دانلود تحقیق مخابرات

مقدمه
فعالیت مناسب شبکه¬های مخابراتی به دلیل وجود تکنولوژی¬هایی است که عموما از دید کاربران آن مخفی است.

این بخش چگونگی کارکرد این تکنولوژی¬های کلیدی و هم¬چنین جایگاه آن¬ها را در شبکه مخابراتی نشان می¬دهد.

تکنولوژی¬های مورد بحث عبارتند از:
تکنولوژی¬های دسترسی
روش مرسوم دسترسی به شبکه مخابراتی با به کارگیری سیم مسی با توان عملیاتی پایین، خط دیجیتال مشترک (DSL) پرسرعت، اتصالات کابلی و رادیویی بی¬سیم صورت می¬گیرد.

انتقال آنالوگ
این تکنولوژی در بخش¬هایی از شبکه که ارتباط منزل یا محل کار را به مرکز سوئیچ شرکت مخابرات فراهم می¬کند و هم¬چنین در بعضی از قسمت¬های ارتباطات موبایل وجود دارد.

انتقال دیجیتال
این تکنولوژی اولین بار زمانی معرفی شد که در سال 1960 تجهیزات سیم مسی برای اتصال مراکز سوئیچ به یکدیگر به کار می¬رفت.

پیامد این تکنولوژی، شبکه¬های فیبر نوری در سال 1970 و شبکه-های بی¬سیم در سال 1990 بود.

انتقال دیجیتال از نرخ بیت زیاد صوت، دیتا و شبکه¬های اینترنت پشتیبانی می¬کند.

انتقال بی¬سیم
مخابرات بی¬سیم در تمام اطراف ما وجود دارد.

با هر کس و در هر زمان می¬توان در خیابان، بازار و مغازه تماس گرفت.

مفهوم سلولی استفاده مجدد فرکانس (Frequency Reuse) استفاده از مخابرات بی¬سیم در تمام دنیا را ممکن ساخته است.

انتقال نوری
استفاده از تجهیزات فیبر نوری در تمام دنیا فراگیر شده و این تکنولوژی، انتقال دیجیتال با نرخ بیت زیاد و هم¬چنین انتقال سیگنال¬های آنالوگ را پشتیبانی می¬کند.

سوئیچ در شبکه
سابقه این تکنولوژی حدود یک صد سال است و امکان اتصال مشترکین را در هر گوشه دنیا فراهم می¬کند.

سوئیچ¬های امروزی از دو تکنولوژی استفاده می¬کنند.

سوئیچ مداری دیجیتال (Digital circuit switching)
سوئیچ¬های مداری بیشتر برای شبکه¬های صوتی استفاده می¬شوند.

سوئیچ پاکتی دیجیتال (Digital packet switching)
تکنولوژی¬های پاکتی برای مسیردهی دیتا و ترافیک اینترنت شبکه¬های مخابراتی به کار می¬روند.

این کار باعث می¬شود سوئیچ¬های مداری برای ترافیک¬های کوتاه¬مدت مانند صوت و فاکس آزاد شوند.

مالتی پلکس
سوئیچ هزاران مشترک در یک زمان و هم¬چنین سیستم¬های انتقالی که تا 10 گیگا بیت اطلاعات را در یک ثانیه حمل می¬کنند به دلیل وجود تکنولوژی مالتی پلکس کردن می¬باشد.

وجود این تکنولوژی این امکان را می¬دهد که اطلاعات بیشتر و بیشتری روی یک سیستم قرار دهیم.

دسترسی به شبکه چگونه صورت می¬گیرد؟

دسترسی عبارت است از مسیری که شما را به یک شبکه متصل می¬کند و به شش روش اصلی صورت می¬گیرد.

1- از یک خط مشترک آنالوگ در محل سکونت یا محل کار
2- از یک خط مشترک دیجیتال در محل سکونت یا محل کار
3- از طریق یک مرکز تلفن خصوصی (PBX) در محیط¬های کار
4- از طریق سوئیچ پاکتی در محیط¬های کار
5- از یک مودم کابلی در محل سکونت یا محل کار
6- به وسیله دسترسی بی¬سیم با استفاده از تلفن کابل محل یا کامپیوتر کیفی
شمارهگیری از طریق خط مشترک آنالوگ اگر در منزل هستید احتمال دسترسی شما به یک سایت اینترنت از طریق آنچه که خط مشترک نامیده میشود میسر شده است.

