خطوط تلفن چگونه کار می کند؟

 

سرآغاز ارتباطات آنالوگ کجا بود؟

توماس ادیسون در سال 1877 دستگاهی به نام گرامافون را اختراع کرد که وقتی درون شیپور آن صحبت می کرد سوزن تعبیه شده در آن بر روی استوانه ی پوشش داده شده از جنس حلبی، خطوطی ایجاد می کرد. هنگامی که سوزن را مجددا در ابتدای شیارها ایجاد شده قرار می داد و استوانه با سرعت ثابتی شروع به حرکت می کرد، صدای انسان از شیپور دستگاه شنیده می شد. این متد قدیمی ضبط صدا بیانگر سیگنال آنالوگ است.
هر دستگاهی با استفاده از روش خاصی ، صدا را دریافت کرده و آن را از طریق سیگنال صوتی ،انتقال می دهد. در گرامافون ادیسون ، این قابلیت ، شیارهای ایجاد شده برروی حلبی بود. در دنیای امروزی که تمامی دستگاه ها با نوعی از کابل به یکدیگر متصل شده اند،جریان الکتریکی جهت ارسال سیگنال آنالوگ استفاده می شود.
هنگامی که در تلفن آنالوگ صحبت می کنید، صدای خارج شده از دهان شما به الکتریسیته تبدیل می شود.
حجم و گام صدای شما که هنگام صحبت از آن استفاده می کنید ، باعث ایجاد  جریان های الکتریکی مختلفی  می شود، ولتاژ الکتریکی ، فرکانس و جریان در ترکیب های مختلف ، صدای شما را منتقل می کنند.

 

مفاهیم خطوط تلفن آنالوگ:

خطوط آنالوگ تلفن از خواص الکتریسیته جهت انتقال تغییرات صدا بر روی کابل استفاده می کنند. البته سیگنال های دیگری به جز صوت نیز وجود دارند که بر روی خطوط تلفن ارسال می شوند. تلفن آنالوگی که در منزل استفاده می کنید باید سیگنال های متفاوت دیگری را نیز انتقال دهد.این سیگنال ها شامل پیغام هایی نظیر بوق ، بوق اشغال ، شماره های گرفته شده توسط صفحه کلید تلفن و ... می باشد.
 در هر مدار آنالوگ یک زوج سیم وجود دارد. یک سیم  Ground یا قطب مثبت که به آن Tip نیز گفته می شود، سیم دیگر باطری یا قطب منفی که به آن Ring هم گفته می شود، می باشد. این زوج سیم برق مورد نیاز برای اینکه تلفن آنالوگ بتواند کار کند را فراهم می کنند.
خطوط آنالوگ
 
خط دندانه دار بر روی سیم درون تلفن آنالوگ به معنای قطع بودن مدار می باشد. تا زمانی که گوشی بر روی تلفن است ،دو سیم از هم جدا بوده و در نتیجه از عبور جریان برق در تلفن جلوگیری شده و مدار قطع می باشد.
 هنگامی که گوشی تلفن از روی دستگاه برداشته می شود، اتصال زوج سیم به یکدیگر برقرار شده و برق  48v DC ارسال شده از مخابرات در تلفن جریان پیدا می کند. به این فرآیند Loop Start Signaling گفته می شود.
Loop Start Signaling یک سیگنال متداول است که در خانه ها استفاده می شود. این نوع سیگنالینگ مشکلی به نام  Glare را ایجاد می کند. Glare زمانی رخ می دهد که شما گوشی تلفن را برمی دارید  تا با محلی تماس بگیرید و در همان لحظه مخابرات ، تماسی به سمت تلفن شما ارسال می کند و پیش از آنکه تلفن شما زنگ بخورد شما گوشی را برداشته اید.

Glare یا  همان"خط رو خط" ممکن است برای تلفن های خانگی خیلی مشکل عمده ای نباشد ولی برای شرکت هایی که دارای تعداد زیادی کارمند با سیستم تلفن داخلی و چندین خط تلفن متصل به PSTN هستند قطعا مشکل ساز خواهد بود.


 
خطوط آنالوگ
مطابق  با تصویر هنگامی که تماسی برای تلفن X5002 ارسال شود و در همان لحظه X5000 گوشی را بردارد، Key System این دو سیگنال را به یکدیگر متصل کرده و باعث می شود تا  X5000 تماس ارسال شده برای X5002 را دریافت کند.
به دلیل وجود Glare ، اکثر سیستم های PBX جدید که برای مکان های بزرگ طراحی شده اند، از  Ground start signaling استفاده می کنند. سیگنال Ground start از سیستم تلفن پولی ایده گرفته است. سالها پیش ، هنگامی که گوشی یک تلفن سکه ای را بر می داشتیم، تا زمانی که سکه را در تلفن نمی انداختیم ، صدای بوق شنیده نمی شد.
نکته : در نظر داشته باشید در دنیای Voice انواع دیگری از سیگنالینگ وجود دارند. این سیگنال ها شامل سیگنال های نظارت بر تماس  ( On Hook , Off Hook , Ring ) سیگنال های ارسال اطلاعات (Ring Back, Busy Tone , Dial Tone و... ) و سیگنال های آدرس دهی (Pulse  یا DTMF ) می باشند.

