در سال ۱۸۷۶ الکساندر گراهام بل دستگاه تلفن را که قادر به ارسال و دریافت اصوات ناشی از صحبت انسان بود اختراع  کرد .  این دستگاه ساده شامل فرستنده ( میکروفن) و گیرنده (گوشی) بود که فرستنده آن  خیلی خوب کار نمی کرد. ولی در سال ۱۸۷۷ مخترع آمریکائی ادیسون با استفاده از خواص کربن فرستنده بهتری ساخت .  گیرنده بل همراه  با فرستنده کربنی ادیسون یک تلفن با کارائی خوب را تشکیل می داد .

در مراحل اولیه اختراع تلفن فقط ارتباط بین دو دستگاه برقرار می شد و با افزایش تعداد تلفن نیاز به برقراری  ارتباط بین دستگاههای تلفن متعدد احساس گردید لذا مکان هایی بنام مراکز تلفن ایجاد شد که به صورت دستی و به وسیله اپراتورها این ارتباط برقرار می شد.

 

انواع سوئیچ:

در مرکز تلفن دستی اپراتور بعد از اطلاع از درخواست برقراری ارتباط توسط هر یک از مشترکین تلفن شماره مشترک مقابل را از طرف تلفن کننده پره و ارتباط بین دو مشترک را به وسیله اتصال سیم های دو مشترک به همدیگر برقرار می کرد .

سوئیچ استراگر:

با افزایش تعداد مشترکین مراکز  تلفن امکان برقراری سریع بین مشترکین توسط انسان وجود نداشت . لذا در سال ۱۸۸۸ میلادی اولین مرکز تلفن نیمه خودکار که هنوز نیاز به اپراتور  برای برقراری ارتباط داشت اختراع گردید و در سال ۱۸۸۹ م اولین مرکز تلفن خودکار که نیاز به تلفنچی نداشت توسط آقای استراگر  ساخته شد . با سیستم اختراع استراگر می شد تعداد زیادی مشترک را به یک مرکز تلفن  وصل کرد و یک مرکز بزرگ به وجود آورد .

در سیستم استراگر عمل سوئچینگ به وسیله سلکتور  یا انتخاب کننده انجام می شد . ساده ترین سلکتور دارای یک محور است که روی آن یک بازوی اتصال قرار دارد و وقتی که لازم باشد می تواند چرخش مکانیکی انجام دهد و چندین  کنتاکت روی یک نیم دایره به دور محور قرار دارد .

حال تلفن A می تواند به ۱۰ مشترک دیگر وصل شود . کافی است که شماره تلفن مورد نظر را انتخاب کند . اگر به جای وصل کردن کنتاکتهای سلکتور به ده تلفن آنها را به  ده سلکتور دیگر وصل کنیم و کنتاکت های آن ده سلکتور را به تلفن ها  وصل کنیم مشترک A قادر است به صد تا مشترک وصل شود .

در این حالت برای اینکه مشترک A به یکی از این صد مشترک وصل شود باید دو تا سلکتور شروع به حرکت بکند .

به این مرکز تلفن یک مرکز تلفن ۲ مرحله ای می‌گویند که می تواند یکصد تلفن را سوئیچ کرده و به هم وصل  نماید . در یک سیستم پیچیده تر با استفاده از سه مرحله سوئیچینگ یعنی یک سلکتور در مرحله اول ده سلکتور در مرحله دوم و صد سلکتور در مرحله سوم می توان یک مرکز تلفن که هزار دستگاه تلفن به آن وصل شود درست کرد . هم چنین با چهار مرحله سوئیچ کردن می توان مرکز تلفن ده هزار شماره ای داشت

 

سوئیچ EMD :

سیستم های سوئیچ بعدی که ساخته شد EMD  بود . کنترل این سوئیچ نیز اتوماتیک است و برای اینکه سلکتورهای آن فقط  در یک جهت حرکت  داشته باشند مانند سیستم استراگر از سلکتور  با دو بازو استفاده می کنیم . به این ترتیب یک بازو روی شماره مشترک  مبدا بوده و با توجه به شماره گرفته  شده  بازوی دوم چرخیده و سلکتور  مرحله دوم را انتخاب می کرد . در سیستم EMS نیز هر سلکتور مدار کنترل اختصاصی خودش را داشت .

این سوئیچ ها به صورت مجموع برای هر یک یا چند مشترک در فایل هایی قرار می گرفت . این سوئیچ ها که از ۱ تا صفر تقسیم بندی شده و هر قسمت نیز به ۱۰ قسمت تقسیم بندی شده است . وقتی که مشترک A گوشی را بر می دارد جریانی در خط مشترک A قرار می‌گیرد و سوئیچ  اولیه گوشی برداری را تشخیص  می دهد . با جریان مشترک A سیم پیچ  روی سوئیچ اول باعث حرکت یک بازوی چهار شاخه می‌شود  دو شاخه از آنها برای اتصال دو مشترک B,A  می‌باشد . از دو بازوی دیگر برای ارسال زنگ و دیگری برای کنتور می‌باشد ، حال اگر فرض کنیم تلفن  یک مرکز ۴ شماره ای می‌باشد با گرفتن اولین شماره سوئیچ  اولیه شماره را می‌گیرد. با دومین شماره سوئیچ  دوم به کار  می افتد ، با گرفتن شماره سوم سوئیچ  سوم به کار می افتد .  اگر خط آزادی  بیابد اتصال می دهد و دوباره سر جای اولیه یعنی حالت صفر بر می‌گردد . حال شماره چهارم از طرف مشترک A گرفته می‌شود دوباره سوئیچ  سوم به حرکت می افتد و شماره آخر را می‌گیردو اگر مشترک B اشغال نباشد زنگ را به B و شبه زنگ را به A می فرستد و با برداشتن گوشی B ارتباط کامل می‌شود . با شروع ارتباط شاخه کنتور به افزودن کنتور در دستگاههای شمارنده مکانیکی یا الکترونیکی می‌کند .

