Tuesday, January 31, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 36

2

Wavelength Division Multiplexing (WDM)

ප්‍රකාශ තන්තු ඔස්සේ සන්නිවේදනය කරන විට, එකම තන්තුව ඔස්සේ ලේසර් ආලෝක කිහිපයක්ම යැවිය හැකිය. මෙවිට, ඒ විවිධ ආලෝකයන්ගේ තරංග ආයාමයන් විවිධ විය යුතුය. එය හරියට එකම වයරයක් හරහා සංඛ්‍යාතය වෙනස් විදුලි තරංග ගමන් කරනවා වැනිමය. එනිසා, එම මල්ටිප්ලෙක්සිං ක්‍රමය WDM වේ. මෙමඟින් දත්ත යැවීමේ ධාරිතාව කිහිප ගුණයකින් වැඩි කර ගත හැකියි. එය අතිවිශාල ලාභයකි.



ඇත්තටම WDM යනුද තාක්ෂණිකව බැලුවොත් FDM ම තමයි. ඊට හේතුව ආලෝකයේ (හෝ ඕනෑම විද්‍යුත්චුම්භක තරංග වර්ගයක) තරංග ආයාමය හා සංඛ්‍යාතය එකිනෙකට බැඳුණු ඒකක දෙකකි; එකක් දන්නේ නම් පහසුවෙන්ම අනෙක සෙවිය හැකියි c = 3x108 ms-1 =fλ යන සූත්‍රයට අනුව (c යනු ආලෝකයේ වේගය වන අතර, f යනු සංඛ්‍යාතද, λ යනු තරංග ආයාමයද වන බව මීට පෙර අප ඉගෙන ගත්තනෙ). විවිධ තරංග ආයාමයන්ගෙන් යුතු ආලෝකය යනු විවිධ සංඛ්‍යාතයන්ගෙන් යුතු ආලෝකය කියන එකමයි (එම ආලෝකයන්ගේ සංඛ්‍යාත/තරංග ආයාම පවතින්නේ දෘෂ්‍යාලෝක කලාපයේ නම්, විවිධ තරංග ආයාම අපට පෙනෙනු ඇත්තේ විවිධ වර්ණ ලෙසයි). එය සංඛේතවත් කිරීමටයි සාමාන්‍යයෙන් ඉහත ආකාරයේ රූපවල එක් එක් තරංග ආයාමයන් විවිධ වර්ණවලින් දක්වන්නෙත්. ප්‍රායෝගිකව නම්, සන්නිවේදනය සඳහා යොදා ගන්නා තරංග ආයාමයන් ඇසට නොපෙනෙන අධෝරක්ත කලාපයේ පිහිටනවා. ITU ආයතනය විසින් එම තරංග ආයාමයන් පහත ආකාරයට බෑන්ඩ් කිහිපයකට කඩා නම් කර ඇත.


ෆයිබර් ඔප්ටික් භාවිතය අද සන්නිවේදන විප්ලවයක් කර තිබේ. ලොව වටා මුහුදු හා ගොඩබිම් යටින් කිලෝමීටර් දසදහස් ගණන් දිගට මේවා ඇද තිබේ. අන්තර්ජාල සේවා හා සන්නිවේදනය මෙතරම් දියුණු හා ලාභ වන්නට හේතුවත් එයයි. එහෙත් ෆයිබර් කේබල් ඇදීම අතිශය වියදම් ක්‍රියාවකි. ඉතිං දැනට තිබෙන කේබල් හරහාම තව තවත් සංඥා යැවිය හැකි නම් කොතරම් අගනේද? එය තමයි WDM වලින් සිදු කරන්නේ. එක සංඥාවක් (ආලෝකයක්) වෙනුවට දැන් ආලෝක කදම්භ (සංඥා) සිය ගණනක් එකවර යැවිය හැකි තරමට මෙය දියුණුවී ඇත. මෙහි ඇති වැදගත්කම නිසා අඛණ්ඩව WDM තාක්ෂණය අදටත් දියුණු වෙමින් පවතිනවා. දියුණු ක්‍රම ඇති වුණාම කරන්නට තියෙන්නේ ෆයිබර් කේබල් දෙපස ඇති (කුඩා) උපකරණ දෙකක් වෙනස් කිරීමට පමණි; කේබල්වලට කිසිවක් කළ යුතු නැත. එය ප්‍රබල වාසියකි.

WDM ක්‍රමයේ අවස්ථා/ප්‍රභේද කිහිපයක් ඇත. මුලින්ම ඇති වූ ප්‍රභේදයට පසුකාලීනව Binary WDM (BWDM) යන නම යොදා ඇත. ඊට හේතුව තනි ආලෝකයක් වෙනුවට තරංග ආයාම වෙනස් ආලෝක කදම්භ 2ක් ඒ හරහා යැවූ නිසාය. ඊට වඩා දියුණු ප්‍රභේදයකි Coarse WDM (CWDM) කියන්නේ. මෙහිදී විවිධ තරංග ආයාමයන් දුසිමකට වැඩි ගණනක් යැවිය හැකිය. එනිසා දත්ත ධාරිතාව වැඩිය. Dense WDM (DWDM) යනු ඊටත් වඩා දියුණු ආකාරයකි. ආලෝක කදම්භ සිය ගණනක් මෙහිදී යැවේ.

ආලෝකය මඟින් දත්ත සම්ප්‍රේෂණයේදී හමුවන බරපතල ගැටලුවක් වන්නේ යවන ආලෝකය තන්තුව තුලින් ගමන් කරන විට සිදුවන හායනය නැති කිරීමට තිබෙන අපහසුතාවයි. එනම් ආලෝකය වර්ධනය කරන ක්‍රමවේදය පහසු නැත. විදුලි සංඥා නම් පහසුවෙන්ම වර්ධක පරිපථයක් මඟින් වර්ධනය කර ගත හැකියිනෙ. එහෙත් ආලෝකයට එසේ පහසු වර්ධක පරිපථ නැත. තවමත් විද්‍යාඥයන් මෙය කළ හැකි ආකාර ගැන පර්යේෂණ කරමින් සිටී. දැනට යොදා ගන්නා හොඳම ප්‍රකාශ වර්ධකය Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) යන නමින් හැඳින්වේ. එයත් වියදම් අධික උපකරණයකි.

ඉතිං විවිධ තරංග ආයාම සාදා ගත හැකි වුවත් මෙම ප්‍රකාශ වර්ධකවල තිබෙන අඩුව මෙම තාක්ෂණය යොදා ගැනීමට බාධා ඇති කරනවා. EDFA විසින් වර්ධනය කරන්නේ දළ වශයෙන් නැනෝමීටර් 1525 – 1565 කලාපයේ හා 1570 – 1610 කලාපයේ ආලෝකයන්ය. ඊට පිටින් තිබෙන තරංග ආයාමයන් සහිත ආලෝකයන් වර්ධනය කිරීමට නොහැකිය. ඉතිං ඕනෑම තරංග ආයාමයක් වර්ධනය කළ හැකි ක්‍රමයක් සොයා ගත් කාලෙක, ෆයිබර් ඔප්ටික් හරහා සිතාගත නොහැකි තරම් දත්ත ප්‍රමාණයක් යැවීමට හැකියාව ලැබෙනු ඇත WDM ක්‍රමයට පිංසිදු වන්නට.

ITU ආයතනය විසින් යොදා ගත යුතු තරංග ආයාම පරාසයන් සම්බන්දයෙන් සම්මතයන් ගණනාවක් ඇති කරගෙන තිබේ. උදාහරණයක් ලෙස, CWDM සඳහා තරංග ආයාම නැනෝමීටර් 1271 සිට 1611 දක්වා යොදා ගන්නයි ඔවුන්ගේ G.694.2 යන සම්මතය උපදෙස් දෙයි. ඒ කියන්නේ ඉහත පෙන්වූ ITU bands වලින් මුල් බෑන්ඩ් 5ම ඒ සඳහා යොදා ගත හැකියි. තවද, එම පරාසය තුල යොදා ගන්නා ආලෝක කදම්භ දෙකක් අතර පරතරය නැනෝමීටර් 20ක් විය යුතු යැයිද පවසනවා. ඒ අනුව, ඉහත අනුමත පරාසය තුල ආලෝක කදම්භ උපරිම 18ක් පමණයි යොදා ගත හැක්කේ. DWDM ට වඩා සැපිරිය යුතු කොන්දේසි අඩුවීම මෙන්ම ඊට වඩා වියදමද අඩු වීම මෙහි ඇති වාසියකි.

G.694.2 සම්මතය බලපානේ CWDM සඳහා පමණි. DWDM සඳහා G.694.1 සම්මතය බලපවත්වනවා. එහි කියනවා DWDM වල, තරංග ආයාම දෙකක් අතර පරතරයන් කිහිපයක් තිබිය හැකි බව. ගිගාහර්ට්ස්වලින් (හා නැනෝමීටර්වලින්) එම පරතරයන් සඳහන් කර තිබේ - 12.5GHz (0.05nm), 25 (0.1), 50 (0.2), 100 (0.4), හෝ 100 (0.8) යේ ගුණාකාරයක්. සාමාන්‍යයෙන් DWDM සඳහා යොදා ගන්නා තරංග ආයාම පරාස වන්නේ නැනෝමීටර් 1530 – 1553 දක්වා හා 1622 – 1624 දක්වා කලාපයන්ය (C හා L කාණ්ඩ දෙක). තරංග දෙකක් අතර පරතරය ගිගාහර්ට්ස් 100 වන විට, ඉහත පරාස තුල ආලෝක කදම්භ 40ක් යොදා ගත හැකියි. එම පරතරය 50 දක්වා අඩු කළ විට, කදම්භ 80 දක්වා ඉහල යයි. පරතරය 25 දක්වා අඩු කළ විට කදම්භ 160ක්ද, 12.5 දක්වා අඩු කළ විට කදම්භ 320 දක්වා වැඩි වේ. එය විශාල ප්‍රමාණයකි. එනිසා, පරතරය 12.5 ක් ලෙස යොදා ගන්නා DWDM ක්‍රමය Ultra Dense WDM (UDWDM) ලෙසත් නම් කෙරෙනවා.


ඔබට අපට ඉහත කිසිම WDM ක්‍රමයක් ප්‍රායෝගිකව භාවිතා කිරීමට අපහසුය (විශේෂයෙන්ම වියදම වැඩි නිසා). එනිසා දැනට සෛද්ධාන්තිකව පමණක් ඒ ගැන දැන ගැනීමෙන් සෑහීමට පත් වීමට සිදු වේ.

Time Division Multiplexing

මෙය FDM ට වඩා තරමක් දියුණු මෙන්ම තරමක් සංකීර්ණ ක්‍රමයකි. යම් සංඛ්‍යාත පරාසයක් ඔස්සේ එක එක වෙලාවන්ට එක එක (විවිධ) සංඥා යැවීම මෙහිදී සිදු වේ. එනම්, යම් සංඛ්‍යාත පරාසයක් ඔස්සේ එකම සංඥාවක් එක දිගට යන්නට දෙන්නේ නැත. ඒ වෙනුවට කරන්නේ යම් කුඩා කාලයක් එක් සංඥාවක් යවා එය නවතා, ඊළඟ කුඩා කාලයකට තවත් සංඥාවක් යවා නවතා, මේ ආකාරයට සංඥා කිහිපයක් (හත අටක් පමණ) කඩින් කඩ යැවේ. මෙලෙස කුඩා කොටස් වශයෙන් විවිධ සංඥාවල දත්ත එකට යැවීම interleaving ලෙස හැඳින්වේ. ඇත්තටම මෙහිදී වෙන්නේ අධිවේගී සම්ප්‍රේෂණ මාධ්‍යයක මන්දගාමී සංඥා කිහිපයක් යැවීමයි (බස් එකේ ඉඩ තිබේ නම්, තවත් මගීන් නංවා ගන්නවා වාගේ). තමන්ට ලැබෙන කාල සීමාවේදී එම සම්පූර්ණ සංඛ්‍යාත පරාසයම (බෑන්ඩ්විත් එකම) එම සංඥාව භාවිතා කරනවා. මෙයත් පොදු වැසිකිලියක් භාවිතා කරන්නා මෙන්මය. එකම වැසිකිලිය කිහිප දෙනෙකු භාවිතා කරතත්, ඒ සෑම කෙනාම වරකට යම් සුලු කාලයක් පමණයි ඉන්නේ. හැබැයි ඒ සිටින සුලු කාලය තුලදී සම්පූර්ණ වැසිකිලියම ඔහු සඳහා පමණි (වෙන කෙනෙකුට ඇතුලු විය නොහැකියි එහි කුමන කොටසකටවත්).


