فناوری مخابرات

[romeoo]

مقدمه
آنچه از گذشته عملکرد شبکه‌های مخابراتی قدیمی شاملشبکه‌های خطی یا رادیویی ، آنالوگ یا دیجیتال حاصل می‌شود، عدم جامعیت اینگونهشبکه‌ها را در ارائه امکانات مطلوب و ظرفیت مورد نیاز و همچنین صرف هزینه‌هایاقتصادی بسیار بالا در مقایسه با توزیع جغرافیایی و جمعیتی است، لذا طرح و توسعهچنین شبکه‌هایی با حجم ارسال اطلاعات محدود و تعداد مسیرهای غیر منطقی ارسال (بخصوصاز جنبه تعمیر و نگهداری و تأمین پرسنل و قطعاتی یدکی) ، غیر اقتصادیاست.

از سوی دیگر در حال حاضر به علت قدیمی بودن معیارها و مبانی فنی طرحهایمزبور و عدم تطبیق آنها با پیشرفتهای سریع در فن آوری مخابرات (بخصوص در زمینه روجپردازش اطلاعات) و افزایش چشمگیر ظرفیت و حجم بالای مبادله اطلاعات در کوتاهترینزمان ممکن از یک طرف و حداقل سازی هزینه‌های طرح و ساخت و نگهداری ، تأمین پرسنل وقطعات یدکی از طرف دیگر ، طراحان را بر آن داشت که به فکر جایگزینی ، توسعه و تغییردر چگونگی طرح و اجرای شبکه‌های مخابراتی بیفتند.

