تحقیق مقاله معماری شبکه مخابرات ایران

شناخت وضعیت موجود شبکه تلفن ثابت

شبکه تلفن ثابت کشور از نقطه نظر دستیابی به سه بخش شهری و روستایی ، بین‌شهری و بین‌الملل ، تقسیم می‌گردد.

شبکه شهری

امکان برقراری ارتباطات بین مشترکین یک شهر را فراهم ساخته و شامل تجهیزات زیر می‌باشد.

1 مراکز شهری (TR,LTX,LX)

2 تجهیزات و محیط انتقال شهری

3 خطوط مشترکین

4 دستگاههای تلفن مشترکین

انواع مراکز شهری

1 مراکز محلی LX یا Local Exchange

مراکزی که از یکسو به شبکه PSTN و از طرف دیگر توسط سیمهای مسی به مشترکین متصل میباشند، مراکز محلی یا LX می‌گویند.

2 مراکز ترانزیت (TR)

در شهرهای بزرگ که تعداد مشترکین تلفنی آنها از صدهزار بیشتر می‌باشند به مراکز محلی زیادی نیاز می‌باشد و به منظور کاهش حجم خطوط انتقال، سهولت در امر روتینگ و نامبرینگ و توسعه‌های آتی و همچنین حمل بهینه ترافیک دراین شهرها از یک سطح ترانزیتی (TR) که چندین مرکز محلی بدان متصل می‌باشند استفاده می‌گردد.

3 مراکز LTX

به مراکزی اطلاق می‌گردد که علاوه بر سرویس‌دهی به مشترکین محلی وظیفه ترانزیت نمودن ترافیک مراکز هم ناحیه به سایر نواحی را دارا می‌باشد یا به عبارتی دیگر تلفیق مراکز LX با TR می‌باشد.

مراکز روستایی :

مراکز روستایی همان مراکز محلی با ظرفیت پایین می‌باشند.

شبکه انتقال شهری :

شبکه انتقال شهری را به دو بخش عمده می‌توان تقسیم نمود.

شبکه انتقال بین مراکز :

که وظیفه ارتباط بین‌نودهای موجود در شبکه یک شهر را بعهده داشته و اصولاً ار فیبر نوری و سیستم‌های مالتی پلکس PDH وSDH استفاده می نمائید.

شبکه کابل

که وظیفه ارتباط بین مراکز محلی و مشترکین را دارد و در شبکه موجود کشور اصولاً از مرکز محلی تا محل کافو از کابلهای باظرفیت بالا ( دارای زوج سیمهای زیاد) و از کافو تا Post ازکابلهای باظرفیت پائین استفاده می‌گردد.

توپولوژی شبکه شهری

براساس این توپولوژی شبکه شهری به مراکز LX وTR وLTX تقسیم شده است که این مراکز بصورت‌های مختلف Ring وsTRre و Mesh و یا ترکیبی از اینها با یکدیگر در ارتباط می‌باشند.

شبکه بین‌شهری

شبکه بین شهری جهت ارتباط مشترکین شهرها و روستاهای مختلف با یکدیگر بکار برده می‌شود این شبکه دارای بخش‌های زیر می‌باشد:

1 مراکز بین ‌شهری

2 خطوط انتقال بین‌‌شهری

3 تجهیزات انتقال بین‌شهری

1 انواع مراکز بین‌شهری

مراکز SC:

مراکز خودکار بین‌شهری، منطقه‌ای را مراکز SC می‌گویند که مراکز تلفنی چندین استان کشور ومراکز شهری تابع یعنی PCوTX تحت پوشش آنها قرار دارد که کشور ما در حال حاضر دارای 16 مرکز SC در 8 ناحیه بشرح زیر می‌باشد.

ناحیه1 SC1,SC2 بابل ناحیه5 SC1,SC2 مشهد

ناحیه2 SC1,SC2 تهران ناحیه6 SC1وSC2 خوزستان

ناحیه3 SC1,SC2 اصفهان ناحیه7 SC1SC2 شیراز

ناحیه4SC1و SC2 تبریز ناحیه8 SC1و SC2 همدان

مراکز PC

عبارتست از مراکز تلفن خودکار بین‌شهری که تابع یک مرکز SC بوده و تعدادی یا کل مراکز یک استان یا شهرستان تحت پوشش آن می‌باشد و در حال حاضر دارای 84 مرکز PC در کشور می‌باشیم.