යම් සංඥාවක් යෑමට අවසර තිබෙන කුඩා කාලය time slot යනුවෙන් හැඳින්වේ. ඒ අනුව TDM හි සිදු වන්නේ යම් සංඛ්‍යාත පරාසයක් ටයිම් ස්ලොට් කිහිපයකට කඩා, ඒ එක් එක් ටයිම් ස්ලොට් එකේදී විවිධ සංඥා යැවීමයි. ටයිම් ස්ලොට් කිහිපයක කාණ්ඩයක් frame ලෙස හැඳින්වේ. ෆ්‍රේම් එකක් තුල තිබෙන ටයිම් ස්ලොට් channel ලෙසද හඳුන්වනවා (ඊට හේතුව එක් එක් ටයිම් ස්ලොට් එකක තිබෙන්නේ වෙනස් වෙනස් චැනල්වල දත්තය). එක් චැනලයක් හෙවත් ටයිම් ස්ලොට් එකක් තුල බිට් හත අටක් හෝ ඊටත් වැඩිය තිබිය හැකිය. සාමාන්‍යයෙන් තත්පරයකට ෆේම් ගණනාවක් සම්ප්‍රේෂණය කරනවා.

පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ බිට් 193 ක් දිග එවැනි ෆ්‍රේම් එකකි. එහි චැනල්/ටයිම් ස්ලොට් 24ක් ඇත. එක් ටයිම් ස්ලොට් එකකට බිට් 8ක් ඇත (ඊට අමතරව සෑම ෆ්‍රේම් එකක් ආරම්භයේ කිසිදු චැනලයකට අයිති නැති බිට් 1ක්ද තිබේ). ඉතිං, සුලු කළ විට, 24 x 8 + 1 = 193 ලැබේ. තවද, මෙම උදාහරණයේදී, මෙවන් එක ෆ්‍රේම් එකක් යැවීමට ගත වන කාලය මයික්‍රොතත්පර 125කි (වෙනත් පද්ධතියක් සැලකුවොත් වෙනස් කාලයක් ඊට තිබිය හැකිය). ඒ කියන්නේ තත්පරයක් තුල මෙවන් ෆ්‍රේම් (1 / 0.000125) = 8000 ක් සම්ප්‍රේෂණය කෙරේ. එවිට තත්පරයකට බිට් 8000 x 193 = 1,544,000 හෙවත් 1.544 Mbps ක දත්ත සම්ප්‍රේෂණ වේගයක් එහි ඇත.


ඇත්තටම ඉහත අප සලකා බැලූමේ සත්‍ය ලෙසම ප්‍රායෝගිකව යොදා ගන්නා සන්නිවේදන පද්ධතියක් වන T1 නම් dedicated line එකක් ගැනයි. එය DS1 සම්මතය ලෙසත් හැඳින්විය හැකිය. මතකද මීට පෙර DS0 නම් සම්මතයක් අපට හමු වූවා? DS0 සම්මතයට අනුකූල චැනලයක් හරහා කටහඬක් යැවිය හැකිය (එනම් දුරකතන සංවාදයක් කළ හැකිය). DS0 යනු 64kbps නිසා, DS1 1,544kbps නිසාත්, එක් DS1 කනෙක්ෂන්/චැනල්/ලයින් එකක් තුල DS0 ලයින්/චැනල්/කනෙක්ෂන් 1544/64 = 24ක් තිබේ. ඒ කියන්නේ තනි DS1 ලයින් එකක් හරහා ටෙලිෆෝන් කනෙක්ෂන්/ලයින් 24ක් ලබා දිය හැකියි.

DS0, DS1 හැරුණහම DS2, DS3 ආදි ලෙස තවත් සම්මතයන් ඇත. DS ට පසුව ඇති ඉලක්කම වැඩි වන විට, ඉන් අදහස් කෙරෙන්නේ වැඩි දත්ත වේගයක් ඇති බවයි. මේ සියලුම සම්මතයන් TDM ක්‍රමය මත පදනම්ව ඇත. DS0 ලයින් 24ක් TDM කළ විට DS1 ලැබේ. DS1 ලයින් 4ක් TDM කළ විට DS2 ලැබේ. එලෙස අනෙක් ඒවත් සලකන්න. පහත රූපයෙන් මේ බව කෙටියෙන් දැක්වේ.


විවිධ සන්නිවේදන පද්ධති ඇති අතර, ඒ එක් එක් පද්ධතියේ යොදා ගන්නා ෆ්‍රේම් ආකෘතිය මීට වඩා වෙනස් විය හැකිය. එහෙත් ඒ කොහි එකෙත් පොදුවේ මෙම ආකෘතිමය ස්වරූපයමයි තිබෙන්නේ (බිට් ගණන, චැනල් ගණන, සම්ප්‍රේෂණ වේගය ආදී සාධක වෙනස් විය හැකියි). ඇත්තෙන්ම T1, T2 ආදී කනෙක්ෂන් ලංකාවේ නැත (ඇමරිකාවේ එය ප්‍රචලිතය). ඒ වෙනුවට යුරෝපා රටවලත් ලංකාවෙත් තිබෙන්නේ E1, E2 ආදී සම්මතයන්ය/කනෙක්ෂන්ය. පහත දැක්වෙන්නේ E1 හි ෆ්‍රේම් ආකෘතියයි. මෙහි එක් ෆ්‍රේම් එකකට චැනල් 32ක් ඇත (එක් ෆ්‍රේම් එකක් සම්ප්‍රේෂණය වීමට මයික්‍රොතත්පර 125ක් ගත වේ). එනිසා එහි දත්ත සම්ප්‍රේෂණ වේගය වන්නේ, 32x8/0.000125 = 2048kbps වේ.


FDM ක්‍රමය ඇනලොග් හා ඩිජිටල් සංඥා දෙවර්ගය සඳහාම යොදා ගත හැකි වුවත්, TDM යොදා ගත හැක්කේ digital (හා pulse) සංඥා සමඟයි. ඊට හේතුව පහත ආකාරයට තර්ක කර දැනගන්න.

ඩිජිටල් ක්‍රමයේදී දත්ත පවතින්නේ 1, 0 ගොන්නක් ලෙස පමණයි. ඔබ කතා කරන විට ඇති වන ශබ්දය තත්කාලීනව හෙවත් ඒ වෙලේම (real-time) ඩිජිටල් සංඥා බවට පත් කෙරෙනවා යැයි සිතන්න. ඔබ ඇනලොග් විදියට එම දත්තය යවනවා නම්, ඒ සඳහා අඛණ්ඩව ඉඩ ලබා දිය යුතුය. ඒ කියන්නේ වෙනත් සංඥා එබ්බවීමට අවසර නැත; එනම් ටයිම් ස්ලොට් නැත. එහෙත් ඩිජිටල් සංඥාවක් කළ පසු, එතැන තිබෙන්නේ 1 හා 0 සංඥා ගොඩකි. අපට පුලුවන් අධිවේගයෙන් එම සංඥා ගොඩ ඉතා ඉක්මනින් සම්ප්‍රේෂණය කර දමන්නට. එවිට, සම්ප්‍රේෂකය නිදහස්ය. ඒ නිදහස තුල තවත් අයකුගේ දත්ත යැවිය හැකියිනෙ.

තවදුරටත් උදාහරණයකින්ම එය පැහැදිලි කර ගමු. සිතන්න ඔබ කතා කරන විට එක් එක් තත්පරයෙන් තත්පරයට ඔබේ ශබ්දය ඩිජිටල් කරනවා කියා. ඉතිං පළමු තත්පරයෙන් පසුව එම ඇනලොග් සංඥා කොටස ක්ෂණයෙන් ඩිජිටල් දත්ත ගොඩක් බවට පත්ව ඇත. මෙම දත්ත ගොඩ අධිවේගයෙන් මිලිතත්පර 100කින් සම්ප්‍රේෂණය කළා යැයි සිතන්න. ඒ කියන්නේ ඔබ දෙවැනි තත්පරය කතා කරමින් යන අතරේ, එම තත්පරයෙන් 10න් 1ක කාලයක් තුල ගිය තත්පරේ සියලු දත්ත සම්ප්‍රේෂණය කෙරේ. මෙවිට අනෙක් පැත්තේ තිබෙන රිසීවරයෙන් එම දත්ත ගොන්න ලබාගෙන එය එම පැත්තේ ඉන්න කෙනාට ඇසෙන්නට සලසනවා. ඉතිං එම ශබ්දය තත්පර 1ක් දිග නිසා, ඔහු එක තත්පරයක් පුරාවට එය අසා ගෙන සිටී.

මේ අතරේදී, ට්‍රාන්ස්මිටරයට ආයෙත් සම්ප්‍රේෂණය කරන්නට දත්ත එන්නේ දැන් ගෙවෙමින් යන තත්පරය අවසන් වූ පසුවයි. ඒ කියන්නේ තවත් තත්පරයෙන් 10න් පංගු 9ක් නිකං බලාගෙන ඉන්නට වෙනවා දැනට ගෙවෙමින් තිබෙන තත්පරය ඉවර වන තුරු. මෙන්න මෙම නිකං බලා ඉන්න කාලය තමයි යොදා ගන්නේ තවත් දත්ත යැවීමට. සිතන්න එම නිකංම ඉන්න කාලය යොදා ගන්නවා කියලා එවැනිම තවත් කෙනෙකුගේ කතාවක් සම්ප්‍රේෂණය කරන්නට. එවිටත් එම දෙවැනි සංඥාව යවන්නත් ගත වන්නේ තත්පරයෙන් 1/10ක්නෙ. දැනුත් තත්පරයෙන් 8/10ක් සම්ප්‍රේෂකය නිකං ඉන්නේ.

මේ විදියට සම්ප්‍රේෂකය 100%ක් කාර්යබහුල කරන්නට නම් එවැනි කතාවල් 10ක් යැවිය යුතුය. ඒ කියන්නේ සංඥා 10ක් TDM ක්‍රමයට මල්ටිප්ලෙක්ස් කළ හැකියි අපි මේ දැන් උදාහරණයට ගත් සන්නිවේදන පද්ධතියේ. දත්ත ඩිජිටල් කළ විට තිබෙන වාසියක් ප්‍රයෝජනයට ගත් අවස්ථාවක් තමයි TDM කියන්නේ.