بطوری که مناسبترینشبکه‌های ارتباطی بر اساس عوامل مختلفی همچون ظرفیت ، کیفیت انتقال ، فاصله گسترش ،نوع محیط و ناحیه فعالیت ، سرعت و ارزش طرح و ساخت ، نصب و راه اندازی ، تعمیر ونگهداری طراحی و مورد استفاده گیرند. این مقاله متداولترین شبکه‌های مخابراتی (شاملشبکه‌های خطی وشبکه‌های رادیویی) را معرفی و بررسی می‌نماید.
شبکه‌های خطی
اینگونه شبکه‌ها ابتدایی‌ترن شکل شبکه‌های مخابراتی هستندکه عموما برای ایجاد شبکه‌های مخابراتی در مناطق ویژه روستایی و مناطق دور افتادهکه ارتباطات محدود و کیفیت کم مورد نظر است استفاده می‌شوند. در پیاده سازی این نوعشبکه‌های مخابراتی از دکلهای چوبی ، فلزی و یا بتونی وکابلهای مخابراتیو نگهدارنده‌های آن و سایر تجهیزات جانبی استفادهمی‌شود.
یکی از مواد تشکیل دهنده کابلها مس است که قیمت آن گران می‌باشد،لذا از مصرف کابل در این نوع شبکه‌ها از جنبه صرف هزینه‌های اقتصادی ایجاد محدودیتمی‌نماید. از طرف دیگر ، شبکه‌های خطی نیاز به محیط انتقال مناسب اعم از خطوط دوسیمه ، چهار سیمه وکابلهای کواکسیالدارند. این نوع خطوط انتقال باید همچونیک لوله عمل کنند، بدین معنی که هر آنچه به آنها وارد می‌شود بدون کوچکترین تغییریاز آنها خارج می‌گردد، اما در فواصل طولانی ، شبکه‌های خطی متأثر از شرایط بد آب وهوایی و همچنین به دلیل داشتن خواص ذاتی ، متأثر ازنویزوتداخلمی‌شوند، که موجب تضعیف و انحراف در سیگنال مورد نظر می‌گردد.
برای اجتناباز این موارد و به منظور کنترل و یا رفع چنین پدیده‌های ناخواسته‌ای ، در مسیرشبکه‌های مخابراتی از تکرار کننده‌ها استفاده می‌شود که استفاده از آنها از جهاتیموجب بهبود در عدم تأثیرپذیری از عوامل خارجی می‌گردد و از سوی دیگر سبب کاهش نسبتسیگنال به نویز و صرف هزینه‌های اقتصادی می‌شود، که در نهایت مقبولیت ارتباط از طرفمشترکان را باعث می‌شود. با توجه به موارد فوق ، شبکه‌های خطی در تأمین ارتباطات بهتنهایی و در توسعه و تکمیل سایر شبکه‌های ارتباطی به صورت تلفیقی استفاده می‌شوند.
شبکه‌های فیبر نوری
یکی دیگر از انواع شبکه‌های خطی ،شبکه‌های فیبرنوریمی‌باشد که به دلیل سهولت در نصب و نگهداری ،برای ایجاد شبکه‌های ارتباطی بسیار سودمند و مفید هستند؛ البته به دلیل هزینه‌هایبسیار بالای نصب و راه اندازی اولیه ، امکان فراگیر شدن آن در مدت زمان کوتاه برایکلیه مشترکان دهکده جهانی ارتباطات مقدور نیست. با این وجود ، برخی از کشورها باآینده نگری ، سرمایه گذاری در زمینه طرح و پیاده سازی شبکه‌های فیبر نوری را دردستور کار خود قرار داده‌اند. کمترین میزان تضعیف ، تأثیر پذیری از شرایط محیطخارجی ، نویز و تلفات بر واحد طول و همچنین گستردگی در کارایی ، شبکه‌های فیبر نوریرا قابل اعتماد کرده است، بطوری که در آینده نزدیک استفاده همه جانبه از این نوعشبکه‌ها را شاهد خواهیم بود.
شبکه‌های رادیویی
شبکه‌های رادیویی VHF
قبل از جنگ جهانی دوم پدیده‌های غیر قابل توصیفی در موردشبکه‌ها و ارتباطات رادیویی در فرکانسهای VHF و پایین‌تر از آن بدست آمد. در اواخرسال 1930 کشور انگلستان موفق به تعریف و توصیف پدیده‌های فوق شد و بدین ترتیب باتکمیل ساختمان سیستمهای رادیویی ، کاربرد شبکه‌های رادیویی به جهانیان ارائه شد. هرچند شبکه های قدیمی و متداول آن زمان نیازمندیهای اولیه در برخی از موارد رابرآورده می‌ساخت، اما در مورد تأمین ارتباطات دریایی و هوایی ، به علت استفاده ازسیم و یا خطوط انتقال ، مثمر ثمر واقع نمی‌شدند.
از طرفی نیاز به ارسالاطلاعات در مسیرهای طولانی ، استفاده از ارتباطات رادیویی به صورت عملی را سبب شد وبدین لحاظ شبکه‌های رادیویی VHF به دلیل ارزانی در قیمت ، سادگی در نصب و ظرفیتمحدود به منظور تأمین ارتباطات در مناطق کم جمعیت بویژه در مناطق روستایی یااستفاده‌های خاص ، موارد استفاده بسیاری پیدا نمودند. علاوه بر اینها ، هزینه‌هایاقتصادی بسیار کم برای طرح و ساخت ، تعمیر و نگهداری ، تأمین قطعات یدکی و پرسنل وهمچنین قابلیت تلفیق این نوع شبکه با انواع دیگرشبکه‌های رادیویی، استفاده از آنها را در ایجاد شبکه‌های ارتباطی امروزی ، اصلیتفکیک ناپذیر نموده است.
شبکه های مایکروویو
شبکه‌های خط دید مستقیم
L.O.S اینگونه شبکه‌ها از فرکانسهای رادیویی و فضای آزادبرای انتقال سیگنالهای مخابراتی استفاده می‌کنند. در طراحی این نوع شبکه‌ها در حالتمنفرد (یعنی جهت تأمین ارتباط بین دو سایت مفروض) سعی طراحان در افزایش حداکثرمسافت بین دو سایت و کاهش توان ارسالی تا حد ممکن و کاهش هزینه‌های ساخت و تولیدبوده است. البته در عمل به علت محدویت فرکانس رادیویی و محدودیت شرایط اقلیمی باتوجه به فناوری طرح و ساخت اینگونه شبکه‌ها ، محدودیت مسافت امری اجتناب ناپذیر شدهاست. بطوری که در پیاده سازی و اجرای اینگونه شبکه‌ها به منظور افزایش مسافت، نیازبه تکرار کننده‌ها مشهود است .

استفاده از تکرار کننده‌ها علاوه بر تحمیلهزینه‌های اقتصادی باعث کاهش نسبت سیگنال به نویز می‌شود که این مساله در شبکه‌هایمخابراتی بی سیم ممکن است سبب تضعیف و در نهایت ایجاد خطا در سیگنال و یا حذفسیگنال ارسالی گردد. به طوری که در انواعی از این شبکه‌های مخابراتی ، از سیستمهایینظیرباز سازنده‌ها و پردازشگرهای تصحیح خطایی سیگنال به منظور تصحیح خطا و یا کاهشتأثیر خطا و در نهایت حذف سیگنالهای خطا استفاده می‌شود، بدین جهت که احتمال وایجاد گسترش خطا تا نهایت درجه کاهش و یا به حد صفر برسد .
از مزایایی ایننوع شبکه‌ها در مقایسه با شبکه‌های مذکور قبلی ، ظرفیت بیشتر ، سادگی در طرح و ساخت، سرعت در نصب و راه اندازی و کاربرد ویژه در نواحی غیر هموار و دارای شرایط جویخاص می‌باشد. همچنین اینگونه شبکه‌ها امکان تلفیق با شبکه‌های چند مسیره (لانهزنبوری) را دارند.، با بهره مندی از این روش ، محدودیت ظرفیت که مشتمل بر محدودیتدسترسی (محدودیت در تعداد مشترکان و استفاده کنندگان) و محدودیت در انتقال اطلاعاتمی‌باشد تا میزان قابل توجهی مرتفع می‌شود. لذا به همین دلیل است که در تأمینشبکه‌های مخابراتی بین شهری در کشور ما ، از اینگونه شبکه‌ها استفاده می‌گردد.

 

[romeoo]

فناوری مخابرات

شبکه‌های تروپو (T.S)
این شبکه‌ها نوعی ایجاد ارتباط بین دو نقطه از سطح زمین راکه بر اثر منعکس شدن دسته‌ای از انرژی متمرکز شده از طبقه متلاطم و تروپوسفر حاصلمی‌شود تأمین می‌کنند. تجارب حاصل از ارتباطات تروپو را می‌توان مربوط به سال 1933دانست که به کمکفرستنده‌هایرادیویی 500 مگا هرتزی انتشار امواج ماورای محدوده L.O.S حاصل شد. جنگ دوم جهانی موجب توسعه سریعشبکه‌هایمایکروویویگردید، بطوری که پس از ساخت این شبکه‌هادر این جنگ ، شبکه‌های پخشرادیویی FM وتلویزیونمشغول انجام آزمایشهایی برای دریافتسیگنال از فواصل دورتر از L.O.S شدند.
در سال 1952شرکت تلفن بل شروع بهتحقیقاتی در زمینه سیستم عملی ماورای سیستم L.O.S نمود. در سال 1955 صنایعالکترونیکی و نیروی هوایی آمریکا ، بطور مشترک پروژه‌ای را در زمینه شبکه‌هایارتباطی آغاز نمودند که به نام شبکه پل والت (Polevalt) نامیده می‌شد. همین امرموجب گردید که نیروی هوایی آمریکا موفق به تهیه سیستمی شود که تنها به بخشی ازایستگاههای مورد نیاز جهت عملیات L.O.S احتیاج باشد .
این شبکه ، ارتباطی بهمنظور اعلام خطر اولیه در مدار شمالی مورد استفاده واقع می‌شد و از آنجائی که اینشبکه مورد تأکید مقامات ذیصلاح قرار گرفت، بعدها گسترش یافت و امروزه شبکه ارتباطاتتروپو به عنوان ***** استاندارد فضایی بین شبکه ارتباطی L.O.S و شبکه‌های ارتباطیماهواره‌ای شده است. از مزایای شبکه‌های روپو ، ظرفیت قابل توجه انتقال سیگنال وارسال سیگنال به فاصله‌های بسیار دور و قابلیت تلفیق آن با انواع دیگر شبکه‌هایارتباطی است.
معایب
معایب اینگونه شبکه‌ها تأثیر پذیری سریع آنها از شرایط آب وهوای و تغییر پذیر کیفیت ارتباط با زمان بطور تداوم می‌باشد؛ چرا که با تغییر زماندر طی شبانه روز ، تا حدودی لایه تروپوسفر یک جو که واسطه انتقال اطلاعات دو نقطهفرضی است، تغییر عرض می‌دهد و بدین ترتیب محاسبات تعیین زاویه تابش تغییر می‌نمایدو در نتیجه زاویه بازتابش سیگنال به نقطه ثانوی نیز دستخوش تغییر می‌شود. لذااینگونه شبکه‌ها به علت نداشتن قابلیت ، تأمین مقبولیت کیفیت در کلیه زمانها ،بیشتر در شبکه‌های ویژه و در کاربریهای خاص (همچونشبکه‌های نظامی(استفاده می‌شوند.

