TSSN - Telephone Networks شبكات الهاتف
في هذا الفصل ، سنتعرف على شبكة الهاتف العامة (PSTN). تعد شبكة الاتصالات غير العادية هذه من الإنجازات في مجال التقدم التكنولوجي. ومع ذلك ، تظهر بعض المشاكل عندما نأتي إلى هذه الشبكات. سنناقش هذه المشاكل في أقسامنا اللاحقة.
PSTN
تُفهم شبكة الهاتف العامة المحولة على أنها مجموعة من شبكات الهاتف بتبديل الدوائر في العالم ، والمستخدمة لتوفير الاتصالات العامة. تسمى شبكات PSTN POTS (أنظمة الهاتف القديمة البسيطة). يتم تشغيل هذه الشبكات إقليمياً ومحلياً ووطنياً ودولياً باستخدام خطوط الهاتف أو كابلات الألياف البصرية أو وصلات الإرسال بالموجات الدقيقة أو الاتصالات الخلوية.
يتكون PSTN من محولات في نقاط مركزية على الشبكة ، والتي تعمل بمثابة عقد للاتصال بين أي نقطة وأي نقطة أخرى على الشبكة. جميع أنواع تقنيات التبديل التي تمت مناقشتها سابقًا ، مثل تبديل الدارات وتبديل الحزم وتبديل الرسائل هي أوضاع مختلفة لاستخدام PSTN.
أنظمة حلقة المشترك
في شبكة الهاتف العامة ، يكون لكل مشترك خطان مخصصان متصلان بأقرب بدالة تبديل ، والتي تسمى الخطوط الحلقية لهذا المشترك. يُطلق على مد الخطوط إلى مباني المشترك من مكتب الصرف اسم Cabling . نظرًا لصعوبة تشغيل الكابلات من مقر كل مشترك إلى التبادل ، يتم استخدام كابلات كبيرة يتم من خلالها نقل الأسلاك المتساقطة (خطوط المشتركين) إلى نقطة التوزيع.
يتم توصيل أسلاك الإسقاط بأزواج الأسلاك عند نقطة التوزيع ، في الكابلات. يتم توصيل كابلات التوزيع هذه من المنطقة الجغرافية القريبة في نفس نقطة التغذية حيث يتم توصيلها بكابلات التغذية الفرعية والتي بدورها متصلة بكابل التغذية الرئيسي. يمكن فهم هذه العملية برمتها بمساعدة الشكل التالي
ستنتهي أزواج كبلات المشتركين من التبادل أيضًا في MDF من خلال كبلات التغذية الرئيسية التي تحمل عددًا كبيرًا من أزواج الأسلاك. هذه الأزواج من المشتركين وأزواج التبادل مترابطة في MDF باستخدام وصلات العبور ، مما يجعل MDF يوفر آلية مرنة لإعادة تخصيص أزواج الكابلات وأرقام المشتركين. هذا يعني أنه يمكن السماح للمشترك الذي ينتقل إلى موقع مختلف على الرغم من وجوده في نفس منطقة التبادل ، باستخدام نفس الرقم باستخدام وصلة مرور مناسبة ، بينما يمكن استخدام أسلاكه القديمة من قبل مشترك آخر برقم جديد.
تبديل التسلسل الهرمي والتوجيه
النظام المهم التالي في هذا هو التسلسل الهرمي للتبديل وتوجيه خطوط الهاتف. يتم الاتصال البيني للمكالمات بين المناطق المختلفة ذات التبادلات المختلفة بمساعدة خطوط الاتصال بين التبادلات. تسمى مجموعة الخطوط الرئيسية المستخدمة لربط التبادلات المختلفة مجموعات Trunk.
في عملية ربط التبادلات ، هناك ثلاث طبولوجيا أساسية ، مثل
- شبكة طوبولوجيا
- طوبولوجيا النجوم
- الهرمية
شبكة طوبولوجيا
الهيكل الشبكي ، كما يوحي الاسم ، هو شبكة متصلة بالكامل. يتناسب عدد مجموعات الجذع في شبكة متشابكة مع مربع التبادلات المترابطة. ومن ثم ، فإن هذه الهياكل الشبكية مستخدمة على نطاق واسع في المناطق الحضرية حيث توجد حركة مرور كثيفة.
يوضح الشكل التالي كيف تبدو طوبولوجيا الشبكة.
طوبولوجيا النجوم
ترتبط طوبولوجيا النجوم على شكل نجمة ، والتي تستخدم تبادلًا وسيطًا يسمى التبادل الترادفي الذي تتواصل من خلاله جميع التبادلات الأخرى. يوضح الشكل الموضح أدناه نموذج شبكة النجوم. تُستخدم الشبكة النجمية عندما تكون مستويات حركة المرور منخفضة نسبيًا. يمكن استخدام العديد من الشبكات النجمية عن طريق التوصيل البيني من خلال التبادل الترادفي الإضافي ، مما يؤدي إلى شبكة نجمية ذات مستويين كما هو موضح في الشكل التالي.
