أولا: انتشار التقنية الرقمية في أنظمة الاتصالات

مصطلح "رقمي Digital" يطلق على الشكل الذي تتحول إليه المعلومات والبيانات عند تخزينها، أو نقلها، أو معالجتها عبر وسائط تخزين، ومعالجة البيانات بالحاسبات، وغيرها من أجهزة تكنولوجيا المعلومات، كأجهزة الاتصالات السلكية واللاسلكية والتليفزيونات والأجهزة الإلكترونية والأقمار الصناعية، وغيرها. كانت، حتى وقت قريب، تعتمد هذه العملية على تحويل البيانات والمعلومات- سواء النصوص أو الصور أو الأصوات- إلى تيار من النبضات الكهربائية، يطلق عليه تماثلي Analogue، حتى يتسنى نقلها من مكان لآخر، أو تخزينها علي وسيط معين، كشرائط الفيديو، مثلا.

في البداية، استُخدمت شبكات الهاتف لنقل بيانات الحاسب بوصفها خدمة خاصة، تقدمها شركات الاتصالات لعدد محدود من العملاء، كشركات الطيران والبنوك وأجهزة الأمن وغيرها؛ ونظراً لأن هذه الشبكات صممت أصلا لنقل الصوت لا البيانات، كانت الخدمة رديئة ومعدل تدفق البيانات محدوداً. ومع انتشار تطبيقات المعلوماتية، تضاعفت الحاجة لتبادل البيانات إلى الحد الذي انقلب معه الوضع رأسا على عقب، وأصبحت الشبكات تصمم أصلا لنقل البيانات، لكونها المطلب الأصعب، في حين عدت المكالمات الهاتفية، بصفتها المطلب الأبسط، حملاً ثانوياً.

كانت التقنية التماثلية هي الغالبة في التعامل مع المعلومات بشتى المجالات، ومنها المجالات العسكرية. ثم أصبحت الحاسبات وأجهزة تكنولوجيا المعلومات تتعامل مع البيانات والمعلومات بشكل مختلف. فبعد تحويل البيانات والمعلومات إلى تيار تماثلي من النبضات الكهربائية، تقطع هذه النبضات إلى عينات صغيرة جداً، ويعطى كلاً منها رقماً معيناً، إما الصفر (0) أو الواحد (1)، ولذلك، يطلق عليها الأرقام الثنائية Binary. وتستخدم كل مجموعة أرقام في تكوين عدد يمثل كلمة، أو بيان، أو معلومة. فيتم تمثيل كلمة ما بعدد يضم خمسة أصفار وسبعة آحاد، مثلا. وقد تقل الأرقام المكونة للعدد أو تزيد، حسب طبيعة الكلمة أو البيان. وتسمى هذه العملية بالترقيم Digitization، والهدف من ذلك جعلها في شكل يسمح لوحدة الذاكرة في الحاسب باستقبالها وتخزينها، ثم إعادة عرضها بالطرق التي يحددها مستخدم الحاسب. ومن هنا، باتت صفة الرقمية تطلق على أية بيانات أو معلومات، يجرى التعامل معها بهذه الطريقة.

وقد أتاح ترقيم المعلومات باستخدام اللغة العامة للرمز الثنائي، التقاء الصوت والصورة والبيانات وما يعتمد عليها من صناعات أنظمة الاتصالات والمعلومات، حيث يعد الرمز الثنائي لغة رقمية عالمية اجتازت الحدود الدولية، دون أي موانع (أنظر صورة ترقيم المعلومات بالرمز الثنائي). وربما يكون ترقيم المعلومات في كل صورها أكبر تطور مميز شهده القرن العشرين.

تنتقل النصوص عبر شبكات الاتصالات بعد تحويل الحروف إلى شفرة رقمية صممت أساسا لتناسب مطالب اللغة الإنجليزية، وهو الوضع الذي نجم عنه كثير من القيود الفنية، التي فرضت على تطبيقات المعلوماتية  المستخدمة للغات التي تختلف حروفها عن الحروف الإنجليزية. وظهرت الحاجة إلى شفرة متعددة اللغات، يمكن أن تستوعب جميع اللغات، بدءا من أبسطها، كالإنجليزية، إلى أعقدها، كاليابانية والصينية.

قامت فكرة السنترالات على مبدأ أن السنترال يقيم قنطرة اتصال، بين المُستقبل والمرسل من هاتف إلى هاتف آخر، ليحتكر هذا الثنائي خط الربط بينهما طيلة فترة الاتصال، لا يشاركهما فيه أحد. ويمثل ذلك إهداراً كبيراً، حيث لا تستنفد المحادثة الهاتفية إلا قدراً ضئيلاً من سعة خط الربط، خاصة أن المحادثة غالبا ما تتخللها فترات من التوقف والسكوت. وكان هذا أحد الأسباب الرئيسية في استحداث أسلوب جديد، في ظله تختزن الرسائل المطلوب نقلها لفترة زمنية قصيرة، لا يشعر بها المستخدم عملياً، ثم تقسم في مقاطع أو فقرات متساوية، يُدمغ كل منها بعنوان المرسل إليه، ثم تضح بعد ذلك حزم الرسائل اﻟﻤﺨزنة على هيئة دفقات معلوماتية متتالية، يتم توجيهها بواسطة مراكز تحويل الرسائل إلى غاياتها عبر أي مسار متاح. ويمكن أن ترسل المقاطع اﻟﻤﺨتلفة للرسالة نفسها عبر عدة مسارات، حيث تقع على أجهزة الاستقبال مسؤولية إعادة تجميعها، أي القيام بالمهمة العكسية لتقطيع الرسالة بواسطة أجهزة الإرسال.

