5G என்றால் என்ன? | எளிய முறையில் தகவல் தொழில்நுட்பம் - பாகம் 1 -

5G என்றால் என்ன? | எளிய முறையில் தகவல் தொழில்நுட்பம் – பாகம் 1

Spread the love
Tam Sivathasan B.Eng. (Hons)

இன்ரெர்நெட், செல் ஃபோன், கணனி, செயற்கை விவேகம் (Artificial Intelligence (AI)) என்று வரும்போது, கடந்த சில வருடங்களில் 5G என்ற சொற்பதம் அதிகம் பாவிக்கப்பட்டுவருவதை அவதானித்திருப்பீர்கள். கைத் தொலைபேசிகள் 1990 களில் பாவனைக்கு வந்தபோது அதற்கு காற்றலையினூடாக (wireless) தகவல்களை அனுப்பும் முறை அப்போதுதான் செயற்பாட்டிற்கு வந்திருந்தது. அதனால் அதை முதலாம் தலைமுறை தகவற் தொடர்பு நடைமுறை எனப் பெயரிடப்பட்டது. இங்கு G எனப்படுவது தலைமுறை (generation). பின்னர் அதில் மேற்கொள்ளப்பட்ட முன்னேற்றங்களின் படிகளின் பிரகாரம் நாம் இப்போது 5G க்குள் செல்லவிருக்கிறோம். இவற்றுக்கெல்லாம் முன்னோடியான கம்பிகள் இல்லாமல் காற்றில் செய்திகளை அனுப்பும் தகவல் தொழில்நுட்பம் பற்றிய ஆரம்ப விளக்கம் இங்கே தரப்படுகிறது.

‘கூப்பிடு தூரம்’

ஒருவர் பேசும்போது வெளிப்படும் சத்தம் ஒரு குறிப்பிட்ட (கூப்பிடு தூரம்) தூரத்துக்கு மட்டுமே செல்லும் சக்தி கொண்டது. காரணம் அச் செய்தி அலை வடிவத்தில் காற்றில் செல்ல வேண்டும். காற்றிலுள்ள (வெளி) துணிக்கைகளத் துள்ள (அதிர) வைப்பதன் மூலமே இச்சத்தத்தினால் நகர முடிகிறது. இச் சத்தம் அதிக தூரத்துக்குச் செல்ல வேண்டுமானால் அதிக வலுவுடன் அந்த அதிர்வு இருக்க வேண்டும்.

இந்த வலுவை அதிகரித்து செய்திகளை நீண்ட தூரத்துக்கு எடுத்துச் செல்ல விஞ்ஞானிகள் ஒரு உத்தியைக் கையாண்டார்கள். அதாவது நாம் பேசும்போது வெளிப்படும் சத்த அதிர்வுகளை (sound waves) மின்னலைகளாக மாற்றி (electrical signals) , வலுவையும் அதிகரித்து அனுப்பும்போது அது அதிக தூரத்துக்குச் செல்ல முடியும் என்பதை அவர்கள் கண்டுபிடித்திருந்தார்கள். அது தான் முதல் தொலைபேசி (telephone). அப்போது அந்த மின்னலைகள் கம்பிகள் வழியாகவே பயணம் செய்தன.

1990களில் கம்பியில்லாமல் இதே மின்னலைகளை அனுப்பும் முறை கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இதை ‘கமிபியில்லா தகவற் தொடர்பு முறை’ (wireless communication) என அழைத்தார்கள். இதில் நாம் ஏற்கெனவே குறிப்பிட்ட மின்னலைகள், ரேடியோ அலைகளாக (radio waves) மாற்றப்பட்டு காற்றில் அனுப்பும் முறை அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது.

இந்த அலைகள் பயணம் செய்யும் முறையை அள்விடுவதற்கு விஞ்ஞானிகள் பாவிக்கும் அலகு ஹேர்ட்ஸ் (Hertz) என்றும், அதன் மடங்குகளை – ஆயிரம் (Kilo Hertz), ஆயிரமாயிரம் (Mega Hertz), ஆயிரமாயிரமாயிரமாயிரம் (Giga Hertz) என்று விஞ்ஞான உலகில் சொல்வார்கள் (இப்பொழுது 18 பூச்சியங்களைக் கொண்ட அளவான Exa Hertz பாவனைக்கு வந்திருக்கிறது).

