ஸ்பெக்ட்ரம் என்றால் என்ன?

Tweet

நேற்று, மக்கள் தொலைக்காட்சியிலிருந்து “ஸ்பெக்ட்ரம்னா என்ன, 2G, 3Gனா என்ன” என்று எளிதாக விளக்குங்கள் என்று கேட்டார்கள். பேசியதை ரெகார்ட் செய்துகொண்டு போனார்கள். அதை நேற்றோ, இன்றோ ஒளிபரப்பினார்களா என்று தெரியவில்லை.

தகவல் தொழில்நுட்ப அமைச்சர் ராஜாமீது சில குற்றச்சாட்டுகள். அதற்கு அவர் கொடுத்த தன்னிலை விளக்கம். தினமணியில் வெளியான சில கடிதங்கள். பொதுவாக நில ஊழல், கோட்டா/பெர்மிட் ஊழல் என்றால் என்ன என்று நம் மக்களுக்குத் தெளிவாகப் புரியும். ஆனால் ஸ்பெக்ட்ரம் என்றால் என்ன என்று தெரியாததால் தயாநிதி மாறன் என்ன சொல்கிறார், ராஜா என்ன சொல்கிறார் என்று குழப்பம். முடிந்தவரை இங்கே விளக்குகிறேன்.

மின்சாரம் உருவாக்கும் மின்புலம் (electric field), காந்தம் உருவாக்கும் காந்தப் புலம் (magnetic field) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவைக் கவனித்து, அவற்றை கோட்பாடு ரீதியாக ஒருங்கிணைத்து மின்காந்தப் புலம் (electromagnetic field) என்பதை முன்வைத்தார் பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானி, ஜேம்ஸ் கிளார்க் மேக்ஸ்வெல். அதிலிருந்து மின்காந்த அலைகள் என்று ஏதேனும் இருக்கவேண்டும் என்று மேக்ஸ்வெல் சொன்னார். பின்னர் மேக்ஸ்வெல், ஒளி அலைகளும் மின்காந்த அலைகள்தான் என்ற கருத்தை வெளியிட்டார்.

நம் கண்ணில் படும் பல்வேறு நிறங்களைக் கொண்ட ஒளி அலைகள் யாவுமே மின்காந்த அலைகள்தாம். சூரிய ஒளி (வெள்ளை), ஒரு முக்கோணப் படிகம் வழியாகச் செலுத்தப்படும்போது 7 வெவ்வேறு வண்ணங்களாகப் பிரியும். அதே வண்ணங்கள் வானவில்லில் காணப்படும். இந்த ஒவ்வொரு வண்ண ஒளி அலையும் மின்காந்த அலைதான். இவை அனைத்தும் ஒன்றாகச் சேரும்போது வண்னங்கள் மறைந்து, வெளிர் ஒளி தென்படுகிறது.ஆனால் நம் கண்ணுக்குத் தெரியாத பல மின்காந்த அலைகள் உள்ளன. எலும்பு முறிவைக் காண படம் எடுக்கப் பயன்படும் எக்ஸ் கதிர்கள், நீரில் உள்ள நுண்ணுயிரிகளைக் கொல்லப் பயன்படும் புற ஊதாக் கதிர்கள், இரவில் பொருள்களைக் காணப் பயன்படுத்தும் அகச் சிவப்புக் கதிர்களை வெளியிடும் சிறப்புக் கண்ணாடி, நம் வீட்டில் மைக்ரோவேவ் அடுப்பில் வெளிப்படும் கதிர்கள். இவை அனைத்தும் மின்காந்த அலைகளே.இவைதவிர, நாம் கேட்கும் வானொலி ஒலிபரப்பு மிதந்துவரும் அலைகள், தூரதர்ஷன் படங்கள் மிதந்து வரும் அலைகள், செல்பேசிச் சேவை அலைகள் என்று அனைத்தும் மின்காந்த அலைகள்தாம்.இப்படி எல்லாமே மின்காந்த அலைகள் என்கிறோம்.

அதே நேரம் அவை வெவ்வேறானவை என்றும் சொல்கிறோம். இவற்றுக்கு இடையேயான ஒற்றுமை, வேற்றுமை யாவை?இவை அனைத்துக்குமான ஒற்றுமை, இவை பரவும் வேகம். அவை அனைத்துமே ஒளியின் வேகமான c = 3 x 108 m/s என்ற வேகத்தில் செல்லக்கூடியவை.இந்த அலைகள் ஒவ்வொன்றுக்கும் பிரத்யேகமாக இரண்டு பண்புகள் உள்ளன.

