ما هي الجذوع والمضاعفة في شبكات الحاسوب Trunks and Multiplexing

تتطور تقنية “WDM” بمعدل يشوه تكنولوجيا الكمبيوتر، وتم اختراع “WDM” في عام 1990م وكان للأنظمة التجارية الأولى ثماني قنوات تبلغ “2.5 جيجابت / ثانية” لكل قناة، وفي عام 1998م ظهرت أنظمة مع “40 قناة 2.5 جيجابت / ثانية”، وفي عام 2006م تم تسويق المنتجات بـ “192 قناة” بسرعة “10 جيجابت في الثانية” و”64 قناة” بسرعة “40 جيجابت في الثانية” بسرعات تصل إلى “2.56 تيرابايت في الثانية”.

ما هي الجذوع Trunks

الجذوع “Trunks”: هي عبارة عن قنوات اتصال ذات عرض نطاق ترددي كبير تربط مراكز التبديل وتشكل جوهر شبكة الهاتف، كما يتكون الجذع من مجموعة من ترددات البث المناسبة للاتصالات طويلة المدى للعديد من إشارات الصوت والبيانات في وقت واحد.

سمات الجذوع Trunks

• أنّها تحمل معلومات رقمية على عكس الإشارات التماثلية التي تحملها الحلقات المحلية.

• وهي مصممة لنقل الصوت والبيانات.

• يمكنهم حمل ملايين المكالمات في وقت واحد عبر مسافات طويلة.

• لديهم نطاق ترددي مرتفع للغاية.

• وهي تتكون بشكل عام من مجموعة من كابلات الألياف الضوئية مجمعة معاً لزيادة عرض النطاق الترددي.

• هناك طريقة أخرى لتحقيق عرض النطاق الترددي العالي وهي استخدام ارتباط واحد عالي السعة يمكنه نقل العديد من الإشارات مع تعدد إرسالها معاً.

أنواع الجذوع المستخدمة في شبكات الهاتف

• “Toll connect Trunk”: هي الخطوط التي تربط المكاتب النهائية بالمكاتب ذات الرسوم. يتم استخدام كابلات الألياف الضوئية هنا.

• “Intertoll Trunk”: هي قنوات ذات نطاق ترددي عالٍ للغاية تربط إمّا مكتبين برسوم مرور عبر مكاتب تبديل وسيطة، ويتم استخدام كابلات الألياف الضوئية وأجهزة الميكروويف هنا.

ما هي المضاعفة في الجذوع Trunks and Multiplexing

يتمثل أحد الحلول الممكنة في استخدام قناة ذات نطاق ترددي عالٍ واستخدام تعدد الإرسال للإرسال المتزامن لعدة إشارات، وتعدد الإرسال هو وسيلة للجمع بين أكثر من إشارة خلال وسيط مشترك وتقنيات تعدد الإرسال المعروفة في قنوات الاتصال، هي تعدد الإرسال بتقسيم الوقت “TDM” وتعدد الإرسال بتقسيم التردد “FDM”.

حيث في “TDM” يُسمح للمستخدمين بإجمالي النطاق الترددي المتاح على أساس مشاركة الوقت، وفي “FDM” يتم الجمع بين إشارات الترددات المختلفة للإرسال المتزامن، وطورت شركات الهاتف مخططات مفصلة لمضاعفة العديد من المحادثات عبر هجمة فعلية واحدة، كما يمكن تقسيم مخططات تعدد الإرسال إلى فئتين أساسيتين:

1- تعدد الإرسال بتقسيم التردد FDM

يتم تقسيم طيف التردد بين القنوات المنطقية ويتم تخصيص نطاقات التردد الفردية لمستخدمين مختلفين، وكمثال من مجال آخر للحياة يمكن أن يأخذ البث الإذاعي، حيث يتم تخصيص ترددات مختلفة لمحطات راديو مختلفة.

2- تعدد الإرسال بتقسيم التردد الوقت TDM

يتناوب المستخدمون “في روبن دائري” كل واحد يحصل بشكل دوري على النطاق الترددي الكامل لفترة قصيرة من الوقت.

أساسيات مضاعفة في جذوع

يلزم وجود جذوع لإجراء عدد كبير من المكالمات في وقت واحد ويتمثل أحد الخيارات في توفير عدد كبير من قنوات الاتصال ذات النطاق الترددي المنخفض، ومع ذلك فإن تكلفة تركيب وصيانة صندوق النطاق الترددي المنخفض تكاد تكون مماثلة لتكلفة تثبيت نظير ذي نطاق ترددي أعلى، لذا فإنّ تثبيت عدد كبير من قنوات الاتصال ذات النطاق الترددي المنخفض ليس قراراً اقتصادياً.

كما أنّ “Trunks and Multiplexing” هي الطرق السريعة لشبكة الهاتف ليست فقط أسرع بكثير من الحلقات المحلية ولكنها تتميز بجانبين آخرين، وينقل قلب شبكة الهاتف المعلومات الرقمية وغير التماثلية وإنّه الإيقاع وليس الصوت، كما يتطلب ذلك إجراء مسح ضوئي في المكتب النهائي للإرسال عبر خطوط المسافات الطويلة.

تقوم خطوط المسافات الطويلة بإجراء آلاف إن لم يكن ملايين والمكالمات في نفس الوقت، ويُعد هذا التبادل في جذوع وتعدد الإرسال مهماً لتحقيق وفورات الحجم، حيث إنّ تكلفة تركيب وصيانة العمود الفقري عالي السعة يكلفان بشكل أساسي نفس المبلغ مثل الخط الرئيسي منخفض السعة الذي يربط بين مكتبين للتبديل، كما يتم تحقيق ذلك عن طريق استخدام بعض الإصدارات من جذوع الإرسال وتعدد الإرسال.

