Tehnika telekomunikacionih komutacija

Saobracajni fakultet Univerziteta u Beogradu

Izvestaj sa vezbi iz predmeta:

Tehnika telekomunikacionih komutacija

Beograd .

Prenos informacije od njenog izvora, gde se formira poruka, do krajnjeg korisnika zahteva sistem prenosa te informacije u prostoru. Prenosnik informacije moze biti covek, mehanicki sistem kao i elektromagnetni talas.

Telekomunikacione mree obezbeuju brzu i efektivnu dostavu informacija, podrazumevajui i obradu, memorisanje i pruanje dopunskih informacionih usluga korisnicima.

One se mogu podeliti na vie naina.

Prema vrsti informacija :

• telefonska
• telegrafska
• za prenos podataka
• integrisana
• radio , tv

 Prema teritoriji koju pokrivaju :

• meunarodna
• nacionalna
• zonska
• mesna
• globalna i lokalna

Prema kategoriji korisnika:

• javna
• privatna

U zavisnosti od upravljanja mree:

• decentralizovana
• centralizovana

Prema strukturi:

• hijerarhijska
• nehijerarhijska

      Struktura mreze je odredjena cvornim tackama, linijama (granama) i njihovom povezanoscu.Kanal prestavlja kompleks uredjaja i sredina prostiranja koji obezbedjuju prenos poruke, odnosno signala iz jedne tacke u drugu.

      Jedan od osnovnih zadataka koji se resava pri formiranju mreze je povecanje iskoriscenja kanala, odnosno prenos sto vece kolicine informacija bez smanjenja kvaliteta usluge i prenosa.Povecanje iskoriscenosti kanala moguce je uzimanjem u obzir statistike svake poruke, odnosno postojanja prekida u jednom smeru pri uzajamnoj razmeni informacija.

(FrequencyDivision Multiplex)

Osnovna namena multipleksnih sistema je viestruko iskorienje prenosnih puteva. Naime, korienjem multipleksa omoguuje se prenos vie kanala preko iste prenosne linije. Razlikuju se dva fundamentalna naina realizacije ovih sistema:

• Princip realizacije frekvencijskog multipleksa
• Princip realizacije vremenskog multipleksa

Govorni signal koji se koristi u telefoniji je ogranien na opseg od 0,3kHz do 3,4 kHz dok se za opseg telefonskog kanala koji se koristi u sistemima za prenos koristi opseg od 0 do 4 kHz ime se prua mogunost boljeg iskorienja prenosnog puta. Zapravo, modulacijom razliitim sinusoidalnim signalima (nosiocima), pojedinani govorni opsezi se prebacuju u vie opsege i onda se prenose. Ovaj proces je poznat kao modulacija. Modulisani signal prenosi se du linije veze. U prijemniku se vri proces inverzan modulaciji. Signal se vraa u prvobitni osnovni oblik. Ovaj proces omoguava prenos vie simultanih govornih opsega du jedne linije.

(Time-Division Multipleks)

Princip vremenskog multipleksiranja zasnovan je na teoremi o odabiranju koja glasi: ako kontinualna funkcija vremena ima spektar koji se nalazi u intervalu uestanosti od 0 do f_m onda je ta funkcija potpuno definisana svojim trenutnim vrednostima, uzetim u ekvidistantnim trenucima vremena. Na prijemnoj strani originalni oblik signala moe biti obnovljen pomou tih uzoraka. Izmeu svakog uzorka pojavljuju se relativno veliki vremenski intervali. Ovi intervali mogu biti iskorieni za prenos drugih impulsno modulisanih signala tj. uzorci vie razliitih telefonskih signala mogu biti preneti jedan za drugim u ciklinim ponavljanjima. Uzorci se prenose kao impulsi razliite amplitude (analogni). Ovaj proces je poznat kao impulsna amplitudska modulacija (IAM).

Impulsna amplitudska modulacija se nekada primenjivala u sistemima sa vremenskom raspodelom kanala. Tome je doprinela jednostavnost postupka i kola za realizaciu ove vrste modulacije. Poto je ova vrsta modulacije osetljiva na um izrazitije nego druge vrste impulsnih modulacija time se ona vie i ne koristi u pomenutu svrhu ali je svakako prisutna u sistemima sa impulsnom kodnom modulacijom. Kod IAM-a razlikujemo dve vrste odabiranja: prirodno odabiranje (gde odbirak prati promenu signala) i regularno odabiranje (gde se odbirci uzimaju u tano definisanim trenucima, opisanim zakonom t=nT).

Princip na kome poiva postupak impulsno kodne modulacije zasniva se na diskretizaciji kontinualnih poruka, odnosno njima odgovarajuih signala. Poto se kontinualni signal (spektra ogranienog na ) moe diskretizovati po vremenu saglasno teoremi o odabiranju, on se moe predstaviti odbircima uzetim u tano definisanim vremenskim trenucima.