அவை அதிர்வெண் எனப்படும் frequency (f); அலை நீளம் எனப்படும் wavelength (l). இந்த இரண்டுமே ஒன்றோடு ஒன்று தொடர்புகொண்டவையும்கூட. ஒரு மின்காந்த அலையின் அதிர்வெண்ணையும் அலை நீளத்தையும் பெருக்கினால், மின்காந்த அலைகளின் வேகமான c = 3 x 108 m/s கிடைத்துவிடும்.எனவே மின்காந்த அலையின் அதிர்வெண் அதிகரித்தால், அதன் அலை நீலம் குறையும். அலை நீளம் அதிகரித்தால் அதிர்வெண் குறைவாக இருக்கும்.

சரி, இந்த அதிர்வெண் என்றால் என்ன?நம் வீட்டில் உள்ள தாத்தா காலத்து சுவர்க் கடிகாரத்தை எடுத்துக்கொள்ளுங்கள். அதில் உள்ள பெண்டுலம் விநாடிக்கு ஒரு முறை இந்தக் கோடிக்கும் அந்தக் கோடிக்கும் போய்விட்டு வரும். கடிகாரம் சரியாக இயங்குகிறது என்றால் சரியாக ஒரு விநாடிக்கு ஒருமுறை மட்டும்தான் இது இப்படி ஒரு கோடியிலிருந்து மறுகோடிக்குச் சென்று வரும். பெண்டுலம் விநாடிக்கு ஒருமுறை அதிர்கிறது என்று சொல்லலாம். அப்படியானால் இதன் அதிர்வெண் = 1. இதற்கு அலகாக ஹெர்ட்ஸ் என்பதைச் சொல்கிறோம். ஹெய்ன்ரிச் ஹெர்ட்ஸ் என்ற ஜெர்மன் விஞ்ஞானிதான், மேக்ஸ்வெல் சுட்டிக்காட்டிய மின்காந்த அலைகள் இருப்பதைச் சோதனை ரீதியாகக் கண்டுபிடிக்க ஒரு கருவியை உருவாக்கினார்.

இப்போது தாத்தா காலத்து கடிகாரத்தை எடுத்து அதில் உள்ள ஸ்பிரிங், பிற பாகங்களை உல்ட்டா செய்கிறீர்கள் என்று வைத்துக்கொள்வோம். இப்போது ஒரு விநாடிக்கு பெண்டுலம் இருமுறை ஆடுகிறது. இப்போது அதன் அதிர்வெண் = 2 ஹெர்ட்ஸ். இதே, விநாடிக்கு நூறு முறை ஆடினால், அதிர்வெண் = 100 ஹெர்ட்ஸ்.

கிராம், கிலோ கிராம் என்பதைப் போல, பைட், கிலோ பைட், மெகா பைட், கிகா பைட் போல, இங்கும் உண்டு.

1000 ஹெர்ட்ஸ் = 1 கிலோ ஹெர்ட்ஸ்,
1,000,000 ஹெர்ட்ஸ் = 1000 கிலோ ஹெர்ட்ஸ் = 1 மெகா ஹெர்ட்ஸ்
1000 மெகா ஹெர்ட்ஸ் = 1 கிகா ஹெர்ட்ஸ்
1000 கிகா ஹெர்ட்ஸ் = 1 டெரா ஹெர்ட்ஸ்.

நாம் கண்ணால் காணும் ஒளிக்கதிர்களுக்கு, அதிர்வெண் 430 - 750 டெரா ஹெர்ட்ஸ் என்பதற்குள் இருக்கும். இதில் 750 டெரா ஹெர்ட்ஸ் என்பது ஊதா நிற ஒளி. 430 டெரா ஹெர்ட்ஸ் என்பது சிவப்பு நிறம். புற ஊதாக் கதிர்கள் என்றால், 750 டெரா ஹெர்ட்ஸை விட அதிகம் அதிர்வெண் கொண்ட அலைகள். அகச் சிவப்புக் கதிர்கள் என்றால் 430 டெரா ஹெர்ட்ஸை விடக் குறைந்த அதிர்வெண் கொண்ட அலைகள்.