1- رقمنة الإشارات الصوتية

تُعد رقمنة الإشارات الصوتية هي بداية تطوير شبكة الهاتف وتعاملت النواة مع المكالمات الصوتية كمعلومات تمثيلية، كما تم استخدام طرق مضاعفة تقسيم الطول الموجي لسنوات عديدة لتعدد قنوات الصوت بتردد “4000 هرتز” وتتكون من “3100 هرتز” بالإضافة إلى نطاقات الحراسة إلى كتل أكبر.

2- تقسيم الوقت

يُستخدم تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني المستند إلى “PCM” لإرسال مكالمات صوتية متعددة عبر قنوات الاتصال عن طريق إرسال عينة من كل مكالمة كل “125 ميكرو ثانية”، وعندما أصبح الإرسال الرقمي تقنية قابلة للتطبيق لم يتمكن الاتحاد الدولي للاتصالات، والذي كان يُسمى آنذاك “CCITT” من الاتفاق على معيار دولي لـ “MIC”، ونتيجة لذلك يتم استخدام أنظمة غير متوافقة مختلفة في بلدان مختلفة حول العالم.

• “CCITT” هي اختصار لـ “International Telegraph and Telephone Consultative Committee”.

• “MIC” هي اختصار لـ “Modular Industrial Controller.

3- SONET / SDH

في طور الألياف الضوئية كان لكل شركة هاتف نظام مضاعفة تقسيم الوقت الخاص بها، وبعد انهيار “AT & T” في عام 1984م، كان على شركات الهاتف المحلية الاتصال بالعديد من مزودي خدمة المسافات الطويلة وجميعهم لديهم أنظمة بصرية مختلفة لتقسيم الوقت وأصبحت الحاجة إلى التوحيد واضحة، وفي عام 1985م بدأ قسم الأبحاث في شركة “Bell-core” العمل على معيار يسمى الشبكة البصرية المتزامنة “SONET / SDH“.

• كان على “SONET / SDH” ضمان تفاعل مختلف المشغلين، ولتحقيق هذا الهدف كان من الضروري تحديد معيار إشارة مشترك لطول الموجة والمدة وهيكل الإطار وغيرها من المشاكل.

• كان هناك حاجة إلى وسائل لدمج أنظمة كفاءة الطاقة الرقمية، ويعتمد الاتحاد الأوروبي وأوروبا واليابان جميعها على قنوات “PCM” بسرعة “64 كيلوبت في الثانية”، ولكنها مجتمعة بطرق مختلفة وغير متوافقة.

• كان من المفترض أن توفر “SONET / SDH” طريقة لتعدد إرسال عدة قنوات رقمية، وفي وقت تصميم “SONET” كان أسرع مشغل رقمي “T3” بسرعة “44736 ميجابت / ثانية”، كما تم تعريف “T4” ولكن تم استخدام القليل ولم يتم تحديد أي شيء فوق سرعة “T4″، وكان جزء من مهمة “SONET” هو الاستمرار في التسلسل الهرمي حتى جيجابت / ثانية وما فوق، وهناك حاجة أيضاً إلى طريقة قياسية لتعدد إرسال القنوات الأبطأ في قناة “SONET / SDH”.

• يجب أن تدعم “SONNET / SDH” العمليات والإدارة والصيانة “OAM” المطلوبة لإدارة الشبكة، والأنظمة السابقة ليست جيدة جداً ولا يمكنها القيام بذلك جيداً.

ملاحظة:“SONNET / SDH” هي اختصار لـ “Synchronous optical networking synchronous digital hierarchy”.

ملاحظة:“OAM” هي اختصار لـ “Operations, administration and management”.

ملاحظة:“PCM” هي اختصار لـ “pulse-code modulation”.

4- الطول الموجي المقسم

يستخدم تعدد الإرسال بتقسيم التردد وكذلك مضاعفة تقسيم الوقت لاستغلال النطاق الترددي الهائل لقنوات الألياف الضوئية وهذا ما يسمى تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي “WDM”، كما يتم الجمع بين أربعة ألياف في جامع بصري ولكل منها طاقة لها طول موجي مختلف.

يتم دمج أربع حزم في ألياف مشتركة لنقلها إلى وجهة بعيدة وفي الطرف المقابل الشعاع مقسم إلى العديد من الألياف التي كانت موجودة عند المدخل، كما تحتوي كل ألياف ناتجة على نواة قصيرة مصممة خصيصاً لتصفية جميع الأطوال الموجية مطروحاً منها واحد، ويمكن إرسال الإشارات الناتجة إلى الوجهة أو يمكن دمجها بطرق مختلفة لنقل تعدد إرسال إضافي.

كما يتم حزم القنوات بإحكام في الألياف بمسافة “200 جيجاهرتز”  أو “100 جيجاهرتز”  أو “50 جيجاهرتز” فقط، وعندما يكون عدد القنوات كبيراً جداً ويتم فصل الأطوال الموجية عن بعضها البعض يُطلق على النظام اسم “DWDM“.

• “DWDM” هي اختصار لـ “Dense Wavelength Division Multiplexing”.

• “WDM” هي اختصار لـ “Wavelength Division Multiplexing”.