این خط از یک مجموعه زوج سیم به هم تابیده مسی (mm-22 AWG6/) یا (AWG24mm-4/) تشکیل شده است که تلفن شما را به سوئیچ مداری مرکز متصل میکند.

از طریق این زوج سیم، سرعت دریافت (Download-53Kb/s) و سرعت ارسال 6/33 کیلوبایت بر ثانیه امکانپذیر است.

محدودیت این سرعتها به دلیل وجود پدیده همشنوایی میباشد.

از آنجا که خط مشترک مرسوم فقط انتقال آنالوگ را پشتیبانی میکند برای انتقال دیتا، باید از مودم استفاده کرد.

ممکن است دسترسی شما به شبکه از طریق سیستم مالتی پلکس کننده صورت گرفته باشد.

سیستم مالتی پلکس کننده سیستم دیجیتالی است که امکان ارسال چندین کانال را همزمان روی حامل T1 یا امکانات فیبر نوری فراهم میکند.

با استفاده از مالتی پلکس، تعداد خطوط فیزیکی تلفن آنالوگ که به مرکز سوئیچ متصل میشوند کاهش مییابد.

امروزه این سیستمها، سرویسهای دیگری شامل ISDN و دادههای دیجیتال را پشتیبانی میکند.

از آن جا که ارتباط تلفن محل سکونت به سیستم مالتی پلکس به صورت آنالوگ است، برای انتقال دیتا، باز هم باید از مودم استفاده کرد.

سرعت بیشتر با استفاده از خطوط مشترک دیجیتال با استفاده از خطوط مشترک دیجیتال (DSL) سرعتهای ارتباط بیش از Kb/s56 میسر میشود.

به این روش دسترسی، دسترسی خطوط خصوصی نیز گفته میشود.

نسخههای متعددی از تکنولوژی خط مشترک دیجیتال وجود دارد و اصطلاح Xdsl به منظور اشاره به کل گروه ابداع گردیده است.

برای هر یک از این تکنولوژیها توضیحات مختصری ارائه میشود: 7- (Line- ADSL Asymmetric Digital Subscriber) سرعت دریافت kb/s32 تا Mb/s 8192 و سرعت ارسال Kb/s640 از طریق ز.ج سیم به هم تابیده مس میسر میشود.

این تکنولوژی برای دسترسی به اینترنت، ویدئو مبتنی بر درخواست (VOD) ویدئو ساده و دسترسی دور دست LAN به کار میرود.

8- Digital Subscriber line- DSL در سرعت ماکزیمم Kb/144 برای خطوط مشترکین ISDN به کار میرود.

ISDN برای مخابرات صوت و دیتا استفاده میشود.

9- (High- bit rate DSL- HDSL) برای نرخ متقارن دیتا تا سرعت Mb/s1544 به صورت Full duplex برای سرویسهای معادل T1/E1 و یا در سرعت Mb/s248 به صورت Duplex با دو زوج سیم برای خطوط مشترکین و یا سرعت Mb/s248 با سه زوج سیم برای سرویسهای WAN دسترسی LAN یا دسترسی سرور به کار میرود.

10- (Rate adaptive ADSL- RADSL) یک نسخه از ADSL است که مودم آن در شروع کار، خط را تست کرده و نرخ دیتا را به صورت ضرایبی از Kb/s32 بر حسب حداکثر توان عملیاتی قابل حصول خط، تنظیم میکند.

11- (Single line DSL- SDSL) کانالهای دومسیره را روی یک زوج سیم مسی ارائه میکند.

سرعتهای دسترسی Mb/s 1544 یا Mb/s248 را برای خط مشترک به صورت duplex فراهم میکند.

12- (Very high-bit rate DSL- VDSL) سرعت دریافت Mb/ 9/12 تا Mb/s8/52 و سرعت ارسال Mb/s5/1 تا Mb/s 3/2 را فراهم میکند.

البته حداکثر فاصله به 300 تا 1400 متر محدود شده و احتیاج به کابل فیبر نوری دارد.

برای دسترسی از طریق زوج سیم مسی در حال توسعه است.

13- (DSL- VADSL Very high- bit rate asymetric) که در سرعتهای VDSL کار میکند.

14- (Universal ADSL) اصطلاحی است که یک گروه از پیشگامان صنایع مخابرات، شبکه و کامپیوترهای شخصی به کار میبرند و هدف از آن دسترسی به اینترنت با قیمت مناسب و نرخ بیت زیاد میباشد.

این تکنولوژی نوعی ADSL است که در طرف مشترک، احتیاج به شکافدهنده (Splitter) برای جدا کردن سیگنالهای صوت از سیگنالهای دیجیتال رشته دیتا نمیباشد.