நாம் அதிகம் அறிந்த அலைகள், கிலோ ஹெர்ட்ஸ், மெகா ஹெர்ட்ஸ் என்பதில் இருக்கும். வானொலி இயங்கும் அலைவரிசை இங்குதான் உள்ளது.

பண்பலை வானொலி (FM) பிரபலமாவதற்கு முன்பிருந்தே, AM வானொலி இயங்கிவருகிறது. AM என்றால் Amplitude Modulation. அதாவது ஒரு குறிப்பிட்ட மின்காந்த அலையை எடுத்துக்கொண்டு (Carrier Frequency - ஊர்தி அதிர்வெண்), அதன்மீது நாம் பேசுவது, பாடுவது போன்ற ஒலி அலைகளின் வீச்சை ஏற்றி, கிடைக்கும் புதிய அலையை அனுப்பும் கருவி மூலம் அனுப்புவது. Frequency Modulation என்றால், அலை வீச்சுக்கு பதிலாக, ஒலி அலையின் அதிர்வெண் மாற்றத்தை, ஊர்தி அதிர்வெண்ணுடன் சேர்த்து அனுப்புவது. (இதைப்பற்றி பின்னர் தனியாக எழுதவேண்டும்.)இங்கே கவனத்தில் கொள்ளவேண்டியது, AM வானொலி என்றால் அதில் மீடியம் வேவ் என்று சொல்லப்படுவது இயங்குவது 520 கிலோ ஹெர்ட்ஸ் முதல் 1610 கிலோ ஹெர்ட்ஸ் வரையிலானது. இந்தப் பகுதியை மீடியம் வேவ் ஸ்பெக்ட்ரம் என்று சொல்லலாம். அதாவது ஏம்.எம் வானொலியின் மீடியம் வேவ் அலைகளின் அலைப் பரவல்.

இதே பண்பலை வானொலி என்றால் 87.5 மெகா ஹெர்ட்ஸ் தொடங்கி 108 மெகா ஹெர்ட்ஸ் வரையிலானவை.ஏ.எம் வானொலி என்றால் அடுத்தடுத்த நிலையங்களுக்கு இடையில் 9 கிலோ ஹெர்ட்ஸ் அல்லது 10 கிலோ ஹெர்ட்ஸ் இடைவெளி வேண்டும். அப்போதுதான் ஒரு நிலையத்தின் நிகழ்ச்சிகளை, பிற நிலையங்களின் குறுக்கீடு இல்லாமல் கேட்கமுடியும். பண்பலை வானொலி என்றால், அடுத்தடுத்த நிலையங்களுக்கு இடையில் குறைந்தது 0.8 மெகா ஹெர்ட்ஸ் இடைவெளி இருக்கவேண்டும்.

சென்னையில் அடுத்தடுத்துள்ள வானொலிகளின் அலைவரிசையை கவனியுங்கள். 0.8 என்ற வித்தியாசம் இருக்கும்.சரி, ஒரு வானொலி நிலையம் எவ்வளவு தொலைவுக்கு ஒலிபரப்பமுடியும்? மீடியம் வேவ் ஏ.எம் என்றால் 100-200 கிலோ மீட்டர் தூரம் வரை செல்லலாம். இதிலேயே ஷார்ட் வேவ் என்ற முறை மூலம் சில ஆயிரம் கிலோமீட்டர்கள் வரை செல்லலாம். அப்படித்தான் அமெரிக்க, ஆஸ்திரேலிய, பிரிட்டிஷ் வானொலிகளை இந்தியாவில் கேட்கமுடியும்.பண்பலை என்றால், அவை ஒரே ஊருக்குள் அடங்கிவிடுபவை. அதிகபட்சம் 20-30 கிலோமீட்டர் தூரத்துக்குள் நின்றுவிடும்.

