Retea de Telecomunicatii [PDF]

Zitiervorschau

INTRODUCERE Prezenta lucrare presupune studierea unui element principal din rețeaua de telecomunicații și anume a sistem de comutație de tipul EWSD Siemens și dispersia traficului pe rute. Scopul cursului analizat este de a însuși elementele fundamentale ale tehnicilor şi sistemelor de comutaţie, cu rolul fiecăruia în prelucrarea unui apel. În partea teoretică se va preciza arhitectura generală a sistemului de comutație EWSD Siemens, caracteristicile tehnice și însăși procesul de realizale a unui apel , ce include 7 faze . Executarea tuturor itemilor din capitolul 2 permite de a determina calculul sarcinii traficului într-o rețea de centrale telefonice digitale EWSD Siemens și dispersia traficului pe rute. Terminale - aflate în dotarea utilizatorilor şi având structuri şi funcţii adecvate serviciilor oferite de reţea şi la care ele au acces; Centre de comutaţie - care asigură comutarea între toate categoriile de linii ce sunt conectate la ele (de abonaţi şi/sau de joncţiuni urbane, interurbane sau internaţionale) şi care sunt numite în mod generic noduri ale reţelei. Ele constituie partea inteligentă a reţelei de telecomunicaţii, deoarece prin logica lor internă şi folosind conţinutul informaţiilor oferite de sursele de apeluri sunt capabile să ia decizii de îndrumare a apelurilor spre destinaţiile lor. Circuite (fizice) de legături folosite pentru transmiterea semnalelor electrice între terminale şi noduri sau numai între noduri. Aceste circuite sunt: - linii de abonat - care leagă terminalele abonaţilor la centrele proprii de racordare şi care constituie reţeaua de acces (reţea de abonat) - joncţiuni (numite şi trunchiuri") - care leagă nodurile între ele (conform structurii reţelei) şi care formează reţeaua de intercomunicaţii (reţeaua de joncţiuni). Toate acestea constituie împreună mediile de transmisie, realizate fizic prin linii bifilare cu conductori de cupru, cabluri torsadate, cabluri coaxiale, fibră optică, canale radio etc. Reţeaua de acces şi reţeaua de joncţiuni pot fi grupate în ceea ce se numeşte în mod curent reţeaua propriu-zisă, care reprezintă componentul cel mai larg şi mai greu de întreţinut al reţelei de telecomunicaţii, datorită multitudinii circuitelor sale şi al lungimii acestora, precum şi al diversităţii manierelor de transmisie.

1PARTEA TEORETICĂ

Reţeaua de telecomunicaţii este acest sistem global de echipamente şi mijloace de comunicare la distanţă între utilizatori diferiţi, care schimbă între ei informaţii de orice natură şi emise în orice formă utilizabilă: materiale scrise sau tipărite, imagini fixe sau mobile, cuvinte, muzică, semnale de control al unor mecanisme, date. Transmisiile sunt făcute prin intermediul unor echipamente electromagnetice, electronice sau combinaţii ale acestora şi folosesc ca suport fizic conductori metalici, fibre optice sau atmosfera terestră. Participanţii într-un proces de comunicaţie sunt foarte diferiţi, din punctul de vedere al modului de implicare directă în comunicare sau din cel al tipului de comunicare la care au acces. De exemplu, persoanele implicate într-o comunicaţie telefonică sunt precis identificate şi ele schimbă bidirecţional semnale vocale (cuvinte) pe toată durata comunicaţiei, în schimb, în comunicaţiile de tip difuziune (radiodifuziune sau televiziune) sursa de programe emite unidirecţional semnale, fără ca din partea posibililor destinatari să existe vreo garanţie sau vreo obligaţie de recepţie a acestor informaţii. În mod tradiţional, telecomunicaţiile sunt divizate în două mari subdomenii tehnice: transmisiunile şi comutaţia, fiecare având la rândul lor câteva componente specifice, aşa cum sunt ele prezentate schematic în figura 1.1. Comunicaţiile prin semnale electrice au apărut în 1837 prin inventarea în mod independent de către Wheatstone şi Morse a telegrafului: un sistem ce constă în principal din legături punct-la-punct, pe care, la un moment anumit de timp, se trimit informaţii într-un singur sens.