شبکه‌های ماهواره‌ای (S.N)
رشد فزآینده مخابرات و تبدیل آن به یک وسیله ضروری جهتتأمین ارتباطات و تراکم ترافیک فوق العاده زیاد در شبکه‌های مخابراتی که به عدماتلاف وقت در ارسال و دریافت نیاز داشت و همچنین لزوم انتقال اطلاعات بطور همزمانکه حتی در بعضی از موارد اجتناب از تأخیر را عملا غیر ممکن می‌ساخت و نیز ضعف ومحدودیت شبکه‌ها و سیستمهای مخابراتی و مشکلاتی نظیر نبودن شبکه‌های ارتباطی در دوسوی اقیانوسها و در برخی از موارد نیز هزینه بالای تأمین ارتباط بین دو نقطه بسیاردور از هم ، امکان تأمین را امری محال می‌نمود. این مسأله دانشمندان و طراحانشبکه‌های مخابراتی را بدین سو رهنمون ساخت که شبکه مخابراتی ویژه‌ای با حداقلمحدودیت برای پوشش حداکثر موقعیت جغرافیایی ارائه دهند تا ضمن برخورداری ازمخابراتی پویا با گستره جهانی ، مرزهای جغرافیایی را در نوردد و دهکده جهانیارتباطات را پایه گذاری نماید .
برای نیل بدین هدف ، طرحشبکه‌های مخابراتماهواره‌ایارائه شد. ماهواره‌ها پوشش 100 درصدجغرافیایی را تأمین می‌نمایند و سرعت پوشش مناطق روستایی و صعب العبور را در کمترینزمان امکان پذیر می‌سازند و این شبکه‌ها چه از نظر اقتصادی و چه از نظر کیفیت ،برتری کاملی نبت به شبکه‌های زمینی دارند. به عنوان مثال با توجه به اینکه اندونزیکشوری با بیش از 13 هزار جزیره است که در برخی از موارد بعضی از جزایر آن تا 700کیلومتر از یکدیگر فاصله دارند، بنابراین تنها از فضا می‌توان آن را یکپارچهدید.
افزایش روز افزون تعداد ماهواره‌های مخابراتی و نیز انواع سرویسهایاستفاده کننده آن ، مسأله محدودیتهای طیف فرکانسی و ظرفیت ثابت مدار فضایی را مطرحکرده است؛ بدین معنی که با گذشت زمان ، کسب توافق جهت کاربرد فرکانسها و موقعیتهایمداری مطلوب برای ماهواره‌های جدید ، بدون برنامه ریزی برای آینده مشکلتر شده است. به همین منظور سازمان جهانی مخابرات در سال 1979 میلادی تصمیم گرفت که برای تضمینعملی دسترسی برابر به مدار ثابت فضایی و فرکانسهای مختص سرویسهای فضایی برای همهکشورها ، ضوابط و قوانین جدی و اجتناب ناپذیری اجرا کند.
مزایای مهم شبکه‌های ماهواره‌ای
مزیتهای تکنیکی و اقتصادی شبکه‌های ماهواره‌ای اهمیت اینسرویس جدید در شبکه‌های مخابراتی روشن می‌سازد که در اینجا به سه مورد بارز آناشاره می‌شود:

کیفیت صدایی که از ماهواره پخش می‌شود، در حد دیسکهایفشرده مغناطیسی است. در حال حاضر بالاترین درجه کیفیت در پخش صدا راداراست.

1. با یک فرستنده ماهواره‌ای در حدود چند صد وات ، می‌توانپوشش کامل رادیویی در منطقه جغرافیایی وسیعی را تأمین نمود.
2. امکان فشرده سازی صدا و تصویر ، استفاده بهینه از طیففرکانسی به همراه توان ارسالی و امکان ارائه صدا و تصویر با کیفیت به مراتببهتر.
   
   به هر حال با تمامی مزایا و کاربردهای گسترده شبکه‌های رادیویی ، نکتهحائز اهمیت این معایبی پرهیز ناپذیر ، نظیر تأثیر پذیری کیفیت ارتباط از شرایط بدآب و هوایی باشند؛ چرا که محیط انتقال آنها بطور ذاتی از شرایط جوی تأثیر پذیرند.