ஆனால், ஏ.எம் வானொலியைவிடத் துல்லியமாக, ஸ்டீரியோ திறனுடன், கொரமுர சத்தம் இல்லாமல் தெளிவாகக் கேட்கும்.அப்படியானால் 87.5-ல் ஆரம்பித்து 108-க்குள் எத்தனை பண்பலை நிலையங்கள் இருக்கமுடியும்? 25 நிலையங்கள்தான். உடனேயே போட்டி ஆரம்பித்துவிடுகிறது அல்லவா?யாருக்கு இந்த நிலையங்களை அளிப்பது? அதற்குத்தான் ஏலம் போடுகிறார்கள். யார் அதிக ஏலத்துக்கு எடுக்கிறார்களோ, அவர்களுக்குத்தான் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் கொடுக்கப்படும்.*சரி, இதை மனத்தில் வைத்துக்கொண்டு, இப்பொது செல்பேசிச் சேவைக்கு வருவோம். இந்தச் சேவைகள், 800, 900, 1800, 1900 மெகா ஹெர்ட்சில் ஏதோ ஒன்றில் இயங்கும். பல்வேறு நாடுகளில் வெவ்வேறு அதிர்வெண்ணில் இருக்கும்.

இந்தியாவில் 900, 1800 என்ற இரண்டு அதிர்வெண்களில் செல்பேசிச் சேவைகள் இயங்குகின்றன.1800 மெகா ஹெர்ட்ஸில் செல்பேசிச் சேவை இயங்குகிறது என்றால் என்ன பொருள்? உண்மையில், இந்த ஊர்தி அதிர்வெண்ணை அடிப்படையாகக் கொண்டு, ஒரு குறிப்பிட்ட அலைப் பரவலை (spectrum) இந்தச் சேவைக்காக ஒதுக்குவார்கள். வானொலி போல இல்லாமல், செல்பேசிச் சேவைக்கு, ஒவ்வொரு நிறுவனத்துக்கு இரண்டு பரவல் தேவை.

ஒன்று, செல்பேசிச் சேவையின் மையம், செல்பேசி கோபுரங்களோடு தொடர்பு கொள்ள. மற்றொன்று, கோபுரங்கள் தனிப்பட்ட செல்பேசிகளுடன் தொடர்பு கொள்ள. அதாவது,1710 - 1785 MHz அப்லிங்க் (75 மெகா ஹெர்ட்ஸ் பரவல்)1805 - 1880 MHz டவுன்லிங்க் (75 மெகா ஹெர்ட்ஸ் பரவல்)

இதற்குள், எத்தனை செல்பேசி நிறுவனங்களை அனுமதிக்கமுடியும்? தகவல் தொடர்பு அமைச்சகம், ஒரு GSM நிறுவனத்துக்கு 10 மெகா ஹெர்ட்ஸ் பரவலும், ஒரு CDMA நிறுவனத்துக்கு 5 மெகா ஹெர்ட்ஸ் பரவலும் தரலாம் என்று அதற்குமேல் தரப்படாது என்றும் சொல்கிறது. ஆக, சுமார் 10 நிறுவனங்கள்தான் அதிகபட்சம் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணில் இருக்கமுடியும்.900, 1800 ஆகிய இரண்டையும் சேர்த்தால், இதைப்போல இரண்டு மடங்கு இருக்கமுடியும்.இங்கும், போட்டிகள் அதிகமாக இருந்தால், ஏல முறையில் கொடுத்தால்தான் அரசுக்கு அதிகமாகப் பணம் கிடைக்கும்.

*
சரி, இந்த 2G, 3G என்றால் என்ன?முதலில் செல்பேசி அனலாக் என்ற முறையில் இயங்கியது. இதனை முதலாம் தலைமுறை - 1st Generation - எனலாம். இதைத்தான் 1G என்கிறோம்.

அடுத்து டிஜிட்டல் தொழில்நுட்பத்தால் இயங்கும் இப்போதைய செல்பேசிச் சேவை - GSM (TDMA), CDMA என்ற இரு வழிகளிலும் இயங்குவது. இது இரண்டாம் தலைமுறை - 2G. இதில் குரலை அனுப்புவது எளிது. ஆனால் மக்களது விருப்பம், படங்கள், ஒலி, ஒளித் துண்டுகளை அனுப்புவது என்று இருப்பதால், அடுத்தக்கட்ட நுட்பம் உள்ளே வந்தது.