மனித காதுகளினால் கேட்கக்கூடிய சத்தத்தின் அதிர்வெண் 3Hz முதல் 20KHz (0 டெசிபல் முதல் 40 டெசிபல் வரை) என அறியப்பட்டுள்ளது. இந்த ஒலிக்கற்றைக்கு வெளியில் அதிர்வை ஏற்படுத்தும் சத்தங்களை நம்மால் கேட்க முடியாது. ஆனால் சில விலங்கினங்களாலும், தாவர இனங்களாலும் பல் வேறுபட்ட அதிர்வுகளைக் கேட்கமுடியுமென்றும் சொல்கிறார்கள். உதாரணமாக பூகம்பம் வருவதற்கு முன் எழும் நிலநடுக்க அதிர்வைக் கோழி, பாம்பு, யானை போன்றவற்றால் கேட்க முடிகிறது என்பதை நாம் அறிந்திருக்கிறோம். அவ்வதிர்வுகளுக்கு அவை எதிர்வினையாற்றுவதிலிருந்தே நாம் அதைக் கண்டறிந்துள்ளோம். எந்தவித சத்தத்தையும் ஒரு ‘மைக்கிறோஃபோன்’ மின்னலையாக (electrical signal) மாற்றித் தருகின்றது. இதை மேலும் வலுவாகவும், பெரிதாகவும் ஆக்கித்தருகிறது ‘amplifier’.

எமது உட்செவியிலுள்ள செவிப்பறை என்னும் சவ்வு (மேளத்தின் இறுக்கமான தோல் போன்றது) எங்கோ தொலைவிலிருந்து வந்து சேரும் ஒரு சத்தத்தின் அதிர்வை உணரும்போது, அதை மூளை பகுத்துணரும்போது அச்சத்தத்தை நாம் ஏற்கெனவே கற்றுக்கொண்ட மொழியோடு ஒப்பிட்டு, அதில் பரிமாறப்பட்ட செய்தியைக் கிரகித்து (interpret) அறிந்துகொள்கிறோம். இச் சத்தம் 3Hz க்குக் குறைவாகவோ அல்லது 20KHz க்கு அதிகமாகவோ இருப்பின் அதை எங்கள் மூளையால் கிரகிக்க முடியாது போய்விடுகிறது. இந்த 3Hz – 20KHz பிரதேசத்தை அல்லது பட்டையை base band என்பார்கள். இதுவே நீங்கள் அடிக்கடி கேள்விப்படும் bandwidth. அத்தோடு இந்த அதிர்வுப் பலத்துடன் சத்தம் நீண்ட தூரத்துக்குச் சென்றுவிடவும் முடியாது. அதற்குள் அதன் பலத்தை இழந்துவிடும்.

எங்கள் காதுகளும் மூளையும் தமக்குள் செய்துள்ள ஒப்பந்தம், ஒரு வடி கட்டியை (filter) பாவிப்பது என்று. அதன் பிரகாரம் Baseband இற்கு அப்பாலுள்ள அதிர்வுகளுடன் வரும் செய்திகளை அவை தணிக்கை செய்துவிடுகின்றன. உடலுக்கு அவை தீமையை விளைவிக்கலாமென்ற காரணத்துக்காகவும் இருக்கலாம்.

Related:  CES 2020 | Consumer Electronics உற்சவம்

இப்பிரச்சினையைத் தீர்த்துவைத்தவர்தான் இத்தாலிய விஞ்ஞானியான மார்க்கோணி. முதன் முதலாக அவர் அத்லாந்திக் சமுத்திரத்தைக் கடந்து சத்தத்தைக் காற்றலைகளூடு வெற்றிகரமாக அனுப்பி வைக்கும் கருவியைக் கண்டுபிடித்தார்.

வாகனத் தத்துவம்
மார்க்கோணி

இலகுவாகச் சொல்வதானால், ஒரு பண்டத்தைத் தூர தேசங்களுக்கு அனுப்புவதற்கு எப்படி நாம் வாகனமொன்றைப் பாவிக்கிறோமோ அதே தத்துவம்தான் இங்கும் பாவிக்கப்படுகிறது. ஒரு தேவைக்குரிய பண்டத்தால், தானாக நீண்டதூரம் சென்று உரியவரை அடைய முடியாது. எனவே அதை வாகனத்தில் ஏற்றி அனுப்பி வைக்கிறோம். உரிய இடத்தில் அப்பொருள் வாகனத்திலிருந்தும் இறக்கிவைக்கப்படுகிறது.

சத்த விஞ்ஞானத்திலும் இதே அணுகுமுறைதான் கடைபிடிக்கப்படுகிறது.

