/s براي اينترفيس نرخ پايه(BRI) که دو سرويس64Kb/s يا کانال حامل B و يک کانال 16 Kb/s نوعD را بروي خط مشترک با استفاده از زوج سيم مسي ارائه کند.
3. ADSLمي تواند1.5-2 Mb/s را روي بستر زوج سيم مسي ارائه کند.
4. DSL که توان عملياتي1.5 Mb/s شامل 16 خط تلفن و ديتاي سرعت بالاي اختصاصي و دسترسي به اينترنت روي بستر زوج سيم مسي را ممکن مي سازد.
5. مودم هاي کابلي مي توانند نرخ بيت1.5 Mb/s و يا بيشتر را روي کابل کواکسيال ارائه کنند.
خطوط مشترک ديجيتال ، دسترسي ديجيتال به شبکه را در سرعتهاي مختلف مسير مي کنند.
6. اتصال بي سيم به مراکز تلفن
سرانجام با افزايش نيازمنديهاي ديجيتال مشتريان ، تمام منازل و مناطق تجاري يک اتصال ديجيتال خواهند داشت.
