خانه / آموزش / شبکة تلفن ثابت (شبکه داده ۲۶)

شبکة تلفن ثابت (شبکه داده ۲۶)

      احد رجایی

در شمارة پیشین نشریه گفتیم به ازای هر خط تلفن که به خانه‌ ها وصل می‌شود تجهیزی به نام SLIC/CODEC  در مرکز تلفن وجود دارد. (شکل ۱) و ۸ مورد از کارهایی را که این تجهیز در سمت مشتری انجام می دهد، توضیح دادیم. اینک وظایف و عملکرد آن را در سمت مرکز مخابراتی (شبکه) بررسی خواهیم کرد.

وقتی سیگنال ارسالی از مشترک از       Line Feeder (سمت راست شکل ۱) عبور می‌کند، این سیگنال آنالوگ وارد     Linefeed Control  شده و مانند هر سیستم دیگری فیلتر می‌شود و سپس از بلوک A/D  می‌گذرد. در فرآیند تبدیل آنالوگ به دیجیتال از سیگنال صدا ۸۰۰۰ نمونه در ثانیه گرفته می‌شود و هر نمونه با ۸ بیت کد می‌شود. باید توجه داشت چون انرژی سیگنال صدای انسان در فرکانس های کمتر ازHz  ۴۰۰۰  متمرکز است با فیلترینگ، فرکانس‌های بالاتر حذف شده و در نتیجه طبق قانون نایکوییست فرکانس نمونه برداری ۸KHz  -که بیش از دو برابر حداکثر فرکانس سیگنال است- کافی خواهد بود. نتیجه آنکه درخروجی A/D  رشته بیت‌های  PCM  با بیت ریت ۶۴Kbps  تولید خواهد شد. این رشته از بیت‌ها از یک فیلتر دیجیتال (Gain/ Attenuation Filter) عبور می‌کند و وارد بلوک Companding  یا فشرده سازی می‌شود. از مخابرات می دانیم که در مراحل A/D  و D/A  برای افزایش سیگنال به نویز(SNR)  صدا عمل Companding  و Expandding  انجام می‌شود که در ادامة بحث به آن خواهیم پرداخت.

سپس این رشته بیت‌ها وارد PCM Interface  می‌شوند. این اینترفیس، سیگنال دیجیتال PCM  را از طریق DTX  به مرکز سوییچ مخابراتی تحویل می دهد و سوییچ‌های شبکة مخابراتی  براساس منطق حاکم بر سوییچینگ، این داده‌ها را به مقصد، ارسال می‌کنند. حال ببینیم وقتی این سیگنال PCM  از Trunkهای موجود در مسیر عبور کرده و به گیرندة PCM  یعنی ورودی  DRX از SLIC/CODEC  طرف مقابل رسید و وارد PCM Interface  شد چه مراحلی طی می‌شود؟ 

                  شکل ۱

این اینترفیس، سیگنال دیجیتال PCM  را وارد بخش  Expanding  (یعنی عکس Companding) می‌کند و درصورت لزوم تنظیم لول داده ها را انجام می دهد.    (Gain Attenuation Filter)  زیرا غالباً لول پالس‌های دریافتی در حین انتقال دستخوش تغییر می شوند. لذا با عمل فیلترینگ شکل آنها تصحیح می‌شود. این رشته از داده ها به D/A  وارد و به سیگنال آنالوگ تبدیل می‌شود و سپس با عبور از یک تقویت کنندة آنالوگ به Tip O Ring  ارسال شده و به مقصد گیرنده منتقل می‌گردد. 

آنچه در شمارة قبل و این شماره توضیح داده شد مسیر رفت و برگشت سیگنال صدا در یک مکالمة تلفنی بود. در این میان Tone generation  و DTMF decoding  هم رخ می دهد که در شمارة قبل توضیح داده شد. طبیعی است تعدادی هم اینرفیس کنترلی در قلب سیستم مرکز مخابراتی وجود دارند که برای کنترل SLIC/Codec  عمل می کنند.