ඇත්තටම ඉහත උදාහරණය පහසුවෙන් අවබෝධ කරනු පිනිසයි මා තත්පරයෙන් තත්පරය සැලකුවේ. ප්‍රායෝගික පද්ධතිවල එම කාලය මිලිතත්පර හෝ මයික්‍රොතත්පර ගණනකි. කාලය එතරම් කුඩා කිරීමට හේතු තිබේ. තත්පරයක් වැනි විශාල කාලයක් ගත් විට, එහා පැත්තේ ඉන්න කෙනාට ඔබ කතා කරන දේ ඇසෙන්නේ තත්පරයකට වැඩි කාල පමාවකට පසුවයි. සාමාන්‍ය ටෙලිෆෝනයකදී මෙතරම් කාල පමාවක් තිබුණොත් එය විශාල කරදරයකි. දැනටත් සැටලයිට් ෆෝන් භාවිතා කරන හෝ දැනට වසර ගණනාවකට පෙර IDD කෝල් ගත්තු අය නම් මෙම කරදරය අත්විඳ තිබෙනවා. තත්පර 0.25 පමණ පමාවක් ඒවායේ තිබේ. ඊට අමතරව, සජීවි ටීවි වැඩසටහනකට ප්‍රේක්ෂකයන් කතා කරන විටත් එම තත්වය ඔබ දැක ඇති. ඉතිං, මෙම කරදරයෙන් මිදිය හැකියි තත්පරය වැනි විශාල කාලයක් ගන්නවා වෙනුවට අඩු කාලයක් ටයිම් ස්ලොට් එකට ගත් විට.

ඇනලොග් සංඥා TDM කිරීමට අවශ්‍ය නම්, පළමුවෙන්ම ඇනලොග් සංඥාව එක්කෝ ඩිජිටල් කළ යුතුය (PCM), නැතිනම් ස්පන්ද පෙලක් (PAM) බවට පත් කර ගත යුතුය. ඩිජිටල් කළොත් ඉහත පෙන්වා දුන් ආකාරයටනෙ TDM වෙන්නේ. PAM කළොත් පහත ආකාරයට TDM කළ හැකිය.


ඉහත A,B,C,D ලෙස වෙනස් වෙනස් ඇනලොග් සංඥා 4ක් ඇත. ඒ සෑම සංඥාවක්ම PAM කර ඇත. එලෙස පෑම් කළ පසු එක් ෆ්‍රේම් එකක් සඳහා එක් එක් සංඥාවකින් එක් පල්ස් එක බැඟින් ඇහිඳ ගන්නවා. අන්න ඒ විදියටයි පල්ස් සංඥා TDM කරන්නේ.

TDM සිදු කළ හැකි ආකාර 2ක් තිබේ.

1. Synchronous TDM (STDM)
2. Asynchronous TDM (ATDM)

සින්ක්‍රොනස් ක්‍රමයේදී TDM multiplexer එකට සම්බන්ද කළ සෑම උපකරණයකටම නිශ්චිතවම යම් ටයිම් ස්ලොට් එකක් ලබා දේ. එනිසා සම්බන්ධිත උපකරණ ගණනට සමාන (හෝ වැඩි) ස්ලොට් ගණනක් එක ෆ්‍රේම් එකක් තුල තිබිය යුතුය. යම් උපකරණයට දත්ත යැවීමට ඇතත් නැතත් එම ටයිම් ස්ලොට් ඒ උපකරණයට පමණක් වෙන් කර තිබෙනවා. සෑම මොහොතේම සෑම උපකරණයකටම දත්ත යැවීමට නැහැනෙ. එනිසා, මෙම ක්‍රමය ටයිම් ස්ලොට් අපතේ යෑමකට හේතු වෙනවා (යවන්න දත්ත නැති විට ටයිම් ස්ලොට් එක කවුරුත් ප්‍රයෝජනයට නොගන්නා නිසා). රැහැන් දුරකතන සේවා පද්ධතිවල මෙම ක්‍රමයයි යොදා ගන්නේ.


ඒසින්ක්‍රොනස් ක්‍රමයේදී මල්ටිප්ලෙක්සරයට සම්බන්ද කළ උපකරණවලට වෙන් වූ ටයිම් ස්ලොට් ඇතත්, යවන්නට දත්ත නැතිනම් වෙනත් දත්ත යැවීමට ඇති උපකරණවලට එම ස්ලොට් ලබා දේ. එමඟින් නාස්තිය නැති වේ. තවද, මල්ටිප්ලෙක්සරයට සම්බන්ද උපකරණ ගණනට වඩා අඩු ස්ලොට් ගණනක් (එක ෆ්‍රේම් එකක් තුල) පවත්වා ගත හැකියාව තිබීමත් මෙහි වාසියකි. ප්‍රචලිත පරිගනක ජාල තාක්ෂණයන් වන ATM, Frame-Relay ආදියෙහි මෙම ක්‍රමය භාවිතා වේ.


මෙම ක්‍රමයේදී “තැනේ හැටියට” තීරණ ගැනීමේ අවශ්‍යතාව තිබෙනවා. එනම්, ඩේටා තිබේ නම් විතරයිනෙ ඒ සඳහා ටයිම් ස්ලොට් ලබා දෙන්නේ. එනිසාම එය Statistical TDM ලෙසද හඳුන්වනවා. Statistical Multiplexing ලෙස හඳුන්වන්නෙත් එයයි.

ඇත්තටම ප්‍රායෝගිකව සන්නිවේදන පද්ධතින් විසින් FDM හා TDM යන දෙකම එකට භාවිතා වේ. එහිදී තමන්ට භාවිතා කරන්නට අවසර තිබෙන සංඛ්‍යාත බෑන්ඩ්විත් එක පටු සංඛ්‍යාත පරාස කිහිපයකට කඩා (එනම් FDM කර), ඒ එක් එක් පටු සංඛ්‍යාත පරාසයක් නැවත ටයිම් ස්ලොට්වලට කඩනවා (එනම් TDM). එවන් පද්ධතියක් FDM/TDM ලෙස දක්වනවා. ඊට හොඳම උදාහරණය තමයි සෙල්‍යුලර් ෆෝන් තාක්ෂණයක් වන GSM කියන්නේ. FDM/TDM භාවිතා නොකරන සන්නිවේදන පද්ධතින්ද තිබෙනවා. එවිට CDM තාක්ෂණය මූලිකව භාවිතා වේ.


Read More »

Monday, January 30, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 35

2

Multiplexing

මල්ටිප්ලෙක්සිං යනු සන්නිවේදනයේ නැතිවම බැරි තාක්ෂණික උපක්‍රමයකි. එකිනෙකට වෙනස්/ස්වාධීන සංඥා කිහිපයක් එකම සන්නිවේදන මාධ්‍යයක් ඔස්සේ සම්ප්‍රේෂනය කිරීම මින් සිදු වේ. උපමාවකින් එය වඩා හොඳින් පැහැදිලි කළ හැකිය. මහා මාර්ගයක් සලකන්න. එහි එකවර විවිධ අයගේ වාහන ගමන් කරනවා නේද? එය තනි පාරකි; එහෙත් විවිධ අය එකවර ඒ හරහා ගමන් කරනවා. මල්ටිප්ලෙක්සිං වලද තත්වය එසේමය. එකම මාධ්‍යයක විවිධ සංඥා කිහිපයක් එකවර ගමන් කරනවා.

මෙහි ඇති වාසිය වන්නේ සම්පත් ඉතාම කාර්යක්ෂමව භාවිතා කිරීමයි. පාරේ උපමාව නැවත සැලකුවොත්, තනි තනි කෙනාට වෙන වෙනම පාරවල් සාදන්නට ගියොත් එය කොතරම් නාස්තියක්ද? එලෙසම, විදුලිසන්දේශවලදී රේඩියෝ සංඥා යනු ඉතාම සීමිත සම්පතකි. එනිසා බොහෝ දෙනෙකුට එම සීමිත සම්පත සාධාරණව භාවිතා කිරීමට හැකි සෑම උත්සහයක්ම ගත යුතුය. ඉතිං, මල්ටිප්ලෙක්සිං යනු ඒ සඳහා යොදා ගන්නා අනර්ඝතම උපක්‍රමයකි. මෙමඟින් වැඩි දෙනෙකුට අඩු වියදමකින් උපරිම සේවාවක් (ඉක්මන් හා විශාල දත්ත සම්ප්‍රේෂණ වේගයක්) සපයා දේ.


multiplexer (MUX යනු එහි කෙටි නමයි) උපකරණයට ඇතුලු කරන තනි තනි සංඥා baseband signals ලෙස හඳුන්වනවා. එන්පසු ඉන් පිට කරන මිශ්‍ර සංඥාව multiplexed signal ලෙස හැඳින්වේ. එය සාමාන්‍යයෙන් broadband signal එකක් ලෙසද හැඳින්විය හැකියි. ඉන්පසු රේඩියෝ තරංග (හෝ වෙනත් මාර්ගයකින්) සම්ප්‍රේෂනය කරන්නේ එම මල්ටිප්ලෙක්ස්ඩ් සංඥාවයි.


ඉතිං, සම්ප්‍රේෂකය පැත්තේදී මල්ටිප්ලෙක්ස් කරපු සංඥාවක් එකවර ආදායකයට තේරුම් ගන්න බැහැනෙ. ඊට හේතුව මල්ටිප්ලෙක්සිං කරන විට, විවිධ ආදායකයන් සඳහා වූ වෙනස් වෙනස් සංඥා කන්දරාවක් එක ගොන්නට තිබෙනවා (එය නිකං තැපැල් කන්තෝරුවේ ලියුම් මල්ල වගේ; විවිධ අය සඳහා වූ ලියුම් එහි තිබෙනවා). එනිසා, ආදායකයට සිදු වෙනවා එම සංඥා ගොන්නෙන් තමන් සඳහා වූ සංඥාව/චැනලය පමණක් තෝරා බේරා ගන්නට. මෙම ක්‍රියාව demultiplexing ලෙස හැඳින්වෙනවා. එය මල්ටිප්ලෙක්සිං ක්‍රියාවේ විලෝම ක්‍රියාවයි.


මල්ටිප්ලෙක්ස් සිදු කළ හැකි ප්‍රධාන ආකාර 3ක් තිබේ. ඒවා,

1. Frequency Division Multiplexing (FDM)
2. Time Division Multiplexing (TDM)
3. Code Division Multiplexing (CDM)

Frequency Division Multiplexing

පැරණිතම මෙන්ම පහසුතම ක්‍රමය මෙයයි. ඊට හේතුව මූර්ජනය කරන විට ඉබේම මෙය සිදු වෙන බව ඔබට මොහොතකින් දැක ගන්නට ලැබේවි. දී තිබෙන මාධ්‍යයේ යම් (පුලුල්) සංඛ්‍යාත පරාසයක් පටු සංඛ්‍යාත පරාස කිහිපයකට වෙන් කර, ඒ එක් එක් පටු සංඛ්‍යාත පරාසයේ වෙනස් වෙනස් සංඥා/චැනල් යවනවා. පහත රූපයේ ලොකුවට තැඹිලි පැහැයෙන් පෙන්වන්නේ පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසය වන අතර, ඒ තුල වෙන වෙනම සංඥා 4ක් ඇති බව පෙනේ.


මේ නම භාවිතා නොකළත්, රේඩියෝ සංඛ්‍යාත ඔස්සේ අතීතයේ සිට අදටත් විවිධ සන්නිවේදනයන් එකවර සිදු කළේ මේ ක්‍රමයෙනි. උදාහරණයක් ලෙස, ටීවි හෝ එෆ්එම් රේඩියෝ සේවා සලකන්න. එක් චැනලයක් අනෙක් චැනලයෙන් වෙන් වන්නේ සංඛ්‍යාතයෙන් නේද?

එසේ වුවත්, FDM යන නම ඍජුවම භාවිතා වෙන්නේ යම් කෙනෙකුට/ආයතනයකට (නීත්‍යානුකූලව) භාවිතා කළ හැකි යම් රේඩියෝ සංඛ්‍යාත පරාසයක්, පටු සංඛ්‍යාත පරාස කිහිපයකට කඩා එකවර සන්නිවේදන කිහිපයක් සිදු කිරීම කරන විටයි.