مراکز TX

مراکز زیر مجموعه PC ها را که نقطه انتهایی شبکه محسوب می شوند ،نامند.

شبکه انتقال بین‌شهری موجود

جهت ارتباط بین مراکز اصلی SCوPC و همچنین ارتباط مراکز TX با آنها از خطوط رادیوئی، فیبر نوری و تجهیزات PDHوSDH استفاده شده است . در حال حاضر هنوز تعداد قلیلی از سیستم‌های رادیوئی آنالوگ درحال کار می‌باشند که جهت ارتباط این خطوط آنالوگ با خطوط دیجیتال ومراکز دیجیتال از تطبیق‌دهنده‌های آنالوگ به دیجیتال (T-Max) استفاده شده است.

شبکه بین‌الملل

این مراکز ارتباط خطوط انتقال و مکالمات با دیگر کشورها را بعهده دارند ودر حال حاضر دو مرکز ISC1 و مرکز ISC2 گیت بین‌الملل مخابرات ایران را تشکیل می‌دهند.

فیبرنوری چیست؟

فیبرهای نوری رشته های بلند و نازکی از شیشه بسیار خالصند که ضخامتی در حدود قطر موی انسان دارند. آنها در بسته هایی بنام کابل‌های نوری کنار هم قرار داده می‌شوند و برای انتقال سیگنال‌های نوری در فواصل دور مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آنها همچنین برای عکسبرداری پزشکی و معاینه های فنی در مهندسی مکانیک استفاده می‌شود.

برداشتن یک رشته فیبر نوری :

اگر با دقت به یک رشته فیبر نوری نگاه کنید، می بینید که از قسمت‌های زیر ساخته شده :

• هسته _ هسته بخش مرکزی فیبر است که از شیشه ساخته شده و نور در این قسمت سیر می‌کند.

• لایه روکش _ واسطه شفافی که هسته مرکزی فیبر نوری را احاطه می‌کند وباعث انعکاس نور به داخل هسته می‌شود.

• روکش محافظ _ روکشی پلاستیکی که فیبر نوری در برابر رطوبت و آسیب دیدن محافظت می‌کند.

صدها یا هزاران عدد از این رشته های فیبر نوری بصورت بسته ای در کنار هم قرار داده می‌شوند که به آن کابل نوری گویند. این دسته از رشته های فیبر نوری با یک پوشش خارجی موسوم به ژاکت یا غلاف محافظت می‌شوند.

فیبرهای نوری دو نوعند :

1. فیبرهای نوری تک وجهی: این نوع از فیبرها، هسته های کوچکی دارند ( قطری در حدود inch (4-) 10x 5/3 یا 9 میکرون ) و می‌توانند نور لیزر مادون قرمز ( با طول موج 1300 تا 1550 نانومتر ) را درون خود هدایت کنند.

2. فیبرهای نوری چند وجهی: این نوع از فیبرها هسته های بزرگتری دارند ( قطری در حدود inch (3-) 10x 5/2 یا 5/62 میکرون ) و نور مادون قرمز گسیل شده از دیودهای نوری موسوم به LED ها را ( با طول موج 850 تا 1300 نانومتر ) درون خود هدایت می‌کنند.

برخی از فیبرهای نوری از پلاستیک ساخته می‌شوند. این فیبرها هسته بزرگی ( با قطر 4 صدم inch یا یک میلیمتر ) دارند و نور مرئی قرمزی را که از LED ها گسیل می‌شود ( و طول موجی برابر با 650 نانومتر دارد ) هدایت می‌کنند.

بیایید ببینیم طرز کار فیبر نوری چیست.

ساختار داخلی یک رشته فیبر نوری

یک فیبر نوری چگونه نور را هدایت می‌کند؟

فرض کنید می‌خواهید یک باریکه نور را بطور مستقیم و در امتداد یک کریدور بتابانید. نور براحتی در خطوط راست سیر می‌کند و مشکلی ازین جهت نیست. حال اگر کریدور مستقیم نباشد و در طول خود خمیدگی داشته باشد چگونه نور را به انتهای آن می‌رسانید؟

برای این منظور می‌توانید از یک آینه استفاده کنید که در محل خمیدگی راهرو قرار می‌گیرد و نور را در جهت مناسب منحرف می‌کند. اگر راهرو خیلی پیچ در پیچ باشد و خمهای زیادی داشته باشد چه؟ می‌توانید دیوارها را با آینه بپوشانید و نور را به دام بیندازید بطوریکه در طول راهرو از یک گوشه به گوشه دیگر بپرد. این دقیقا همان چیزی است که در یک فیبرنوری اتفاق می افتد.

