BASICS OF DIGITAL COMMUNICATION
Sources and signalsதகவல்களுக்கான source ஆனது message-ஐ உருவாக்குகின்றது. Human voice, television picture, teletype data, atmospheric temperature மற்றும் pressure என்பன message-க்கான சில உதாரணங்கள் ஆகும். அடிப்படையில் message ஆனது, இயற்கையாகவே electrical தன்மையில் இருக்காது. Transducer ஆனது இதனை electrical signal-ஆக மாற்றுகின்றது. மாற்றப்பட்ட signal ஆனது message signal எனப்படும். இதன் waveform ஆனது baseband signal எனப்படும்.) அதாவது source-ல் இருந்து உருவாக்கப்படுகின்ற message signal-ன் frequency band-ஐ குறிப்பிடும் பொருட்டு baseband என்று கூறப்படுகின்றது.
Message signal ஆனது analog அல்லது digital தன்மையில் இருக்கும் Analog signal-களில் amplitude மற்றும் time என்கிற இரண்டுமே நேரத்தைப் பொறுத்து தொடர்ந்து மாறுபட்டுக் கொண்டே இருக்கும். Digital signal-லில் amplitude மற்றும் time என்கிற இரண்டுமே discrete தன்மையில் இருக்கும். Computer data, telegraph signal என்பன digital signal-களாகும்.
Sampling செயலில் ஒரே மாதிரியான கால இடைவெளியில் analog signal-க்கான sample-கள் எடுக்கப்படுகின்றது. Quantizing செயலின் மூலம் ஒவ்வொரு sample மதிப்பும் அதற்கு அருகாமையில் உள்ள குறிப்பிட்ட discrete அளவிற்கு மாற்றப்படுகின்றது. Encoding செயலில், தேர்வு செய்யப்பட்ட discrete அளவானது code word மூலம் குறிப்பிடப்படுகிறது. இது ஏற்கனவே வரையறுக்கப்பட்ட code element-களைக் கொண்டிருக்கும். இதில் முதல் (a) படமானது analog signal-ஐக் காட்டுகின்றது. இரண்டாவது படத்தில் (b) அதற்கு தொடர்புடைய digital signal ஆனது binary code-ஐக் கொண்டு குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இந்த code word ஆனது நான்கு binary digit-களைக் கொண்டுள்ளது. இதில் MSB bit ஆனது signal-ன் sign-ஐயும் மற்றும் மீதமுள்ள மூன்று bit-கள் சேர்ந்து அதன் மதிப்பையும் குறிப்பிடுகின்றது.
Information source-ல் இருந்து கிடைக்கப் பெறுகின்ற symbol-களை நேரடியாக transmit செய்ய முடியாது. இது முதலில் source encoding என்கிற செயலின் மூலம் digital (binary) தன்மைக்கு மாற்றப்படுகிறது. Source encoder ஆனது symbol-களுக்கான codeword-களை நிர்ணயிக்கின்றது. ஒவ்வொரு symbol-ம் தனித்தன்மை கொண்ட codeword-ஐக் கொண்டிருக்கும். Codeword ஆனது 4, 8, 16 அல்லது 32 bit-களைக் கொண்டிருக்கலாம். Source encoding-ன் முக்கிய நன்மை என்னவென்றால், இதன் மூலம் தேவைப்படுகின்ற bandwidth-ன் அளவு குறைகின்றது.
Receiver முனையில் source decoder ஆனது பயன்படுத்தப்பட்டு source encoder-க்கான தலைகீழ் செயல் நடைபெறுகின்றது. இது channel decoder தருகின்ற binary, output-ஐ வரிசையான symbol ஆக மாற்றுகின்றது. இத்தகைய decoder-களும் மற்றும் encoder-களும் synchronous அல்லது asynchronous முறையில் செயலாற்றலாம்.Channel encoding செயலில், channel encoder ஆனது அதற்கு கிடைக்கப்பெறுகின்ற digital signal-ஐ map செய்து channel input ஆக மாற்றுகின்றது. அதே போன்று channel decoder ஆனது channel output-ஐ map செய்து digital signal ஆக மாற்றுகின்றது. மேற்கண்ட இரண்டு செயல்களிலும் channel noise-ன் தன்மையானது குறைக்கப்பட்டிருக்கும்.
Channel encoder ஆனது அதற்கு வருகின்ற வரிசையான input உடன் சில redundant binary bit-களை add செய்கின்றது. இத்தகைய redundant bit-கள் சில கொள்கையின் அடிப்படையில் நிர்ணயிக்கபட்ட logic முறையில் add செய்யப்படுகிறது. Receiver-ல் உள்ள channel encoder ஆனது, error எதுவும் இல்லாத துல்லியமான bit வரிசையை திரும்பவும் உருவாக்குகின்றது. மேலும் channel noise மற்றும் distortion ஆகியவற்றின் தன்மையைக் குறைக்கின்றது. ஆகவே channel encoder மற்றும் channel
decoder ஆகியவைகள் receive செய்யப்பட்ட signal-ன் நம்பகத்தன்மையை அதிகரிக்கச் செய்கின்றது. Channel encoder-களின் மூலம் add செய்யப்படுகின்ற கூடுதல் bit-கள் எவ்விதமான தகவலையும் கொண்டிருக்காது. தகவலில் error-கள் எதுவும் இருந்தால் அதனை கண்டுபிடிக்கவும் மற்றும் சரி செய்யவும் இந்த bit-கள் பயன்படுகிறது. Encoder மற்றும் decoder-களில் நடைபெறுகின்ற encoding மற்றும் decoding செயல்களை நடைமுறைப்படுத்துவதற்கு memory தேவைப்படும்.
