خانه / آموزش / شبکه داده 32 : (FTTH( Fiber to the home

شبکه داده 32 : (FTTH( Fiber to the home

بخشی از شبکة تلفن، گوشی تلفن منازل است، بخش دیگر لوپی(loop )  است که خانه‌ها را به مراکز تلفن وصل می‌کند و بخشی هم مراکز تلفن هستند که عملیاتی را انجام می‌دهند.(در شماره‌های قبل به تفصیل در این خصوص صحبت کردیم.)

همچنین گفتیم ترانک‌ها(trunk) خطوط انتقالی هستند که توان جابجایی حجم بالای داده را دارند و مراکز تلفن را به هم وصل می‌کنند. زیرا نرخ دادة بین مراکز تلفن به دلیل تجمیع داده‌های تعداد زیادی از مشترکان بسیار بالاست. براین اساس این سوال پیش می آید که چگونه داده های تعداد زیادی مشترک بین مراکز داده جابجا می‌شود؟ روش های مالتی‌پلکسینگ(multiplexing) روش‌هایی هستند که برای پاسخگویی به این نیاز فراهم آمده‌‌اند. ساده ترین نوع مالتی پلکسینگ، »اف دی ام«(FDM ) است. در این روش باندهای صدای کاربران را در فضای فرکانس کنار هم به گونه‌ای می چینند که تداخل فرکانسی نداشته باشند. در نهایت مجموع این طیف فرکانسی را که پهنای باند بزرگی خواهند داشت، در کانال جابجا می‌کنند.(شکل1) در مقصد نیز صدای هر کاربر به کمک فیلتر جدا می‌شود.

شکل 1)

سال‌هاست در انتقال سیگنال‌های آنالوگ مانند پخش سیستم های رادیو- تلویزیون آنالوگ، از »اف دی ام«  استفاده شده است. وقتی با تغییر تیونر به دنبال شبکه‌ای رادیویی یا تلویزیونی می‌گردیم در حقیقت به کمک فیلتر، کانال مورد نظر خود را انتخاب می‌کنیم.  در دهة 70 و 80 میلادی، انقلاب دیجیتال دنیا را در نوردید.

سیستم های تلفنی نیز دیجیتال شدند. به این ترتیب که از صدای هر کاربر در ثانیه 8000 نمونه گرفته می‌شد. بر اساس قانون »شانون« در نمونه برداری از سیگنال‌های آنالوگ برای تبدیل به دیجیتال، فرکانس نمونه‌برداری باید از دو برابر حداکثر فرکانس موجود در سیگنال آنالوگ بیشتر باشد.

در تلفن از 20 کیلو هرتز پهنای باند صدا، محدودة فرکانسی 0 تا 3 کیلوهرتز را جدا و از این سیگنال با پهنای باند سه کیلوهرتز نمونه برداری می‌کنند. به همین دلیل براساس قانون شانون فرکانس نمونه برداری را از 2 برابر حداکثر فرکانس بزرگتر انتخاب می‌کنند. یعنی:  8000 نمونه در ثانیه  

با انتخاب فرکانس نمونه برداری 8 کیلوهرتز و کد کردن هر نمونه با 8 بیت، استریمی از داده ها با نرخ دادة64kbps  تشکیل می‌شود. به هر کدام از این سیگنال‌ها که متعلق به یک کاربر است PCM(pulse code modulation)   می‌گویند. اکنون مسأله را این گونه مطرح می‌کنیم که چگونه تعداد زیادی کانال PCM را- که نرخ دادة هرکدام 64kbps  است-در ترانک‌های بین مراکز مخابراتی جابجا کنیم؟(شکل2)

شکل 2)

برای کنار هم چیدن این داده‌ها به منظور جابجایی با نرخ بالاتر، از تکنیک‌هایی موسوم به TDM(time division multiplexing)   استفاده می‌کنند. مثالی که در شکل 2 نشان داده شده است، TDMای است که در کشور آمریکای شمالی استاندارد شده است. ایده TDM  این است که تعدادی از کانال‌های PCM  را کنار هم قرار دهیم و یک فریم از داده ها تشکیل دهیم.( در مثال شکل 2 تعداد 24 PCM  کنار هم چیده شده اند)

