Wireless communication

Wireless (वायरलेस) communication

वायरलेस को अलग से लिखते हैं तो यह Wire+Less हो जाता है। इसका मतलब वायरलेस, या बिना तार के होता है। वायरलेस कम्युनिकेशन में बेहतर जानकारी एक जगह से दूसरी जगह भेजी जाती है।

आज हम ऐसे समय में जी रहे हैं जहां वायरलेस ने हर चीज में बहुत योगदान दिया है। चाहे वह मोबाइल फोन हो, जीपीएस रिसीवर, रिमोट कंट्रोल, ब्लूटूथ ऑडियो और वाई-फाई, वायरलेस तकनीक का इस्तेमाल सभी में किया गया है। और ये सभी उपकरण हमारे जीवन का एक मुख्य हिस्सा बन गए हैं।

वर्तमान की बात करें तो वायरलेस कम्युनिकेशन टेक्नोलॉजी जहां स्मार्टफोन से लेकर कंप्यूटर, टैब, लैपटॉप, ब्लूटूथ तकनीक, प्रिंटर आदि सहित कई तरह के वायरलेस कम्युनिकेशन डिवाइस और टेक्नोलॉजी दोनों शामिल हैं।

तकनीकी शब्द वायरलेस संचार पहली बार 19वीं शताब्दी में पेश किया गया था और तब से इसे लगातार विकसित किया जा रहा है। यह एक डिवाइस से दूसरे डिवाइस में सूचना के प्रसारण का एक बहुत ही महत्वपूर्ण माध्यम है। इस तकनीक में बिना किसी केबल या तार के केवल हवा में सूचना प्रसारित की जाती है। सूचना प्रसारित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों जैसे IR, RF, उपग्रह आदि का उपयोग किया जाता है।

जैसा कि हम सभी जानते हैं कि वायरलेस कम्युनिकेशन संचार क्षेत्र के सबसे तेजी से बढ़ते और सबसे जीवंत तकनीकी क्षेत्र में से एक है। जबकि वायरलेस कम्युनिकेशन बिना किसी भौतिक माध्यम के सूचना प्रसारित करने की एक विधि है।

तकनीकी रूप से बात करें तो, संचार प्रणाली में, ट्रांसमीटर का उपयोग सूचना प्रसारित करने के लिए किया जाता है जबकि रिसीवर का उपयोग इसे दूसरे छोर पर प्राप्त करने के लिए किया जाता है जिसे रिसीवर के अंत में रखा जाता है। वायरलेस संचार की सहायता से ट्रांसमीटर और रिसीवर को उनकी आवश्यकता के अनुसार कहीं भी रखा जाता है, चाहे वह केवल कुछ मीटर (जैसे टीवी रिमोट कंट्रोल में) हो या कुछ हजार किलोमीटर (जैसे उपग्रह संचार में)।

एंटेना का उपयोग संकेतों के उचित संचरण और स्वागत के लिए किया जाता है। यहां संकेत केवल अंतरिक्ष के माध्यम से फैलता है। चूंकि इन संकेतों को प्रचारित करने के लिए किसी मार्गदर्शन की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए इस प्रकार के माध्यम को वायरलेस कम्युनिकेशन में अनगाइडेड माध्यम कहा जाता है।

वर्तमान समय में, वायरलेस संचार प्रणाली विभिन्न प्रकार के वायरलेस संचार उपकरणों का एक बहुत ही आवश्यक हिस्सा बन गया है, जो उपयोगकर्ताओं को दूरस्थ संचालित क्षेत्रों से भी संचालित करने की अनुमति देता है।

उपकरणों की बात करें तो ऐसे कई उपकरण हैं जो वायरलेस संचार का उपयोग करते हैं जैसे ताररहित टेलीफोन, ज़िगबी वायरलेस तकनीक, जीपीएस, वाई-फाई, उपग्रह टेलीविजन और वायरलेस कंप्यूटर के पुर्जे। वहीं, मौजूदा वायरलेस फोन में 3जी और 4जी, 5G नेटवर्क, ब्लूटूथ और वाई-फाई तकनीक प्रमुख हैं।

Wireless communication का इतिहास

1894 में, भारतीय भौतिक विज्ञानी जगदीश चंद्र बोस ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके कुछ दूरी पर बारूद और घंटी बजाकर रेडियो तरंगों का प्रदर्शन किया। निकोला टेस्ला ने पहली बार 1898 में न्यूयॉर्क शहर के पुराने मैडिसन स्क्वायर गार्डन में एक दूर से नियंत्रित मॉडल नाव को जनता के सामने प्रदर्शित किया।