‘சுமக்கும் அதிர்வெண்’ (Carrier Frequency)

இங்கு அதிக தூரம் செல்லக்கூடிய, ஆனால் எமது காதுகளால் கேட்கமுடியாத சத்தம் உயர் அதிர்வெண்களைக் கொண்டது (carrier frequency). இது ‘ரேடியோ அதிர்வெண்’ (Radio Frequency) வடிவத்தில் இருக்கும். கேட்கக்கூடிய சத்தம் (audible frequency) (3Hz-20 KHz வகையானது. முதலாவது வாகனம், இரண்டாவது பண்டம். இந்த விஞ்ஞானம் நமக்குச் செய்த பெரும் உதவி பண்டத்தை வாகனத்தில் ஏற்றி நெடுந்தூரம் செல்ல வைக்கவல்ல தொழில்நுட்பத்தைத் தந்தது. எவ்வளவு தூரம் போகவேண்டுமென்பதை உயர் அதிர்வெண், அதன் வலு ஆகியன தீர்மானிக்கும். வாகனத்துக்கு எரிபொருள் (வலு) எவ்வளவு அதிகமிருக்கிறதோ அவ்வளவுதூரத்துக்கு அது தன் பண்டத்தைக் கொண்டு செல்லும். வாகனத்தின் வலு அதன் எரிபொருள். இங்கு அது (transmission power) கிலோவாட்ஸ் (Kilowatts (KW)) இல் சொல்லப்படுகிறது. வாகனத்தின் கொள்ளளவு (capacity) எந்தளவு இருக்கிறதோ அந்தளவுக்கு அதில் பண்டங்களை அனுப்பி வைக்கலாம். தன் வலுவைப் பற்றிப் பண்டம் அதிகம் அலட்டிக்கொள்ளத் தேவையில்லை, 3Hz-20KHz இற்குள் இருந்துவிட்டால் போதுமானது.

‘பண்பேற்றம்’ (Modulation)

அதற்கு முன் இன்னுமொரு விடயம். இந்த பண்டத்தை வாகனத்தில் ஏற்றும் முறைகள் பற்றியும் கொஞ்சம் தெரிந்துகொள்ள வேண்டும்.

ஒரு தொடர் வண்டியை (ரயில்) எடுத்துக்கொள்ளுங்கள். அதில் பெட்டிகளின் மேல் உட்கார்ந்தும் சிலர் பயணிக்கிறார்கள். பெட்டிகளின் உள்ளும் ஏறியும் பயணிக்கிறார்கள். இந்த ‘சத்த’ ப் போக்குவரத்திலும் இவ்விரண்டு முறைகளுமுண்டு. அண்ணளவான உருவகமாக மட்டுமே இதைச் சொல்கிறேன். இந்த முறையைத் தமிழில் பண்பேற்றம் (modulation) எனப் பேராசிரியர் கூகிள் சொல்கிறார்.

அதாவது சொல்லவந்த செய்தியை ஏதோ ஒரு வகையில் வாகனத்துடன் கட்டி ஏற்றி அனுப்பி விடுவது. இதைக் கட்டும் கருவியை transmitter என்றும் சேர்க்கப்பட வேண்டிய இடத்தில் சேர்ந்ததும் அதை அவிழ்க்கும் கருவியை receiver என்றும் சொல்வார்கள். பண்டத்தை நாம் இப்போ ஒலிக்கற்றை (sound waves) என அழைப்போம். கட்டும் கருவியின் வலுவைப் பொறுத்து (transmission power) அதன் பயணி எவ்வளவு தூரம் போகலாமென்பது தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

ஆரம்பத்தில் இந்த ஒலிக்கற்றை வாகனத்தின் மேல் வைத்துக் கட்டியே அனுப்பப்பட்டது. இதை ‘உயரப் பண்பேற்றம்’ (amplitude modulation (AM))என்று அழைத்தார்கள். இதன் வீச்சு 550 Hz இலிருந்து 1720 KHz வரை. நீண்ட தூரத்துக்குச் செல்லும் என்றாலும் அதிக தூரத்துக்குப் போகும்போது அதன் தரத்தை, வலுவை இழந்துவிடுவது அவதானிக்கப்பட்டது. இதனால் விஞ்ஞானிகள் இன்னுமொரு உத்தியைக் கையாண்டார்கள் தூரம் எங்களுக்குப் பிரச்சினை இல்லைத் தரம் தான் எங்களுக்குத் தேவை என்பவர்களுக்காகக் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட யுக்தியே ‘அதிர்வுப் பண்பேற்றம்’ (frequency modulation (FM)). இவ்விரண்டு நடைமுறைகளின்போதும் கட்டி அனுப்பப்படும் முறையும், அவிழ்க்கப்படும் முறையும் வித்தியாசம். அதுபற்றி நாம் பிறிதொரு கட்டுரையில் பார்க்கலாம்.