Channel வழியாக திறமையான முறையில் signal-ஐ transmit செய்வதற்கு modulation தேவைப்படுகிறது. Discrete வகை modulating signal-களுக்கு digital modulation முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகிறது. Digital modulator-களில் அதிக frequency கொண்ட தொடர்ச்சியான sinusoidal wave ஆனது carrier signal ஆக பயன்படுத்தப்படுகிறது. இத்தகைய digital modulation-னில் amplitude shift keying (ASK), frequency shift keying (FSK) அல்லது phase shift keying (PSK) என்கிற முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகிறது
Receiver முனையில் பயன்படுத்தப்படுகின்ற digital demodulator (detector) ஆனது modulate செய்யப்பட்ட input signal-ஐ binary bit-களாக மாற்றுகின்றது. படத்தில் தொடர்ச்சியற்ற line-களால் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள செவ்வக கட்டத்தினுள் இருக்கின்ற modulator, channel coder மற்றும் demodulator ஆகியவைகள் சேர்ந்த அமைப்பானது discrete channel என அழைக்கப்படுகிறது. ஏனெனில் input மற்றும் output என்கிற இரண்டு channel-களும் discrete தன்மையில் இருக்கும்.
Digital communication அமைப்பில் எவ்விதமான modulation மற்றும் coding முறைகளை பயன்படுத்த வேண்டும் என்பது channel-ன் தன்மைகளையும் மற்றும் பயன்படுத்த வேண்டிய application-ஐயும் பொறுத்து இருக்கும் Bandwidth மற்றும் power என்கிற இரண்டுமே communication-னின் அடிப்படை resource-களாகும். Channel-களுக்கான amplitude மற்றும் phase என்கிற வேறு பண்புகள் channel ஆனது linear-ஆக அல்லது non linearஆக உள்ளதா என்பதைப் பொறுத்தும் மற்றும் வெளிப்புற பாதிப்புகள் பாதிக்காத வகையில் எத்தகைய பாதுகாப்பு தன்மையைக் கொண்டிருக்கும் என்பதைப் பொறுத்தும் இருக்கும், Telephone channel-கள், coaxial cable-கள், optical fiber-கள், microwave radio, satellite channel-கள், computer என்பன digital communication-னில் பயன்படுத்தப்படுகின்ற மிக முக்கியமான channel-களாகும்.
இது voice signal-களை communicate செய்வதற்காக ஏற்படுத்தப்பட்டுள்ளது. கழிந்த 100 வருடங்களாக உலகம் முழுவதிற்கும் மிக முக்கியமான network ஆக இது செயல்பட்டு வருகின்றது. இது பலதரப்பட்ட transmission media-வையும் மற்றும் சிக்கலான switching அமைப்பையும் கொண்டிருக்கும். இதன் காரணமாக telephone channel ஆனது தொலை தூரத்திற்கு data-வை communicate செய்வதில் சிறப்பு வாய்ந்த முக்கிய channel ஆக உருவாகி உள்ளது.இந்த channel ஆனது 300 - 3400 Hz என்கிற frequency அளவு கொண்ட bandpass பண்புகளையும், 30dB என்கிற அதிக அளவு கொண்ட signal-to-noise ratio-ஐயும் மற்றும் ஓரளவு linear ஆக செயல்படுகின்ற தன்மையையும் கொண்டிருக்கும்.)
Channel-னின் fine tuning மூலம் channel-க்கான pass band முழுவதும் நிலையான amplitude-ல் voice தகவல்களை transmit செய்யமுடியும். இதில் phase delay தன்மையை கருத்தில் கொண்டு செயல்பட வேண்டும் என்கிற அவசியமில்லை. ஏனெனில் நமது காதுகள் phase delay மாறுபாடுகளை உணர முடியாது. ஆனால் data மற்றும் image போன்ற தகவல்களை transmit செய்கின்ற போது ஏற்படுகின்ற phase delay மாறுபாடுகள் அதிக பாதிப்பினை உருவாக்கும்.Telephone channel வழியாக திறமையான முறையில் signal-களை transmit செய்வதற்கு equalizer ஆனது பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். இது தேவையான frequency band-ல் நிலையான amplituge தன்மையையும் மற்றும் linear ஆக உள்ள phase தன்மையையும் பெற்றிருக்க வேண்டும்.
Adaptive equalization கொண்ட modulation முறையைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் 16.8 Kb/s என்கிற அளவில் transmission செய்துக்கொள்ளலாம். Adaptive என்பது, equalizer-ன் coefficient-கள் அவற்றின் செயல்பாட்டினைப் பொறுத்து இருக்கும் என பொருள்படும். இதன் மூலம் சிறப்பு வாய்ந்த transmission கிடைக்கப்பெறும், Optical fiber ஆனது silica glass மூலம் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு மெல்லிய core-ஐ உட்புறமாக கொண்டிருக்கும். இதனை சுற்றிலும், அதே போன்று glass-யினால் உருவாக்கப்பட்ட, cladding என அழைக்கப்படுகின்ற மற்றொரு layer ஆனது அமையப்பெற்றிருக்கும். Core-ன் refractve index (அல்லது optical density) ஆனது gladding-ஐ விடவும் சிறிதளவு அதிகமாக காணப்படும்.