در سیستم EMD نحوه ارتباط بین دو مشترک  کاملا برای ناظر مشخص است یعنی مانند یک معما یا بازی می‌شود با یافتن  سرنخ به طور کامل می توان مسیر طی شده را مشاهده  کرد .

این نوع سیستم به خاطر وجود سوئیچ های نسبتا حجیم ،  بسیار بزرگ و گسترده است ،  برای مثال برای ده هزار شماره یک سالن  بسیار بزرگ لازم است . همچنین به خاطر  دستگاههای مکانیکی ، بسیار پر سر و صدا می‌باشد.

سیستم ارسال زنگ و تن های مختلف در سوئیچ EMD بسیار جالب و ساده می‌باشد به این صورت که یک یا دو دستگاه تولید زنگ وجود دارد . این دستگاه ها شبیه الکتروموتور می باشند و فقط یک نوع بوق تولید می‌کنند اما در قسمت انتهایی دستگاه یک سری رله و چرخ دنده های متفاوت  با برآمدگی های گوناگون وجود دارد .

نحوه کار به این ترتیب است که یکی از بازوهای گفته شده در سوئیچ  EMD به این قسمت وصل  می گرد . وقتی نیاز به ارسال صدای زنگ به مشترک باشد  با تشخیص مدار کنترل رله مربوطه به خط وصل می‌گردد . وقتی چرخ دنده به کار می افتد . بر اساس برآمدگی های روی چرخ ها رله ها به کار می افتند و بوق ممتد را قطع و وصل می‌کنند . این  قطع و وصل  بوق صدای زنگ،  شبه زنگ، بوق اشغال و … را تولید می‌کند .

 

3- سوئیچ  کراس بار XB ( تقاطع میله ای )

کنترل این سوئیچ نیز به  صورت اتوماتیک انجام می‌شود و شبیه سوئیچ های استراگر می‌باشد .

این سوئیچ  دستور کار را از یک  کنترل مرکزی می‌گیرد. شماره یک  مشترک  از تقاطع میله ها حاصل می‌شود .

 

4- سوئیچ هایی  کراس پونیت XP ( تقاطع نقطه ای ) :

این سوئیچ  نیز کنترل مشترک است . در اینجا از تعدادی رله استفاده می‌شود . با گرفتن شماره رله مربوط جذب                شده و زنجیره ای از رله ها امکان اتصال دو مشترک را به هم برقرار می کرد . ایراد این سوئیچ حجم زیاد آن بود .

با بسته شدن رله هایی که در تقاطع مسیرها وجود دارند امکان ارتباط  مشترکین با هم دیگر وجود دارد . که به این  ساختار ماتریس رله ای گفته می شد  که با در کنار هم قرار دادن این  ماتریس ها می توانستند هر تعداد مشترک را سوئیچ کنند .

با استفاده از ماتریس های کوچکتر به تعداد زیاد و اتصال هر ماتریس به ماتریس های  مرحله بعدی مراکز بزرگ ایجاد گردید که با استفاده از کنترل متمرکز می شد از تعداد مدارهای کنترلی کاست .

 

5- سوئیچ الکترونیک :

در دهه شصت میلادی استفاده از قطعات  الکترونیکی مانند ترانزیستور و دیود برای ساخت بخش سوئیچ مراکز تلفنی عملی گردید و اولین مرکز تلفن الکترونیکی شروع به کار نمود و قسمت کنترلی آن به صورت  متمرکز بوده و با استفاده از برنامه هایی که بر روی کامپیوتر ذخیره می شد می توانست با شناسایی شماره های گرفته شده  توسط مشترک مدار سوئیچ لازم را برای برقراری ارتباط بین دو مشترک برقرار نماید .

 

6- سوئیچ دیجیتال :

با پیشرفت در ساخت IC های دیجیتالی هم چنین مبدل های آنالوگ به دیجیتال ایده استفاده از سوئیچ های دیجیتال  به صورت عملی در آمد و به تدریج  جایگزین سایر سیستم های سوئیچ مخابراتی گردید به طوری که امروزه در تمامی مراکز تلفن از سوئیچ های دیجیتال استفاده می‌گردد .

 

 

سالن دستگاه:

 

سالن دستگاه یا همان مراکز تلفن دیجیتال می‌باشد و از دو بخش عمده سخت افزاری و نرم افزاری تشکیل شده است .

 

1- بخش access :

شامل  تماس تجهیزات  مربوط به اتصال مشترکین  به سوئیچ ها و همچنین واسطه-های لازم جهت اتصال سوئیچ به سیستمهای انتقال  جهت ارتباط با سایر  سوئیچ های موجود در شبکه می‌باشد .

 

2-  بخش سوئیچ :

این بخش مسئولیت سوئیچینگ و برقراری ارتباط بین کانالهای مختلف تلفن را از روی مسیرهایی که از بخش access به آن وصل می‌شود امکان پذیر می سازد .

 

3- بخش کنترلی :

این بخش به عنوان پروسسور اصلی یک مرکز  تلفن تمامی بخش های مرکزی را کنترل می نماید و با پردازش مکالمه امکان برقراری ارتباط را فراهم می‌کند .

 

4-  بخش operation and maintenace :

این بخش  امکان ارتباط  کاربر یا اپراتور با سیستم سوئیچ را امکان پذیر می‌کند ،  تا بتواند با انجام تعاریف نرم افزاری وضعیت سوئیچ را بررسی کند و اطلاعات لازم از کارکرد سیستم را تهیه نماید .

 

بخش access در سالن دستگاه در فایل هایی که یونیت نامیده می شوند قرار گرفته اند ، هر یونیت که به صورت DLU  ۱۰ , ۲۰ , … شماره گذاری شده اند شامل ۱۰ ردیف می باشند هر ردیف  را یک شلف می‌گویند . هر شلف شامل ۱۶ مدار الکترونیکی می‌باشد ، این کارت ها را کارت مشترک می‌گویند .