Figura 1.1 Subsisteme de telecomunicaţii l .2 Structura şi funcţiile reţelei În cadrul domeniului de telecomunicaţii sunt implicaţi mai mulţi participanţi şi anume: utilizatori, operatori publici, furnizori de servicii, fabricanţi de echipamente şi componente (hardware şi software), investitori, guvernanţi. Cum utilizatorii de telecomunicaţii trebuie să plătească serviciile pentru a acoperi costurile furnizorilor şi operatorilor, pentru achiziţie, instalare şi întreţinere, ei sunt numiţi în mod curent abonaţi sau clienţi. Reţeaua de telecomunicaţii, ca sistem global, participă activ la realizarea schimbului informaţional ce este propriu unei comunicaţii, prin diversele sale componente şi pe toată durata acesteia. În cele ce urmează, sunt prezentate componentele tehnice ale reţelei, în ordinea în care ele se înlănţuie pe traseul

între corespondenţii unei comunicaţii. Se are în vedere că reţeaua actuală este instruită pe suportul reţelei telefonice clasice şi în consecinţă serviciul telefonic este considerat cu prioritate. Fără a face vreo eroare, se poate considera că utilizatorii principali ai reţelei sunt abonaţii telefonici. Ei reprezintă de fapt persoane fizice sau juridice care, fiind conectate la reţea, pot beneficia pe baza unui abonament de serviciul telefonic. Orice abonat care doreşte să stabilească o legătură telefonică iniţiază un apel, care este oferit reţelei spre prelucrare. Abonatul care oferă apelul este abonat chemător, adică sursă de apel. Apelul este totdeauna adresat unui alt abonat, abonatul chemat, ce reprezintă de fapt destinaţia apelului. Dacă la sfârşitul prelucrării apelului este atinsă destinaţia, atunci schimbul informaţional are loc, iar apelul este satisfăcut. Apelul există deci în reţea pe toată durata sa de viaţă, care cuprinde un interval de timp necesar stabilirii tuturor conexiunilor şi un altul pentru schimbul efectiv de informaţii între cei doi corespondenţi. Considerând, într-o perioadă de observaţie, toţi clienţii prezenţi în reţea, împreună cu duratele de viaţă pentru apelurile lor, putem aprecia de fapt sarcina (încărcarea) reţelei sau traficul oferit de clienţi (vezi anexa 5).

Figura 1.4 Ciclul traficului în reţeaua de telecomunicaţii

Traficul are un dublu statut în reţeaua de telecomunicaţii: este "produsul" reţelei pentru că este oferit de abonaţi, dar este şi "materia primă" prelucrată în resursele sale, pentru că este destinat abonaţilor şi trebuie îndrumat spre aceştia. Utilizatorii reţelei nu sunt specializaţi pentru a avea o anumită poziţie într-un apel, putând fi după caz chemători sau chemaţi, înseamnă că de fapt traficul parcurge în reţea un ciclu (de viaţă): apelul este oferit de către abonatul chemător (un terminal al reţelei), este prelucrat de resursele reţelei, fiind îndrumat spre abonatul chemat (alt terminal al reţelei), ca apoi, să se încheie la sfârşitul schimbului de informaţii efectuat între cei doi corespondenţi (figura 1.4).    

1.4 Sistemul EWSD

Proiectat în Germania, sistemul EWSD este destinat aplicaţiilor de capacităţi medii şi mari în care se comută trafic mixt, local şi de tranzit. Astfel, numărul joncţiunilor sau liniilor deservite poate să ajungă până la 60.000 respectiv 250.000, reţeaua de conexiune poate comuta până la 30.000 E, iar unitatea centrală de procesare poate atinge capacitatea de 1.000.000 BHCA. Primul sistem EWSD a fost pus în funcţiune în anul 1980, fiind integrat în reţeaua de telecomunicaţii a Republicii Sud Africane. Schema bloc a unei centrale mixte de tip EWSD, compatibilă ISDN, este prezentată în figura 13.5.