 

مفاهیم خطوط تلفن دیجیتال :

اگرچه سیگنال آنالوگ پیشرفت های زیادی داشت، ولی همچنان مشکلاتی در آن نهفته است. در ابتدا افت سیگنال آنالوگ در فواصل طولانی است. برای افزایش مسافت ارسال سیگنال ، مخابرات باید دستگاه هایی به نام ریپیتر را در طول مسیر نصب کند تا سیگنال را بازسازی کنند.
ریپیتر
مشکلی که وجود دارد این است که  ریپیترنمی تواند صدای در حال عبور از سیم را از نویز خط ، تشخیص دهند. هنگامی که سیگنال صوت توسط repeater بازسازی می شود ، نویز خط هم تقویت می شود. بنابراین هرچه سیگنال ها بیشتر بازسازی شوند، سیگنال صوت از شکل طبیعی خود بیشتر خارج شده و درک آن توسط شنونده ، سخت تر و یا غیر ممکن می شود.
مشکل دوم ارتباطات آنالوگ تعداد بسیار سیم ها است. مخابرات مجبور به امتداد سیم ها جهت اتصال چندین نقطه به یکدیگر می باشد. چرا که هر تلفن نیاز به یک زوج سیم دارد. راه حل این مشکل ارسال چندین تماس بر روی یک زوج سیم است که همان ارتباط دیجیتال می باشد.

 

حرکت از آنالوگ به دیجیتال :

برخلاف صدای آنالوگ که از ترکیب سیگنال های الکتریکی برای تعیین شدت صدا استفاده می کند سیگنال های دیجیتال از اعداد برای نشان دادن شدت و سطح صدا استفاده می کنند. هنگامی که از صدای دیجیتالی Digitizing Voice صحبت می شود در واقع درباره فرآیند تبدیل سیگنال های آنالوگ به یک سری از اعداد صحبت می شود. در نهایت این اعداد در سمت دیگر دوباره به صوت تبدیل می شوند.
خطوط دیجیتال
هر یک از اعداد بیانگر صدایی است که یک شخص هنگام صحبت کردن در تلفن ایجاد می کند. امروزه تجهیزات شبکه می توانند یک مقدار عددی را بدون افت کیفیت و یا نویز خط ، به طولانی ترین مسیر ها ارسال کنند.این کار مشکل افت سیگنال بر روی خطوط تلفن آنالوگ را حل کرده است.
صدای دیجیتال ازتکنولوژی TDM استفاده می کند. تکنولوژی TDM این امکان را فراهم می کند تا شبکه تلفنی ، چندین تماس را در یک زمان بر روی یک زوج سیم عبور دهد. به دلیل اینکه چندین مکالمه به صفر و یک تبدیل می شوند اعداد در فاصله زمانی مشخصی منتقل می شوند که باعث متمایز شدن این مکالمه ها از یکدیگر می شود.
(همانطور که مشاهده می کنید هر یک از مکالمه ها ، دیجیتال شده و پس از اختصاص یک عدد به آن بر روی خط دیجیتال PSTN ارسال می شوند.PSTN بر اساس زمان ارسال اطلاعات صوت می تواند مکالمه ها را از یکدیگر متمایز و آن ها را در مقصد بازسازی کند. توجه داشته باشید علیرغم نمایش اعداد به صورت  Decimal این اعداد به صورت باینری در هر Time Slot ارسال می شوند. در این مثال برای سهولت درک مطلب ، اعداد به صورت Decimal نشان داده شده اند.)


 
خطوط دیجیتال
در مخابرات آمریکا ،کانادا و ژاپن خطوط دیجیتال بکار برده شده خطوط T1 می باشند.یک خط T1 شامل 24 کانال مجزای 46 kbps می باشد که به DS0 شناخته شده اند. هر یک از این کانال ها می توانند از سیگنال یک تماس صوتی پشتیبانی کند. مخابرات کشورهای اروپایی از خطوط E1 استفاده کرده که 30عدد DS0 ( به علاوه دو  D Channels) را برای تماس صوتی فراهم می کند.
علیرغم حل شدن مشکل افت سیگنال در تکنولوژی دیجیتال و توانایی ارسال چندین مکالمه بر روی یک خط مشکل سیگنالینگ به وجود آمده است.در مدار آنالوگ ،سیگنال های کنترل تماس (مانند ارسال سیگنال زنگ ، سیگنال اشغالی خط ، سیگنال قطع تماس و ...) با اتصال سیم های  Tip و Ring به یکدیگر ایجاد می شوند. مخابرات این اطلاعات را با ایجاد سیگنال در فرکانس های مختلف ، ارسال می کند.برای حل این مشکل در تکنولوژی دیجیتال ، دو نوع سیگنالینگ اصلی در ارتباط دیجیتال ارائه شده است .
 