Meutim, odbirak koji se na opisani nain uzima iz svake funkcije predstavlja jednu od takvih moguih poruka i na taj nain se obrazuje skup stanja u kom su izmeu neke dve granice mogue sve amplitude odbiraka. Prema tome, takav skup stanja je neogranien. Ali, zahvaljujui kriterijumu reprodukcije i injenici da je korisnik poruke ogranien nekom konanom osetljivou prijema ovi signali se mogu zaokruivati na neke definisane vrednosti koje su odreene samom prirodom sistema koji se   naziva kvantizer koji obavlja funkciju diskretizacije signala po amplitudi. Naravno, pri samom zaokruivanju nivoa signala unosi se odgovarajua greka tj. greka kvantizacije.

Nakon toga, pristupa se sledeem stepenu u fazi impulsne kodne modulacije, procesu kodovanja gde se svaki odbirak prikazuje odgovarajuim nizom simbola. Naravno, broj simbola (bita) kojima se svaki odbirak prikazuje zavisi i od broja kvantizacionih nivoa kvantizera.

Postavlja se pitanje: ta se postie ovakvim principom modulacije? Pre svega, problem prijema se svodi na jednostavne probleme odluivanja. Prijemnik svaki put treba da odgovori da li je u posmatranom intervalu predajnik poslao simbol ili ne.

Takoe, u sistemima sa impulsno kodnom modulacijom moe se tolerisati znatno vei um nego u analognim sistemima, jer u ovim um ima kumulativno dejstvo na kvalitet prenosa.

Kod sistema sa impulsno kodnom modulacijom ovaj efekat se moe izbei iz prostog razloga to se u regeneratorskim stanicama vri regeneracija signala i time neutralie um. Sve ove prednosti se realizuju zahvaljujui veem utroku propusnog opsega to predstavlja jedini nedostatak ove vrste modulacije.

v     Signalizacija za komutacione sisteme i podela

Pod sistemom signalizacije podrazumevaju se skupovi signala koji omogucavaju razmenu upravljackih poruka.Prema unapred definisanim uslovima, signalizacija u telefoniji predstavlja sredstvo i postupak pomocu kojih razliciti elementi(parametri) jedne telefonske veze medjusobno komuniciraju u cilju uspostavljanja veze, nadzora nad vezom i raskidanja veze po zavrsetku poziva.

Ø      Skupovi signala se generalno dele u dve grupe:

1)Registarski(Upravljacki)-za prenos numerickih i drugih informacija neophodnih za uspostavljanje veze(koordinacija rada registra u polaznoj centrali iodgovarajucih uredjaja u dolaznoj centrali).Registarski signali se koriste samo za vreme uspostavljanja veze, tj. pre uspostavljanja govornog puta.

2)Linijski-za nadzor nad vezom(uspostavljanje, kontrola i raskid veze).Prenose se pre, za vreme i posle uspostavljanja veze.

Za ostvarivanje funkcije komutacije neophodno je da komutacioni sistem neprekidno vri razmenu podataka, odnosno upravljakih poruka sa svojom okolinom. Pod okolinom komutacionog sistema se podrazumevaju u uem smislu sve korisnike linije i prenosniki vodovi prikljueni na sistem. Podaci odnosno upravljake poruke se prenose signalima, a njihova razmena posredstvom signala naziva se signalizacija. Osnovni cilj je da se postigne to bra i sigurnija razmena to veeg broja informacija izmeu centrala, kako bi se poveale eksploatacione mogunosti i ekonominost funkcionisanja mree.

Ø      Funkcije signalizacije obuhvataju:

signalizacija izmeu komutacionih sistema i pretplatnikog aparata;

signalizacija izmeu komutacionog sistema;

Ø      Prema nainu prenoenja signalizacija moe biti :

po pridruenom kanalu (CAS Channel Associated Signaling)

po zajednikom kanalu (CCS Common Channel Signaling)

Kod CAS  signali se prenose po kolu/kanalu po kome se prenose odgovarajue korisnike poruke ili po posebnom signalizacionom kolu/kanalu stalno pridruenom kolu/kanalu korisnike poruke.

Kod CCS signali koji odgovaraju veem broju kola/kanala korisnikih poruka alju se u formi poruka po posebnom zajednikom kolu/kanalu.

Na primer: u okviru rama primarnog PCM-a moe se dodeliti bilo koji kanal, osim nultog, za prenos signalizacije.Tada je protok signalizacionog kanala 64kb/s i moe da prenese signalizacione kriterijume za oko 2000 govornih signala.

v     Signalizacija CCS No. 7

CCS No.7 je sistem signalizacije kod koga se signalizacione informacije koje se odnose na vei broj telefonskih kanala, kao i druge informacije npr. za upravljanje mreom, prenose posebnim zajednikim kanalom u vidu adresnih poruka. Kako signalizacione poruke predstavljaju kratke pakete podataka, CCS No.7 je razvijen korienjem paketske komutacije. Uvoenje mree sa paketskom komutacijom za prenos signalizacionih poruka pri uspostavljanju poziva omoguava uvoenje drugih slubi koje podravaju prenos podataka. Da bi se ostvarile funkcije usmeravanja i signalizacije u mrei, od jedne do druge centrale alju se poruke. vorovi prosleivanja STP (Signaling Transfer Points) su locirani u samom komutacionom voru ili su geografski odvojeni od njega. STP omoguavaju generisanje i prenos signalizacionih poruka .