Figura 1 Arhitectura sistemului EWSD

Unităţile numerice de linie DLU (Digital Line Unit) au rolul de a concentra în format MIC cu debit de 2048 Kbit/sec sau 1544 Kbit/sec în funcţie de ierarhia sincronă de multiplexare folosită (europeană sau nord americană), traficul de pe liniile de intrare. Liniile de intrare pot fi analogice, caz în care se conectează la modulele SLMA (Subscriber Line Module Analogic) sau numerice, situaţie în care se utilizează modulele SLMD (Subscriber Line Module Digital). Fluxurile de la ieşirea din unităţile DLU sunt direcţionale către blocurile LTG (Line Trunk Group) care deservesc, aşa cum reiese şi din denumirea lor, atât linii de abonat cât şi joncţiuni de orice natură. Desigur, în cazul joncţiunilor analogice, acestea sunt iniţial multiplexate prin intermediul blocului SC-MUX (Signal Convertor Multiplexer) care efectuează şi conversia în format numeric. Unităţile LTG se conectează la reţeaua de conexiuni cu transfer sincron; reţeaua are structură TST sau TSSST, în cazul aplicaţiilor de capacitate mare. În privinţa multiplexării fluxurilor numerice, sistemul EWSD foloseşte două nivele. Primul nivel utilizează un cadru cu un debit de 2048 sau 1544 Kbit/sec provenit de la 32 sau 24 canale, iar al doilea nivel conţine 128 de intervale temporale ce generează un debit de 8,192 Mbit/sec. Codurile folosite respectă standardul MIC pe 8 biţi cu frecvenţa de eşantionare de 8 kHz, iar pentru compandare se poate opta pentru legea A sau legea . Comanda sistemului EWSD este caracterizată printr-o descentralizare accentuată. Astfel fiecare componentă majoră deţine un element de comandă care se numeşte DLUC (DLU Control) în cazul unităţilor DLU, GP (Group Processor) în cazul unităţilor LTG şi SCG (Switching Group Control) în cazul reţelei de conexiuni. În principal, aceste elemente asigură realizarea funcţiilor de concentrare trafic şi semnalizare, inclusiv conectarea de receptoare şi transmiţătoare aferente (DLUC şi GP), precum şi alocarea, respectiv eliberarea traseelor prin reţeaua de conexiuni (SGP). Pentru semnalizarea pe canal semafor, sistemul dispune de o unitate specială, intitulată CCNC (Common Channel Signaling Network Control), care nu este însă precizată în figura 13.5. Coordonarea în ansamblu a tuturor funcţiilor îndeplinite de sistem, revine în sarcina unităţii CP (Coordonation Processor), care comunică cu elementele sus amintite prin intermediul modulului MB (Afessage Suffer) şi al reţelei de conexiuni SN (Switching Network). Comunicarea, ce se poate realiza şi direct între unităţi LTG, se realizează prin canale de 64 Kbit/sec care au statut semipermanent. Pe lângă coordonare, unitatea CP asigură funcţiile legate de fazele cu desfăşurare centralizată implicate de prelucrarea apelurilor, precum şi toate funcţiile de exploatare şi administrare cu care este înzestrat sistemul; un terminal adecvat OMT (Operation and Maintenance Terminal) este prevăzut în acest scop. Limbajul de programare utilizat în elaborarea software-ului este cei recomandat de CCITT şi anume CHILL (adoptat şi de către sistemele ALCATEL E10B, care au utilizat iniţial limbajul CPL1). Toate părţile vitale ale sistemului EWSD sunt înzestrate cu redundanţă care în cazul unităţilor CP se materializează în utilizarea a n  2 procesoare identice, care activează în paralel prin divizarea sarcinii, iar în cazul reţelei de conexiuni în două planuri identice cu funcţionare sincronă din care doar unul este utilizat în stabilirea legăturilor. În privinţa unităţilor LTG, acestea nu sunt redundante, dat fiind faptul că ele deservesc un număr redus de terminaţii. Din acest motiv, pentru a elimina efectele negative ale defectării unei unităţi LTG, traficul provenit de la o unitate DLU este distribuit la două unităţi LTG, asigurându-se astfel o redundanţă implicită prin partajare de sarcină.