 

 Channel Associated signaling ( CAS):

در این حالت اطلاعات سیگنالینگ در میان بقیه فرکانس مکالمه ها به عنوان صوت منتقل می شوند.

Common Channel Signaling ( CCS) :

در این حالت اطلاعات سیگنالینگ در کانال مجزا که به سیگنالینگ اختصاص داده شده منتقل می شود.

CAS :

عموما خطوط دیجیتال T1 از CAS استفاده می کنند. در این روش بیت هایی که برای انتقال صوت باید استفاده شوند دزدیده شده و از آنها برای سیگنالینگ استفاده می شود. اگرچه این کار باعث افت کیفیت صدا می شود با این حال تعداد بیت های دزدیده شده برای سیگنالینگ به قدری کم است که تغییر در کیفیت صدا  محسوس نیست. به دلیل اینکه  CAS بیت های باینری را برای انتقال اطلاعات  سیگنالینگ می دزدد، به آن RBS نیز گفته می شود.
دستگاهی که T1 به آن متصل است ،از بیت هشتم هر شش فریمی که ارسال می کنند جهت ارسال اطلاعات سیگنالینگ استفاده می کند.
همانطور که در تصویر مشخص است هر 24 کانال خط  T1 در پنج فریم اول برای انتقال اطلاعات صوت در نظر گرفته شده است.دستگاهی که خط T1 به آن متصل است ، بیت هشتم (که کمترین ارزش را دارد ) فریم ششم که با حروف S علامت گذاری شده را برای انتقال اطلاعات سیگنالینگ می دزدد. این روند پس از ارسال هر شش فریم  (یعنی فریم های 12، 18، 24 ، 30 ، ... )رخ می دهد و بیت هشتم آنها دزدیده می شود. این بیت دزدیده شده اطلاعات سیگنالینگ مربوط به DS0 ای که در آن قرار دارد را منتقل می کند. به طور مثال بیت دزدیده شده از کانال DS0 سوم ، اطلاعات سیگنالینگ مربوط به کانال DS0 سوم را منتقل می کند.

خطوط دیجیتال

CCS  :

در متد CCS Signaling یک کانال DS0 مجزا را برای ارسال اطلاعات سیگنالینگ اختصاص داده شده است. این متد  out-of-band Signalingنامیده می شود. چرا که ترافیک سیگنالینگ کاملا جدا از ترافیک صوت ارسال می شود. در نتیجه خط T1 ایی که از CCS استفاده می کند، می تواند از 23 کانال  DS0 برای ارسال ترافیک صوت  استفاده کند . یک کانال DS0 به طور کامل به سیگنالینگ اختصاص داده شده و دیگر نیازی به برداشتن بیت فریم ها نیست.  علاوه براین ، یک پروتکل سیگنالینگ ، اطلاعات مورد نیاز سیگنالینگ برای تمام کانال های صوتی را بر روی این کانال  DS0 ، ارسال کند. محبوب ترین پروتکل سیگنالینگ ، پروتکل Q.931 است که پروتکل خطوط  ISDN می باشد.

CCS محبوب ترین متد سیگنالینگ بین سیستم های صوتی در سراسر جهان است . چرا که انعطاف پذیری بیشتری را برای پیغام های سیگنالینگ به همراه داشته و به دلیل جدا بودن سیگنال از صوت ، دارای امنیت بیشتری نیز می باشد. همچنین CCS به سازنده های PBX اجازه می دهد تا پیام ها و ویژگی های خاصی (نظیر CallerID)  را بین سیستم PBX شان با استفاده از سیگنالینگ  ISDN منتقل کنند. در حالی که CAS هیچ یک از این قابلیت ها را ندارد.
 
در صورتی که CCS را برای خط T1 استفاده می کنید، همیشه Time Slot بیست و چهارم برای کانال سیگنالینگ استفاده می شود. در صورت استفاده از  CCS برای خط E1 همیشه Time Slot شانزدهم به کانال سیگنالینگ اختصاص داده می شود. اگرچه  ISDN محبوبترین پروتکل استفاده شده با CCS است با این حال CCS می تواند از پروتکل هی دیگر نظیر SS7 جهت ارتباط میان مراکزمخابراتی نیز استفاده کند.
 


برچسب ها


خطوط آنالوگ و دیجیتال مرکز تماس مرکز تماس ویپ خطوط تلفن