1897 में, गुग्लिल्मो मार्कोनी ने सफलतापूर्वक वायरलेस टेलीग्राफी का प्रदर्शन किया जब उन्होंने लगभग 100 मीटर की थोड़ी दूरी पर ईएम वेव्स को भेजा। यह प्रदर्शन उस समय के अनुसार एक बहुत ही आधुनिक आविष्कार था जिसने बाद में रेडियो संचार के लिए दरवाजे खोल दिए और यह शब्द रेडियो, रेडिएंट एनर्जी से लिया गया है।

बाद में 1900 के दशक की शुरुआत में, ट्रांस-अटलांटिक रेडियो प्रसारण की स्थापना की गई, जहां मार्कोनी ने मोर्स कोड के रूप में संदेशों को सफलतापूर्वक प्रसारित किया। तब से, वायरलेस संचार और वायरलेस सिस्टम की तकनीक ने पीछे मुड़कर नहीं देखा है और दिन-ब-दिन और अधिक उन्नत हो गया है। इससे ट्रांसमिशन का दायरा धीरे-धीरे बढ़ता गया, वो भी सस्ते और सस्ते डिवाइस की मदद से।

यदि हम वायरलेस संचार के विकास को पूरी तरह से देखें, तो हम देखेंगे कि कई ऐसे वायरलेस सिस्टम और तरीके आए जो आगे विकसित हुए और कई धीरे-धीरे गायब भी हो गए। उदाहरण के लिए टेलीफोन संचार और टेलीविजन प्रसारण।

शुरुआत में, टेलीफोन से संबंधित सभी संचार वायर्ड नेटवर्क के माध्यम से किए जाते थे (कुछ अभी भी ऐसा कर रहे हैं)। लेकिन मोबाइल संचार में तेजी से वृद्धि के कारण, इन जटिल वायर्ड टेलीफोन प्रणालियों को धीरे-धीरे बदला जा रहा है। इस परिदृश्य में, वायर्ड तकनीक पूरी तरह से पुरानी हो गई और इसे वायरलेस संचार की मदद से बदल दिया गया।

वजबकि एक अन्य परिदृश्य में जहां वायरलेस संचार को वायर्ड संचार द्वारा बदल दिया गया था, यह टेलीविजन प्रसारण में हुआ। जहां पहले टेलीविजन सिग्नल वायरलेस रेडियो ट्रांसमीटर की मदद से प्रसारित किए जाते थे। लेकिन इस सेटअप की जगह केबल टेलीविजन ने ले ली।

इन दोनों उदाहरणों में, यह पाया गया है कि प्रौद्योगिकी के विकास के कारण, हमारे पास यह सुविधा है कि हम स्थिति के अनुसार सबसे अच्छा विकल्प चुन सकते हैं। जैसा कि कुछ जगहों पर वायर्ड संचार सबसे अच्छा था, जबकि कुछ जगहों पर वायरलेस सबसे अच्छा विकल्प था।

वायरलेस कम्युनिकेशन की जरुरत

जब वायरलेस संचार द्वारा किए जा सकने वाले सभी कार्य वायर्ड संचार में किए जा सकते हैं, तो प्रश्न आता है कि हमें वायरलेस संचार की आवश्यकता क्यों है? इसका सबसे प्राथमिक और महत्वपूर्ण लाभ यह है कि वायरलेस संचार अधिक गतिशीलता प्रदान करता है।

गतिशीलता के अलावा, वायरलेस संचार भी अधिक लचीलापन और उपयोग में आसानी प्रदान करता है, जो इसे दिन-ब-दिन अधिक लोकप्रिय बनाता है। उदाहरण के लिए, आप किसी भी समय और कहीं भी मोबाइल टेलीफोनी जैसे वायरलेस संचार का उपयोग कर सकते हैं, जो आपको सबसे अधिक प्रदर्शन देता है।

दूसरा बड़ा फायदा इंफ्रास्ट्रक्चर का है। जहां वायर्ड कम्युनिकेशन सिस्टम का सेटअप और इंस्टॉलेशन इंफ्रास्ट्रक्चर बहुत महंगा और समय लेने वाला काम है। जबकि वायरलेस कम्युनिकेशन का इंफ्रास्ट्रक्चर आसानी से लगाया जा सकता है और वो भी कम कीमत में।