درهر شلف دو کارت تغذیه برای اعمال ولتاژ  و جریان راه‌انداز  کارت ها وجود دارد که عموما در منتهی الیه هر شلف  در دو طرف نصب می گردند .

برای  تقریبا هر دو شلف نیز دو کارت مخصوص وجود دارد که در یکی از شلف  قرار داده می شوند این کارتها به عنوان ذخیره اولیه اطلاعات هستند و برخی  پیغامهای اولیه و اخطارها را اعلام می‌کنند .

یک کارت مشترک  شامل ۱۶ مدار LC می‌باشد که روی یک برد  ساخته می شوند و کارت مشترک نامیده می شوند

مدار LC امکان اتصال مشترک به مرکز را فراهم می‌کنند و وظایف زیر را بر عهده دارند:

اعمال ولتاژ باتری روی خط مشترک که این ولتاژ بسته به نوع سوئیچ بین منفی ۴۸ یا ۶۰ ولت می‌باشد .

 

over voltage protection ( محافظت در مقابل  ولتاژ زیاد ) : در داخل مدار Lc روی خط مشترک  یک سری فیوز جهت حفاظت مرکز از ولتاژ  و جریان اضافی که ممکن است روی سیم های تلفن قرار گیرد وجود دارد .

 

اعمال زنگ  یا Ringing :  زنگ از طریق مدار مشترک به وسیله یک سری  رله روی خطوط تلفن قرار داده می‌شود .

 

supervision and DC signaling : نظارت بر روی  خطوط تلفن و تشخیص گوشی گذاری (on – Hook) و گوشی برداری  (Off – Hook) توسط مشترک .

 

Coding : سیگنالهای ره از خطوط تلفن به صورت آنالوگ می باشند که مدار LC  باید آنها را به دیجیتال تبدیل نماید .

 

Hybrid : برای جداسازی و ادغام مسیر رفت و برگشت اطلاعات دیجیتال  مشترکین

 

Testing :مدارات مشترکین از طریق دو سری خطوط  به نام خطوط صحبت Speech Buss   و خطوط کنترل به واحدهای متمرکز کننده وصل می‌شود .

 

واحد متمرکز کننده: وظیفه اختصاص کانال ارتباطی به مدارهای LC و همچنین نظارت بر وضعیت کانال ها و ارسال تن های بوق آزاد – اشغال و .. به طرف مشترک ، mux / Dmux کردن  کانال های ارتباطی  به طرف مدار Lc را دارد .

 

 

سیگنالهای caller – ID :

این سیگنال بین زنگ اول و دوم به صورت مدولاسیون fsk یا DTMF از طرف مرکز مقصد به سمت گوشی  مشترک B ارسال می‌شود  و گوشی تلفن بعد از  دریافت شماره  آشکار کرده و به نمایش در می آورد .

البته fsk بیشتر در تجهیزات  EWSD زیمنس آلمان به کار برده شده است و در تجهیزات کره ای CARIN مدولاسیون DTMF یا (Clip) به کار برده  شده است.

 

شبکه شهری :

محیطی که به واسطه آن مشترکین شبکه علاوه  بر امکان برقراری ارتباط با  یکدیگر می توانند جهت برقراری ارتباط با مشترکین  سایر شهر و کشورها نیز دسترسی  داشته باشند .

 

Line :

خطوط ارتباطی مشترکین هر  مرکز یا مرکز مربوطه را line می‌گویند و به اقسام زیر می باشند :

الف-  خطوط مشترکین معمولی ordinary subscriber line

ب- خطوط مشترکین تلفن همگانی coin Box line

ج- خطوط مشترکین مراکز داخلی PABX / PBX / line

د- خطوط خدمات Special service line

ه- خطوط مشترکین  subscriber line ISDN

 

ترانک : Trunk

خطوط  ارتباطی بین مراکز را ترانک می‌گویند  و بر حسب کانال بیان می‌گردد ترانک ها بر حسب نوع بکارگیری به صورت ورودی به مرکز (IC) ، خروجی از مرکز (OG) و یا دو طرفه (BW) تعریف می شوند .

شبکه های مخابراتی  از نقطه نظر  مراتب  دسترسی به سه سطح  تقسیم می شوند .

۱٫    شبکه های بین المللی :

شبکه ای که امکان برقراری ارتباطات بین مشترکین کشورهای  مختلف را مهیا می سازد و مراکز موجود در این شبکه به ISC معروفند .

 

2.    شبکه های بین شهری:

در شبکه ای که امکان برقراری ارتباط بین مشترکین شهرهای مختلف را مهیا می‌کند و دارای سه نوع مختلف  PC , SC , TX می‌باشد .

 

3.     شبکه های شهری :

شبکه ای با امکان برقراری ارتباطات بین یک شهر می باشند ، مراکز این شبکه به قرار زیر است :

A – مراکز شهری یا محلی : شبکه ای که Lx نام دارد و دارای مشترک می‌باشد .

B – مرکز ترانزیت :  مرکزی به نام TX معروفند و فاقد مشترک هستند و در شبکه های پر ظرفیت کاربرد دارد .

C – مراکز شهری ترانزیت :  مرکزی است که به نام LTX معروفندوضمن داشتن مشترک نظیر مراکز LX ترانزیت TX        را  نیز دارند و به منظور اقتصادی با صرفه هستند.

 

 

روش تبدیل به دیجیتال :

در سیستم های مخابراتی باید اطلاعات همانگونه که از مبدا فرستاده می‌شود  در مقصد نیز بازیابی شود .

 

برای ارسال چندین کانال تلفنی از روشهای مختلف که به تمام مدولاسیون خوانده می‌شود ( Modulation) خوانده می‌شود استفاده می‌گردد .