ඇත්තටම රේඩියෝ තරංගවල මෙන්ම, වයර් හරහා යන සංඥා සඳහාද මෙය වලංගු වේ (වයර් හරහා යන සංඥා සඳහා භාවිතා වන විට, කාගෙන්වත් විශේෂ අවසර ගැනීම් අවශ්‍ය නැති බව ඔබ දන්නවා). වයර් හරහා යන සංඥා සඳහා FDM භාවිතා වන ඉතා කදිම අවස්ථාවක් තමයි රැහැන් දුරකතන පහසුකම හරහා ලබා දෙන බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් ඉන්ටර්නෙට් පහසුකමක් වන ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line/Loop). මෙහිදී ටෙලිකොම් සමාගමක් විසින් සපයන තඹ වයර් ඔස්සේ ඔබේ කටහඬට අදාල සංඥාවත් (voice signal), අන්තර්ජාල දත්ත සඳහා වූ දත්ත සංඥාවත් (data signal) යන සංඥා දෙකම එකවර යැවෙනවා.


මෙහිදී හර්ට්ස් 300 – 4000 යන සංඛ්‍යාත පරාසය වෙන් වන්නේ කටහඬ යැවීම සඳහා වන අතර, අධිවේගි දත්ත සම්ප්‍රේෂණය සඳහා කිලෝහර්ට්ස් 26 – 1100 යන සංඛ්‍යාත පරාසය වෙන් කෙරේ. ඇත්තටම දත්ත සංඥාව නැවත කොටස් දෙකක් ලෙසයි පවතින්නේ - upstream හා downstream (එනම් එතනත් FDM යෙදේ). ඔබේ උපකරණයේ සිට වෙනත් උපකරණයකට ගලා යන දත්ත චැනල් එක upstream ලෙස හැඳින්වෙන අතර, පිටස්තර උපකරණයක සිට ඔබේ උපකරණයට ගලා එන දත්ත චැනලය downstream ලෙස සන්නිවේදනයේදී හැඳින්වේ. සමහර අවස්ථාවලදී (විශේෂයෙන් සැටලයිට් හා රේඩියෝ තරංග භාවිතා කරන අවස්ථා) upstream යන්න uplink ලෙසද, downstream යන්න downlink ලෙසද හැඳින්වේ. මෙවිට, අප්ස්ට්‍රීම්/අප්ලින්ක් හරහා දත්ත යැවීම upload කිරීම ලෙසද, ඩවුන්ස්ට්‍රීම්/ඩවුන්ලින්ක් හරහා දත්ත ලබාගැනීම download ලෙසද හැඳින්වේ.

මෙලෙස වෙනස් චැනල් දෙකක් වුවත්, ඒවා ගමන් කරන්නේ වෙනස් සංඛ්‍යාත කලාපවල බැවින් එකිනෙකට සංඥා මිශ්‍ර නොවී ගමන් කරනවා. ඒ නිසයි ADSL පහසුකම සහිත ටෙලිෆෝන් කනෙක්ෂන් එකකදී එකවර අන්තර්ජාලයත් ටෙලිෆෝනයත් දෙකම භාවිතා කළ හැක්කේ. පහසුකම් දෙකම එකවර භාවිතා කිරීමට අවශ්‍ය විට, splitter නම් සරල උපාංගයක් භාවිතා කිරීමටත් සිදු වෙනවා. එය ඇත්තටම ඩිමල්ටිප්ලෙක්සර් උපකරණයකි. ඉන් කරන්නේ එකට මිශ්‍රව එන සංඥාවෙන් ශබ්ද සංඥාව හා දත්ත සංඥාව වෙන් කර, එම සංඥා දෙක වෙන වෙනම port (connector) දෙකකින් පිට කිරීමයි. එවිට, පහත රූපයේ පෙනෙන පරිදි ටෙලිෆෝනය එක පෝට් එකකටත්, පරිගනකය (ADSL router/modem ක් හරහා) අනෙක් (දත්ත) පෝට් එකටත් කනෙක්ට් කළ යුතුයි.


ADSL වලදී ස්ප්ලිටරය නැතත් ලොකු ගැටලුවක් නැත. කෙලින්ම ටෙලිෆෝනය හෝ රවුටරය/මොඩෙමය ටෙලිෆෝන් ලයින් එකට සවි කළ හැකිය. එවිට ටෙලිෆෝනය සංවේදී වන්නේ තමන්ට අදාල සංඛ්‍යාත පරාසයට පමණි; එමඟින් සාමාන්‍ය පරිදි කෝල් ලබා ගත හැකිය. එලෙසම මොඩෙමය/රවුටරය සංවේදි වන්නේ දත්ත එන සංඛ්‍යාතයට පමණි. එහෙත් ටෙලිෆෝනය හා පරිගනකය (රවුටරය) යන දෙකම එකවර භාවිතා කිරීමට අවස්ථාව නොලැබේ; කෝල් එකක් ගන්නා විට, අන්තර්ජාල සම්බන්දතාව ඉබේම විසන්ධි වේවි.

ලංකාවේ කවුරුත් දන්නේ ADSL යන වචනය පමණි. එහෙත් එය DSL නම් තාක්ෂණයේ එක් ප්‍රභේදයක් පමණි. VDSL, ADSL2+ ආදි ලෙස තවත් ප්‍රභේද ගණනාවක් එහි තිබේ. පහත දැක්වෙන්නේ එවන් DSL ප්‍රභේද කිහිපයක් සඳහා සංඛ්‍යාත පරාසයන් බෙදා ගන්නා ආකාරයයි. බලන්න එහි සංඛ්‍යාත පලල හෙවත් බෑන්ඩ්විත් එක ක්‍රමයෙන් වැඩි වෙනවා අනෙක් DSL ක්‍රමවලට යන විට. ඒ කියන්නේ ඩවුන්ලෝඩ් බෑන්ඩ්විත් එක ඒ ක්‍රමවල ක්‍රමයෙන් වැඩි වෙනවා. අන්තර්ජාලයෙන් අපි සාමාන්‍යයෙන් අප්ලෝඩ් කරනවාට වඩා ඩවුන්ලෝඩ් කරන නිසයි ඒ විදියට නිර්මාණය කර තිබෙන්නේ. මීට පෙරත් සඳහන් කර තිබෙන ආකාරයට, ඉහල බෑන්ඩ්විත් සපෝට් කිරීමට වයරයේ කොලිටියත් බලපානවා. ඊට අමතරව, DSL තාක්ෂණයේ තිබෙන තවත් තාක්ෂණික අවශ්‍යතා නිසා, ඉතා දිගු දුරවල් සහිත ටෙලිෆෝන් වයර් හරහා DSL පහසුකම දීමට අපහසුය.


පැරණි ඩයල්අප් ක්‍රමයේදී අන්තර්ජාලය භාවිතා කිරීම හා ටෙලිෆෝන් එකෙන් කතා කිරීම එකවර කළ නොහැකි විය. ටෙලිෆෝනයෙන් කතා කරන විට, අන්තර්ජාල පහසුකම භාවිතා කළ නොහැකිය; අන්තර්ජාලයට සම්බන්දව සිටින විට ටෙලිෆෝනය භාවිතා කළ නොහැකි විය. ඊට හේතුව වූයේ එම දත්ත වර්ග දෙකම යැව්වේ එකම සංඛ්‍යාත කලාපයේ වීමයි. එය හරියට වැසිකිලියක් භාවිතා කරන අවස්ථාවක් වැනිය (එකවරකට එය භාවිතා කළ හැක්කේ එක්කෙනෙකුට පමණයිනෙ).

තවද, රූපවාහිනි චැනලයක් විසුරුවා හරින විට, රූප වෙනමත් ශබ්ද වෙනමත් පවතිනවා විශාල තනි සංඥාව තුල. එයත් FDM තමයි. සාමාන්‍යයෙන් රූප තොරතුරු ඇති සංඥා කොටසේ කැරියර් සංඛ්‍යාතයට වඩා මෙගාහර්ට්ස් 4.5ක් පමණ ඈතින් ශබ්ද සංඥාවේ කැරියර් සංඛ්‍යාතය පිහිටුවනවා (පහත රූපය බලන්න). ඒ නිසා ටීවී සංඥා සාදා තිබෙන්නෙත් FDM යොදා ගෙනයි. ඇත්තටම ටීවී සංඥාවක් තුල මීටත් වඩා අමතර දත්ත යැවීමේ ක්‍රම දැන් තිබෙනවා. එවිටත් ඒ ඒ දත්ත වෙන වෙනම කලවම් නොවී පවත්වාගෙන යන්නේ ඒවා වෙනස් වෙනස් සංඛ්‍යාතවල පිහිටුවන නිසාය (එනම් FDM භාවිතා කරන නිසාය).


එලෙසමයි, එෆ්එම් ස්ටීරියෝ සංඥාත්. එහි ස්ටීරියෝ හැකියාව ලබා දෙන්නට තවත් ශබ්ද සංඥාවක් වෙනත් සංඛ්‍යාතයකින් (38kHz වාහකය) යවන බව මීට පෙර ඉගෙන ගත්තා. මීටත් අමතරව සමහර අවස්ථාවලදී RDS දත්තද යවනවා. මේ සියල්ලම සිදු කරන්නේ FDM ක්‍රමයෙන් තමයි. එනම්, එක් එක් සංඥා කොටස් වෙනස් වෙනස් සංඛ්‍යාත කලාපවල රැඳවීමයි FDM වල රාජකාරිය වන්නේ.


යම් ප්‍රධාන සංඥාවක් තුල ඉහත පෙන්වා දුන් ටීවී හා ස්ටීරියෝ උදාහරණ දෙකෙහිදී මෙන් උපසංඥා කොටස් යවන විට, ඒ ඒ උපසංඥා තනි තනිව මූර්ජනය කිරීමට වෙනම කැරියර් (මෙම අප්‍රධාන වාහක උපවාහක හෙවත් subcarriers ලෙස හඳුන්වන බව ඔබ දන්නවා) යොදාගන්නා විට, එය FDM යොදා ගැනීමකි (එම වචනය ඍජුවම භාවිතා නොකළත්). ඒ කියන්නේ සබ්කැරියර් භාවිතා වන සියලුම සන්නිවේදන අවස්ථාවල/භාවිතාවන්හි FDM භාවිතා වේ. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ එලෙස සබ්කැරියර් කිහිපයක් භාවිතා කොට, ට්‍රාන්ස්මිටරයේ FDM සිදු කරන ආකාරයයි. එහි linear mixer හෙවත් summer යනුවෙන් කියන්නේද MUX ම තමයි. ඔබ දන්නවා මූර්ජනයේ එක් වැදගත් රාජකාරියක් තමයි අපට අවශ්‍ය සංඛ්‍යාත පරාසයකට අදාල සංඥාව ඔසවා තැබීම. ඉතිං එමඟින් අපට ඉබේම ලැබෙන්නේ FDM ක්‍රියාකාරිත්වයේ අත්‍යවශ්‍යම කොටස නොවේද?