இதுதான் 3G எனப்படும் மூன்றாம் தலைமுறை.3G எந்த அதிர்வெண்ணில் இயங்கும்? இது 2100 மெகா ஹெர்ட்ஸ் என்ற ஊர்தி அதிர்வெண்ணில் இயங்கும் என்று வரையறுத்துள்ளாகள்.அப்லிங்க்: 1920-1980 (60 மெகா ஹெர்ட்ஸ் பரவல்)டவுன்லிங்க்: 2110-2170 (60 மெகா ஹெர்ட்ஸ் பரவல்)அடுத்து, இந்தச் சேவையை வழங்க விரும்பும் ஒவ்வொரு நிறுவனத்துக்கும் எவ்வளவு மெகா ஹெர்ட்ஸ் பரவலைத் தருவது;

எனவே எவ்வளவு நிறுவனங்களை அனுமதிப்பது என்ற கேள்வி எழுகிறது. மேலும் பல கேள்விகளும் எழுகின்றன.

1. ஏற்கெனவே இருக்கும் நிறுவனங்களுக்கு, இந்த அதிர்வெண் பரவலை சமமாகப் பிரித்துக் கொடுத்துவிடலாமா?

2. இலவசமாகவா? ஆண்டுக்கு இத்தனை என்ற கட்டணமாகவா? அல்லது வருமானப் பங்கு (revenue sharing) என்ற முறையிலா?

3. புது ஏலத்துக்கு விட்டு, புதிதாக யார் வேண்டுமானாலும் ஏலத்தில் போட்டியிடலாம் என்று சொல்வதா?

4. அப்படி ஏலம் விடுவதால் அரசுக்குப் பணம் நிறையக் கிடைத்தாலும், இதனால், இப்படி ஏலம் எடுத்த நிறுவனங்கள் போண்டியாகும் அபாயமும் உள்ளது. அப்போது என்ன செய்வது?5. அரசின் நிறுவனமான BSNL-ஐ எப்படி எடுத்துக்கொள்வது? அவர்களைப் பணம் கட்டச் சொல்லப்போகிறோமோ? அப்படியானால் அவர்களும் ஏலத்தில் போட்டியிடுவதா? அல்லது ஏலத்தில் ஒர் இடத்தைக் குறைவாக வைத்து, ஏலம் எடுத்தவர்களில் குறைவான தொகை என்னவோ அதையே BSNL-ம் கொடுக்கும் என்று வைத்துக்கொள்ளலாமா? அல்லது தினமணியில் சொல்வதைப் போல, அதிகபட்ச தொகை என்னவோ அதை BSNL செலுத்தவேண்டும் என்று சொல்வதா?மேலும் பல கேள்விகளும் உண்டு.

இதில் நாட்டு மக்களுக்கு எது நன்மை, எது தீமை என்று ஒரு பக்கம் இருப்பதுபோல, பதவியில் இருக்கும் அரசியல்வாதிக்கு எது நன்மை, எது தீமை என்பதும் உண்டு.ஸ்பெக்ட்ரம் (அலைப் பரவல்) என்பது மிக முக்கியமான வளம். கனிம வளங்களைப் போல, நிலத்தைப் போல, இதுவும் மிக முக்கியமானது. இதனை எப்படிப் பயன்படுத்துவது என்பதில் எப்பொதுமே கொள்கைக் குழப்பங்கள் இருக்கத்தான் செய்யும்.

எனவேதான் கொள்கை முடிவுகளை மிகவும் வெளிப்படையாகச் செய்யவேண்டும்.அதில்தான் நமது அரசு தோல்வியுறுகிறது. மிகவும் ரகசியமாகப் பல முடிவுகள் எடுக்கப்படுகின்றன. கேபினெட்டில் உள்ள பல அமைச்சர்களுக்கு இதைப் பற்றிய புரிதல் எதுவுமே கிடையாது. அங்கேயே அப்படி என்றால், எம்.பி., எம்.எல்.ஏ.க்கள் பாடு சுத்தம்! அதற்கு மேலாக, நமக்கோ நமது அரசியல்வாதிகள் மற்றும் அதிகாரிகள்மீது நம்பிக்கை இல்லை. அவர்கள் எல்லாம் பொதுவாகவே திருடர்கள் என்று நாம் நம்புகிறோம். அதற்கு ஏற்றார்போல அவர்களது சொத்துக்களின் விவரம் (அதாவது வெளியே தெரிந்தவை) நம்மை பிரமிக்கவைக்கிறது.

இப்போது, ஸ்பெக்ட்ரம் பற்றி வெகுஜனப் பத்திரிகைகளிலும் தொலைக்காட்சிகளிலும் பேசப்படுவதே ஆரோக்கியமான விஷயம்.

-நன்றி: Badri Seshadri http://thoughtsintamil.blogspot.com/