 

انواع مدولاسیون:

مالتی پلکس تقسیم مکانی    SDM = Space Division Multiplex

مالتی پلکس تقسیم فرکانس        FDM= Freqency  Division  Multiplex

مالتی پلکس تقسیم زمان    TDM = Time Division Multiplex

مالتی پلکس دامنه  PAM = Pulse Amplitude Modulation

مدولاسیون کد  PCM = Pulse Code Modulation

 

در شروع ارتباطات تلفنی ، مسیر ارتباطی انفرادی و اختصاصی بود . به این صورت که به ازای هر ارتباط تلفنی یک زوج سیم مجزا به کار می رفت . به این روش مالتی پلکس تقسیم مکانی SDM   گفته می‌شود . انبوهی از سیم ها در کنار یکدیگر قرار میگرفتند و به علت اینکه قسمت اعظم سرمایه گذاری در شبکه خطوط می‌باشد تلاش گردید که از یک خط برای انتقال چند کانال در مسیر های طولانی استفاده گردد .

این تلاش منجر به پیدایش روش مالتی پلکس تقسیم فرکانس یا  FDM   گردید که عبارت از تقسیم باند پهن فرکانس به باندهای فرکانس فرعی می‌باشد . هر باند فرعی دارای یک سیگنال کاریر  ( carrier )    سینوسی است که با یک سیگنال تلفنی مدوله می‌شود .بعد از ارسال این  سیگنال در گیرنده عمل دمدولاسیون انجام شده و سیگنال تلفن به وسیله فیلتر های دقیق از سیگنال کاریر جدا می گردد. در این روش پهنای باند را ۶۰ تا ۱۰۸  کیلو هرتز در نظر گرفته و آنرا به ۱۲ قسمت  ۴ کیلو هرتزی تقسیم میکنند.

به ازای هر ۴ کیلو هرتز یک ارتباط یعنی کلا ۱۲ ارتباط را میتوان روی یک خط ارسال کرد . در این روش چون فیلترهای بسیار دقیقی برای بیرون کشیدن پهنای باند هر مشترک لازم است روش خوبی نیست .

اما روش دیگر که برای استفاده چند گانه از یک خط استفاده می‌شود  مالتی پلکس تقسیم زمانی TDM   می‌باشد .

در این روش از تقسیم زمان به زمان های مجزا روی هر مسیر استفاده می‌گردد .به این شکل که در هر ۱۲۵ میکرو ثانیه ۳۲ کانال ایجاد می‌گردد . هریک از کانال ها از نظر باند صوتی  ۴ KHZ    است . یک کانال در هر کدام از پریود ها ی متوالی مختص یک سیگنال تلفنی است . بنابراین بطور همزمان میتوان چندین سیگنال تلفنی را ارسال کرد . اساس TDM  بر پایه این تئوری است که برای انتقال سیگنال های تلفنی ارسال کامل شکل موج لازم نیست وکافی است که از موج در فواصل زمانی نمونه برداری شده و این نمونه ها ارسال گردند. وقتی از شکل موج نمونه برداری می‌شود این تغییر شکل را به عنوان مدولاسیون دامنه پالس PAM   میگویند.

 

 

سیگنال های PAM   نشان دهنده همان شکل موج اصلی است . فاصله بین  نمونه برداری ها نسبتا طولانی است . از این فاصله ها میتوان برای ارسال سیگنالهای PAM   دیگر موجها استفاده کرد . وقتی پالسهای چند سیگنال PAM   ترکیب میشوند یک مالتی پلکس PAM   را تشکیل میدهند .اگر نمونه های شکل موج یعنی پالس ها با دامنه های مختلف به کدهای باینری تبدیل شمند به صورتیکه هر دامنه با کد جداگانه مشخص گردد از واژه PCM  استفاده می‌شود .

 

اصول PCM:

1- نمونه برداری : حداقل میزان یا تعداد نمونه های لازم از یک سیگنال آنالوگ که اطلاعات  اولیه آن سیگنال حفظ شود را فرکانس نمونه برداری مشخص می‌کند .این فرکانس باید بیش از دو برابر بالاترین فرکانس سیگنال آنالوگ باشد .

(فرکانس سیگنال Fa  >   Fs   فرکانس نمونه برداری )

با توجه به اینکه فرکانس سیگنالهای ناشی از صوت انسان بین ۳۴۰۰-۳۰۰  هرتز  می‌باشد فرکانس نمونه برداری را ۸۰۰۰ HZ   در نظر می گیرند .یعنی از سیگنال  الکتریکی ناشی از صوت ۸۰۰ بار در ثانیه نمونه برداری می‌شود .

فاصله زمانی بین دو نمونه متوالی از یک سیگنال بوسیله رابطه زیر محاسبه می‌شود :

Ta = 1/Fs = 1/8000 =125 msec

 

در شکل بالا چگونگی انتقال سیگنال تلفنی از طریق یک فیلتر پایین گذر به یک سوئیچ الکترونیکی ( مدار نمونه برداری ) نشان داده شده است که فیلتر پایین گذر باند فرکانسی را به  ۴ کیلوهرتز محدود می‌سازد . بطوریکه فرکانسهای بالاتر از فرکانس نمونه برداری را حذف می‌کند.

مدار نمونه بردار با فرکانس ۸ کیلو هرتز از سیگنال تلفنی در هر  ۱۲۵ میلی ثانیه نمونه برداری می‌کند . بنابراین خروجی حاصل از نمونه بردار یکسری PAM  می‌باشد .

 

2- کوانتیزه کردن : سیگنال های تلفنی PAM  هنوز به صورت آنالوگ می باشند . چون ارسال نمونه ها به طریق  دیجیتال ساده تر می‌باشد . در اولین مرحله باید سیگنال های PAM  که دارای مقادیر اعشاری میباشند  به اعداد صحیح تبدیل کرد که این عمل بوسیله فواصل کوانتیزه انجام می پذیرد . اصول کوانتیزاسیون در شکل نشان داده شده است .

 

 

تعداد ۱۶ فاصله کوانتیزه در شکل دیده می‌شود . این فاصله ها در محدوده +۱ تا +۸  و در محدوده منفی -۱ تا  -۸  تقسیم شده است و برای هر نمونه مقادیر کوانتیزه مناسبی انتخاب شده است .