Related:  பெப்ரவரி 1 முதல் சில ஃபோன்களில் 'வட்ஸ்அப்' வேலை செய்யாது!
‘பட்டை’ (Bandwidth)

மனிதக் காதுகளால் கேட்கக்கூடிய bandwidth அல்லது baseband 3Hz – 20KHz எனப் பார்த்தோம். இதைக் கேட்கும் அதிர்வெண் / பட்டை (audible frequency / bandwidth) என்பார்கள். இப்போது தொடர் வண்டியின் (carrier) முதலாவது பெட்டியில் (செய்தி) பயணம் செய்கிறது என வைத்துக்கொள்வோம். இவ்வண்டி ஏற்கெனவே இன்னுமொரு கேட்க முடியாத அதிர்வெண்ணில்தான் (carrier frequency) பயணிக்கும் (அதிக தூரம் போகவேண்டுமென்பதால்). இங்கு செய்தி FM முறையில் பண்பேற்றம் செய்யப்பட்டு ஏற்றி அனுப்பப்பட்டிருக்கிறது எனவும் வைத்துக்கொள்வோம். அச் செய்தி ஏற்றப்பட்டிருக்கும் பெட்டியின் இலக்கம் அதன் அதிர்வெண் 89.1 M என்று வைத்துக்கொண்டால் அக் குறிப்பிட்ட செய்தி அந்த அதிர்வெண்னில் பயணம் செய்கிறது எனக் கருதப்படும்.

இந்த ஒரு பண்டத்தை, உதாரணமாக, 50 கி.மீ. ருக்கு அப்பால் கொண்டுபோய்க் கொடுக்க வேண்டும். அந்தத் தொடர்வண்டியை நிர்வகிக்கும் நிறுவனத்துக்கு வியாபார ரீதியாக அது நட்டம். எனவே அவர் அப் பாதையிலுள்ள வாடிக்கையாளர்கள் வேறு சிலருக்கும் பண்டங்களை விநியோகிக்கும். அவை இரண்டாவது, மூன்றாவது என்று பெட்டிகளில் ஏற்றப்படலாம். இப்படி எத்தனை பெட்டிகள் அத் தொடர்வண்டியில் சேர்க்கப்படுகிறதோ அவற்றுக்கு 89.2, 89.3…..99.1 என்று விலாசங்களை இடலாம். எந்த விலாசத்தில் அந்தக் குறிப்பிட்ட செய்தி இறக்கப்பட வேண்டுமோ அங்கு உள்ள விசேட கருவி அதற்கான செய்தியைத் தனியே பிரித்து எடுத்துவிடும். அதைப் பிரித்தெடுக்கும் கருவிகள்தான் உங்கள் வீடுகளிலுள்ள வானொலிகள் (radio receivers). நீங்கள் திருப்பும் சில்லு (dial) ஒரு வகையில் வடிகட்டி (filter). தொடர் வண்டியில் நீங்கள் தெரிவு செய்த பெட்டியிலிருந்து செய்தியை இறக்கித் தரும் கருவிதான் உங்கள் வானொலி.

‘கற்றை’ (Spectrum)

இப்படிப் பல அதிர்வெண்களால் தொடுக்கப்பட்ட தொடர் வண்டியை மொத்தமாக bandwidth என அழைக்கிறோம். இடையில், உதாரணத்துக்கு 10 முதல் 15 பெட்டிகள் ஒரு நிறுவனத்துக்குச் சொந்தமானால் அதைக் (10-15) கற்றை (spectrum) என்போம். Bandwidth எவ்வளவு பெரிதாக இருக்கிறதோ அவ்வளவுக்குப் பண்டங்களை அனுப்பலாம். அதனால் ஏகப்பட்ட இலாபத்தையும் சம்பாதிக்கலாம். இதனால்தான் அனேகமான நாடுகள் இந்த அலைக்கற்றை விநியோகத்தைத் தமது கட்டுப்பாட்டில் வைத்திருக்கின்றன. பல ஊழல் அரசியல்வாதிகள் தாம் பெற்றுக்கொண்டோ அல்லது தமது உறவினர்களுக்கோ இவ்வொலிக்கற்றைகளை விற்றோ பெரும் லாபங்களை ஈட்டி வருகின்றார்கள்.

தொடரும்….
Print Friendly, PDF & Email
Please follow and like us:
error

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *