دورة Mcse : مبادئ الإرسال في الشبكات الواسعة - 2 -

[رامي مازن]

مبادئ الإرسال في الشبكات الواسعة - 2 -


ثانيا: الإتصالات الرقمية


سنتناول في هذا الدرس إن شاء الله البنود التالية:
1- مقدمة عن الشبكات الرقمية.
2- شرح مفهوم Pulse Code Modulation.
3- وصف لخدمات T1, E1, T3, Switched 56.
4- وصف ل DS-0 و DS-1 كأجزاء من خدمة T1.
5- شرح لدور CSU و DSU في خدمة T1.

مع أن بعض شبكات الكمبيوتر ما زالت تستخدم التقنية التماثلية ، فإنه من الممكن القول أن التقنية الرقمية بدأت مرحلة واسعة من الإنتشار.
تقدم الخطوط الرقمية نقلا أسرع و أكثر أمنا و خلواً من الأخطاء من الخطوط التماثلية .
تعتمد الخطوط الرقمية تقنية Point to Point و هي عبارة عن خطوط رقمية يتم استئجارها من شركات الإتصال و تصل بين موقع الشبكة المرسلة و الشبكة المستقبلة و يكون الإرسال في الإتجاهين في نفس الوقت Fullduplex.
الإتصالات الرقمية لا تحتاج الى مودم لتوفير الإتصال و بدلا من ذلك فإن البيانات ترسل من جسر أو موجه من خلال جهاز يسمى وحدة خدمة القناة وحدة خدمة البيانات أو Channel Service Unit/Data Service Unit (CSU/DSU) و مهمة هذا الجهاز تحويل الإشارت الرقمية القياسية للكمبيوتر الى إشارات رقمية متزامنة Synchronous و ثنائية القطبية Bipolar.أنظر الصورة.


قد ترغب بأن تحمل شبكتك الصوت و البيانات باستخدام نفس الخطوط الرقمية، و حيث أن الصوت يعتبر إشارات تماثلية فلا بد أولا من تحويلها الى إشارات رقمية ليتسنى نقلها عبر الخطوط الرقمية.
هذا التحويل من الإشارات التماثلية الى الرقمية يسمى Pulse Code Modulation (PCM) و هو يمر بثلاث مراحل:
1- أخذ عينات Sampling.
2- تثبيت القيم Quantizing.
3- الترميز Encoding.
في المرحلة الأولى يتم أخذ عينات من الإشارة التماثلية علىفترات منتظمة ، و كلما كان معدل أخذ العينات أكبر كلما كان تمثيل الإشارة التماثلية أفضل.أنظر الصورة.


في المرحلة الثانية يتم تقريب قيم العينات المأخوذة من الإشارة التماثلية الى أقرب عدد صحيح.أنظر الصورة.


في المرحلة الأخيرة يتم تحويل القيم العددية الصحيحة من النظام العشري الى النظام الثنائي (المتكون من صفر و واحد) ليتم بثها كإشارات رقمية.أنظر الصورة.


كل بت من البيانات يحتوي إما على القيمة صفر أو القيمة واحد.أنظر الصورة.


لتمثيل كل قيمة من قيم العينات المأخوذة و المقربة الى أقرب عدد صحيح يستخدم 8 بت (8 بت يساوي 1 بايت).
لنلق نظرة على الخدمة الرقمية T1 ، و التي تستخدم زوجين من الأسلاك لتوفير اتصال باتجاهين في نفس الوقت ، فأحد الأزواج مخصص للإرسال و الزوج الآخر للإستقبال.أنظر الصورة.


تعتبر خطوط T1 هي الأكثر شيوعا بين الخطوط الرقمية المستخدمة و هي تستطيع نقل الصوت و الفيديو إضافة للبيانات.
تصل سعة النطاق في خطوط T1 الى 1.544 ميجابت في الثانية و هي مقسمة الى 24 قناة ظاهرية و كل قناة تستطيع نقل البيانات بسرعة تصل الى 64 كيلوبت في الثانية.
تستخدم خطوط T1 في الولايات المتحدة و اليابان و جنوب أفريقيا فقط أما في غير هذه الدول فتستخدم خدمة مشابهة تسمى E1 و هي مكونة من 32 قناة و تصل سعة النطاق الكاملة لها الى 2.048 ميجابت في الثانية ، و في هذه الخطوط تستخدم قناتان لحمل معلومات التحكم بينما تستخدم الخطوط الأخرى لنقل البيانات.
تستطيع استئجار خط T1 كامل أو جزء منه ، يسمى كل جزء Fractional T1 (FT1) و تكون سعة نطاقه 64 كيلوبت في الثانية أو مضاعفات لهذا الرقم.
أما خدمة T3 فتوفر خطوط رقمية لنقل الصوت والبيانات بسرعة تتراوح بين 6 و 45 ميجابت في الثانية ، و من الممكن استخدام خط T3 ليحل محل عدة خطوط T1.
أما خدمة Switched 56 فتوفر سرعة اتصال تصل الى 56 كيلوبت في الثانية ، و هي أقل تكلفة و تستخدم عند الطلب و لا داعي لإستئجارها ، و كل جهاز يستخدم هذه الخدمة يحتاج الى جهاز CSU/DSU و الذي يستخدم للإتصال بالمواقع الأخرى لخدمة Switched 56.
عند استخدام خدمة T1 لنقل الصوت فإن سعة نطاق T1 تقسم الى 24 قناة صوتية و معدل النقل لكل من هذه القنوات يطلق عليه DS-0 Link.
يقوم DS-0 Link بأخذ ما معدله 8000 عينة من الإشارة الصوتية في الثانية الواحدة أي بتردد 8 كيلوهيرتز و نحن نعلم أن كل عينة يتم تمثيلها باستخدام 8 بت إذاً يكون معدل النقل على كل قناة صوتية 64000 بت أو 64 كيلوبت في الثانية ، في الولايات المتحدة كل قناة صوتية تنقل 56 كيلو بت من البيانات في الثانية بينما المقدار المتبقي من 64 كيلو بت أي 8 كيلوبت فيستخدم لنقل معلومات التحكم بالقناة.
تتكون Digital Signal level 1 (DS-1) من 24 قناة DS-0 أي 1.544 ميجابت في الثانية و هذه هي سعة النطاق الكلية لخط T1.
يتم التحكم بتوزيع سعة نطاق خطوط T1 باستخدام جهاز يسمى Network Resource Manager (NRM) و هو يقوم بتوفير سعة النطاق التي تتطلبها البرامج المختلفة.
تستخدم شبكات T1 تقنية Multiplexing لتسمح لمقدمي الخدمة بحمل أكثر من مكالمة عبر سلك واحد.
تقوم تقنية Multiplexing بجمع عدة إشارات من مصادر مختلفة داخل جهاز يسمى Multiplexer و الذي يقوم بتجميعها معا لتبث خلال سلك واحد و في الطرف المستقبل يتم الأمر بشكل معكوس.أنظر الصورة.