Light-க்கான அடிப்படை கொள்கையின் படி light ஆனது அதிக refractive index கொண்ட ஒரு பகுதியில் இருந்து குறைவான refractive index கொண்ட மற்றொரு பகுதிக்கு செல்கின்ற போதுவளைந்து மீண்டும் அதிக refractive index கொண்ட அதே பகுதிக்கே திரும்பி வரும்.>இதன் இதன் அடிப்படையில் ஒரு light ray ஆனது சரியான acceptance angle-லில் ஒரு optical fiber-யினுள் launch செய்யப்பட்டால், அது cladding பகுதியின் மூலம் தொடர்ச்சியாக refract செய்யப்பட்டு core-ன் வழியாகவே பயணிக்கும். அதாவது core மற்றும் cladding பகுதிகளுக்கு இடையே உள்ள refractive index-களின் வேறுபாடு ஆனது light ray-ஐ optical fiber-ன் ஒரு முனையில் இருந்து அடுத்த முனைக்கு core-ன் உட்பகுதி வழியாக, propagate ஆகி செல்வதற்கு உதவி புரிகின்றது. இதன் மூலம் தகவல்கள் optical fiber வழியாக எளிய முறையில் propagate ஆகின்றது.Coaxial cable-களை ஒப்பிடுகின்ற போது optical fiber-கள் அளவில் சிறியதாக காணப்படும். இவைகள் அதிக transmission bandwidth-ஐக் கொண்டிருக்கும். மேலும் இதில் repeater-களை அதிக தொலைவு இடைவெளியில் பயன்படுத்திக் கொள்ளலாம்.
ஒரு coaxial cable ஆனது அதன் நடுப்பகுதியில் தனி wire-யினால் ஆன ஒரு conductor-ஐக் கொண்டிருக்கும். அதனை சுற்றி வெளிப்புறத்தில் மற்றொரு conductor அமையப் பெற்றிருக்கும். இரண்டிற்கும் இடையினில் மின்கடத்தாத dielectric பொருள் வைக்கப்பட்டிருக்கும். இந்த cable-ஐ transmit செய்கின்ற medium ஆக பயன்படுத்துவதன் மூலம் இரண்டு விதமான அடிப்படை நன்மைகள் கிடைக்கப் பெறுகின்றது. அவையாவன; அகலமான bandwidth மற்றும் வெளிப்புற interference-களினால் பாதிக்காத தன்மை.Coaxial cable-ஐ channel ஆக பயன்படுத்துகின்ற போது நெருக்கமாக repeater-கள் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.Coaxial cable-ஐப் பயன்படுத்தி திறமையான முறையில் digital தகவலை transmit செய் வேண்டுமென்றால் data rate ஆனது 274 Mb/s என்கிற அளவில் இருக்க வேண்டும் மற்றும் repeater-கள் 1 கி.மீ இடைவெளியில் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.
Satellite channel-ல் ஒரு satellite ஆனது geostationary orbit-ல் நிலை நிறுத்தப்பட்டிருக்கும். Uplink மூலம் ஒரு ground station-னில் இருந்து satellite-க்கும் மற்றும் down link மூலம் அந்த satellite-ல் இருந்து வேறு ground station-க்கும் (களுக்கும்) signal-கள் tansmit செய்யப்படுகிறது. பொதுவாக uplink மற்றும் down link channel-கள் microwave fequency-களில் செயல்படுகின்றது. இதன் upline-ன் frequency ஆனது down link frequency-ஐ விடவும் அதிகமாக இருக்கும்.
Satellite-ல் இருக்கின்ற on-board ஆனது ஒரு low power amplifier-ஐக் கொண்டிருக்கும். இது பொதுவாக அதிக efficiency-க்காக nonlinear mode-ல் செயலாற்றும். இவற்றினைப் பார்க்கின்ற போது satellite ஆனது ஆகாயத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ள ஒரு repeater போன்று காணப்படும். Satellite மூலம் signal-கள் அதிக தொலைவிற்கு, அதிக bandwidth-ல் மற்றும் குறைவான செலவில் communicate செய்யப்படுகிறது. Channel-ன் nonlinear தன்மை காரணமாக நிலையான amplitude கொண்ட phase modulation மற்றும் frequency modulation முறைகள் இதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.Computer-களை பயன்படுத்தி signal-களை அதிக தொலைவிற்கு communicate செய்துக் கொள்ளலாம். இதற்குரிய இணைப்புகள், தொடக்கத்தில் voice-க்காக ஏற்படுத்தப்பட்டிருந்த telephone channel-களை பயன்படுத்தி செயல்பட்டது. மேலும் இவைகள் குறைவான வேகத்தில் (300-1200 b/s) செயலாற்றியது. தற்போது telephone channel-கள் 9.6 Kb/s அல்லது 16.8 Kb/s என்கிற அதிகப்படியான வேகத்தில் கூட data-களை transmit செய்கின்ற தன்மையைப் பெற்றிருக்கும்.
அதிக தொலைவிற்கு telex தகவலை transmit செய்வதற்கு automatic request for retransmission (ARQ) என்கிற நவீன radio telephony முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. Advanced Research Project Agency Network (ARPANET) என்பது point-to-point store-and-forward network-க்கான ஒரு உதாரணம் ஆகும். Multiple access network என்பது திறமையான முறையில் data-வை communicate செய்கின்ற packet transmission network-க்கான மற்றொரு முறையாகும்.