साथ ही, आपातकालीन स्थितियों और दूरस्थ स्थानों में, जहां वायर्ड संचार की स्थापना बहुत कठिन है, वायरलेस संचार एक बहुत अच्छा विकल्प है।

Wireless Communication System के Basic Elements

Typical वायरलेस संचार प्रणाली में मुख्य रूप से तीन तत्व होते हैं: ट्रांसमीटर, चैनल और रिसीवर।

इसमें ट्रांसमीटर का काम सिग्नल को ट्रांसमिट करना होता है, जबकि चैनल का काम सिग्नल को प्रोपेगेट करने के लिए एक माध्यम देना होता है और रिसीवर का काम सिग्नल को रिसीव करना होता है।

Transmission Path

वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टम के एक विशिष्ट ट्रांसमिशन पथ में मुख्य रूप से एनकोडर, एन्क्रिप्शन, मॉड्यूलेशन और मल्टीप्लेक्सिंग जैसी चीजें शामिल होती हैं। स्रोत से संकेत पहले स्रोत एन्कोडर के माध्यम से पारित किया जाता है, जो सिग्नल को उपयुक्त रूप में परिवर्तित करता है जिसमें सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक लागू होती है।

इस process में Signal की redundant information को निकाल दिया जाता है जिससे resources का maximum utilization किया जा सके. उसके बाद को encrypt किया जाता है एक Encryption Standard के माध्यम से जिससे signal और information को secure किया जा सके और किसी unauthorised access को allow न किया जा सके.

इस प्रक्रिया में सिग्नल की अनावश्यक जानकारी को हटा दिया जाता है ताकि संसाधनों का अधिकतम उपयोग किया जा सके। उसके बाद इसे एक एन्क्रिप्शन मानक के माध्यम से एन्क्रिप्ट किया जाता है ताकि सिग्नल और सूचना को सुरक्षित किया जा सके और किसी भी अनधिकृत पहुंच की अनुमति नहीं दी जा सके।

चैनल एन्कोडिंग एक तकनीक है जिसे सिग्नल में लागू किया जाता है ताकि सिग्नल की हानि को कम किया जा सके जैसे शोर, हस्तक्षेप इत्यादि। इस प्रक्रिया के दौरान, सिग्नल में थोड़ी मात्रा में अनावश्यकता पेश की जाती है ताकि यह मजबूत हो सके शोर। फिर सिग्नल को एक उपयुक्त मॉड्यूलेशन तकनीक (जैसे पीएसके, एफएसके और क्यूपीएसके आदि) की मदद से संशोधित किया जाता है, ताकि एंटीना की मदद से सिग्नल को आसानी से प्रसारित किया जा सके।

Channel

Wireless Communication में channel indicate करता है उस medium of transmission जी जिसमें signal propagate करती है। यानी खुली जगह । एक वायरलेस चैनल स्वभाव से बहुत अप्रत्याशित, अत्यधिक परिवर्तनशील और यादृच्छिक होता है। एक चैनल को आसानी से परेशान किया जा सकता है, या यह हस्तक्षेप, विकृति, शोर, बिखरने आदि के कारण हो सकता है। और परिणाम में प्राप्त सिग्नल में त्रुटियां होना बहुत आम है।

Reception Path

Rरिसीवर का मुख्य काम चैनल से सिग्नल एकत्र करना और इसे स्रोत सिग्नल के रूप में पुन: पेश करना है। वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टम के रिसेप्शन पथ में कई चीजें हैं जैसे कि डिमल्टीप्लेक्सिंग, डिमॉड्यूलेशन, चैनल डिकोडिंग, डिक्रिप्शन और सोर्स डिकोडिंग। इन घटकों से स्पष्ट है कि रिसीवर का कार्य ट्रांसमीटर के कार्य से पूरी तरह उलट होता है।

चैनल से सिग्नल Demultiplexer द्वारा प्राप्त किया जाता है और इसे अन्य सिग्नल से अलग भी किया जाता है। व्यक्तिगत संकेतों को उपयुक्त डिमॉड्यूलेशन तकनीकों द्वारा डिमॉड्यूलेट किया जाता है और मूल संदेश संकेत बाद में पुनर्प्राप्त किया जाता है। फिर चैनल डिकोडर की मदद से संदेश से अनावश्यक बिट्स को हटा दिया जाता है।