 

مرزهای تصمیم گیری حد فاصل بین مرز های مجاور را مشخص می‌کند . بنابراین در جهت ارسال مقادیر  آنالوگ متعددی در یک فصله کوانتیزه قرار می‌گیرد. در جهت در یافت یک مقدار  ثابت  آنالوگ  برای  هر سیگنال  که برابر با نقطه میانی  فاصله کوانتیزه است بدست می آید . این عمل باعث می‌شود تفاوت های بین نمونه سیگنال های تلفنی اولیه در جهت ارسال و مقادیر بازیابی شده در طرف دریافت بوجود بیاید .به طوری که این اختلاف می تواند  تا نصف یک فاصله کوانتیزه باشد.

این خطا به صورت نویز  که منطبق بر سیگنال  اصلی است ظاهر می‌شود . این خطاهای کوانتیزاسیون را میتوان با افزایش تعداد فواصل کوانتیزه کمتر کرد .

 

اگر فواصل کوانتیزاسیون برای تمامی رنج های دامنه یکسان باشد ، در سیگنال های با دامنه کوچکتر خطاهای بزرگتری بوجود می آید که این خطا ها میتواند به اندازه سیگنالهای ورودی باشد .در نتیجه نسبت سیگنال به نویز کوانتیزاسیون آنقدر بزرگ نخواهد بود  به همین دلیل عملا از ۲۵۶ فاصله کوانتیزه نامساوی استفاده می‌شود .

در کوانتیزه غیر یکنواخت فواصل کوانتیزه کوچکتر برای سیگنالهای با دامنه کم و فواصل کوانتیزه بزرگتر برای سیگنال با دامنه بیشتر به کار می رود . بنابراین نسبت سیگنال ورودی به خطای

کوانتیزه تقریبا برای تمامی دامنه های یکسان خواهد بود .

 

 

 

3-کد بندی : سیگنال های   PCM از کد نمودن فواصل یا step  های کوانتیزه شده بدست می آید . فواصل مثبت را از یک تا ۱۲۸ و فواصل کوانتیزه منفی را از -۱ تا – ۱۲۸ نشان داده می‌شود .کد کننده الکتریکی به هریک از step  ها یک کد هشت بیتی اختصاص می دهد .

 

یک کد باینری ۸ رقمی برای نشان دادن هر یک از ۱۲۸ فاصله کوانتیزه مثبت یا منفی از مجموع  ۲^۸= ۲۵۶

فاصله اختصاص یافته است . پس هر کلمه PCM  دارای ۸ بیت است . بیت اول  تمامی کلمات PCM   به کار رفته در فواصل کوانتیزه منفی یک بوده و در فواصل مثبت صفر می‌باشد

 

4- Multiplexing ( ترکیب کردن ) :

کلمات PCM   هشت بیتی چند سیگنال تلفنی می توانند متوالیا و در سیگنال های تکرار شونده کلمات PCM   چندین سیگنال تلفنی در یک ردیف یکی بعد از دیگری قرار می گیرند .این عمل را مالتی پلکس زمانی  TDM  می‌گویند . پروسه هائی که در مالتی پلکس به کار میروند کلا الکترونیکی می باشند .

فاصله زمانی لازم جهت ارسال یک کلمهPCM  را یک time slat  (شیار زمانی) می‌گویند . یک زنجیره  از کلماتPCM  را یک فریم می‌گویند.

 

 

تبدیل دیجیتال به آنالوگ :

 

1- تفکیک کردن ( depultiplexing ) : در سمت دریافت به هنگام رن  هر time slat   از یک فریم آنرا روی خروجی مربوط به خودش ارسال می‌کند .

 

2- decoding ( دیکد کردن ) : بعد از ارسال هر کلمه هشت بیتی PCM  به خروجی خودش مبدل digital/analog  به هر کلمه PCM   یک دامنه اختصاص می دهد که مقدار آن برابر وسط فاصله کوانتیزه می‌باشد .به این ترتیب کلمات PCM   به ترتیب دریافت شده و به سیگنال های PCM  تبدیل می شوند . سر انجام این سیگنال های PAM   پس از عبور از یک فیلتر پایین گذر به سیگنالهای آنالوگ تلفنی اولیه تبدیل می‌گردند .

 

3-سیگنال تنظیم فریم : برای جدا سازی فریم ها از یک‌دیگر که به صورت پشت سر هم  ارسال می شوند در time slat  شماره صفر یک  کلمه منحصر به فرد قرار داده می‌شود تا  گیرنده با در یافت آن ابتدای هر فریم را تشخیص دهد و از تداخل فریم ها در یکدیگر جلوگیری نمایند.

 

 

 

Pairgain یا PCM:

در صورتی که کابل‌های مخابراتی برای ارائه خطوط تلفن پرشده باشد و امکان حفاری کردن برای کار گذاشتن کابل‌های مسی در زمین نباشد، و یا نیاز به زمان طولانی داشته باشد، مراکز مخابراتی می‌توانند خدمات تلفن ثابت خود را از طریق PCM به متقاضیان ارائه دهند.

تاریخچه تکنولوژی Pairgain:

واژه ارتباطات در متون علمی و فنی ما، در برابر دو اصطلاح تقریبا مشابه اما متمایز در زبان انگلیسی اختیار شده است. این دو اصطلاح عبارتند از communication و communications  تفاوت بین این دو واژه را می‌توان در اضافه شدن کلمه “s” در اصطلاح دوم دید. شایان ذکر است که این “s” به معنای جمع نیست بلکه نشان‌دهنده حوزه خاصی است که به مهندسی و فناوری ابزار پیام‌رسان می‌پردازد. به خصوص در شبکه مخابرات، به معنای مهندسی شبکه‌های مخابراتی، طراحی، تجهیزات دسترسی به شبکه، تامین خدمات ارتباطی و اطلاعاتی و بهره‌برداری از آنها و …می‌پردازد.

صنعت COMMUNICATIONS در حوزه‌های مختلفی مانند شهرسازی، ترابری، مخابرات و …مشکلات مربوط به خودش را دارد و در هر حوزه از روش‌های مخصوصی برای انتقال استفاده می‌کنند.