(a) Bandwidth requirement
அநேகமான digital அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்ற dataஆனது pulse போன்ற ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கும். Square wave signalலில் dataஆனது ஒரு voltage நிலையில் இருந்து வேறொரு voltage நிலைக்கு வேகமாக மாறுகின்றது. இத்தகைய மாற்றமானது தொடர்ந்து நடைபெற்றுக் கொண்டே இருக்கும். Data word-ன் repetition rate ஆனது binary எண்ணினுடைய நிலைகளைப் பொறுத்து இருக்கும்.
ஒரு 8-bit word ஆனது .01010101 என இருந்தால் அதனுடைய voltage நிலையானது வரிசையாக உள்ள நான்கு square waveகளைக் கொண்டதாக இருக்கும். இதில் வருகின்ற positive மற்றும் negative half cycleகள் ஒரே எண்ணிக்கையில் இருக்கும், ஒருவேளை data word ஆனது 00001111 என இருந்தால்,கிடைக்கின்ற signal ஆனது ஒரே ஒரு square wave-ஐ மட்டும் கொண்டதாக இருக்கும். இவைகள் data-வை transmit செய்வதற்கு ஒரு குறிப்பிட்ட bandwidth-ஐப் பெற்றிருக்கும்.அநேகமான data-கள் telephone channel வழியாக ஒரு பொருத்தமான bandwidth-ல் transmit செய்யப்படுகிறது. பொதுவாக telephone channelகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்ற signalகளின் frequency range ஆனது 300 முதல் 3400Hz வரை இருக்கும். HF radio மற்றும் submarineகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்ற signal-களின் frequency range ஆனது 300Hzக்கும் மற்றும் 2800Hzக்கும் இடையில் இருக்கும். அதிக வேகத்தில் transmit செய்யப்படுகின்ற data ஆனது அதிக bandwidth கொண்டதாக இருக்க வேண்டும். Channel-ன் bandwidth-க்கு வெளியே கிடைக்கப்பெறுகின்ற signalகள் filterகளின் மூலம் attenuate செய்யப்படுகின்றது. எனவே வேறு signalகளினால் இந்த signalகள் பாதிக்கப்படுவதில்லை.(Telephone line வழியாக signalகள் transmit செய்யப்படுகின்ற போது அதன் வேகமானது telephone channel-ன் bandwidth-ஐ விடவும் அதிகமாக இருக்கக்கூடாது. Data-வை அதிக வேகத்துடன் transmit செய்ய Data வேண்டுமென்றால் அதிக bandwidth தேவைப்படும்.
ஒரு signal-ன் speed ஆனது அது எந்த வேகத்தில் data-வை transfer செய்கின்றது என்பதாகும். இது transmission channel-ன் பலவகையான தன்மைகளைப் பொறுத்து இருக்கும். Signal-ன் speed ஆனது Baud rate மூலம் குறிப்பிடப்படுகிறது. Baud என்பது digital signal-க்கான speed-ன் unit ஆகும்.ஒரு அமைப்பில் இருக்கின்ற அனைத்து pulseகளும் ஒரே அளவினை கொண்டதாக இருக்கும் பட்சத்தில், அது ஒரு வினாடியில் எத்தனை pulseகளை transmit செய்கின்றது என்பதே baud ஆகும். Transmit செய்கின்ற signal-ன் ஒரு cycle ஆனது அதிகபட்சமாக இரண்டு baudகளை மட்டுமே கொண்டிருக்க வேண்டும். ஒரு signal-ன் அதிகபட்ச speed (baud) ஆனது channel bandwidth-ன் இரண்டு பங்கிற்கு சமமாக இருக்கும். இது noise மற்றும் distortion இல்லாத ideal channelக்கு மட்டுமே பொருந்தும்.>Multilevel கொண்ட data மற்றும் encode செய்யப்பட்ட data ஆகியவற்றினை baud rate-களை விடவும் அதிகமான வேகத்தில் transfer செய்யலாம். உதாரணமாக ஒரு data தொடரானது 2-bit கொண்ட binary வடிவத்திற்கு மாற்றப்பட்டால், அதில் அதிகபட்சமாக நான்கு எண்கள் இருக்கும். அவையாவன; 00,01,10 மற்றும் 11 ஆகும். ஒவ்வொரு இரண்டு bit கொண்ட வடிவமும் ஒவ்வொரு குறிப்பிட்ட phase மதிப்பிற்கு மாற்றப்படும்.Dibit ஆக மாற்றப்பட்ட data-வை transmit செய்கின்ற போது அதன் வேகமானது, சாதாரண baud மதிப்பிற்கு பாதி அளவு இருக்கும். பொதுவான systemகளில் data ஆனது அதிகபட்சமாக ஒரு வினாடிக்கு 10,800 bitகள் என்கிற வேகத்தில் transmit செய்யப்படுகிறது. noise மற்றும் interference Data-ன் வேகமானது போன்றவைகளினால் குறைய வாய்ப்புள்ளது.
ஒரு signal-ன் amplitude மதிப்புகள் அதனை sample செய்வதன் மூலன் கிடைக்கப்பெறுகின்றது. ஒரு signal -ஐ sample செய்கின்ற அளவானது குறைந்தபட்சம் அதனுடைய bandwidthக்கு இரண்டு பங்காவது இருக்க வேண்டும். Noise ஆனது signal-களுக்கு இடையினில் இருப்பின் அவைகள் sampling செயலை பாதிப்படையச் செய்யலாம். Noise ஆனது ஒரு sample செய்யப்பட்ட signal-ஐ விடவும் அதிகமான amplitude-ஐ கொண்டிருந்தால் மட்டுமே, அதுவும் sample-ஆக எடுத்துக் கொள்ளப்படும். இவ்வாறு இருந்தால் signal-ன் sample தன்மை பாதிக்கப்படும்.எனவே noise இல்லாத channelகள் மட்டுமே data-வை சிறந்தமுறையில் transfer செய்கின்ற தன்மையைப் பெற்றிருக்கும்.