ඉහත රූපය ආධාරයෙන් වැදගත් දෙයක් කියා දෙන්නට කැමතියි. මල්ටිප්ලෙක්සිං කරන්නේ ස්වාධීන සංඥානෙ. ඉතිං FDM ආකාරයට ඒවා මල්ටිප්ලෙක්ස් කරන විට, පළමුව එලෙස මල්ටිප්ලෙක්ස් කරන සංඥා ටික “ගානට” සංවිධානය කර ගත යුතුය. එය හරියට ඔබේ ලියන මේසය සංවිධානය කරනවා වැනිය. විදුලි සංඥා අපට අතින් ඇල්ලිය නොහැකි නිසා අල්ලලා එක එක තැන තැබිය නොහැකියිනෙ. එම පිලිවෙලට තැබීම කරන්න වෙන්නෙත් විදුලිමය ක්‍රමයකින්. ඉතිං ඒ සඳහා අපට මූර්ජනය භාවිතා කළ හැකියි. ඔබ දන්නවා මූර්ජනයක ප්‍රධාන කාර්යක් තමයි සංඥා ඔසවා අපට කැමති සංඛ්‍යාත පරාසයක තබන එක. එයම තමයි FDM කියන්නෙත්. අන්න එම රාජකාරිය සඳහා තමයි ඉහත රූපයේ පෙන්වා දී තිබෙන ලෙසට එක් එක් සංඥාව සඳහා වෙන වෙනම මූර්ජක තිබෙන්නේ. එලෙස පිලිවෙලට සැකසූ සංඥාව තමයි multiplexed signal කියන්නේ. දැන් එය තනි සංඥාවක් ලෙස සලකා කටයුතු කරන්න. එමනිසා, එම (අවසාන තනි) සංඥාව නැවතත් සුදුසු මූර්ජන ක්‍රමයක් භාවිතා කරමින් (එනම් නැවතත් මූර්ජකයක් යොදා ගැනීමට සිදු වෙනවා), අවශ්‍ය සංඛ්‍යාතයක් ඔස්සේ සම්ප්‍රේෂණය කළ හැකියි (රේඩියෝ තරංග ලෙස හෝ වයරයක් හරහා යන විදුලි සංඥාවක් ලෙස හෝ ෆයිබර් ඔප්ටික් එකක් හරහා යන ලේසර් ආලෝකයක් ලෙස).

ඉහත රූපයේ ආකාරයට මූර්ජක කිහිපයක් මඟින් සබ්කැරියර් කිහිපයක් සාදා ගෙන, එම සබ්කැරියර්වලට අප මුලදී ඉගෙන ගත් කිසියම් හෝ ඇනලොග් හෝ ඩිජිටල් හෝ මූර්ජන ක්‍රමයකින් බුද්ධි තොරතුරු කවා, ඉන්පසු මල්ටිප්ලෙක්සරයක් හරහා යවා තනි පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසයක සංඥාවක් බවට පත් කර ගනී. එලෙස අවශ්‍ය පිලිවෙලට සකසා ගත් සංඥාව දැන් නැවත ප්‍රධාන මූර්ජකයකට (ඉහත රූපයේ Transmitter යන කොටස තුල මෙම මූර්ජකය ඇත) යවා සම්ප්‍රේෂනය කළ යුතු සංඛ්‍යාත පරාසයේ පිහිටුවනවා. ඉන්පසුව, එය සුපුරුදු ලෙස රේඩියෝ තරංග ලෙස (හෝ වෙනත් ක්‍රමයකින්) සම්ප්‍රේෂණය කෙරේ. එම මල්ටිප්ලෙක්ස්ඩ් සංඥාව දැන් රිසීවරයකින් ග්‍රහනය කර ගෙන සිදු කරන සමස්ථ ක්‍රියාවලිය පහත රූපයේ දැක්වේ.


පළමුවෙන්ම සාමාන්‍ය පරිදි මල්ටිප්ලෙක්ස්ඩ් සංඥාව ග්‍රහනය කර ගෙන විමූර්ජනය කෙරේ (මල්ටිප්ලෙක්සිං භාවිතා කළත් නොකළත් එම පියවර කිරීම අනිවාර්යයිනෙ). එවිට, අපට ලැබෙන සංඥාවේ අර පෙරදී පෙළ ගැස්වූ තනි තනි සංඥා කිහිපයම එලෙසම පිලිවෙලට දක්නට ලැබේවි. ඉතිං, එම සංඥා ගොඩ Band Pass Filter (BPF) ක් හරහා යවා අදාල තනි සංඥාවක් වෙන් කර ගැනේ. බෑන්ඩ්පාස් ෆිල්ටරයක් යනු යම් පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසයකින් කුඩා නිශ්චිත සංඛ්‍යාත පරාසයක් පමණක් වෙන් කර ගත හැකි ඉතා සරල ඉලෙක්ට්‍රොනික් පරිපථයකි (ඉන් වෙන් කර ගත යුතු සංඛ්‍යාත කලාපය සෙට් කළ හැකිය). තනි තනි සංඥා කිහිපයම උකහා ගැනීමට අවශ්‍ය විට, ඉහත රූපයේ ආකාරයට බෑන්ඩ්පාස් ෆිල්ටර් කිහිපයක්ම යෙදිය හැකිය. ඉන්පසු නැවත එක් එක් විමූර්ජකයකින් මුලදී තනි තනිව මූර්ජනයට ලක් කළ එක් එක් සංඥා විමූර්ජනය කර ඔරිජිනල් බුද්ධි සංඥා ලබා ගත හැකියි.

ඉහත ආකාරයට FDM යොදාගෙන ප්‍රායෝගිකවම සන්නිවේදන පද්ධතියක් සාදා ගන්නා හැටි පහත රූපයේ ඇත. මෙය RDS පහසුකමද සහිත FM stereo රේඩියෝ සංඥාවක් සාදා ගන්නා අයුරුය. ස්ටීරියෝ මයික් එකකින් එන ශබ්ද සංඥා දෙකෙහි එකතුව හා වෙනස පළමුව සාදා ගැනේ combining circuit මඟින්. එම එකතුව සහිත සංඥාවට 19kHz ට පසුව නිකංම පයිලට් සංඥාව ස්ථානගත කෙරේ. “එකතුව සංඥාවට” 38kHz කට පසුව වෙනස සහිත සංඥාව ස්ථාන ගත කෙරේ. එහිදී DSB ක්‍රමයට එම “වෙනස සංඥාව” මූර්ජනය කරනවා (balanced modulator මඟින්). ඉන්පසුව “එකතුව සංඥාවට” 57kHz කට පසුව RDS සංඥාව ස්ථානගත කෙරේ. මෙම RDS සංඥාව QPSK යන ඩිජිටල් මූර්ජනය ක්‍රමයටයි සකස් කර තිබෙන්නේ. ඉන්පසුව එලෙස පිලිවෙලට ස්ථානගත කරපු හෙවත් මල්ටිප්ලෙක්ස් කරපු සංඥා පෙල අවසාන එෆ්එම් මූර්ජක පරිපථය හරහා යවා සුදුසු සංඛ්‍යාත පරාසයකින් සම්ප්‍රේෂනය කෙරේ.


අවසාන මූර්ජකය තුලට ඇතුලු වන ඉහත ආකාරයට සාදා ගත් සංඥාව FM Stereo multiplex signal ලෙස හැඳින්විය හැකිය. එහි එක් එක් සංඥා කොටස් පිහිටන්නේ පහත ආකාරටයි. ඉහත රූපයේ විස්තර සමඟ පහත රූපයේ විස්තර සසඳා බලන්න.


ඉහත එෆ්එම් මල්ටිප්ලෙක්ස් සංඥාව රිසීවරයකින් ලබා ගෙන කරන දේ පහත රූපයේ දැක්වේ. පළමුවෙන්ම ග්‍රහනය කරගත් එෆ්එම් සංඥාව විමූර්ජනය කරනවා. එන්පසුව එහි ඇති තනි තනි සංඥා කොටස් ෆිල්ටර් හරහා වෙන් කර ගන්නවා. එසේ වෙන් කර ගත් සංඥා කොටස් ඒවා මූර්ජනය කර තිබෙන මූර්ජන ක්‍රමයට ගැලපෙන විමූර්ජක පරිපථ විසින් විමූර්ජනය කෙරෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස, RDS සංඥාව මූර්ජනය කළේ QPSK ක්‍රමයෙන් නිසා, එම සංඥාව විමූර්ජනය කරන්නේ QPSK විමූර්ජකයකිනි.

Read More »

Sunday, January 29, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 34

0

අතිරේකය – 1

ශබ්ද, ශ්‍රවනය, හා ඩෙසිබෙල්

මිනිස් කන හර්ට්ස් 20 සිට 20,000 දක්වා පරාසයකට සංවේදී බවත් වයසත් සමඟ මෙම පරාසය දෙපැත්තෙන්ම පටු වන බවත් මීට පෙර අප ඉගෙන තිබෙනවා. තවද, ශබ්දය ගමන් කිරීමට මාධ්‍යයක් අවශ්‍ය බවත්, ඝන, ද්‍රව, වායු යන පදාර්ථයේ අවස්ථා 3දීම ශබ්දය ගමන් කරන බවත්, අංශු ළඟින් ළඟ පිහිටන විට ශබ්දය වඩ වඩා වේගයෙන් ගමන් කරන බවද ඔබ දන්නවා (එනම්, වායු මාධ්‍යයකට වඩා වැඩි වේගයකින් ද්‍රවයකද, ඊටත් වඩා වැඩි වේගයෙන් ඝන මාධ්‍යක ශබ්දය ගමන් කරනවා). තවද, යම් ශබ්දයක් අංශු වැඩි ප්‍රමාණයක් හරහා ගමන් කරන විට, ඉක්මනින් ශබ්දය හායනය වෙනවා (එනිසයි ඝන ද්‍රව්‍යයක් හරහා වැඩිම වේගයෙන් ශබ්ද ගමන් කළත්, ශබ්ද ඉතා ඉක්මනින්ම දුර්වල වන්නේ). කන් දෙකක් තිබීම නිසා ශබ්දය ත්‍රිමානව ඇසිය හැකිය (එනම් ශබ්දය කොහෙන්ද එන්නේ කියා සොයා ගත හැකිය).

ශබ්දයක් කනට ඇසෙන “සැර” වැදගත් සාධකයකි. ශබ්දයේ සැර(loudness) හේතුව ශබ්ද තරංගයේ විස්තාරයයි. විස්තාරය වැඩි විට සැර වැඩිය. ශබ්ද වර්ධක විසින් සිදු කරන්නේ යම් ශබ්ද තරංගයක විස්තාරය විශාල කිරීමයි. කනට සැර දැනෙන්නේ ලඝු ආකාරයෙනි. ඉන් අදහස් වන්නේ මෙයයි. ඔබට බල්ලෙක් බුරනවා ඇසේ යැයි සිතමු. ඉතිං එවැනි බල්ලන් දෙදෙනෙක් බිරුවොත් ඔබට බිරිල්ල දෙගුණයක් සේ දැනෙනවාද? නැත. එය දෙගුණයක් ලෙස දැනෙන්නට නම්, බල්ලන් 10ක් එකවර බිරිය යුතුය. කනට ශබ්දය දෙගුණ වන්නේ 10න් 10ටයි; එනම් ලඝු ආකාරටයි. ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වලදී එම කාරණය දැන සිටීම හරිම වැදගත් (ශබ්ද පරිපථ සාදනවා නම්).

සාමාන්‍යයෙන් ශබ්දය මිනිසාට ඇසෙන්නේ වාතය හරහානෙ (එනම් මාධ්‍යය වන්නේ අප අවට තිබෙන වාතයයි). යම් වස්තුවක් කම්පනය වන විට ඒ සමඟම ඊට ළඟින් ඇති වාත අංශුද කම්පනය වේ. එම වාත අංශු ඊට යාබද අනෙක් වාත අංශු කම්පනය කරවනවා. ඒ ආකාරයෙන් එක් අංශුවක සිට අනෙක් අංශුවට කම්පනය මාරු වන විට, යම් ශක්ති හානියක් සිදු වෙනවා. ඉතිං මෙලෙස ඈතට ඈතට වාත අංශු එකකින් අනෙකට කම්පනය මාරු වීම නිසා තමයි ඈත සිටින අයට ශබ්ද ඇසෙන්නේ. තවද, සෑම මාරුවකදීම ශක්තිය හානි වන නිසා ශබ්දය ඈතට යන්නට යන්නට දුර්වල වෙනවා.