الهرمية
يتم استخدام الهيكل الهرمي للتعامل مع حركة المرور الكثيفة بأقل عدد ممكن من مجموعات الخط الرئيسي. تتدفق حركة المرور عبر المسار النهائي وهو أعلى مستوى من التسلسل الهرمي. إذا كانت كثافة حركة المرور بين أي زوج من التبادلات عالية ، فيمكن إنشاء طرق رئيسية مباشرة بينهما كما هو موضح بالخطوط المتقطعة في الشكل الموضح أدناه. هذه المسارات المباشرة هي مسارات عالية الاستخدام . أينما وجدت طرق الاستخدام العالية هذه ، تتدفق حركة المرور عبرها. هنا ، يتم توجيه حركة المرور الفائضة على طول المسار الهرمي. لا يسمح بمرور تجاوز من المسار النهائي.
لتحديد التوجيه على اتصال معين ، يتم استخدام الطرق الثلاث التالية -
- من خلال التوجيه
- توجيه الصرف الخاص
- التوجيه الذي يتحكم فيه الكمبيوتر
خطة النقل
يجب أن يكون نقل الإشارات عبر الكابلات عالي الجودة من أجل ضمان اتصال أفضل. يجب أن تكون روابط الإرسال بين الدوائر الوطنية والدولية أفضل للاتصال بالترادف لإجراء المكالمات.
للحصول على معايير جودة عالية ، تم طرح الإرشادات التالية من قبل CCITT -
الحد الأقصى لعدد الدوائر المراد استخدامها في مكالمة دولية هو 12.
لا يتم استخدام أكثر من أربع دوائر دولية بالترادف بين مراكز التحويل الدولية الأصلية والمنتهية.
في حالات استثنائية ولعدد قليل من المكالمات ، قد يكون العدد الإجمالي للدوائر 14 ، ولكن حتى في هذه الحالة ، فإن الدوائر الدولية تقتصر على أربعة كحد أقصى.
إلى جانب الحد من عدد الدوائر المطلوبة ، يجب أيضًا تقليل الخسائر مثل فقد الخط أو فقد الأسلاك وفقدان التبديل أو فقدان الاتصال. تندرج هذه الجوانب ضمن ميزانية فقدان الإرسال ، والتي توفر عوامل مثل الحفاظ على مستويات الصدى ضمن الحدود والتحكم في الغناء.
بسبب المسافات الطويلة ، تحتاج الدوائر إلى مكبرات صوت ومكررات على فترات مناسبة لتعزيز الإشارات. في واجهات خط المشترك ، يحدث عدم تطابق ؛ ينتج عن هذا انعكاس جزء من الإشارة الواردة على الدائرة الصادرة ، والتي تعود إلى السماعة باسم Echo . يتم استخدام مثبطات الصدى أو دوائر الإلغاء لتقليل تأثير الصدى. يعد توهين الإشارة وصدى الصدى من الخسائر الرئيسية في خطوط النقل جنبًا إلى جنب مع خسائر الاتصال والأسلاك.
أنظمة النقل
هناك أنواع مختلفة من أنظمة الإرسال مثل أنظمة الراديو وأنظمة الكابلات المحورية وأنظمة الألياف الضوئية كونها أبرزها. مع زيادة طول مسافة الإرسال ، يتغير وضع الإرسال أيضًا.
تقدم نقل الإشارة من الإرسال السلكي إلى الإرسال اللاسلكي. توفر أنظمة الراديو إرسالًا لاسلكيًا ، وتسمح أنظمة الكابلات المحورية بنقل الإشارة عبر الأسلاك وتوفر أنظمة الألياف الضوئية الاتصال عبر الألياف الضوئية.
اعتمادًا على آلية انتشار الإشارة ، يحتوي الاتصال الراديوي على أربعة أنواع من الاتصالات ، مثل -
- Skywave أو Ionospheric Communication
- اتصالات الميكروويف ذات خط البصر (LOS) محدودة الأفق
- اتصالات نثر التروبوسفير
- اتصالات الأقمار الصناعية
خطة الترقيم
خلال المراحل الأولى من التطوير ، اقتصر مخطط الترقيم على تبادل واحد صغير ، كان يستخدم للاتصال بالمبادلات الأخرى من خلال تحديدها بأسماء البلدات التي تقع فيها. ولكن مع زيادة عدد المشتركين ، تم إدخال العديد من التبادلات.