علاوة على ما أدى إليه هذا الأسلوب من زيادة كفاءة شبكة الاتصالات، فقد مكن أسلوب تحويل حزم الرسائل من دمج خدمات الاتصالات مع بعضها، بحيث لا يفرق بين المكالمات الهاتفية أو رسائل الفاكس أو بيانات الحاسب؛ فكلها لدى نظام الخدمات المتكاملة سلسلة من البيانات الرقمية، يتم توجيهها عبر مسارات الشبكة في هيئة دفقات إلى أن تصل إلى غايتها، حيث يعاد تجميعها، وتفصل الإشارات المندمجة بعضها عن بعض. وقد يشهد المستقبل تطوير صندوق يستخدم في المنازل والمكاتب ليستقبل ويرسل جميع أنواع الاتصالات عبر شبكة الخدمات المتكاملة، ليحل محل مجموعة النهايات الطرفية المتخصصة، المقصورة على التعامل مع نوع واحد فقط من خدمات الاتصال، كالهاتف، أو الفاكس، أو الحاسب.

لجأت بعض الشركات في  الماضي إلى إقامة شبكات نقل البيانات الخاصة بها، نظرا لعدم رضاها عن مستوى الخدمة التي تقدمها الشبكات العامة. فكان هناك، على سبيل المثال، شبكات خاصة لشركات النقل الجوي، والمصارف، وشركات التأمين. ومع ارتقاء مستوى الخدمة التي تقدمها الشبكات العامة، لم يعد هناك ما يبرر الإبقاء على هذه الشبكات الخاصة، ذات الاستثمارات الضخمة، ونفقات التشغيل العالية.

ومع ظاهرة التمازج بين صناعات الاتصالات والإلكترونيات والحاسبات والبرمجيات والنظم، انتقلت الأقمار الصناعية والكاميرات والتليفزيونات وأجهزة الاتصالات والأجهزة الإلكترونية، بمختلف أنواعها، ومعدات بناء شبكات الاتصالات، للعمل بالنظام الرقمي، الذي يعمل به الحاسب؛ فأصبحت البيانات والمعلومات تتخذ شكلاً رقمياً موحداً، يفهمه الجميع؛ فامتزجت قوة الحاسبات في تخزين واسترجاع ومعالجة البيانات، مع قوة وسائل الاتصالات في نقلها من مكان لآخر لحظياً، ومع قوة الإلكترونيات والنظم في توليد قدر من الذكاء في الأجهزة والمعدات، وجعلها قادرة على التقاط وجمع وبث المعلومات.

ومن الثابت علمياً أن المجال الجوي المتاح للاستخدام الراديوي له أهميته، وينبغي ترشيد استخدامه، مثلما هي حال الماء في الصحراء. ويُردّ ذلك إلى المُرسِلات والمُستقبِلات التقليدية، التي يجب أن ينحصر تشغيلها في شرائح ضيقة مكرَّسة من الطيف الكهرومغناطيسي لتقليل التداخلات إلى أقصى حد. لذا، درجت الحكومات على تجزئة القنوات الراديوية وترخيصها لأغراض متنوعة، تشمل محطات البث الإذاعي والتلفزيوني التجارية، والتراسلات العسكرية والبحرية، وتراسلات الشرطة ومكاتب النقل بالأجرة، وهواة البث الراديوي، ومستخدمي الهاتف الخلوي. إن تقطيع المعلومات إلى رزم رقمية وإرسالها بقدرة منخفضة وبترددات مختلفة، يُمكّن ملايين الناس من إرسال المعلومات واستقبالها في آن معًا.

أدى نقل البيانات رقميا إلى تحسن واضح في مستوى الخدمات، نظراً لأن الإشارة الرقمية أقل عرضة للضوضاء والتشويش والتداخل من الإشارة المستمرة. وأدى كذلك إلى تحقيق معدلات عالية لتدفق البيانات عبر شبكات الاتصال. ومن أهم نتائج تطبيق التقنية الرقمية، أيضاً تقليص حجم معدات الاتصال، وخفة وزنها، ولولا ذلك الحجم الصغير لما أصبح ممكنا انتشار الأقمار الصناعية، حيث يمثل الوزن الكلي للقمر الصناعي أهم العوامل في تحديد مطالب إطلاقه وتوجيهه.

تنحو المُرسِلات والمُستقبِلات، حالياً، إلى أن تصبح رقمية بالكامل. وهذا التوجه سيفتح مدى واسعاً من الخدمات، التي ستعتمد على شبكات ذكية تحتوي على مُرسلات/مُستقبلات Transceivers ومفاتيح «ذكية»، كمكونات أساسية لكي تضمن إرسال المعلومات من دون أخطاء. وستتضمن هذه الشبكات، بشكل متزايد، خليطا من الوصلات والمفاتيح، التي قد يكون بعضها مُقاماً على سطح الأرض، وتملكها كيانات مختلفة.