Domeniul de utilizare a centralei EWSD Sistemul EWSD poate fi folosit pentru realizarea diferitor tipuri de centralei pentru realizarea unei game largi de servicii, după cum urmează  Centrală locală ―deserveşte abonaţii dintr-o zonă (cartier, localitate). Capacitatea centralei poate fi de cîteva sute pînă la 250.000 de linii.  Centrală de tranzit ― este un nod al reţelei care asigură interconectarea între centrale. Poate avea o capacitate de maxim 60.000 de trunchiuri.  Centrala locală/tranzit―dirijeaza traficul de tranzit sau interurban, ca şi traficullocal.  Centrală internaţională ―realizează funcţii specifice ca: sisteme de semnalizare internaţionale, compensarea ecoului pentru legături internaţionale şi linkuri prinsatelit, statistici şi deconectări interadministraţii Aceste functii pot fi integrate şi în centralele naţionale dacă este necesar.  Centru de comutaţie pentru posturi mobile ― reţeaua modern de radiotelefoane mobile are o structură celulară pentru a asigura o utilizare economică a frecvenţelor accesibile în întreg spatiul. Cînd un utilizator se deplasează dintr -o zona în alta se realizează automat comutaţia între centrele de comutaţie pentru posturile mobile asociate celulelor reţelei. Capacitatea unui centru de comutaţie pentru posturi mobile este de maxim 65.000 abonaţi cu radiotelefoane.  Centrală rurală/container care deserveşte maxim 7.500 abonaţi. Centrala este echipată cu reparţitor principal, sursă de alimentare şi o unitate de ventilaţie.

Figura 3 Structura centralei EWSD

Cracteristicile tehnice ale centralei EWSD Caracteristicile tehnice generale ale sistemei existente EWSD:   Centrale telefonice: numărul liniilor de abonaţi până la 250000 numărul liniilor de conexiune până la 60000 capacitatea de comutaţie până la 25200 Erl   Centrale telefonice rurale: -numărul liniilor de abonat – până la 7500   Centre de comutaţie pentru obiectele în mişcare: numărul liniilor de abonat  până la 80000 la un centru de comutaţie    Blocul de abonat digital: numărul liniilor de abonat până la 950   Sistema de comutaţie: numărul comutatoarelor digitale până la 300 la centrală  numărul de încercări de stabilire a legături în ora de trafic maximal (BHCA) – mai mult de 1000 BHCA (traficul A) conform recomandaţiilor CCITT Q.504. Procesorul coordonator  capacitatea dispozitivului de memoriepână la 64 Mbait capacitatea adresei până la 4Gbait   Unitatea De comandă cu reţeaua de semnalizare pe canal comun   –  până la 254 de canale de semnale Tensiunea de lucru: -48V curent continuu sau -60 curent continuu  Puterea consumată  –  în jur de 1,5 W/linie.

1.4 FAZE DE APEL Definirea fazelor de apel are ca scop final înţelegerea rolului şi principiului de funcţionare pentru fiecare echipament care conlucrează la realizarea unui apel. Prezentarea se face pe baza fig. 9, care schematizează stabilirea unei comunicaţii între un abonat chemător şi un abonat chemat, prin intermediul unei reţele oarecare.

Abonat chemător

Abonat chemat

Reţea

Solicitare Alocare de resurse

Preselecţie

Invitaţie la transmisie

Numerotare

Cifre succesive Traducerea adresei Selecţia circuitelor

Traducere Selecţie

Revers apel

Apel

Sonerie

Conversaţie

Eliberare

Răspuns

Conexiune de la un cap la altul şi iniţierea taxării convorbirii

Închidere

Invitaţie la închidere Oprirea taxării

Această reţea se poate limita la o singură centrală, atunci când cei doi abonaţi sunt conectaţi în acelaşi nod de comutaţie. În caz contrar, reţeaua este constituită dintr-un lanţ de centrale, ceea ce va antrena (utiliza) şi o anumită semnalizare între ele. Fig. 9 Fazele unei apel

Fazele succesive ale unui apel sunt următoarele: 1) PRESELECŢIA – un utilizator solicită o comunicaţie, în cazul unei comunicaţii telefonice este vorba de simpla deschidere a aparatului telefonic (ridicarea receptorului de pe furcă). Centrul de comutaţie la care este racordat chemătorul, sesizează apariţia apelului şi verifică dacă îl poate trata. În caz afirmativ (când blocul de comandă dispune de cel puţin un receptor de numerotare liber), se efectuează o conexiune unidirecţională de la auxiliarul generator al tonalităţii „invitaţie la transmiterea