Noise-ஐ குறைப்பதற்கு signal to noise ratio (S/N)-ன் அளவினை அதிகரிக்கச் செய்ய வேண்டும் ஒரு சிறந்த தன்மை கொண்ட 3KHz channel-ன் Nyquist rate (bandwidth-ன் இரண்டு பங்கு) ஆனது 6000bps ஆகும். இந்த channel-லில் பயன்படுத்தப்படுகின்ற signal-to-noise ratio-ன் அளவானது குறைந்தபட்சம் 3:1 (4.8dB) என்கிற விகிதத்தில் இருக்க வேண்டும்.அதாவது ஒரு system ஆனது மூன்று levelகளால் ஆன codeகளை கொண்டதாக இருந்தால் அதனுடைய S/N ratioஆனது 8.5dB என இருக்கும், அதாவது 3.7 dB அதிகமாக இருக்கும். Signal-to-noise ratio-ன் அளவினை அதிகரித்தால் multilevel encoding ஆனது சிறந்த முறையில் இருக்கும்.
Baud என்பது signalகளின் வேகத்தைக் குறிப்பிடுவதற்காக பயன்படுத்தப்படுகின்ற அலகு ஆகும் பொதுவாக, தகவல்கள் baud rate-க்கு சமமான அல்லது மாறுபட்ட வேகத்தில் transfer செய்யப்படுகின்றது.(Multilevel கொண்ட மற்றும் encode செய்யப்பட்ட data-வைக் கொண்ட தகவல்கள் baud rate-ஐ விடவும் அதிகமான வேகத்தில் transfer செய்யப்படுகின்றது. உதாரணமாக, data streamகள் 2 bitகளைக் கொண்ட இணைகளாக மாற்றப்பட்டால் ஒவ்வொரு 2 bitகளைக் கொண்ட இணையும் 00,01,10 மற்றும்11 என்கிற நான்கு மதிப்புகளில் ஏதாவது ஒன்றாக இருக்கும். இத்தகைய ஒவ்வொரு இரண்டு bitகளைக் கொண்ட இணையும் data அமைப்பில் உள்ள ஒரு phase மதிப்பிற்கு மாற்றப்படுகின்றது. அதாவது 00 என்கிற dataஆனது 90° எனவும், 01 என்பது 180° எனவும், 10 என்பது 270° எனவும் மற்றும் 11 என்பது 360° (=0°) எனவும் குறிப்பிடப்படுகிறது. இத்தகைய இரண்டு bitகளைக் கொண்ட ஒவ்வொரு binary மதிப்பும் dibit எனப்படும். Dibit ஆக encode செய்யப்பட்ட data-வை encode செய்யப்பெறாத data-ன் பாதியளவு baud மதிப்பில் transmit செய்யமுடியும்.ஒரு system - த்தில் உள்ள அனைத்து pulseகளும் ஒரேயளவான duration-ஐக் (நேரத்தைக்) கொண்டிருந்தால் அதன் baud வேகமானது signal pulseகள் transmit செய்யப்படுகின்ற அதிகளவு வேகத்திற்கு சமமாக இருக்கும். பொதுவாக signalகளின் அதிகபட்ச வேகமானது அதனுடைய channel bandwidth-ன் இரண்டு பங்கு மதிப்பிற்கு சமமாக இருக்கும்.
எந்த ஒரு transmission அமைப்பிலும் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட signalகள் ஒரே நேரத்தில் அனுப்பப்பட்டால் cross talk ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது Cross talk என்பது, ஒரு channel-ல் உள்ள signal-ஐ பெறுகின்றபோது வேறொரு channel-ல் உள்ள signalகளும் அதனுடன் சேர்ந்து கிடைக்கின்ற தன்மையாகும்.நவீன transmission அமைப்பில் அதிகமான Voice மற்றும் data channel-கள் ஒரே நேரத்தில் அனுப்பப்படுகின்றன. இந்நிலையில் அந்த அமைப்பானது அதிகமாக பயன்படுத்தப்பட்டு, அதன் loading தன்மை அதிகரிக்கின்றது. இதன் காரணமாக channel-லில் cross talk ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது. இதனை தவிர்ப்பதற்கு ஒவ்வொரு channel-ல் உள்ள parameter-ஐயும் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவில் இருக்குமாறு தேர்வு செய்து வைத்துக் கொள்ள வேண்டும்.
Cross talk ஆனது ஒரு wire-ல் signal செல்கின்ற போது அதன் பக்கத்தில் உள்ள wireகளில் ஏற்படுகின்ற electromagnetic interaction காரணமாக ஏற்படுகிறது. இரண்டு wireகள் signal-ஐ எடுத்து செல்கின்ற போது, இரண்டும் parallel ஆக இருந்தால், அந்த இரண்டு wireகளுக்கும் இடையில் electromagnetic radiation ஏற்படலாம். இதனை தவிர்ப்பதற்கு twisted pair cableகளை மற்றும் shield செய்யப்பட்ட balanced circuitகளை பயன்படுத்த வேண்டும்.Balanced circuit-ல் transformer ஆனது circuit-ன் ஒவ்வொரு முனையிலும் இருக்கும். இந்த transformer-ல் உள்ள centertap ஆனது மிகவும் சரியான முறையில் நடுவில் இருக்க வேண்டும். இதில் transformer உடன் transmission circuit ஆனது இணைக்கப்படுகிறது. இரண்டு முனைகளிலும் உள்ள centre tap ஆனது ground செய்யப்பட வேண்டும்.