در صنعت مخابرات و در برهه‌ای از زمان، حجم تعداد مشترکین تلفن ثابت موجود در شبکه، زیاد نبود، به همین دلیل در هر شهری یک مرکز را نصب می‌کردند و برای سرویس‌دهی به مسافت‌های طولانی از کابل‌های مسی با ضخامت زیاد استفاده می‌کردند که در اوایل سیم‌هایی با ضخامت ۱ یا ۹/۰ به کار می‌رفتند. به مرور زمان با افزایش تعداد مشترکین و به دلیل قوی نبودن صنعت میکروالکترونیک، سوئیچ‌ها نمی‌توانستند به طور آنی حجیم شوند، به همین دلیل به روش توزیع شده (Distributed) کار می‌کردند. یعنی فاصله‌ها را کم و تعداد مراکز برای دستیابی را زیاد کردند.

به موازات افزایش تعداد مراکز و حجیم‌تر شدن شبکه، عملا ضخامت کابل‌های مسی را کاهش دادند. در اینجا شایان ذکر است که بیشترین سرمایه‌گذاری داخل مخابرات بخش سوئیچ آن نیست، بلکه مربوط به شبکه‌کابلی آن می‌باشد. به طور کلی می‌توان گفت که شبکه دسترسی (access) سرمایه‌گذاری کامل‌تری را می‌طلبد. به همین دلیل با افزایش تعداد مشترکین، توسعه مداوم شبکه‌کابلی نیاز به سرمایه‌گذاری زیادی داشت و در عین حال مشکلات زیادی را از قبیل حفاری‌های متعدد در زمین برای کار گذاشتن کابل‌های مسی جدید به همراه داشت. مشکلاتی که توسعه شبکه کابل به همراه داشت باعث شد که در دهه بین ۱۹۸۰-۱۹۹۰ کمپانی Pairgain و لوسنت آمریکا به این نتیجه رند که از روش حفاری و خواباندن کابل‌های مسی استفاده نکنند، و در صدی از توسعه تعداد مشترکین در شبکه و حجیم کردن شبکه را بدون استفاده از کابل‌های مسی جدید، انجام دهند.

بینش فنی این قضیه از اینجا شروع شد که دو خط آنالوگ را روی یک سیم ارسال کنند و هر مشترک را به جای این که با ۶۴ kbps کدنیگ کنند با ۳۲ kbps انجام دهند. یعنی با همان کدینگ توانستند ۴ مشترک را روی یک زوج سیم توسعه دهند.

اولین پایه‌گذار کدینگ کردن پالس‌ها به این روش، کمپانی لوسنت بود که این کار را در سال ۱۹۸۰ انجام داد. به این کار یعنی افزایش بهره‌وری خط به منظور افزایش تعداد مشترکین در شبکه بدون توسعه شبکه  Pairgain Technology گفته می‌شود.

تکنولوژی Pairgain اشتباها در ایران با عنوان PCM شناخته شده است

( Pulse Code Modulation) PCM هیچگونه نقطه اشتراکی با سیستم‌هایی که در ایران نصب می‌شود را ندارد. اولین بار کمپانی سمکوتک اتریش، دستگاه خودش را با عنوان (pcm4,8,11) معرفی کرد و در ایران نیز اصطلاح pcm به جای pairgain رایج شد.

از آنجا که تغییر در ساختار تکنولوژی هرسیستمی در ابتدا به صنعت نظامی دنیا برمی‌گردد، به همین دلیل اولین مصرف‌کننده pairgain در دنیا، پنتاگون بود که در حدود سال‌های ۹۵ به بعد، با فراهم کردن صنعت بالاتری برای خود، تکنولوژی pairgain را به شبکه civil منتقل کرد. پس از لوسنت، کمپانی  pairgain امریکا بود که این سیستم را از حال آکادمیک خارج کرد و به حالت کاربردی و مصرف برد.

یکی دیگر از عواملی که باعث شد تا کشورهای اروپایی و امریکایی در صنعت ارتباطات خود به تکنولوژی pairgain روبیاورند، شکاف زمانی بین دنیای الکترونیک و دنیای مصرف در دهه بین ۸۰-۹۰ بود. در این فاصله توانستند ۲۰ الی ۳۰ درصد از حجم شبکه خود را توسط تکنولوژی pairgain افزایش دهند تا این که این شکاف توسط تکنولوژی‌های مدرن سوئیچ و پیشرفته‌ای صنعت میکروالکترونیک پرشود.

مزایا و معایب تکنولوژی pairgain :

سیستم pairgain یک مدار الکتریکی است که ظرفیت یک سیم مسی را معادل با ۴، ۸، ۱۶و ۳۰ سیم مسی می‌کند. به همین دلیل برخی از مردم اشتباهاً فکر می‌کنند که با نصب pairgain دیگر نیازی به خرید تلفن ندارند. تصور آنها این است که یک خط آنها تبدیل به ۴، ۸، ۱۶ و ۳۰ خط می‌شود. در صورتی که خط ارتباطی به شماره تلفن ندارد. با این کار فقط بهره خط سیم مسی، بالابرده می‌شود. هرچند که با نصب pairgain و توازن چند شماره تلفن مجزا را با یک کابل سرویس داد ولی این سیستم هرگز کارکرد کابل مسی را نخواهد داشت چرا که دیگر به ازا هرمشترک یک زوج سیم وجود ندارد. به همین دلیل استفاده از pairgain مشکلات و محدودیت‌هایی را خواهد داشت.

سیستم‌های pairgain از دو دستگاه تشکیل شده‌اند که یکی در مرکز و دیگری در خانه مشترک، نصب می‌شوند. در این سیستم به علت این که به بیش از یک مشترک سرویس‌دهی شود feed تغذیه خط بالارفته، در نتیجه ولتاژ جریان بیشتری از کابل مسی عبور می‌کند و مس به دلیل کم بودن ضخامتش، نمی‌تواند آن را تحمل کند. در نتیجه محدودیتی که در استفاده از pairgain وجود دارد این است که هرگز نمی‌توان افزایش تعداد مشترکین در شبکه را به طور صددرصد با این سیستم انجام داد.

یکی از مشکلاتی که در سیستم pairgain وجود دارد این است که یکبار اطلاعات، دقیقاً در درگاه خروجی خانه مشترک از آنالوگ به دیجیتال تبدیل ورودی سیم منتقل می‌شود. در مرکز نیز از دیجیتال به آنالوگ تبدیل و به سوئیچ متقل می‌شود.

در داخل سوئیچ همه آنالوگ‌ها به دیجیتال تبدیل می‌شود. در این فرایند یک دور کامل از دیجیتال به دیجیتال و دوباره به آنالوگ و دیجیتال خواهیم داشت که این دور باعث ایجاد نویز در صدا می‌شود که به طور طبیعی نمی‌توان آن را معادل یک خط سیم مسی فرض نمود حتی در صورت نصب بهترین نوع از انواع pairgainها، بازهم می‌توان مانند یک سیم مسی از آن دیتا دریافت کرد.

یکی دیگر از مشکلاتی که سیستم‌های pairgain در ایران وجود دارد، به تجهیزات DSL موجود در شبکه برمی‌گردد. در اکثر کشورهای بلوک غرب و یا اروپایی که در حال نصب تجهیزات DSL بودند، ترمینال‌هایی داشتند که در داخل این ترمینال‌ها ژله وجود داشت که در صورت اتصال سیم مسی به آنها، یک غشایی از ژل دور مس را می‌پوشاند و این باعث می‌شد تا مس سولفاته نشود. ولی تجهیزات شبکه مخابراتی کشور برای کار گذاشتن DSL بر آنها، طراحی نشده‌اند و از نظر کابل مسی و سیستم‌ها همگی برای آنالوگ طراحی شده‌اند. تقریباً در حدود سال‌های ۱۳۷۰ که توسعه و نصب سوئیچ‌های دیجیتال شروع شد، بهینه‌سازی که در شبکه صورت گرفت بازهم برای ساختار آنالوگ بود نه دیجیتال. به همین دلیل در هرکجا که تجهیزات DSL نصب می‌شوند پس از مدت کوتاهی سیم‌های مسی، بنفش رنگ می‌شوند. یعنی CONNECTOR های موجود در پست یا ترمینال‌های موجود در جعبه‌های کافو، تحمل ولتاژ ۲۰۰ ولت و جریان ۱۰۰ میلی‌آمپر را ندارند. حداکثرولتاژ ۴۰ ولت و جریان ۲۰ میلی‌آمپر را می‌توانند تحمل کنند.

به طور کلی مشکلاتی که در سیستم‌های pairgain وجود دارد باعث شده تا درروزهایی که بارندگی زیاد است و یا در روزهای آفتابی که درجه حرارت بالا می‌رود، همه چیز در سیستم بهم خورده و میزان خطاهای سیستم بالا رود. حتی این معضل در برخی از دستگاه‌های خریداری شده، وجود دارد که در صورت بروز خطا در سیستم تلفن شروع به زنگ‌های مجازی می‌کند.

شاید تنها مزیت استفاده از سیستم‌های pairgain را بتوان برای شرکت‌های مخابراتی دانست که قادر به ارائه سرویس‌های سریع‌تر خواهند بود.

Offloading جایگزینی برای تکنولوژی pairgain :

بزرگ شدن ساختار شبکه pairgain تا دهه ۹۰ توجیه داشت؛ از آن به بعد، با توسعه اینترنت در اواخر سال‌های ۹۵ که تعداد کاربران در کشورها زیاد شده بود و آن‌های خواستار تماس‌های خوب برای اتصال به اینترنت بودند، عملاً توسعه شبکه اینترنت، شبکه Voice یا صدا رابرهم می‌زد.

در شبکه Voice حداکثر زمان مکالمه (Holding Time) ، ۳ الی ۵ دقیقه است، در صورتی‌که کمترین زمان استفاده از اینترنت ۵/۱ ساعت در اینترنت است. این تغییرات یعنی ۱۲ برابر، ۱۸ برابر و یا حتی ۲۰ برابر Holding Time یک مجموعه  Voice، شبکه صدا را برهم می‌زد. در اوایل آمدن اینترنت مشکل زیادی وجود نداشت. چون اکثر پنج دقیقه و یا نیم ساعت از اینترنت استفاده می‌کردند و از یک خط تلفن هم برای اینترنت و هم برای مکالمات تلفنی خود استفاده می‌کردند. ولی به مرور، با درخواست کاربران برای داشتن خط تلفن دوم، مشکل حتی با نصب pairgain نیز حل نمی‌شد. به همین دلیل تقریبا در سال‌های ۹۷-۹۸ این تکنولوژی کنار گذاشته شد و پس از آن عمل      Off Loading  را انجام دادند. یعنی برای هر مشترک سرویس جداگانه‌ای را برای تلفن و اینترنت اختصاص دادند. در دنیا سعی بر آن است که تجهیزات مربوط به access (نه قسمت سوئیچینگ) را تا جایی که ممکن است به مشترک نزدیک کنند که این کار توسط  (Digiatl Loop Carrier) ،که در ایران به آن (Optical Loop Carrier) OLC گفته می‌شود و در آن انواع  Deviceها نصب شده‌است، صورت می‌گیرد. یعنی   DSLها را به گونه‌ای طراحی کردند که فیبرها تا نزدیک ‌ترین جای ممکن به مشترک قرار گیرند در این صورت ساخت کابل کوتاه و امپدانس آن نیز کمتر صورت می‌گردد. به طور کلی می‌توان گفت که در این روش سوئیچینگ کاملا متمرکز و  access کاملا توزیع شده می‌باشد.

Pairgain  در ایران:

سیستم pairgain در حدود سال ۱۳۷۲ وارد شبکه مخابرات کشور شد. در حال حاضر تولید این سیستم در داخل کشور به صورت صنعت مونتاژ می‌باشد. بنا به گفته کارشناسان مخابراتی، صرف‌نظر از چرخه خرید سوئیچ‌های دیجیتال، ورود این سوئیچ‌ها تا زمان نصب آنها، حدود ۲ماه بیشتر طول نمی‌کشد. در صورتی که متاسفانه شبکه کابل در کشور به دلیل عدم هماهنگی‌ها عدم برنامه‌ریزی‌ها عقب‌تر می‌باشد. باید به موازات خریداری شماره‌های تلفن جدید، شبکه کابل نیز توسعه یابد. به طور کلی می‌توان گفت که توسعه شبکه مخابرات با تکنولوژی pairgain اصولی نیست. همان طور که کشورهای صاحب تکنولوژی pairgain، این سیستم را از شبکه مخابراتی خود خارج کردند، به نظر می‌رسد این کار در شبکه مخابراتی کشور نیز صورت گیرد و عمل Off Loading جایگزین این سیستم گردد.

 

 

شارژینگ:

محاسبه هزینه مکالمه هر مشترک یکی از وظایف اصلی مراکز تلفن می‌باشد و هر شرکت مخابراتی با توجه به نوع ارائه سرویس های مخابراتی از مشترکین خود هزینه در یافت می‌کند. محاسبه هزینه بر اساس قوانین هر شرکت و نوع شبکه آن به متغییرهای زمان ، فاصله ، نوع خدمات بستگی دارد . در طرح نرخ گذاری و تعرفه بندی خدمات مخابراتی برای ارتباطات شهری ، بین شهری ،سیار و بین المللی با توجه به قوانین وضع شده هر کشور به طور کلی به سه دسته تقسیم می‌شود .

۱.     نرخ ثابت   Flat  Rate

2.     نرخ هر مکالمه  Per Call Rate

3.     نرخ شمارش بر اساس زمان و منطقه    Time-Zone-Metering

 

 

 

در ایران از روش سوم استفاده می‌شود به این ترتیب از مبدا هر شهر ( یعنی PC ) کشور را به ناحیه های مختلف بر اساس فاصله مطابق جدول بالا تقسیم می‌کنند . آنگاه مشخص می‌شود که چه کدهائی داخل هر zone   قرار می‌گیرد. یعنی یک جدول مشخص می‌کند که هر شهر داخل چه zone  قرار دارد بنابر این از روی  zone  مربوطه شارژینگ برای  مکالمه محاسبه می‌شود . مثلا برای شهر ارومیه zone  تعدادی از کد ها در جدول زیر مشخص شده است .

 

 

 

هر مشترک در مرکز تلفن خودش دارای یک شماره اختصاصی و هم چنین چندین کنتور اختصاص می‌باشد ، به این ترتیب که هر مشترک در حین انجام هر مکالمه با توجه به شماره مقصدی که با آن در حال مکالمه می‌باشد از روی کد گرفته شده  شارژینگ دریافت کرده و در کنتورهای مربوط به آن ثبت می‌گردد .

 

 

مثلا هر وقت مشترک  مکالمه داخل شهری داشته باشد کنتور شهری افزایش پیدا می‌کند و هر وقت مکالمه بین شهری یا موبایل داشته باشد کنتور بین شهری افزایش می‌یابد.این کنتور ها در هارد سیستم ذخیره  شده  سپس به صورت یک فایل به روی Tape  یا  Mod   یا  CD   ذخیره  و به مرکز محاسبات ارسال می‌گردد . این روش محاسبه شارژینگ که بر اساس شمارش کنتور و عددی می‌باشد را اصطلاحا Bulk  می‌گویند .

علاوه بر محاسبه شارژینگ به صورت   Bulk  در سیستم های دیجیتال اطلاعات شارژینگ به صورت جزئیات کامل نیز ذخیره می‌شود .

 

محاسبه اطلاعات به صورت اتوماتیک (AMA):

در این حالت در هنگام مکالمه هر مشترک اطلاعات کامل یک مکالمه به صورت دقیق داخل فایل ذخیره می‌شود . این اطلاعات اصولا فقط برای مکالمات بین‌شهری ، موبایل ، و بین المللی ذخیره می‌شود و برای مکالمات شهری ذخیره نمی‌گردد . اطلاعاتی که ذخیره می‌شود  به صورت زیر می‌باشد :

 

 

از روی این اطلاعات می توان کل هزینه مکالمات مشترک در یک مدت زمانی خاص را محاسبه کرده و در اختیار وی قرار داد .

شارژینگ مراکز موبایل به صورت AMA  ثبت می‌گردد و کلیه مکالمات مشترکین روی هارد دیسک سیستم سوئیچ ذخیره شده سپس  از طریق یک سیستم انتقال  DATA   به مرکز  Billing center  منتقل شده و در آنجا شارژینگ مشترکین محاسبه می‌گردد .

هر دقیقه مکالمه مشترک موبایل با ثابت ۸ پالس و مکالمه مشترک موبایل با موبایل دیگر ۱۰  پالس می‌باشد که در این حالت با جابجائی موبایل از ناحیه خود به ناحیه دیگر هزینه رومینگ نیز به آن اضافه می‌گردد .

 

اگر محاسبه شارژینگ فقط در مرکز محلی خود مشترک انجام گیرد به آن  Local  AMA  می‌گویند ولی اگر محاسبه شارژینگ در مرکز راه دور هر شهر انجام گرفته سپس به مرکز شهری ارسال گردد به آن   Common AMA   می‌گویند . روش دوم برای یکسان سازی محاسبه در سطح یک شهر انجام می‌گیردتا از اختلاف محاسبات جلوگیری شود و بیشتر در زمان های قبل  که مراکز شهری آنالوگ بودند و قادر به محاسبه نبودند به کار میرفت ولی اکنون که تمامی مراکز دیجیتال بوده و خود دارای پردازشگر مرکزی می‌باشد از روش LAMA   استفاده می گردد