Osnovne karakteristike CCS No.7 su :

• digitalni oblik signala upakovan u signalizacione poruke;
• prenos signala po posebnom signalizacionom kanalu nezavisno od prenosa govora ;
• funkcionalna struktura CCS7 je bazirana na odvijanju transportnih funkcija (MTP Message Transport Part) od funkcija korisnika;
• za prenos signalizacionih poruka izmeu centrala ili drugih vorita u telekomunikacionoj mrei koriste se signalizacioni linkovi podataka ;
• vea ekonominost, bolje iskorienje signalizacionog kanala formiranjem posebne signalizacione mree;
• jedinstvena signalizacija za sve nivoe mree od internacionalnog do najnieg hijerarhijskog nivoa u nacionalnoj mrei;
• mogue velike brzine prenosa signala (uglavnom za protoke od 64 kb/s, a u sluaju analognog prenosa mogu se koristiti protoci od 4,8 kb/s);
• veliki asortiman signala;
• ima mogunost automatskog nadgledanja i upravljanja signalizaciornom mreom;
• koristi razliite medijume prenosa (bakarni, optiki kabl; radio-relejne veze , satelitske veze);

Arhitekturu CCS 7 ini :

• korisniki deo (User Part) UP
• zajedniki deo za prenos poruka (Message Transfer Part) MTP

UP je namenjen za razliite korisnike i pojavljuje se u vie varijanti. On odgovara protokolima viih nivoa kojima se realizuju korisnike funkcije. Funkcije UP-a su:

osnovne telefonske funkcije, korisnike funkcije za prenos podataka komutacijom kanala i ISDN korisniki deo koji omoguava kombinaciju usluga prenosa govora, podataka i videa. UP koristi usluge mree posredstvom dela za prenos poruka.

MTP omoguava prenos poruka bez prethodnog uspostavljanja veze. On omoguava pouzdan prenos signalizacione informacije izmeu korisnikih delova istog tipa na razliitim lokacijama u mrei. Sredstva pomou kojih se realizuju signalizacione mree su elementi i funkcije MPT-a.

Funkcije MTP-a podeljene su na tri nivoa :

• nivo funkcije prenosa i signalizacije na nivou bita.
• nivo funkcije signalizacionog linka , signalizacija na bazi okteta i provera ispravnosti prenete poruke.
• nivo funkcije mree signalizacije, usmeravanje prema korisnikim delovima ili susednim komutacionim centrima.

Signalizacione take (SP) formiraju signalizacione poruke (SU Signal Unit) koje se razmenjuju izmeu SP i STP radi uspostavljanja i raskidanja veze ili radi odravanja mree, ali se one mogu razmenjivati i u toku trajanja veze ako elimo prei sa govorne veze na vezu sa podacima i obrnuto.

Razlikujemo tri vrste signalizacionih poruka :

• MSU ( Message Signal Unit ) signalizaciona poruka
• LSSU ( Link Status Signal Unit ) statusna poruka
• FISU ( Fill-In Signal Unit ) je poruka za popunjavanje

MSU je signalizaciona poruka koja se prenosi u fazi uspostavljanja i raskidanja veze .

Ako neki korisniki deo UP alje poziv prema susednoj centrali, na etvrtom nivou se formira po odreenom formatu korisniki deo koji sadri informacije o pozvanom i pozivajuem uesniku i eventualno o usluzi koja e se koristiti u tom pozivu.

Korisniki deo se predaje treem nivou na kojem se dodaje labela za usmeravanje signalizacione poruke na odreeni smer, sa naznakom informacionog kanala CIC (Circuit Identification Code) koji e se kasnije koristiti za vezu a za sada se rezervie i SIO (Service Identification Octet) koji je karakteristian za svaki korisniki UP (za svaku slubu).

Znaenje ostalih polja koja se na ovom nivou dodaju je :

• OPC ( Origination Point Code) adresa izvornog vora
• DCP ( Desetination Point Code ) adresa odredinog vora

Na drugom nivou se dodaje redni broj poruke koja se alje unapred kao i redni broj poruke koji se alje unazad. Takoe, u okviru MSU-a drugog stepena se nalaze i sledea polja:

• BIB-identifikator poruke inazad;
• FIB-identifikator poruke unapred;
• LI-identifikator duine poruke;
• CK-blok za proveru parnosti tj. ispravnosti prenete poruke;
• F-zastvica, biti koji se dodaju na kraju poruke sa ciljem da razdvoje dve susedne poruke;
• SIF-signalno informaciono polje koje sadri korisnike informacije o traenom signalizacionom centru i vodovima kojima se poruka kree pri prenosu;