Twisted Pair Cables
இந்த cable-லில் உள்ள இரண்டு wire-களிலும் வேறு circuit-கள் மூலமாக electromagnetic interaction ஏற்பட்டு noise மற்றும் crosstalk ஏற்படலாம். இதில் ஏற்படுகின்ற noise மற்றும் crosstalk ஆகிய இரண்டு தன்மைகளும் இரண்டு circuit களிலும் ஒரே அளவு இருக்கும்.Signalகள் transformer-ஐ சென்றடைகின்ற போது அதில் உள்ள இரண்டு wireகளின் வழியாக வருகின்ற noise மற்றும் crosstalk என்கிற signalகள் ஒரே அளவாக இருந்து மற்றும் எதிரெதிரான phaseகளை கொண்டிருப்பதால் இரண்டும் சேர்ந்து மறைந்து விடுகின்றது, ஆனால் signalகள் பாதிக்கப்படுவதில்லை.மற்றொரு முறையில் cross talk-ஐ தவிர்ப்பதற்கு shield செய்யப்பட்ட cableகளை பயன்படுத்தலாம். Shield செய்யப்பட்ட cableகளை பயன்படுத்துவதால் இரண்டு cableகள் பக்கத்தில் இருந்தால் கூட அவற்றிற்கு இடையில் electromagetic interaction ஏற்பட வாய்ப்பு இல்லை. இதனால் crosstalk ஏற்படுவதில்லை.
Distortion
பொதுவா பொதுவாக நடைமுறையில் ஒரே channel வழியாக அதிகமான signalகள் அனுப்பப்படுகின்றது. இவ்வாறு ஒரே channel வழியாக செல்கின்ற signalகள் வெவ்வேறு frequencyகளையும், வெவ்வேறு amplitude attunationகளையும், மற்றும் வெவ்வேறு வேகத்தையும் கொண்டிருக்கும். இத்தகைய இந்த வேறுபட்ட மாற்றத்தினால் distortion ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது.Phase modulation நடைபெறுகின்ற போது phase delay distortion ஏற்படுகிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட frequency-ஐ உடைய signal ஆனது அடுத்த signal-ஐ விடவும் மாறுபட்ட வேகத்தில் செல்கின்ற போது distortion ஏற்படலாம் . (இவ்வாறு ஏற்படுகின்ற distortion ஆனது intersymbol interference எனப்படும்.
Equalizerகள் தானாகவே செயலாற்றுகின்ற தன்மை கொண்டவைகள். இவைகள் data transmissionக்கு முன்பாக வைக்கப்பட்டு, signal-களின் delay அளவை கணக்கிட்டுக் கொள்கிறது. கணக்கிடப்படுகின்ற delayக்கு தகுந்தவாறு Equalizer ஆனது ஒரு குறிப்பிட்ட delay-ஐ ஏற்படுத்துகிறது. இந்த இரண்டு delayகளும் சேர்ந்து phase distortion இல்லாத sighalகளை உருவாக்குகிறது. அதன் பின்பு signalகள் sampleகளாக மாற்றப்பட்டு transmit செய்யப்படுகின்றது. இவ்வகை equalization ஆனது adaptive equalization எனப்படும்.
Eche Echo compressorகள் அதிக நீளமுள்ள circuitகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இவைகள் circuitகளில் ஏற்படுகின்ற imbalance (சமச்சீரற்ற) தன்மை காரணமாக உருவாகின்ற echoகளை நீக்குவதற்குப் பயன்படுகிறது. இவைகள் பொதுவாக national மற்றும் international public telephone networkகளில் பயன்படுத்தப்படுகிற
Echo compressorகளைப் பயன்படுத்தவதால் voice communicationனின் தன்மையானது சிறந்த முறையில் இருக்கின்றது. பொதுவாக பெரும்பாலான data communication-கள் இரண்டு வழிகளிலும் செயலாற்றுகின்ற தன்மையைப் பெற்றிருக்கும் அல்லது ஒரு திசையில் இருந்து அடுத்த திசைக்கு வேகமாக மாறுகின்ற தன்மையைப் பெற்றிருக்கும் இதற்கு அவைகள் இரண்டு வழிகளிலும் தரமான முறையில் transmit செய்கின்ற தன்மையைப் பெற்றிருக்க வேண்டும் அல்லது, வேகமாக செயலாற்றுகின்ற தன்மையையும் மற்றும் interrupt மூலம் செயலாற்றுகின்ற தன்மையையும் பெற்றிருக்க வேண்டும் இவ்வகை செயல்களை திறம்பட செய்ய வேண்டுமென்றால் echo suppressor-ஐ செயலற்றதாக ஆக்க வேண்டும். இதற்கு data userகளின் தேவைக்கேற்ப "tone disablable” எனப்படுகின்ற echo suppressorகள் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
Data transmission
Data transmission, digital transmission அல்லது digital communication என்பது ஒரு point-ல் இருந்து மற்றொரு point-க்கு அல்லது ஒரு point-ல் இருந்து பலதரப்பட்ட point-களுக்கு data-வை கொண்டு செல்கின்ற communication channel ஆகும். Data ஆனது electrical voltage ஆக, radio wave ஆக, microwave ஆக, அல்லது infrared signal ஆக உள்ள electromagnetic signal ஆக குறிப்பிடப்படுகிறது.Analog transmission-னில் தொடர்ச்சியான மாறுதல்களைக் கொண்ட analog signal ஆனது transfer செய்யப்படுகிறது. Digital communication-னில் discrete தகவல்கள் transfer செய்யப்படுகிறது. Digital தகவல்கள் பொதுவாக கீழ்க்காணும் ஏதாவதொரு தன்மையில் இருக்கலாம். அவையாவன;வரிசையான pulse-களால் ஆன line code (baseband transmission). Digital modulation முறையைப் பயன்படுத்தி தொடர்ச்சியான மாறுதல்களைக் கொண்ட waveform-களின் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட தகவல்கள் இதில் passband-க்கான modulation மற்றும் அதற்குரிய demodulation செயல்கள் modem என்கிற கருவியின் மூலம் நடைமுறைப்படுத்தப்படுகிறது.