इससे पहले संदेश एन्क्रिप्ट किया गया है, संकेतों को डिक्रिप्ट करके, यह इसकी सुरक्षा को हटा देता है और इसे बिट्स के सरल अनुक्रम में परिवर्तित कर देता है। अंत में, यह सिग्नल स्रोत डिकोडर को प्रदान किया जाता है ताकि मूल प्रेषित संदेश या सिग्नल मिल सके।

Wireless Transmission के प्रकार

डेटा के वायरलेस ट्रांसमिशन के लिए विभिन्न प्रकार के सिग्नल का उपयोग किया जाता है। यहां नीचे मैंने कुछ अलग विद्युत चुम्बकीय संकेतों के बारे में बताया है जो संचरण के लिए उपयोग किए जाते हैं और उनका उपयोग उनकी तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति के अनुसार किया जाता है। आइये इसके बारे में जानें।

1. रेडियो फ्रीक्वेंसी ट्रांसमिशन
2. इन्फ्रारेड ट्रांसमिशन
3. माइक्रोवेव ट्रांसमिशन
4. लाइटवेव ट्रांसमिशन

रेडियो फ्रीक्वेंसी ट्रांसमिशन

रेडियो फ्रीक्वेंसी एक प्रकार का इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ट्रांसमिशन है जिसका इस्तेमाल वायरलेस कम्युनिकेशन में किया जाता है। आरएफ सिग्नल आसानी से उत्पन्न किए जा सकते हैं, यह अक्सर 3kHz से 300GHz की सीमा में होता है।

इनका उपयोग बेतार संचार में किया जाता है क्योंकि इनकी विशेष विशेषता यह है कि ये आसानी से वस्तुओं में प्रवेश कर सकते हैं और साथ में ये लंबी दूरी की यात्रा भी कर सकते हैं।

रेडियो संचार कुछ मापदंडों पर निर्भर करता है जो तरंग दैर्ध्य, ट्रांसमीटर शक्ति, रिसीवर की गुणवत्ता, प्रकार, आकार और एंटीना की ऊंचाई हैं।

रेडियो फ्रीक्वेंसी ट्रांसमिशन की कमियां

ये आवृत्ति पर निर्भर हैं।

उनके पास डेटा ट्रांसमिशन के लिए अपेक्षाकृत कम बैंडविड्थ है।

इन्फ्रारेड ट्रांसमिशन

इन्फ्रारेड विकिरणों को विद्युत चुम्बकीय विकिरण कहा जाता है जिनकी तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तुलना में अधिक लंबी होती है। वे मुख्य रूप से कम दूरी के संचार के लिए उपयोग किए जाते हैं। ये संकेत ठोस वस्तुओं से नहीं गुजर सकते।
उदाहरण के लिए, टेलीविजन रिमोट कंट्रोल, मोबाइल डेटा शेयरिंग।

माइक्रोवेव ट्रांसमिशन

माइक्रोवेव वायरलेस संचार प्रणालियों में उपयोग किए जाने वाले विद्युत चुम्बकीय संचरण का एक रूप है। माइक्रोवेव की तरंग दैर्ध्य एक मीटर से एक मिलीमीटर के बीच होती है।

इस सीमा में आवृत्ति 300MHz से 300GHz तक भिन्न होती है। वे मुख्य रूप से लंबी दूरी के संचार के लिए उपयोग किए जाते हैं और बहुत कम खर्चीले होते हैं।

माइक्रोवेव ट्रांसमिशन की कमियां

1. वे माइक्रोवेव भवनों से नहीं गुजर सकते।
2. खराब मौसम का असर सिग्नल ट्रांसमिशन पर पड़ता है।
3. ये आवृत्ति पर निर्भर हैं।

लाइटवेव ट्रांसमिशन

प्रकाश एक प्रकार का विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जिसकी तरंग दैर्ध्य अवरक्त विकिरणों और पराबैंगनी विकिरणों के बीच होती है। इसकी तरंग दैर्ध्य रेंज 430 से 750 THz के बीच है। ये मुख्य रूप से लेजर जैसे बिना निर्देशित ऑप्टिकल सिग्नल हैं और यूनिडायरेक्शनल भी हैं।

लाइटवेव ट्रांसमिशन की कमियां

1. ये संकेत बारिश और कोहरे में प्रवेश नहीं कर सकते।
2. ये लेजर बीम हवा से आसानी से डायवर्ट हो जाते हैं।