වස්තුවක් කම්පනය වීමේදී ඉහත ආකාරයට වාත අංශු කම්පනය වෙනවානෙ. එවිට සමහර තැන්වල අංශු වැඩිපුර එකරැස් වෙනවා; සමහර තැන්වල අංශු ප්‍රමාණය අඩු වෙනවා (අංශු වැඩි වෙන විට එතැන පීඩනය වැඩි වෙනවා; අංශු අඩු වූ විට එතැන පීඩනය අඩු වෙනවා). ඒ නිසා, වාත අංශු කම්පනයක් යනු එම ස්ථානයේ කුඩා පීඩන වෙනසක් ඇති වෙනවා යන්නයි. මෙවැනි කුඩා ස්ථානීය පීඩන වෙනසවල් තමයි අවසානයේ ගමන් කරන්නේ. ඉතිං මෙලෙස යම් දුරකට පසුව වාතයේ ඇති පීඩන වෙනස කනේ ඇති “කන් බෙරය” ලෙස හැඳින්වෙන අවයව කොටසට වැදීමෙන් එම කන් බෙරය කම්පනය වෙනවා (ඔබ දන්නවානේ යම් දෙයක් එබූ විට හෙවත් පීඩනයකට ලක් කරන විට එය එබෙනවා). කන් බෙරයට සිදු වූ මෙයමයි මයික් එකේදිත් වෙන්නේ. මයික් එක ළඟ ඇති ස්ථානීය වායු පීඩනය මයික් එකේ ඇති සිහින් පටලය (ප්‍රාචීරය) සොලවනවා (කන් බෙරය සෙලෙව්වා සේ). එවිට වුම්භක ප්‍රේරණ හෝ වෙනත් සංසිද්ධියක් උපයෝගි කරගෙන එම ප්‍රාචීරයේ කම්පනය විදුලි කම්පනයක්/සංඥාවක් බවට පත් කෙරෙනවා.

විවිධ ක්‍රියාකාරකම් නිසා ශබ්ද ඇති වෙනවා. ඉන් සමහර ශබ්ද සැර වැඩිය (කෆීර් වැනි ජෙට්වල ශබ්දය, තදින් ගොරවන ශබ්දය,…). තවත් ශබ්ද ඉතාම දුර්වලය (කෙනෙකු කොඳුරන ශබ්දය, හුස්ම ගන්න විට ඇති ඉතා දුර්වල ශබ්දය,…). දුර්වල වුවත්, ප්‍රබල වුවත් ශබ්දයේ තිබෙන ශක්තිය/ජවය නිසානෙ එය අපේ කන සොලවා සංවේදනයක් ඇති කරන්නේ. ශබ්ද කම්පනවල ශක්තියක් තිබෙන නිසානෙ මයික් එකක කුඩා වුවත් යම් විදුලියක් නිපදවන්නේ. ඉතිං අපට පුලුවන් එක් එක් ශබ්ද සංසන්දනය කරන්නට. ඒ සඳහාත් යොදා ගන්නේ ඩෙසිබෙල් තමයි (නේපර් ඒකකයෙනුත් හැකියි).

ශබ්දය (කනේ) ඇති කරන්නේ ස්ථානීය පීඩන වෙනස්කම්නෙ. වායුගෝලයේ ඕනෑම තැනක සාමාන්‍ය වායුගෝල පීඩනයක් පවතිනවා. මුහුදු මට්ටමේදී එම අගය දළ වශයෙන් පැස්කල් ලක්ෂයකි (100,000 Pa). උඩට යන්නට යන්නට මෙම වායුගෝල පීඩනය ක්‍රමයෙන් අඩු වේ. දළ වශයෙන් මුහුදු මට්ටමේ තිබෙන පීඩනයම පොලොවේ සිට මීටර් ගණනාවක් උඩට යනකල්ම තිබෙන්නේ කියා උපකල්පනය කළ හැකියි. මෙම පීඩනය දළ වශයෙන් ස්ථිතිකය (වෙනස් නොවේ). එනිසා කන් බෙරය කම්පනය වන්නේ නැත. සුලං හමන විට මෙම පීඩනය වෙනස් වේ; ඒකයි සුළඟ “හෝ හෝ” ලෙස ඇසෙන්නේ.

ඉතිං, ශබ්දය නිසා සිදු වන්නේ යම් තැනක තිබෙන මෙම සාමාන්‍ය/පොදු වායුගෝල පීඩනය විචලනය වීමයි. ඇත්තටම, මෙම ස්ථානීය විචලනය ඉතා කුඩාය. උදාහරණයක් ලෙස, යම් ශබ්දයක් නිසා මා දැන් සිටින තැන පීඩනය පැස්කල් 100,000.000001 විය හැකිය. පීඩනය වෙනස්වීම අඛණ්ඩව සිදු වන නිසා කන් බෙරය ඉදිරියට පසුපසට චලනය වේ. එලෙස ඉදිරියට පසුපසට චලනය වන වේගය තමයි එම ශබ්දයේ සංඛ්‍යාතය (තාරතාව – pitch) කියා කියන්නේ. සුළං හමන විට මෙම දෙපැත්තට විචලනය වන හෙවත් කම්පනය වන වේගය කුඩා නිසයි අපේ කනට එය බේස් ශබ්දයක් ලෙස ඇසෙන්නේ. ගැහැනු කටහඬකට හැකියි එම කම්පනය වේගවත් කරන්න; එවිට එම කටහඬ අපට ට්‍රෙබල් ශබ්දයක් ලෙස ඇසෙනවා.

පර්යේෂණාත්මකව සොයා ගෙන තිබෙනවා මිනිස් කන සංවේදී වන අවම ස්ථානීය පීඩන වෙනස මයික්‍රොපැස්කල් 20ක් බව. ඇත්තටම මෙම අගය සිතා ගත නොහැකි තරම් කුඩා පීඩනයකි. එය වායුගෝලයේ පීඩනයෙන් බිලියනයෙන් පංගුවකටත් වඩා කුඩාය. දළ වශයෙන් මදුරුවෙක් ඔබේ කනේ සිට මීටර් 3ක් දුරින් පියාඹන විට, ඔබේ කන් බෙරය මත ඇති කරන පීඩනයට එය සමාන වේ. මෙම අවම අගය threshold sound pressure level of human hearing ලෙස නම් කෙරෙන අතර, වයසත් සමග එම අගය වෙනස් වේ (එනම් වයසට යන විට අඩු ශබ්ද නොඇසෙන බව කවුරුත් දැක තිබෙනවානෙ).

ඉතිං, ශබ්ද නිසා ඇති වන ස්ථානීය පීඩන වෙනස ඉහත කනේ ත්‍රෙෂෝල්ඩ් පීඩනයට සාපේක්ෂව පැවසිය හැකියි. ත්‍රෙෂෝල්ඩ් පීඩනය P0 ලෙස හඳුන්වමු. එවිට යම් ශබ්දයක් නිසා සිදුවන පීඩන අපගමනය (එනම් සම්මත පීඩනයත් නව ස්ථානීය පීඩනයත් අතර වෙනස) P1 ලෙස හඳුන්වමු. පීඩනය යනු ශක්තිය/ජවය නොව; එය විදුලි විභවය වැනි රාශියකි. එනිසා ඩෙසිබල්වලින් ස්ථානීය පීඩන වෙනස සම්මත වායුගෝලීය පීඩනයට සාපේක්ෂව පහත ආකාරයට අර්ථ දැක්විය හැකිය. SPL යනු Standard Pressure Level (සම්මත පීඩන මට්ටම) යන්නයි.
 

ඊට අමතරව, ඉහත පැවසූ ලෙස, ස්ථානිය ශක්ති හුවමාරුවක් ලෙසද ශබ්දය සැලකිය හැකියි. ශබ්ද ත්‍රීව්‍රතාව (sound intensity) යනු යම් ශබ්දයක යම් ස්ථානයක තිබෙන සැරයි. එය ඒකක වර්ගඵලයකට ඒකක කාලයක් සඳහා ශක්තිය (හෙවත් ඒකක වර්ගඵලයකට ක්ෂමතාව) හෙවත් වර්ගමීටරයට වොට් (Wm-2) වලින් මැනිය හැකිය. පැස්කල්වලින් නැතිව වර්ගමීටරයට වොට්වලින් මනින නිසා ඩෙසිබල් සූත්‍ර දෙකෙන් 10log() ස්වරූපය භාවිතා කළ යුතුය. පහත ආකාරයට එය ලිවිය හැකිය. කනට ඇසිය හැකි කුඩාම ශබ්ද ත්‍රීව්‍රතාව 10-12W/m2 හෙවත් වර්ගමීටරයට පිකෝවොට් 1ක් ලෙස සොයා ගෙන ඇත. එය threshold sound intensity of human hearing ලෙස හැඳින්වේ.


ඉහතදී ලැබුණේ ශබ්දය සම්බන්දයෙන් ලබා ගත හැකි නිරපේක්ෂ ඩෙසිබල් ඒකකයයි. ඊට හේතුව P0 හෝ W0 යනු නිශ්චිත දර්ශීය අගයකි (reference value). නිරපේක්ෂ අගයක් නිසා තමයි dB යන්නට පසුව SPL යනුවෙන් අක්ෂර යොදා තිබෙන්නේ.

කනට සංවේදී අවම අගය ඉහත ආකාරයෙන් පරීක්ෂණවලින් සොයා ගත හැකියිනෙ. එහෙත් කනට සංවේදී (එනම් දරා ගත හැකි) උපරිම මට්ටම කීයද? එය පරීක්ෂණවලින් සොයා ගැනීම අපහසුය. ඊට හේතුව මිනිසෙකුට ශබ්දයක් යොමු කර එහි ත්‍රීව්‍රතාව/සැර වැඩි කරගෙන යෑමේදී ක්‍රමයෙන් එය ශබ්දය දැරිය නොහැකි මට්ටමකට ළඟා වේ. ඉතිං එතැනින් එහාට යන විට ශ්‍රවණාබාධ (බිහිරි වීම) ඇතිවේ. එනිසා නීත්‍යානුකූලව එවැනි පරීක්ෂණ කළ නොහැකිය. එනිසා හරිහැටි ඒ ගැන අපට අවබෝධයක් නැත. එහෙත් දළ වශයෙන් මිනිස් කනට 120 db SPL මට්ටම ඉක්මවා ඇසිය නොහැකි තරම් වේදනාවක් ඇති කරනු ඇත. එම මට්ටම threshold of pain යනුවෙන් එනිසා හැඳින්වේ.

මේ අනුව මිනිස් කනට ඇසිය හැකි ශබ්ද ත්‍රීව්‍රතා පරාසය 0dB SPL සිට 120dB SPL දක්වා වේ.

dB SPL ඒකකයෙන් ගත් විට ශබ්දයේ ත්‍රෙෂෝල්ඩ් අගය 0 dB SPL විය යුතුයිනෙ (මොකද 20log(20uPa/20uPa) = 10log(1) = 20x0 = 0 dB SPL). සාමාන්‍ය වායුගෝල පීඩනයත් එම ඒකකයෙන් 194 db SPL පමණ වේ (20log(100,000,000,000uPa/20uPa) = 20log(5,000,000,000) = 20x9.6989 = 194 dB SPL).

මිනිස් කන ඊට ඇසෙන සංඛ්‍යාත පරාසය තුල සෑම සංඛ්‍යාතයට එකම ආකාරයෙන් සංවේදී නොවේ. එය වැඩිපුරම සංවේදී වන්නේ හර්ට්ස් 3000ත් 4000ත් අතරය (හෝ සමහර දත්ත අනුව හර්ට්ස් 1000 අවට). වැඩිපුර සංවේදී යනු, අඩු ශක්තියකින් යුතු වුවත් ශබ්දය කනට හොඳින් ඒවා සංවේදනය වෙනවා යන්නයි. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ ඒ ඒ සංඛ්‍යාතයන්ට කන දක්වන සංවේදිතාවයි (spectral sensitivity of human ear). වක්‍රය පහල ස්ථාන යනු හොඳින් සංවේදී වන ස්ථාන නිසා, අඩු ශක්තියක් ඉන් හැඟවේ.