ابتدا از هر یک از 24 کانال PCM  هشت بیت را انتخاب می کنیم که 192 بیت را تشکیل می‌دهند و یک بیت را هم در ابتدا به کل مجموعه اضافه می‌کنیم که در نتیجه 193 بیت خواهیم داشت. این 193 بیت یک فریم را تشکیل می دهند. بدین ترتیب 8000 فریم متوالی داده های 1 ثانیه از 24 کانال PCM را در خود دارند و البته در ابتدای هر فریم 1 بیت اضافه- که کد آن فریم است- نیز قرار دارد. به کل این مجموعه کانال T1  گفته می‌شود. پس کل بیت های خط T1  در یک ثانیه عبارتست از :     

 بنابراین هر فریم برای ارسال در خط T1  به زمان125µsec  نیاز دارد. از طرفی در PCM  نیز در هر ثانیه 8000 نمونه داریم که هر نمونه (که با 8 بیت نمایش داده می‌شود) در 125µsec   ارسال می‌شود. این بدان معناست که اگر از هر PCM  در  125µsec   یک نمونه ارسال شود کل داده در خط T1، 24 برابر PCM  است. به عبارت دیگر خط T1  در یک ثانیه داده های 24 کانال PCM  را جابجا می‌کند.(شکل3)

شکل 3)

اکنون این سوال پیش می‌آید که گیرنده چگونه می‌تواند بفهمد کدام بیت‌ها مربوط به کدام کانال است؟

گفتیم ما در ابتدای هر 192 بیت، یک بیت اضافه می‌کنیم. اگر با این بیت یک پترن را در چندین فریم مشخص کنیم، برای مثال این بیت را در سه فریم متوالی ”0“ و در سه فریم بعدی ”1“ قرار دهیم و این الگو را ادامه دهیم، وقتی گیرنده رشته‌ای متوالی از بیت‌ها را دریافت می کند، به دنبال بیتی می‌گردد که با الگوی بالا مقدار می‌گیرد و فواصلشان 125µsec  است. بدین طریق ابتدای یک فریم را پیدا می‌کند. در این صورت با پرش‌های   125µsec ای، ابتدای فریم های بعدی را نیز می یابد. پس فرآیندی اولیه برای initialization  یا  synchronization  طی می‌شود تا گیرنده فریم را پیدا کند.

وقتی برای اولین بار فریم پیدا شد، کافی است گیرنده با بیت های دریافتی lock  باشد تا 193 بیت هر فریم را تشخیص دهد و اگر به هر دلیلی فریمی گم شد دوباره دنبال همان پترن می گردد تا فریم‌ها را تشخیص دهد. قبل از شناسایی پترن برای شناسایی فریم‌ها، ممکن است فریم‌هایی را از دست بدهیم، اما این موضوع اهمیت ندارد زیرا در یک ثانیه 8000 فریم داریم و اگردر این فرآیند 1000 فریم هم از دست برود، اطلاعات یک هشتم ثانیه را از دست داده‌ایم که در ارتباطات شبکه‌ای این کسر از ثانیه اهمیت زیادی ندارد. مکانیزم TDM  تقریباً همیشه چنین فرآیندی دارد.

شکل 4)

 بنابراین می توان تصور کرد که با این شیوه، از PCM های متعدد فریم هایی از بسته‌های بزرگتری می‌توان ساخت که داده ها را با سرعت بیشتر در شبکة انتقال مخابراتی جابجا می‌کنند. آیا می توان انتظار داشت بر اساس همین منطق، با تجمیع تعدادی خط انتقال T1 خطوط انتقال با سرعت بیشتری ساخت؟

 

 

حتما ببینید

شبکه ارتباطات سیار : استانداردGSM (شبکه داده 42)

      در چند شمارة گذشته به تفصیل عملکرد شبکة ارتباطات سیار و استاندارد GSM  را …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *