الاتصال الرقمي هو عملية نقل البيانات الرقمية بين جهازين أو أكثر. يمكن أن يشمل ذلك النصوص والصور والصوت والفيديو. تلعب الاتصالات الرقمية دورًا حاسمًا في علوم الكمبيوتر، حيث تؤثر تقريبًا على كل جانب من جوانب الحوسبة الحديثة بدءًا من الإنترنت وحتى شبكات الهاتف المحمول.
يتم تمثيل البيانات الرقمية باستخدام الأرقام الثنائية، أو البتات. يمكن أن يكون لكل بت قيمة 0 أو 1. يتم تمثيل أنواع البيانات المعقدة من خلال دمج هذه البتات في هياكل أكبر مثل البايتات (8 بتات) والكيلوبايت (1024 بايت)، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، يتم تمثيل الحرف "A" في ترميز ASCII بالرقم 01000001.
يتضمن التشفير تحويل البيانات إلى تنسيق محدد لنقلها أو تخزينها بكفاءة. التعديل هو عملية تحويل البيانات الرقمية إلى إشارات تناظرية يمكنها الانتقال عبر وسائط الاتصال مثل خطوط الهاتف أو موجات الراديو. إحدى تقنيات التعديل الشائعة هي Amplitude Shift Keying (ASK)، حيث يتغير سعة الإشارة الحاملة وفقًا لبتات البيانات الرقمية.
يمكن نقل البيانات الرقمية عبر وسائل الإعلام المختلفة، بما في ذلك السلكية واللاسلكية. تشمل الوسائط السلكية الشائعة الكابلات المحورية والألياف الضوئية والكابلات المزدوجة المجدولة، بينما يستخدم النقل اللاسلكي الموجات الكهرومغناطيسية عبر الهواء أو الفضاء.
بروتوكولات الشبكة هي قواعد واتفاقيات للاتصال بين أجهزة الشبكة. تشمل الأمثلة بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP)، الذي يضمن تسليم البيانات بشكل موثوق، وبروتوكول الإنترنت (IP) الذي يوجه حزم البيانات إلى وجهتها عبر شبكات متعددة.
يمكن أن تحدث أخطاء أثناء نقل البيانات الرقمية. تسمح تقنيات اكتشاف الأخطاء، مثل بتات التكافؤ والمجاميع الاختبارية، باكتشاف الأخطاء. لا تستطيع رموز تصحيح الأخطاء، مثل كود هامينج، اكتشاف الأخطاء فحسب، بل يمكنها أيضًا تصحيحها دون إعادة الإرسال.
يتضمن DSP معالجة الإشارات الرقمية لتحسين جودتها أو لاستخراج المعلومات. يمكن أن يشمل ذلك تصفية الضوضاء، وضغط البيانات للتخزين أو النقل، وتحويل الإشارات لتسهيل تقنيات المعالجة الأخرى.
1. الإنترنت: الإنترنت عبارة عن شبكة واسعة من الأجهزة التي تتواصل رقميًا. ويستخدم بروتوكولات مثل TCP/IP لضمان إمكانية انتقال البيانات عالميًا عبر أنواع متعددة من الشبكات.
2. الاتصالات المتنقلة: تتواصل الهواتف المحمولة مع الشبكات الخلوية رقميًا، مما يسمح بنقل الصوت والنصوص والبيانات لاسلكيًا.
3. الاتصالات عبر الأقمار الصناعية: تتيح الاتصالات الرقمية عبر الأقمار الصناعية البث العالمي وخدمات تحديد المواقع والتنبؤ بالطقس.
4. الشبكات المنزلية: تستخدم أجهزة مثل أجهزة التوجيه وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة المنزلية الذكية الاتصالات الرقمية للاتصال ومشاركة البيانات داخل منزلك.
فكر في إرسال صوت عبر الهاتف. في الاتصال التناظري، يتم تحويل الصوت إلى إشارة مستمرة تشبه الموجات الصوتية. في الاتصالات الرقمية، يتم أخذ عينات من الصوت على فترات منفصلة وتحويلها إلى بيانات ثنائية للإرسال. يوفر الاتصال الرقمي مزايا مثل سهولة الضرب والتخزين ومقاومة الضوضاء.
حاول تحويل جملة "Hello World" إلى تمثيل ثنائي لـ ASCII. يتم تمثيل كل حرف، بما في ذلك المسافات، برمز مكون من 8 بت. الحرف "H" في النظام الثنائي هو 01001000، و"e" هو 01100101، وهكذا. يوضح هذا التمرين كيفية قيام أجهزة الكمبيوتر بترجمة البيانات النصية وتوصيلها رقميًا.
يعد الاتصال الرقمي أمرًا أساسيًا لعلوم الكمبيوتر، حيث يتيح نقل البيانات بكفاءة وموثوقية عبر مجموعة متنوعة من الوسائط. مع التقدم التكنولوجي، تستمر تطبيقات وتقنيات الاتصال الرقمي في التوسع، مما يدفع المزيد من الابتكار في تقنيات الحوسبة والاتصالات.