numerotării” către unitatea terminală a liniei chemătoare respective. Transmiterea acestei tonalităţi se face tocmai pentru a informa abonatul chemător despre faptul că în centrala proprie există resurse (dispozitive) care sunt pregătite să prelucreze apelul iniţiat de el. Deci preselecţia este faza de identificare a liniei abonatului chemător şi de conectare a acesteia la un receptor de numerotare. 2) NUMEROTARE – utilizatorul chemător transmite adresa terminalului pe care doreşte să-l cheme (numărul de apel al chematului). Din momentul recepţiei în centrală a primei cifre de adresă, este întreruptă conexiunea cu generatorul de tonalităţi. Cifrele, pe măsură ce sunt recepţionate, sunt memorate, astfel încât adresa chematului va fi cunoscută şi menţinută în întregime în unitatea de comandă pe toată durata de prelucrare a apelului. 3) TRADUCERE – adresa chematului, formată dintr-o succesiune de cifre zecimale, este convertită într-un cod de selecţie. Conversia se face pe baza logicii interne proprie fiecărei centrale, aceasta depinzând de structura şi dimensiunile reţelei de conexiune, de numerotarea abonaţilor proprii, dar şi de conţinutul planului general de numerotare, de locul centrului de comutaţie în ansamblul reţelei, precum şi de topologia întregii reţele. 4) SELECŢIE – se identifică, corespunzător codului de selecţie stabilit în faza anterioară, linia de ieşire din centrală: aceasta este chiar linia abonatului chemat, dacă apelul este local, sau este o joncţiune de ieşire spre altă centrală, dacă apelul este distant. Dacă linia chematului este disponibilă, atunci se alege un drum, accesibil şi disponibil în întregime, de-a lungul reţelei de conexiune: linia chemătoare, identificată şi marcată prin preselecţie, şi linia chemată, identificată şi marcată prin selecţie. În cazul apelului distant, testul de disponibilitate a joncţiunii de ieşire, se face în momentul alegerii acestei joncţiuni din ansamblul fascicolului de legătură cu următoarea centrală de pe lanţul comunicaţiei, aleasă conform structurii reţelei şi planului de îndrumare a traficului. Trebuie precizat că selecţia se realizează totdeauna printr-un ansamblu de operaţii de alegere a unei ieşiri dorite, alegerea ce se execută în cadrul reţelei de conexiune, corespunzător codului de selecţie. În urma operaţiilor de selecţie se poate depista situaţii de blocare, ceea ce face ca prelucrarea apelului să se încheie prematur şi fără nici o şansă de stabilire a legăturii solicitate:  Blocarea externă – dacă linia chemată nu este liberă;  Blocarea reţelei de joncţiuni – dacă nu există nici o joncţiune liberă spre centrala destinată ce urmează pe lanţul comunicaţiei în direcţia solicitată;  Blocarea internă – dacă de-a lungul reţelei de conexiune a centralei nu există un drum disponibil în acel moment între extremităţile marcate prin selecţie. În oricare din aceste situaţii, centrala de origine a apelului stabileşte legătură unidirecţională între generatorul de „tonalitate de ocupat” sau sursa de mesaje înregistrate şi linia abonatului chemător. Remarcă: în cazul unui apel distant, fazele (2), (3) şi (4) se repetă în mod similar şi obligatoriu în fiecare centrală traversată. 5) SONERIE – în orice situaţie cu „succes de selecţie”, abonatul chemat este avertizat că este solicitat pentru o comunicaţie: în cazul apelului telefonic avertizarea se execută prin intermediul aşa numitului „curent de sonerie” (un semnal de 50 Hz şi o tensiune alternativă de 75 – 80 V, ce este transmis de centrala de destinaţie a apelului). În acelaşi timp, centrala de destinaţie transmite şi abonatului chemător o tonalitate de „revers apel”, prin care se afirmă că a fost identificat chematul şi că acesta este disponibil.

6) CONVORBIREA – din momentul în care abonatul chemat răspunde la „apel”, se stabileşte conexiunea bidirecţională între cei doi utilizatori. Tot în acelaşi moment se întrerup şi circuitele de transmitere a semnalizărilor pe cele două linii ale utilizatorilor implicaţi (curentul de sonerie şi tonalitatea de revers apel şi intră în funcţiune controlul pentru taxarea comunicaţiei. 7) ELIBIRAREA – la cererea unuia dintre utilizatori participanţi la apel, comunicaţia este întreruptă; celălalt utilizator este invitat să renunţe şi el la comunicaţie, transmiţându-i-se, după expirarea unei perioade anumite (30 sec.), o tonalitate de avertizare eventual sub forma „tonului de ocupat”. În acelaşi moment, taxarea încetează şi ansamblul resurselor angajate în comunicaţie sunt eliberate, de asemenea sunt şterse din memoria centralei toate informaţiile referitoare la apelul în cauză şi care au fost folosite numai pentru prelucrarea lui.