ඉහත රූපයේ රතු පාට යම් එක් ප්‍රස්ථාර වක්‍රයක් පමණක් සලකන්න. උදාහරණයක් ලෙස 40 ලෙස සටහන් කර ඇති වක්‍රය ගමු. 40 යනු එම ශබ්දයේ ශක්තිය/ත්‍රීව්‍රතාව පිළිබද මිම්මකි (ෆොන් යන ඒකකයෙන්). ඉතිං, රූපයේ පෙන්වා ඇති ලෙසම, දළ වශයෙන් හර්ට්ස් 20 සිට 20000 දක්වා වූ පරාසය තුල එම ශක්තිය සහිත ශබ්ද ඇසීමට සලස්වයි (එනම්, 40ක් ශක්තිය ඇති හර්ට්ස් 20 ශබ්දයක්; 40ක ශක්තිය ඇති හර්ට්ස් 21 ශබ්දයක්; 40 ශක්තිය ඇති හර්ට්ස් 22 ශබ්දයක් ආදී ලෙස 40 ශක්තිය ඇති හර්ට්ස් 20000 ශබ්දයක් දක්වා). එවිට ඒ ඒ ශබ්දය තමන්ට දැනුනේ කුමන සැරකින්ද යන්න සටහන් කෙරේ. එවිට එය ප්‍රස්ථාරගත කළොත් ලැබෙන්නේ ඉහත ආකාරයේ වක්‍රයකි. ඉතිං මෙවැනි පර්යේෂන කිහිපයක්ම විවිධ ශක්ති යොදමින් සිදු කර තමයි ඉහත වක්‍ර කිහිපයක්ම ලබා ගෙන තිබෙන්නේ. යටින්ම threshold ලෙස තිබෙන වක්‍රයේ ශක්තිය තමයි කනට ඇසිය හැකි අඩුම ශක්තිය (හෝ අඩුම පීඩන මට්ටම) සහිත ශබ්ද නිරූපණය කරන්නේ. එම වක්‍රය බැලුවහම පෙනෙනවා ඇත්තටම හර්ට්ස් 3000ත් 4000ත් අතර කලාපයේදී පමණක් එම ශක්තිය තවත් අඩු කළ හැකි බව (එනම් ත්‍රෙෂෝල්ඩ් අගය තවත් අඩු කළ හැකියි).

dB SPL ඒකකයට අමතරව dB SIL ලෙසද ඒකකයක් භාවිතා කළ හැකියි. මෙහි SIL යනු Sound Intensity Level යන්නයි. ඒ කියන්නේ යම් ස්ථානයක ශබ්ද ත්‍රීව්‍රතාව, දර්ශීය අගය වන ත්‍රෙෂෝල්ඩ් ශබ්ද ත්‍රීව්‍රතා අගය වන 10-12W/m2 ට සාපේක්ෂවයි සඳහන් කෙරෙන්නේ. ඒ වෙනස හැරෙන්නට එයත් dB SPL වැනිමය.

ඊටත් අමතරව dB(A) හෝ dBA ලෙසද ඒකකයක් නිතරම දකින්නට ලැබේ. ඉහත රූපය අනුව විවිධ සංඛ්‍යාතවලට කන සංවේදි වන්නේ විවිධ ප්‍රමාණවලින් බව පෙනෙනවනෙ. ඒ අනුව, හර්ට්ස් 3000 ත් 4000ත් අතර පරාසය තමයි අතිසංවේදි වන්නේ. ඉතිං මෙම කලාපයේදී කුඩා ශබ්ද පවා හොඳින් ඇසීමට පුලුවන්. ඒ අනුව කුඩා ඝෝෂාවක් වුවද කරදරකාරි ලෙස දැනිය හැකියි. එහෙත් එම සංඛ්‍යාතය වඩාත් අඩු හෝ වැඩි වන විට, එම සංවේදිතාව අඩු වෙනවානෙ. එවිට, එම සංඛ්‍යාත කලාපවල තිබෙන ඝෝෂාවක් අපට කරදරකාරි ලෙස ඇසීමට නම්, තරමක ප්‍රබල මට්ටමකට පත් විය යුතුයි.

තවද, කනේ විවිධ සංඛ්‍යාතයන්ට දක්වන මෙම විෂම සංවේදිතාව නිසා, විවිධ ශබ්ද සංසන්දනය කිරීමේ අපහසුතාද පැන නඟිනවා. උදාහරණයක් ලෙස, ඔබ වොට් එකක් වැය කොට හර්ට්ස් 3000ක ශබ්දයක් නඟන විට, කනට එය ඉතා සැරට ඇසෙන අතර, එම වොට් එකේ ශක්තියම වැය කොට හර්ට්ස් 100ක ශබ්දයක් නඟන විට සමහරවිට කනට හරිහැටි නොඇසෙන තරමේ විය හැකිය. ඉතිං කොහොමද ශක්තිය හා ශබ්දය අතර පොදු හැඟීමක් ඇති කර ගන්නේ?

ඉහත ප්‍රශ්න දෙක සඳහාම තිබෙන පිලිතුර නම්, ස්වාභාවිකව විෂමාකාරයෙන් දැනෙන ශබ්ද මට්ටම් කෘත්‍රිම ක්‍රමයකින් සමාන මට්ටම් බවට පත් කිරීමයි. මෙය ශබ්දය weight කරනවා (“බර තබනවා”) යැයි කියනවා. ශබ්දය පමණක් නොව, ඇසද ආලෝකයට විෂමාකාරව සංවේදනය වන බැවින් ආලෝකයද එවැනිම ක්‍රමයකින් වෙයිට් කෙරෙනවා (ආලෝකය ගැන අප මෙහි සලකා බලන්නේ නැත). Weight කරන ක්‍රම කිහිපයක් ඇති අතර, වඩාත්ම ප්‍රචලිත ක්‍රමය A weighting ක්‍රමයයි. මෙයින් කරන දේ ඉතා සරලයි. යම් මීටරයකින් යම් සංඛ්‍යාතයකින් යුතු ශබ්දයක් මැනේ (dB SPL වලින්). ඉන්පසු එම සංඛ්‍යාතයට හිමි යම් වෙයිට් අගයක් ඒ මැනපු අගයට එකතු කෙරේ. එච්චරයි. ඒ ඒ සංඛ්‍යාතයන්ට හිමි වෙයිට් අගයන් වගුවල (හෝ සූත්‍රානුසාරයෙන්) ඇත. පහත දැක්වෙන්නේ එවැනි වගුවකි.

Relative Response (dB)
Frequency (Hz)
31.25
22 - 44
62.5
44 - 88
125
88 - 177
250
177 - 355
500
355 – 710
1000
710 - 1240
2000
1240 - 2840
4000
2840 - 5680
8000
5680 - 11360
dB(A)
-39.4
-26.2
-16.1
-8.6
-3.2
0
1.2
1
-1.1
dB(B)
-17
-9
-4
-1
0
0
0
-1
-3
dB(C)
-3
-0.8
-0.2
0
0
0
-0.2
-0.8
-3

ඉහත වගුවේ හර්ට්ස් 20 සිට 20000 දක්වා සියලු අගයන් එකින් එක දක්වා නැත (එය ප්‍රායෝගිකවත් ලියා දැක්විය නොහැකියිනෙ). එනිසා කනේ සම්පූර්ණ ශ්‍රවන සංඛ්‍යාත පරාසය පුරා විහිදී යන සේ තෝරාගත් සංඛ්‍යාත පරාස කිහිපයකින් එම වෙයිට් අගයන් දක්වා ඇත. කුඩාවට 22 – 44 ආදී ලෙස තිබෙන්නේ සංඛ්‍යාත පරාස වන අතර, 31.25 ලෙස ලොකුවට තිබෙන්නේ එම පරාසයේ මධ්‍ය සංඛ්‍යාතයයි - (22+44)/2 ආදී ලෙස. එම වෙයිට් අගයන් අතර තිබෙන සම්බන්දතාව බලන්න – මුල් මධ්‍ය සංඛ්‍යාතයේ දෙගුණය තමයි ඊළඟ මධ්‍ය සංඛ්‍යාතය ලෙස ගෙන තිබෙන්නේ (31.23 දෙගුණය 62.5, 62.5 හි දෙගුණය 125 ආදී ලෙස). තවද, ඉහත වගුවේ A weighting ක්‍රමයට අමතරව B weighting, C weighting ක්‍රම 2ට අදාල අගයන්ද තිබෙනවා. පහත ප්‍රස්ථාර සටහනින් ඉහත වගුවේ දත්ත රූපමය ආකාරයෙන් පෙන්වනවා (ඊට අමතරව D වෙයිට් ක්‍රමයද එහි ඇඳ තිබෙනවා).


ඉහත වගුව ආශ්‍රයෙන් උදාහරණයක් ගෙන බලමු. ඔබ යම් උපකරණයකින් හර්ට්ස් 300ක ශබ්දයක් මනින විට අගය ලෙස 40dB SPL ලැබුණා යැයි සිතමු. එම අගය වෙයිට් නොකළ අගයයි. එය A ක්‍රමයට වේට් කළ පසු, 40+(-3.2) = 36.8 dB(A) ලෙස සැකසේ. ශබ්දය හර්ට්ස් 300 නිසා, එයට 500 මධ්‍ය සංඛ්‍යාතයට අදාල වේයිට් අගය වන -3.2 එකතු කළ යුතුය. තවද, හර්ට්ස් 1000ක සංඥාවක් මැනපු විට ඩෙසිබෙල් 10ක් ලැබෙනවා නම්, එය වෙයිට් කළ පසුත් 10ම වේවි මොකද හර්ට්ස් 1000 දී වෙයිට් අගය 0 වේ. මේ ආකාරයෙන් වෙයිට් ක්‍රම 3න්ම දැන් ගණන් සෑදිය හැකියි ඉහත වගුව යොදා ගෙන.

සටහන
ඉහත වගුවේ අගයන් මෙන්ම ප්‍රස්ථාරයද ඒ ඒ වෙයිටිං ක්‍රම දැක්වුවත්, එම අගයන් නිවැරදිව ගණනය කළ හැකි සූත්‍රද තිබෙනවා. මෙම සූත්‍රවල ඇති වටිනාකම වන්නේ පහසුවෙන්ම ඕනෑම සංඛ්‍යාතයක් සඳහා වූ වෙයිට් අගය සෙවිය හැකි වීමත්, පහසුවෙන්ම ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපකරණවල එය ක්‍රියාත්මක කළ හැකි වීමත්ය. පහත එම සූත්‍ර දැක්වේ.




ඉහත සූත්‍රවල f යනු අදාල සංඛ්‍යාතය වේ. පළමුව R(f) ශ්‍රිත සුලු කර, දෙවනුව අදාල වෙයිට් ශ්‍රිත (A(f), B(f), C(f) ) සුලු කරන්න. Microsoft Excel හෝ LibreOffice Calc වැනි පරිගනක spreadsheet සොෆ්ට්වෙයාර් එකක් භාවිතා කර (එහි ඉහත සූත්‍ර ලියා) සංඛ්‍යාත පරාසයකට එම අගයන් ඉතා ඉක්මනින් සාදා ගත හැකියි.


සාමාන්‍යයෙන් ඉහත වෙයිට් කිරීම ස්වයංක්‍රියවම ශබ්ද මනින උපකරණවල සිදු වේ. ඒ කියන්නේ ශබ්ද මනින උපකරණවලින් අපට ලබා දෙන්නේ dB(A) අගයන්ය (වෙනත් වෙයිට් ක්‍රමද ලබා ගත හැකි යන්ත්‍ර තිබේ). ලෝකයේ ශබ්දය පිළිබඳ බොහෝ සම්මතයන් හා රීතින් ඉදිරිපත් කර තිබෙන්නේ ඇත්තටම මෙම dB(A) ක්‍රමයටයි.