نور در یک کابل فیبرنوری، بر اساس قاعده ای موسوم به بازتابش داخلی، مرتبا بوسیله دیواره آینه پوش لایه ای که هسته را فراگرفته، به این سو و آن سو پرش می‌کند و در طول هسته پیش می‌رود.

از آنجا که لایه آینه پوش اطراف هسته هیچ نوری را جذب نمی‌کند، موج نور می‌تواند فواصل طولانی را طی کند. به هر حال، برخی از سیگنال‌های نوری در حین حرکت در طول فیبر، ضعیف می‌شوند که علت عمده آن وجود برخی ناخالصی‌ها داخل شیشه است. میزان ضعیف شدن سیگنال به درجه خلوص شیشه بکار رفته در داخل فیبر و نیز طول موج نوری که درون فیبر سیر می‌کند بستگی دارد.

سیستم ارتباط بوسیله فیبرنوری:

برای پی بردن به اینکه فیبرهای نوری چگونه در سیستم های ارتباطی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اجازه دهید نگاهی بیاندازیم به فیلم یا سندی که مربوط به جنگ جهانی دوم است. دو کشتی نیروی دریایی را درنظر بگیرید که از کنار یکدیگر عبور می‌کنند و لازم است باهم ارتباط برقرار کنند درحالی که امکان استفاده از رادیو وجود ندارد و یا دریا طوفانی است. کاپیتان یکی از کشتی ها پیامی را برای یک ملوان که روی عرشه است می‌فرستد. ملوان آن پیام را به کد مورس ترجمه می‌کند و از نورافکنی ویژه که یک پنجره کرکره جلو آن است برای ارسال پیام به کشتی مقابل استفاده می‌‌نماید. ملوانی که در کشتی مقابل است این پیام مورس را می‌گیرد، ترجمه می‌کند و به کاپیتان می‌دهد. (ملوان کشتی دوم عکس عملی را انجام می‌دهد که ملوان کشتی اول انجام داد.)

حالا فرض کنید این دو کشتی هر یک در گوشه ای از اقیانوسند و هزاران مایل فاصله دارند و در فاصله بین آنها یک سیستم ارتباطی فیبرنوری وجود دارد.

سیستم‌های ارتباط بوسیله فیبرنوری، شامل این قسمت هاست:

• فرستنده: سیگنال‌های نور را تولید می‌کند و به رمز در می‌آورد.

• فیبرنوری: سیگنال‌های نور را تا فواصل دور هدایت می‌کند.

• تقویت کننده نوری: ممکن است برای تقویت سیگنال‌های نوری لازم باشد. (برای ارسال سیگنال به فواصل خیلی دور)

• گیرنده نوری: سیگنال‌های نور را دریافت و رمزگشائی می‌نماید.

یک رشته فیبر نوری

فرستنده :

نقش فرستنده شبیه ملوانی است که روی عرشه کشتی فرستنده پیام ایستاده و پیام را ارسال می‌کند. فرستنده ابزار تولید نور را در فواصل زمانی مناسب خاموش یا روشن می‌کند.

فرستنده درعمل به فیبر نوری متصل می‌شود و حتی ممکن است دارای لنزی برای متمرکز کردن نور به داخل فیبر هم باشد. قدرت اشعه لیزر بیش از LED‌ هاست اما با کم و زیاد شدن دما شدت نورشان تغییر می‌کند و گرانتر هم هستند. متداول‌ترین طول موج‌هایی که استفاده می‌شود عبارتند از: 850 نانومتر، 1300 نانومتر و 1550 نانومتر.(مادون قرمز و طول موج‌های نامرئی طیف(.

تقویت کننده نوری :

همانطور که قبلا هم به آن اشاره شد، نور حین عبور از فیبر ضعیف می‌شود. (مخصوصا در فواصل طولانی بیش از نیم مایل یا حدود یک کیلومتر مثلا در کابل‌های زیر دریا) بنابرین یک یا بیش از یک تقویت کننده نوری در طول کابل بسته می‌شوند تا نور ضعیف شده را تقویت کنند.