عمل Companding  و Expanding

شکل موج سیگنال صدا به صورت شکل  ۲ است. یعنی Dynamic Range  یا نسبت ماکزیمم به متوسط آن زیاد است. فرض کنید می‌خواهیم پس از نمونه‌برداری، هر نمونه را با سه بیت و در نتیجه ۸ سطح، کوانتایز کنیم. اگر کل فاصلة بین مینیمم و ماکزیمم را به ۸ قسمت مساوی تقسیم کنیم، در غالب زمان‌ها مقادیر سیگنال نزدیک به مقدار متوسط آن است و در موارد کمی پیک‌های بزرگی داریم که از مقدار متوسط سیگنال دور می شوند. اگر قرار باشد فاصلة بین سطوح کوانتیزاسیون یکنواخت باشد، در نمونه‌های گرفته شده از دامنه‌های کوچک درصد خطای کوانتیزاسیون زیاد و در نمونه‌های معدود گرفته شده از دامنه‌های بزرگ، درصد خطای کوانتیزاسیون کم است. برای مثال اگر خطای کوانتیزاسیون یک دهم ولت باشد برای دامنه ای با ولتاژ دو دهم

ولت خطایی ۵۰ درصدی رخ می دهد.   (۰٫۲÷۰٫۱)

 

شکل۲

در حالی که برای یک پیک ۵ ولتی خطا ۲% خواهد بود(۵÷۰٫۱)

بنابراین در اغلب موارد خطاهای کوانتیزاسیون زیاد است. در Companding  سیگنال صدا را از بلوکی عبور می دهیم که عملکرد خروجی به ورودی آن مانند نمودار آبی رنگ شکل۳ است.

شکل۳

این بدان معناست که در دامنه‌های کم، سیگنال را در دامنه باز می‌کنیم و سپس نمونه‌برداری و کوانتایز می‌کنیم و در طرف Expanding  هم درست برعکس عمل می‌کنیم. یعنی سیگنال را از باکس با عملکرد خروجی به ورودی (مانند نمودار قرمز رنگ) رد می کنیم. تا سیگنال را به حالت قبل برگردانیم. شکل ۴ کل این فرآیند را نشان می دهد.

شکل۴

البته در دنیای دیجیتال، پیاده‌سازی Companding  و Expanding  به این صورت است که در موقع نمونه‌برداری به جای ۸ هزار نمونه، ۱۶ هزار نمونه در ثانیه از سیگنال گرفته می‌شود و با کمک تابع تبدیلی به شکل۵، تعداد ۸ هزار نمونه حذف می‌شوند.

شکل۵

در حقیقت این تابع تبدیل یک Look up table  است که مقادیر بیشتری نزدیک به متوسط سیگنال دارد و۱۶ هزار نمونه اخذ شده را با مقادیر خود مقایسه می‌کند و آن ها که به مقادیر خودش نزدیکترند را انتخاب و بقیه را حذف می‌کند.  پس عمل Companding  و Expanding  در دنیای آنالوگ رخ نمی دهد بلکه در فضای دیجیتال صورت می گیرد. نکته آخر اینکه PCM Interface  فقط برای ارسال و دریافت صدا و سیگنال بوق آزاد و بوق اشغال بین دو مشترک است. در حالی که خود سوییچ ها برای تبادل این داده‌ها، لازم است با یکدیگرصحبت کنند. به این موضوع out of band signaling  می‌گویند. بدین معنا که صحبت کردن سوییچ ها با هم خارج از حوزه‌های جابجایی دیتای اصلی است و آنچه توضیح داده شد تبادل داده‌های صدا بود  نه داده‌های کنترلی بین سوییچ‌ها.

حتما ببینید

راهنمای تنظیمات مانیتور صدا (بخش ا)

سارا محمودان مانیتور چیست؟      پیش از تعریف مانیتورینگ صدا، بهتر است به تفاوت دو …

دیدگاهتان را بنویسید

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