يمكن تسمية التبادل المركزي الكبير الذي يخدم مركز الأعمال الرئيسي في المدينة باسم التبادل الرئيسي ويطلق على التبادلات الأصغر التي تخدم مناطق مختلفة اسم التبادلات الفضائية . تُعرف المنطقة التي تحتوي على الشبكة الكاملة للتبادل الرئيسي والأقمار الصناعية بمنطقة التبادل المتعدد . مطلوب مخطط ترقيم مشترك لتحديد موقع تبادل المشتركين المدعوين ، خاصة عندما تكون المكالمة من موقع خارج منطقة التبادل المتعدد.
يُطلق على نظام الترقيم المشترك اسم نظام الترقيم المرتبط ، حيث تم تحديد جميع التبادلات في المدينة بشكل جماعي من خلال اسم المدينة. مع إدخال الاتصال المباشر للمشتركين (STD) أو الاتصال المباشر عن بعد (DDD) للاتصالات البعيدة بين المدن وبين المدن ، تم تخصيص مناطق التبادل المتعدد أيضًا برقم تعريف فريد. من أجل جعل الاتصالات بعيدة جدًا ممكنة ، تم تقديم الاتصال الدولي المسمى الاتصال الدولي للمشترك (ISD) ، حيث ظهرت خطة الترقيم الدولية وخطة الترقيم الوطنية.
أنواع مخططات الترقيم
في هذا القسم ، سنناقش خطط الترقيم لشبكات الهاتف. يتم وصف الخطط بإيجاز أدناه -
افتح خطة الترقيم
وهذا ما يسمى أيضًا بخطة الترقيم غير الموحدة ويسمح بتنوع كبير في عدد الأرقام التي سيتم استخدامها لتحديد المشترك داخل منطقة التبادل المتعدد أو داخل البلد.
خطة ترقيم شبه مفتوحة
تسمح هذه الخطة باختلاف أطوال الأرقام برقم واحد أو رقمين تقريبًا. تُستخدم خطة الترقيم شبه المفتوحة بشكل شائع في دول مثل الهند والسويد وسويسرا والمملكة المتحدة.
خطة الترقيم المغلقة
وهذا ما يسمى أيضًا بخطة الترقيم الموحدة حيث يتم إصلاح عدد الأرقام في رقم المشترك. يستخدم هذا في عدد قليل من البلدان مثل فرنسا وبلجيكا وكندا وهاواي وفي أجزاء قليلة من الولايات المتحدة الأمريكية.
تم تحديد خطة الترقيم الدولية أو خطة الترقيم العالمية بواسطة CCITT. لأغراض الترقيم ، ينقسم العالم إلى مناطق. يوضح الشكل التالي هيكل رقم الهاتف.
يتكون الرقم الوطني من ثلاثة أجزاء. الأجزاء موصوفة أدناه -
رمز المنطقة أو رمز Trunk
يحدد هذا الرمز منطقة ترقيم معينة أو منطقة التبادل المتعدد للمشترك المسمى. باستخدام هذا الرمز ، يتم تحديد توجيه مكالمة جذع وتحصيل رسوم عليها.
كود الصرف
يحدد هذا الرمز تبادلًا معينًا داخل منطقة الترقيم. وهي تحدد التوجيه لمكالمة جذع واردة من منطقة ترقيم أخرى أو لمكالمة صادرة من تبادل وموجهة إلى أخرى في نفس منطقة الترقيم.
رقم خط المشترك
يتم استخدامه لتحديد خط المشترك المسمى عند إنهاء التبادل. يُطلق على مجموعة رمز التبادل ورقم سطر المشترك اسم رقم خط المشترك في مصطلحات CCITT.
خطة الشحن
يتم احتساب المكالمات على أنها محسوبة بواسطة أداة القياس المتصلة بكل خط مشترك أو وفقًا لسجل القياس المخصص لكل مشترك في حالة التبادلات الإلكترونية. يقوم العداد بحساب عدد وحدات الشحن ، ويزداد هذا العدد عن طريق إرسال نبضة إلى العداد. بالنسبة لعدد الوحدات ، يقرأ العداد ، يتم رفع الفاتورة عن طريق تعيين معدل لوحدة الشحن.
يمكن فرض رسوم على المكالمات الفردية بناءً على الفئات التالية.
- مدة الشحن المستقل
- مدة الشحن تعتمد
عادةً ما يتم احتساب تكلفة المكالمات المحلية داخل منطقة الترقيم على أساس المدة المستقلة. بالنسبة للشحن الذي يعتمد على المدة ، يبدأ العداد في الزيادة ، بمجرد أن يرد المشترك المتصل به على المكالمة. اعتمادًا على عدد التبادلات المشاركة في إعداد مكالمة ، يتم إرسال أكثر من نبضة واحدة إلى مقياس الشحن ، وهو ما يسمى Multi-Metering . يستمر معدل نبض القياس في الزيادة لكل دقيقة مع المسافة بين المشتركين المتصلين والمتصلين.