من الممكن تجميع عدة خطوط T1 للحصول على معدلات إرسال عالية و هناك أربع أنواع لهذه الخطوط المجمعة معا :
1- Digital Signal Level 1C (DS-1C).
2- Digital Signal Level 2-Facility (DS-2)
3- Digital Signal Level 3-Facility (DS-3)
4- Digital Signal Level 4-Facility (DS-4)
و لمعرفة خصائص كل نوع أنظر الى الجدول التالي:


فالنوع الأول DS-1C يستخدم نظام الحمل T1C و يتكون من قناتي T1 و قادر على حمل 48 قناة صوتية ويستطيع نقل البيانات بسرعة 3.152 ميجابت في الثانية.
أما النوع الثاني DS-2 فيستخدم نظام الحمل T2 و يتكون من 4 قنوات T1 و قادر على حمل 96 قناة صوتية و يستطيع نقل البيانات بسرعة 6,312 ميجابت في الثانية.
أما النوع الثالث DS-3 فيستخدم نظام الحمل T3 و يتكون من 28 قناة T1 و قادر على حمل 672 قناة صوتية ويستطيع نقل البيانات بسرعة 44,736 ميجابت في الثانية.
أما النوع الرابع DS-4 فيستخدم نظام الحمل T4 و يتكون من 168 قناة T1 و قادر على حمل 4032 قناة صوتية و يستطيع نقل البيانات بسرعة 274,760 ميجابت في الثانية.
قبل بث إشارات الكمبيوتر الرقمية على خطوط T1 يجب أن تمر على جهاز Multiplexer أو Mux . تنتقل إشارات الكمبيوتر الرقمية أحادية القطبية Unipolar خلال وصلة RS-232C الى Multiplexer ليتم تحويلها الى إشارات ثنائية القطبية Bipolar و يتم ذلك باستخدام مكون داخل Multiplexer يسمى Digital Service Unit (DSU) و تسمى هذه الإشارات DS-1 Signals.
أما Channel Service Unit (CSU) فيقدم واجهة بين DSU و مقدم الخدمة Service Provider.
يعتبر مقدم الخدمة هو المسئول عن صيانة أجهزة و معدات الإتصالات الرقمية.
لإختبار الإرسال الرقمي و التأكد من خلوه من أي مشاكل يتم إجراء بضعة اختبارات Loopback و التي يتم خلالها إرسال إشارة كهربائية عبر الخط الى جميع المكونات بشكل متسلسل فإذا استجاب الجهاز أو المكون لهذه الإشارة فهو يعمل بشكل جيد و يتم الإنتقال الى الجهاز الذي يليه الى أن يعثر على جهاز لا يستجيب للإشارة فيعرف أنه هو المسبب للمشكلة.
أنواع خطوط T1 الأولى كان عليها المرور عبر مبدلات تماثلية Analog Switches قبل أن تصل الى الشبكة المستقبلة لهذا كان لابد من استخدام جهاز يسمى Compressor/Decompressor (Codec) على طرفي كل وصلة رقمية ليقوم بالتحويل بين الإشارات الرقمية و التماثلية .أنظر الصورة.


أما الشبكات الحديثة فتكون رقمية من أولها الى آخرها.

ملخص الدرس:

تستخدم خدمة T1 الرقمية لنقل البيانات و الصوت و الفيديو بسرعة 1,544 ميجابت في الثانية .
أما الخدمة الشبيهة بها و المستخدمة خارج الولايات المتحدة و اليابان و جنوب أفريقيا فهي E1.
هناك عدة خدمات رقمية ناتجة عن تجميع عدة خطوط T1 هي T-1C و T2 و T3 و T4.
سيكون الدرس المقبل إن شاء الله بعنوان مبادئ الإرسال في الشبكات الواسعة : ثالثا: دوائر التبديل.

[ابوسيف]

موضوع جميل اخي رامي ...........الى الامام ...........

[rany7210]

اخي رامي انت مبدع ومميز في مواضيعك .. بارك الله فيك .. الى الامام ياصديقي .. تحياتي لك

[سراب]

كل الشكر الك اخي رامي
تقبل مروري
سراب

[رامي مازن]

لكم مني جميعا كل الشكر و المحبة على مروركم

[محمود عزام العرجه]

كل الشكر والتقدير اخي رامي

[رامي مازن]

اهلا و سهلا بك صديقي
و اشكرك على المرور و الرد