Digital signal-க்கான மிகவும் பொதுவான கொள்கையின் படி baseband மற்றும் passband என்கிற இரண்டு signal-களும் வரிசையான bit-களால் குறிப்பிடப்படுகிறது. இத்தகைய தன்மையானது digital transmission எனப்படும்.Computer அல்லது keyboard என்கிற data source-ல் இருந்து digital தகவல்கள் பெறப்பட்டு data-வாக transmit செய்யப் படுகிறது. ஒருவேளை phone call அல்லது video signal என்கிற analog தகவலாக இருந்தால், pulse code modulation அல்லது நவீன source coding (A/D conversion மற்றும் data compression) முறையின் மூலம் வரிசையான bit-களைக் கொண்ட digital signal ஆக மாற்றப்படுகிறது. இத்தகைய source coding மற்றும் decoding செயல்கள் CODEC கருவியின் மூலம் செயல்படுத்தப்படுகிறது.
Data communication circuit ஆனது location-களுக்கு இடையில் ஒரு transmission path-ஐக் கொண்டிருக்கும். Electronic circuit-ஐப் பயன்படுத்தி digital தகவல்கள் ஒரு station-னில் இருந்து மற்றொரு station-க்கு transfer செய்யப்படுகிறது. Station என்பது ஒரு end point எனப்படும். இதன் மூலம் subscriber-கள் circuit-ஐ access செய்துக் கொள்ளலாம். சில நேரங்களில் station ஆனது node என்றும் அழைக்கப்படும். இது computer-கள், computer terminal-கள், work station-கள் மற்றும் வேறு digital computing கருவி கொண்ட location ஆக இருக்கும்.
தகவலானது parallel அல்லது serial முறையில் transmit செய்யப்படுகிறது. Station A-ல் இருந்து station B-க்கு தகவலை parallel முறையில் tansmit செய்யப்படுகின்றது இதில் ஒவ்வொரு bit-ஐ transmit செய்வதற்கும் தனித்தனி transmission line-கள் இருக்கும். இதில் கொடுக்கப்படுகின்ற அனைத்து (4) bit-களும் ஒரே ஒரு தனி clock pulse நேரத்தில் ஒரேயடியாக transmit செய்யப்படுகிறது. இவ்வகை transmission ஆனது parallel by bit அல்லது serial by character என அழைக்கப்படும்.Parallel transmission முறையைப் பயன்படுத்தி மிக வேகமாக data-வை transmit செய்துக் கொள்ளலாம். ஆனால் இதற்கு அதிக data line-கள் தேவைப்படும். பொதுவாக parallel transmission முறையானது குறைவான தொலைவில், அதாவது computer-க்கு உள்ளாக data-வை transmit செய்வதற்கு பயன்படுகிறது. இது ஒரே ஒரு transmission line-ஐக் கொண்டிருக்கும். எனவே ஒரு நேரத்தில் ஒரே ஒரு bit மட்டுமே transmit செய்யப்படும். இதில் நான்கு bit-களை transmit செய்வதற்கு நான்கு clock pulse-கள் தேவைப்படும். இத்தகைய transmission ஆனது serial by bit transmission என அழைக்கப்படும்.
Advantages of parallel transmission
- Parallel தன்மையுடன் wire-கள் இணைக்கப்படுவதன் காரணமாக data ஆனது மிக வேகமாக transfer ஆகின்றது.
- அனைத்து line-களும் தனித்தனியாக செய்யப்படுவதன் காரணமாக எவ்வித ஏற்படுவதில்லை.
- transmit சிக்கலும் எவ்வித hardware மற்றும் software துணையும் இல்லாமல், test செய்வதற்கு அல்லது வேறு செயல்களுக்கு தேவைப்பட்டால் அந்த ஒரு line-ஐ மட்டும் தனியாக எடுத்துக் கொள்ளலாம்.
- ஒவ்வொரு bit-க்கும் தனித்தனியாக உள்ள hardware இணைப்பு தேவைப்படுவதால் செலவு அதிகமாகும்.
- தொலை தூரம் கொண்ட transmission-க்கு இது பொருத்தமாக இருக்காது.
- Printer-களுக்கும் மற்றும் processor-க்கும் இடையில் parallel communication பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- குறைவான தூரம் கொண்ட transmission-னில் பெருமளவில் அயன்படுகிறது.