ශබ්ද මීටර් බහුලවම භාවිතා වන්නේ යම් ස්ථානයක තිබෙන ඝෝෂාව මැනීමටයි. වාහනවල නලා ශබ්දය මනින්නේද එමඟින්ය. ශබ්දය ඝෝෂාකාරි නම් එය එක පැත්තකින් කරදරයකි. විශේෂයෙන් ශබ්දවල සැර වැඩි නම් එය රෝග ඇති කරයි. එනිසා, ලෝකයේ ශබ්ද සම්බන්දව නීති රෙගුලාසි පනවා ඇත. රටින් රටට හා ප්‍රමිතියෙන් ප්‍රමිතියට සුලු වෙනස්කම් ඇත.

කිසිම විටක 120 dB SPL හෝ ඊට වැඩි ශබ්දවලට කන නිරාවරණය නොකළ යුතුය. ඇත්තටම බො‍හෝ ප්‍රමිතින්වල කියන්නේ 85dB SPL ට වඩා වැඩි ශබ්ද පවා ඇසීමට පුලුවන් තරම් නොසැලැස්විය යුතුය කියාය. 120ට අඩු එහෙත් 85/90ට වැඩි ශබ්දවලට කනට ඇසෙනවා නම්, එය දවසකට කොතරම් උපරිම කාලයක් දක්වාද යන්නත් සම්මතයන් පනවා තිබෙනවා. එම සම්මත කාලයන්ට වඩා වැඩි කාලයක් ඇහුම්කන් දෙන විට, රෝගාබාධ ඇති විය හැකිය. පහත දැක්වෙන්නේ ඇමරිකාවේ Occupational Safety and Health Administration (OSHA) විසින් පනවා ඇති සම්මතයකි.

ශබ්ද මට්ටම dB(A) ඒකකයෙන්
දවසට ඇසිය හැකි උපරිම කාලය
90 පැය 8
92 පැය 6
95 පැය 4
97 පැය 3
100 පැය 2
105 පැය 1
110 මිනිත්තු 30

උදාහරණයක් ලෙස, යම් කෙනෙකු දවසකට (එක සැරේ හෝ කඩින් කඩ හෝ) ඩෙසිබෙල් 95ක ශබ්දයක්/ඝෝෂාවක් අසා සිටිය යුත්තේ උපරිම පැය 4කි.

යම් කෙනෙකු දවසක් තුල එකම ඩෙසිබෙල් ප්‍රමාණය හෝ විවිධ ඩෙසිබෙල් ප්‍රමාණයන්ගෙන් යුත් ශබ්ද/ඝෝෂාවට නිරාවරණය වන විට කොහොමද ඉහත වගුව පහසුවෙන් භාවිතාවට ගන්නේ? ඒ සඳහා daily noise dose යන සංකල්පය හඳුන්වාදී ඇත. එහිදී පැය 24ක් තුලදී, කෙනෙකු නිරාවරණය වූ එක් එක් ඩෙසිබෙල් මට්ටම හා ඒ ඒ මට්ටම්වල නිරාවරණය වී සිටින කාලයන් සටහන් කරගත යුතුය. ඉන්පසු ඒ කාලයන් වෙන වෙනම එම මට්ටම් සඳහා වූ උපරිම කාලයෙන් බෙදන්න. ඉන්පසු සියලු අගයන් එකතු කර 100න් වැඩි කළ විට ඩෝස් ප්‍රතිශතය ලැබේ. මෙම අගය 100% ඉක්මවා යෑමට නුසුදුසුය.

උදාහරණයක් බලමු. යම් කෙනෙකු එක දවසක් තුලදී ඩෙසිබෙල් 100ක ඝෝෂාවකට විනාඩි 30ක්ද, ඩෙසිබෙල් 95ක ඝෝෂාවකට විනාඩි 40ක්ද නිරාවරණය වූවා නම්, ඔහුගේ ඝෝෂා ඩෝස් එක කොච්චරද? ඉහත වගුව අනුව, ඩෙසිබෙල් 100කට උපරිම විනාඩි 120ක් හැකිය; ඩෙසිබෙල් 95කට උපරිම විනාඩි 240ක් හැකිය. එනිසා, {(30/120) + (40/240)}x100% = 41% වේ. ඒ කියන්නේ ඔහුට ඉන් ගැටලු මතු නොවේ මොකද 100% ට වඩා එම අගය අඩුය.

සාමාන්‍යයෙන් පරිසරයේ විවිධ ස්ථානවල පැවතිය හැකි සාමාන්‍ය ඝෝෂා මට්ටම් ඇත. ඝෝෂාව සපුරා ඉවත් කිරීමට ඉතිං බැහැනෙ. උදාහරණයක් ලෙස, පංසලක වඩා පාසලක ඝෝෂාකාරිත්වය වැඩිය. ඊටත් වඩා සතිපොලක වැඩිය. පහත වගුවේ දැක්වෙන්නේ මූලික වැදගත් ස්ථාන කිහිපයක තිබිය යුතු යැයි සාමාන්‍යයෙන් සලකන ඝෝෂා මට්ටම්ය. ඊට වඩා ඝෝෂාව තිබේ නම් අඩු කිරීමට පියවර ගැනීම සුදුසුය.

ස්ථානය
සාමාන්‍ය ඝෝෂා මට්ටම dB(A) ඒකකයෙන්
පුස්තකාලය 30
කාර්යාලයක් 35
රෝහල් වාට්ටු 35
පාසල් පංති කාමරයක් 35
නිදන කාමරයක් (රෑට) 30
නිවසේ විසිත්ත කාමරය (දවල්) 50
කොන්සර්ට් හෝල් එකක් 25
රංග ශාලාවක් 30
පටිගත කිරීමේ ස්ටූඩියෝ එකක් 25

ඇත්තටම ඝෝෂාව විවිධ සාධක මත අපට දැනෙන මට්ටම වෙනස් වේ. අපි කවුරුත් දන්නවා දවල්ට වඩා ඝෝෂාව රෑට හොඳින් දැනෙන බව. මහ පාරක් අයිනේ ඝෝෂාව ගමක් ඇතුලේ ඝෝෂාවට වඩා වැඩිය. ඉතිං, යහපත් තෘප්තිමත් ජීවිතයක් ගත කිරීමට මෙම ඝෝෂා අවම කළ යුතු වුවත්, ප්‍රායෝගිකව එය කළ හැකි හා කළ යුතු ප්‍රමාණයන් තීරණය කිරීමට සිදු වේ. උදාහරණයක් වශයෙන් අපට පාරේ වාහන යන එක නවතා දමා ඝෝෂාව අවම කරන්නට බැහැනෙ. එමනිසා, ඝෝෂාව මැඬලීමට පැනවූ නීති හා රෙගුලාසිවල එවැනි අවස්ථාද සැලකිල්ලට ගෙන ඇත. උදාහරණයක් ලෙස, යම් ස්ථානයක තිබිය හැකි උපරිම ඝෝෂා ප්‍රමාණය රෑට වඩා දවල්ට තිබෙන අගය වැඩිය.

අවසාන වශයෙන් ලංකාවේ ස්ථානීය ඝෝෂා මට්ටම් ගැන තිබෙන නීතිමය තත්වයත් කෙටියෙන් සලකා බලමු (බොහෝ අය මේ ගැන එතරම් දන්නේ නැත). ප්‍රදේශවල/ස්ථානීය ඝෝෂාව පාලනය වන්නේ National Environmental (Noise Control) Regulations No.1 1996 නම් රෙගුලාසි මාලාවෙනි. පිටු 7ක් දිගු රෙගුලාසි මාලාවක් (ගැසට් නිවේදනයක්) වන එහි වැදගත් කරුණු කිහිපයක් පමණක් මෙහි සටහන් කරන්නම්.

ලංකාවේ ප්‍රදේශිය මට්ටමේ පාලනය සිදු කරන්නේ පළාත් පාලන ආයතනයි (ප්‍රාදේශිය සභා, නගර සභා, හා මහ නගර සභා). එම ආයතනවලට හැකියාව තිබෙනවා තමන්ගේ පාලනය යටතේ තිබෙන පෙදෙස් ඝෝෂා කලාප (noise zone) වලට කඩා නම් කරන්න (එය ඝෝෂා සිතියම noise mapලෙස හැඳින්වේ). එසේ අමුතුවෙන් ඝෝෂා කලාප ප්‍රකාශ කර නැතිනම්, ඉබේම නොයිස් සෝන් වර්ග 3ක් පවතිනවා ලෙස සැලකිය යුතුය – Low Noise, Medium Noise, High Noise.

නම්වලින්ම පැහැදිලිවන පරිදි, ලෝ නොයිස් කලාපවල ඝෝෂාව එම පෙදෙසේ සිටින අය හා භාහිර අය විසින් ඉතාම අඩුවෙන් පවත්වාගෙන යා යුතුය; අමුතුවෙන් ඝෝෂා සිතියමක් සාදා නැතිනම්, ප්‍රාදේශිය සභාවක් යටතේ ඇති සාමාන්‍ය පෙදෙස් ලෝ නොයිස් ලෙස සැලකිය යුතුය. එලෙසම, නගර සභා හා මහ නගර සභා පෙදෙස් මීඩියම් නොයිස් කලාප ලෙස සැලකිය යුතුය. හයි නොයිස් කලාපවල ඝෝෂාව වැඩිපුර තිබීමට අවසර ඇත. බොහෝවිට නගර, කර්මාන්ත පුර ආදිය තමයි හයිනොයිස් කලාප ලෙස නම් කරන්නේ.

ඇත්තටම, අදාල පලාත් පාලන ආයතනය විසින් තම බල පෙදෙසෙහි එවැනි ඝෝෂා සිතියමක් එලෙස තීරණය කර, මධ්‍යම පරිසර අධිකාරියට යවා අනුමත කරගත් පසුවයි ඒවාට නීත්‍යානුකූල බව ලැබෙන්නේ. එවන් ඝෝෂා සිතියමක් නැති විට, පහත දැක්වෙන්නේ ඉහත නොයිස් සෝන් වර්ග 3 සඳහා තිබිය හැකි උපරිම ඝෝෂා ප්‍රමාණයන්ය. රෑට එක අගයකුත් දවසල්ට තවත් අගයකුත් ඇත. මෙහිදී උදේ 6 සිට හවස 6 වන තුරු දවල් ලෙස සලකනවා.

Noise Zone
Day time
Night time
Low 55 45
Medium 63 50
High 70 60

මෙහිදී ඝෝෂාව (උපකරණයෙන්) මනින්නේ ඝෝෂාව ඇති කරන පරිශ්‍රයේ මායිමක සිටයි. උදාහරණයක් ලෙස ඔබේ නිවසින් අනුන්ට කරදරකාරි ලෙස ශබ්ද පිට කරනවා නම්, එවිට අසල්වාසියකුට පැමිනිලි කළ හැකියි. වරද ඔප්පු කළොත් රුපියල් 10,000කට නොඅඩු දඩයක්ද ගැසිය හැකියි. එවිට පරික්ෂකයන් එම ඝෝෂාව මනින්නේ ඔබේ වත්තේ මායිමේ සිට මිසක් පාරේ සිට හෝ තව කෙනෙකුගේ වත්තක සිට නොවේ.

ඉහත සඳහන් කළ ආකාරයට ඝෝෂා සිතියමක් ඇති විට, ඉහත අගයන් වලංගු නොවේ. එවිට වලංගු වන්නේ එම ඝෝෂා සිතියමෙහි ඇතුලු කරන අගයන්ය. එසේ වුවද, එම අගයන්ගේද උපරිම මට්ටම් මෙම රෙගුලාසිවල සඳහන් කර ඇත. තවත් විශේෂ අවස්ථා (ව්‍යතිරේක) සඳහාද ඉහත අගයන් වෙනස් වේ. මේ සියලුම විස්තර ඉහත ගැසට් පත්‍රය බලා දත හැකිය.
Read More »

InnoCentive > Challenges & Rewards