یک تقویت کننده نوری دارای فیبرهای نوری با پوشش ویژه ای است. نور ضعیف شده پس از ورود به این تقویت کننده تحت تاثیر این پوشش خاص و نیز نور لیزری که به این پوشش تابیده می‌شود تقویت می‌شود. ملکول‌های موجود در این پوشش ویژه با تابش لیزر به آنها، سیگنال نوری جدید و قوی تولید می‌کنند که مشخصات آن مشابه نور ورودی به تقویت کننده است. درواقع تقویت کننده نوری یک آمپلی فایر لیزری برای نور ورودی به آن است.

گیرنده نوری:

گیرنده نوری مشابه ملوانی که روی عرشه کشتی گیرنده پیام بود عمل می‌کند. این گیرنده سیگنال‌های نوری ورودی را می‌گیرد، رمزگشائی می‌کند و سیگنال‌های الکتریکی مناسب را برای ارسال به کامپیوتر، تلویزیون یا تلفن کاربر تولید و به آنها ارسال می نماید. این گیرنده برای دریافت و آشکارسازی نور ورودی از فتوسل یا فتودیود استفاده می‌کند.

مزایای فیبر نوری:

فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های فلزی مرسوم (سیمهای مسی)، دارای این مزایا است:

ارزان تر بودن: فیبر نوری بطول چندین مایل از سیم مسی با همین طول ارزانتر است. این قیمت مناسب باعث می‌شود که بتوانید تلویزیون کابلی یا اینترنت را هر جایی در اختیار داشته باشید و در هزینه‌های شما نیز صرفه جویی می‌‌گردد.

نازکتر بودن و ظرفیت انتقال بالاتر: فیبرنوری با ضخامتی کمتر از ضخامت سیم مسی تولید می‌گردد و این مزیت بزرگی است. از آنجا که فیبرنوری نازکتر از سیم‌های مسی است، بنابراین در کابلی با قطر معلوم تعداد فیبرنوری بیشتری جا می‌گیرد تا سیم مسی. پس این امکان فراهم می‌شود که از کابلی با قطر مشابه تعداد خطوط تلفن بیشتر یا تعداد کانال‌های تلویزیونی بیشتری عبور داده شود.

تضعیف کمتر سیگنال: سیگنال عبوری از فیبرنوری نسبت به سیگنال عبوری از سیم مسی کمتر تضعیف می‌گردد.

سیگنال های نوری: برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در سیم‌های مسی که با سیگنال‌های عبوری از کابل‌های نزدیک تداخل می‌کنند، سیگنال‌های نوری در فیبرنوری حتی با سیگنال‌های عبوری از فیبری که در همان کابل است تداخل ندارند. بنابراین صدا در مکالمات تلفنی واضح تر منتقل می‌گردد و کانال های تلویزیونی هم بهتر دریافت می‌شوند.

رشته‌های فیبر نوری :

کم مصرف بودن: از آنجا که سیگنال‌ها در فیبرنوری کمتر ضعیف می‌شوند، بنابراین فرستنده‌های کم مصرف تری نسبت به فرستنده‌های با ولتاژ بالا در سیم‌های مسی نیاز است. این مزیت باز هم باعث صرفه جویی در هزینه‌ها می‌شود.

سیگنال‌های دیجیتال: بهترین و اصلی ترین کاربرد فیبر نوری انتقال اطلاعات دیجیتال است که بخصوص برای شبکه‌های کامپیوتری مفید است.

اشتعال ناپذیری: چون هیچ الکتریسیته ای از فیبرنوری عبور نمی‌کند، خطر اشتعال هم وجود ندارد.

سبک بودن: فیبرنوری درمقایسه با سیم مسی وزن کمتری دارد و فضای کمتری را اشغال می‌کند.

بخاطر وجود این مزایاست که شما فیبرنوری را در بسیاری از صنایع، در ارتباطات برجسته امروزی و شبکه های کامپیوتری می‌بینید. مثلا اگر از آمریکا به اروپا تلفن بزنید (یا برعکس)، و این ارتباط از طریق یک ماهواره مخابراتی انجام شود، اغلب می‌شنوید که صدا دچار تکرار و انعکاس می‌شود. ولی باوجود فیبرنوری ارتباط شما مستقیم و بدون پژواک است