این روش یک ADSL از نوع Plug & Play ارائه میکند که کاربر به سادگی کامپیوتر خود را به خط مذکور متصل کرده و از سرویسهای آن استفاده میکند.

این تکنولوژی نرخ بیت کمتری نسبت به ADSL موجود ارائه میکند اما باز هم بیش از 25 بار سریعتر از مودمهای Kb/s 56 فعلی است.

به علت توان عملیاتی زیاد DSLهایی که در سرعتهای Kb/s56 تا Kb/s144 کار میکنند میتوانند به سوئیچهای مداری وصل شوند اما در دفاتر مرکزی ارائهدهندگان سرویسهای مخابراتی به علت توان عملیاتی زیاد، DSLها به سوئیچهای پاکتی متصل میشوند.

دسترسی از طریق یک مرکز سوئیچ اختصاصی (PBX) یا سوئیچ پاکتی ممکن است در محل کار شما از یک سوئیچ اختصاصی (PBX) استفاده شود که در واقع یک سوئیچ مداری با کارکردهای مختلف است: 1- اولا این سوئیچ به شما این امکان را میدهد که تنها با گرفتن چهار شماره با دیگر کارکنان تماس بگیرید.

2- ثانیا این سوئیچ به مرکز تلفن متصل بوده و ارتباط شما را با دیگر نقاط خارج از محل کار برقرار میکند.

احتمال دارد کامپیوتر شما برای انتقال دیتا به یک سوئیچ پاکتی متصل باشد که: 1- مسیردهی e-mail انتقال فایل یا سرویسهای دیگر دیتا را از طریق یک LAN میسر میکند.

2- امکان ایجاد شبکههای (Network- Wan Wide Area) و (Metropolitan Area Network- MAN) را با اتصال به دیگر سوئیچهای پاکتی فراهم میکند.

3- به اینترنت یاد دیگر ارائهدهندگان سرویسهای دیتا متصل است.

دسترسی با استفاده از مودم کابلی دسترسی به اینترنت با سرعت و پهنای باند زیاد از طریق شبکههای تلویزیون کابلی (CATV) به وسیله مودمهای کابلی صورت میگیرد.

با این روش دسترسی اینترنت مناطق مسکونی که برای کمپانیهای تلویزیونهای کابلی، سیمکشی شدهاند میسر میشود.

دو کلاس مختلف مودم کابلی وجود دارد: 1- مودمهای هایبرید فیبر- کواکس (HFC) 2- مودمهای یک طرفه مودمهای هایبرید فیبر- کواکس، تجهیزات دوطرفهای میباشند که روی کابلهای HFC عمل کرده و حدود 10 تا 12 میلیون خانه را در آمریکا سرویس میدهند.

مودم یکطرفه، قدیمیتر بوده و روی کابلهای مرسوم کواکسیال تلویزیون عمل میکند و فعلا بیش از 50 میلیون خانه را سرویس میدهند.

مودمهای HFC دارای سرعت دریافت اطلاعات Mb/s 3 تا Mb/s 30 و سرعت ارسال اطلاعات Kb/s 128 تا Mb/s 10 میباشند.

یک نرخ نمونه دیتا حدود Mb/s4 است.

مودمهای کابل کواکسیال یک طرفه دارای سرعت دریافت تا Mb/s2 بوده و برای کامل کردن ارتباط، در قسمت لینک ارسال اطلاعات احتیاج به یک مودم شمارهگیری (dial-up) دارد و پهنای باند بین تمام کاربران یک سگمنت کابل مشخص به صورت مشترک میباشد.

اگر CATV خراب شود دسترسی تمام کاربران آن خط آسیب میبیند در حالی که خرابی ADSL فقط بر یک مشترک اثر میگذارد اما با این حال مودمهای کابلی مبتنی بر شبکههای HFC رقیبی برایتکنولوژی ADSL میباشد.

انتقال آنالوگ ابتدا چگونگی عملکرد یک گوشی تلفن را بررسی میکنیم: 1- با برداشتن گوشی تلفن، یک مدار الکتریکی در تلفن بسته شده و از تلفن شما به سوئیچ مرکز تلفن شرکت مخابرات یک جریان مستقیم با ولتاژ کم جاری میگردد.

این جریان مستقیم، جریان حامل (Carrier current) نامیده میشود.

2- با شروع صحبت، امواج صوتی تولید شده توسط حنجره شما به دیافراگم میکروفون کوچک گوشی تلفن ضربه شده و باعث نوسان آن میگردد.

3- نوسان دیافراگم، یک مدار الکتریکی را در گوشی تلفن باز و بسته کرده و جریانی الکتریکی تولید میکند که فرکانس آن تقریبا همان فرکانس امواج صوتی شما میباشد.

این جریان الکتریکی با امواج صوتی تولید شده توسط حنجره شما مشابه (Analogous) بوده و به این دلیل به این سیگنال، سیگنال آنالوگ گفته میشود.

4- این سیگنال آنالوگ، روی جریان حامل خط مشترک آنالوگ از تلفن شما به مرکز منتقل میگردد.

در آن جا به سیگنال دیجیتال (DS0) تبدیل شده و سپس از طریق شبکه تلفن به مقصد مورد نظر شما سوئیچ میشود.

اغلب منازل و بسیاری از مراکز تجاری با استفاده از خطوط تلفن آنالوگ به دیگر نقاط دنیا متصل هستند.

در مرکز تلفن گیرنده، مراحل برعکس است: 1- یک رمزگشا یا دیکودر در مرکز تلفن گیرنده، سیگنالهای دیجیتال را از سوئیچ دریافت کرده و آنها را به سیگنال آنالوگ تبدیل میکند.

2- سیگنال آنالوگ از طریق خط مشترک آنالوگ به شخص مورد نظر شما منتقل میشود.

3- سیگنال الکتریکی دریافتی باعث نوسان دیافراگم گوشی تلفن گیرنده میشود.

4- امواج صوتی تولید شده در گوشی، توسط گوش شنونده شنیده میشود.

اتصال کامل شده است.

سیگنال آنالوگ چگونه است؟

به سیگنال آنالوگ، شکل موج پیوسته نیز گفته میشود و برخلاف سیگنالهای دیجیتال گسسته (صفر و یکها) سیگنالهای آنالوگ یک الگوی پیوستهای از چندین فرکانس و دامنه دارند.

تارهای صوتی انسان میتواند امواج صوتی در محدوده 50 هرتز تا 5000 هرتز تولید کند.

در دهه 1920 دانشمندان متوجه شدند که عمده انرژی سیگنال صحبت در محدوده فرکانسی 4000 هرتز است و برای درک سیگنالهای دریافتی و تشخیص گوینده لزومی به ارسال تمام سیگنال صحبت از طریق شبکه تلفن نمیباشد.

در نتیجه به جای انتقال کل انرژی صحبت انسان، سیگنال از یک فیلتر میان گذر عبور داده شده و تمام سیگنالهای خارج از محدوده 300 تا 3400 هرتز حذف میشود.

این سیگنال فیلتر شده (خطوط قرمز شکل بالا) میتواند برای انتقالی کارامد، نسبتا مطمئن و اقتصادی از طریق شبکه تلفن یا دیگر سیگنالهای آنالوگ تسهیم فرکانس (Frequency multiplexed) شود.

هر صوتی که با عبور از فیلتر فوق، کیفیت آن خیلی افت نکند را میتوان از طریق سیمهای تلفن آنالوگ منتقل کرد.

مثلا میتوان یک کنسرت ارکستر سمفونی را ارسال کرد اما شاید کیفیت صوت دریافتی راضی کننده نباشد انا در مورد اپرا که با صداهای زیر اجرا میشود انرژی صوتی حتی به محدوده 1000 هرتز نیز رسیده و پس از فیلتر شدن، کیفیت صوت دریافتی ابدا رضایتبخش نخواهد بود.

اجتناب از نویز در انتقال آنالوگ تا سال 1962 همه شبکههای تلفنی از نوع سیستمهای آنالوگ بودند.

یکی از دلایل اولیه برای جایگزین کردن انتقال آنالوگ با انتقال دیجیتال، مشکل اعوجاج حاصل از نویز بود.

نویز، تداخل الکترومغناطیس ناشی از دیگر منابع مانند خطوط برق، ماشینهای الکتریکی، وسایل منزل و حتی خود شبکه تلفن میباشد.

سیگنال آنالوگ که یک شکل موج پیوسته با فرکانس و دامنه متغییر است با عبور از شبکه در اثر اعوجاج نویز، آسیب دیده و از شکل اصلی خارج میشود.

تکنیکهای پیشرفتهای برای اجتناب از نویزهای ناخواسته ایجاد شدهاند اما روشی برای جدا کردن نویز از سیگنال آنالوگ وجود دارند و در هر حال نویز باعث کاهش کیفیت صحبت و یا دیتای انتقالی از طریق