Asynchronous transmission-னில் transmitter ஆனது அதற்குரிய timing clock-ன் போது data-வை அனுப்புகின்றது. இதனை பற்றிய விவரம் receiver-க்கு தெரியாது. எனவே transmitter-ம் மற்றும் receiver-ம் ஒரே clock signal-லில் செயல்படாது. சாதாரணமாக byte-ன் தொடக்கத்தில் start bit-ம் மற்றும் முடிவில் stop bit-ம் பயன்படுத்தப்படுகிறது.Start மற்றும் stop bit-கள் இருப்பதன் காரணமாக receiver ஆனது byte-ன் தொடக்கத்தையும் மற்றும் முடிவையும் எளிதாக அடையாளம் காண முடிகின்றது. Start மற்றும் stop bit-கள் மாறுபட்ட அளவுகளையும் மற்றும் அமைப்புகளையும் கொண்டிருக்கும். எனவே அவைகள் receiver மூலம் எளிதாக கண்டறியப் படுகின்றது. Asynchronous mode-ல் செயல்படுகின்ற data transmission-ஐ எளிதாக செயல்படுத்தலாம், ஆனால் இதில் sample செய்வதற்கான நேரங்களை தீர்மானிப்பது கடினம். (இந்த mode-ல் timing error-கள் அதிகமாக காணப்படும்.
Asynchronous data transmission ஆனது சில நேரங்களில் start-stop transmission என அழைக்கப்படுகிறது. ஏனெனில் ஒவ்வொரு data character-ம் start மற்றும் stop bit-களுக்கு இடையில் அமையப்பெற்றிருக்கும்.Asynchronous data-ல் transmit மற்றும் receive clock-கள் தொடர்ச்சியாக synchronize ஆக வேண்டும் என்கிற அவசியமில்லை. அவற்றின் frequency-கள் நெருக்கமாக இருந்தால் ஒவ்வொரு character-ன் தொடக்கத்திலும் அவைகள் synchronize ஆக வேண்டும். Transmit மற்றும் receive clock-கள் வித்தியாசமாக இருந்தால் clock slippage உருவாகலாம்.Asynchrongus transmission-னில் timing ஆனது தேவைப்படுவதில்லை. signal-கள் ஒத்துக்கொள்ளப்பட்ட pattern-க்கான bit-களால் transmit செய்யப்படுகிறது. இரண்டு முனைகளும் pattern-ஐ ஒத்துக்கொண்டால் communication ஆனது நடைபெறும். இதில் data மற்றும் control bit-கள் ஒன்றாக சேர்ந்து Synchronous mode-ல் transmitter-ம் மற்றும் receiver-ம் பொதுவான clock signal மூலம் செயல்படுகின்றது. எனவே synchronous mode-ல் transmission செய்கின்ற போது timing error-கள் குறைவாக காணப்படும். இதில் start மற்றும் stopbit-கள் எதுவும் இருக்காது. இதில் byte-கள் block ஆக தொடர்ந்து transmit செய்யப்படுகிறது. Blockwise கொண்ட synchronous transmission-ன் தன்மையானது கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
Synchronous transmission
Transmitter ஆனது data உடன் சேர்த்து clock-ஐயும் transmitசெய்கின்றது. Receiver ஆனது இந்த clock-ஐப் பயன்படுத்தி data-வை கண்டுபிடிக்கின்றது. Block-ன் தொடக்கமானது receiver-ல் வைத்து, flag bit-களைக் கொண்டு அடையாளம் காணப்படுகிறது. எனவே synchronous transmission ஆனது coherent transmission என அழைக்கப்படுகிறது. இது சிறிதளவு சிக்கல் வாய்ந்ததாக காணப்படும், இருந்தாலும் error-களின் எண்ணிக்கை குறைவாக இருக்கும்.Synchronous transmission-னில் transmit மற்றும் receive செய்கின்ற இரண்டு முனைகளும் அதனுடன் clock signal-களைக் கொண்டிருக்கும். இவைகள் இரண்டு முனைகளையும் ஒன்றோடொன்று synchronize செய்கின்றது. அதன்பின்பு தொடர்ச்சியான முறையில் வரிசையாக உள்ள data ஆனது transmit செய்யப்படுகிறது.
அடிப்படையான synchronous அமைப்புகள் transmission செயலுக்கு முன்பாக இரண்டு பக்கமும் உள்ள signal clock-களை synchronize செய்கின்றது. அதாவது அவற்றின் numeric counter-களை reset செய்த பின்பு அடுத்த செயல்களை ஆரம்பிக்கின்றது. இதன் மூலம் இரண்டு பக்கங்களிலும் உள்ள இணைப்புகள் ஒரே நேரத்தில் synchronize செய்யப்படுகிறது Synchronous transmission-னில் data ஆனது ஒரு ளமான bit stream.ஆக அல்லது data block ஆக அனுப்பப்படுகிறது. Transmission-னில் எவ்வித இடைவெளியும் ஏற்படாது. அதாவது bit ஆனது ஒன்றன்பின் ஒன்றாக அனுப்பப்படும்.
Receiver ஆனது bit-களை count செய்து அதனை da byte-களாக திரும்பவும் உருவாக்குகின்றது. இதில் start bit, stop bit மற்றும் இடைவெளி எதுவும் இல்லாத காரணத்தினால் timing ஆனது சரியான முறையில் கடைபிடிக்கப்பட வேண்டும். வருகின்ற bit-கள் எவ்வளவு துல்லியமாக எண்ணப்படுகின்றதோ அதனைப் பொறுத்து இதன் accuracy இருக்கும்.Synchronous transmission ஆனது asynchronous-ஐ விடவும் வேகமாக இருக்கும். ஏனெனில் இதில் குறைவான bit-கள் transmit செய்யப்படுகிறது. அதாவது எவ்வித control bit-களும் இல்லாமல் data bit-கள் மட்டுமே transmit செய்யப்படுகிறது.
Post a Comment