Tehnologija TK prometa

1.predavanje

PRISTUP PROUČAVANJU PROMETNOG FENOMENA U TELEKOMUNIKACIJSKOM SUSTAVU

Težište proučavanja

je prometni fenomen, telekomunikacijske usluge i mrežni sustavi kojima se obavlja prijenos različitih oblika informacija (govorni, podatkovni, višemedijski)

NE ulazi se u tehničku (elektroničku, HW i SW) konstrukciju niti detaljnu izvedbu mrežnih elemenata koji omogućuju promet

inženjerski pristup s deskriptivnim opisima i kvantifikacijama prometa, korisničkih zahtjeva, usluga i eksploatacijskih aktivnosti

Temeljni cilj

pružiti FORMATIVNA znanja i informacije potrebne za sustavsko razumijevanje telekomunikacijskog prometa

usvajanje pristupa, metoda i postupaka za efikasnu i efektivnu eksploataciju tk sustava (javnih mreža, poslovnih i specijalnih)

Pojednostavljeni komparativni prikaz sustavskog i klasičnog (disciplinarnog-ana litičkog) pristupa.

1

1

n

sustavsko gledište

Disciplinarno gledište

Prometni sustav

Sustavski pristup općenito sadrži sljedeće koraka :

I. Identifikaciju objekta ili pojave (predmeta proučavanja) kao relativno izoliranog dijela okruženja (veće cjeline)

II. Pokušati definirati svrhu ili funkciju tog objekta

III. Predmet proučavanja se definira kao sustav i definiraju se veze s neposrednim okruženjem

IV. Analiziraju se komponente sustava i njihove relacije (struktura)

V. Rješenje problema traži se kroz drugačije povezivanje komponenti (restrukturiranje) ili reprogramiranje procesa

VI. Ako se ne može naći zadovoljavajuće rješenje na toj razini sustava prelazi se na višu razinu (gdje promatrani sustav postaje podsustav)

VII. Implementacija, odnosno postupak se ponavlja sve dok se ne postigne primjenjivo rješenje koje bitno poboljšava funkciju (perfomanse) cjeline

Slojeviti modeli arhitekture za kompleksne socio-tehničke sustave:

Telekomunikacijski promet (Teletraffic) je kompleksan fenomen neposredno asociran uslugama prijenosa različitih oblika informacija angažiranjem resursa telekomunikacijske mreže (Network facilities).

Prema klasičnoj (tehničkoj) definiciji telekomunikacije predstavljaju sustav ili proces odašiljanja, prijenosa i prijema različitih oblika informacija (govor, tekst, podaci, nepomična slika, video) na daljinu putem elektromagnetskih valova kao nositelja informacija.

2

Međuorganizacijska razina

Organizacijska razina

Razina tehnologije

Razina tehničkih komponeneti

Upravljanje i odlučivanje

Skup procesa i aktivnosti

Podrška

Ulazi Izlazi

rezultaticiljevi

Telekomunikacijski sustav promatra se kao tehnološki sustav čija se svrha iskazuje u korisničkom okruženju (a ne unutar tehničkog okruženja).

a) Svrha telekomunikacijskog sustava i temeljni ciljevi koje definiraju

relevantni stakeholderi (korisnici, vlasnici mreže, davatelji usluga itd.) neposredno su vezani uz uspješno obavljanje telekomunikacijskih usluga angažiranjem adekvatnih kapaciteta telekomunikacijske mreže.

b) S prometnog aspekta važno je precizno identificirati različite vrste/klase telekomunikacijskih usluga i potrebne kapacitete telekomunikacijske mreže/opreme/komponente (facilities) koji omogućuju učinkovito i kvalitetno obavljanje usluga.

Ukupni kapacitet mreže predstavlja cjelokupnu prometnu sposobnost mreže da zadovolji specificirane operacije (postupke) prijenosa i/ili procesiranja informacije u jedinici vremena. Odnos kapaciteta mreže i prometnog volumena mreže, predstavljen je izrazom:

PVM = C • T

gdje je:

PVM – prometni volumen mreže

C – ukupni kapacitet mreže s m – uključenih elemenata

C = {C1, C2,....Ci,...., Cm}

T – vrijeme uporabe

3

Prometni volumen- svakog dijela telekomunikacijske mreže i čitave mreže mora biti dostatan za kvalitetno posluživanje korisničkih zahtjeva uz respektiranje kriterija racionalnosti i cjenovne prihvatljivosti.

Obavljanjem telekomunikacijskih usluga zauzimaju se (“troše”) alikvotni dijelovi prometnog volumena mreže PVM, odnosno zauzimaju se određeni kapaciteti Cs tijekom vremena tS.

Objašnjenje odnosa između:

komunikacija (KOM)

telekomunikacija (TK) i

telekomunikacijskog prometa (TP)

 komunikacija razmjena informacija (kodiranih, razumljivih) između odašiljatelja i primatelja

telekomunikacija razmjena informacija na daljinu telekomunikacijskom mrežom (point to point, point to multipoint)

4

Različiti aspekti proučavanja kompleksa komunikacija i telekomunikacija

Telekomunikacijska mreža i usluge u tehnološkom okruženju

Sustavni pristup proučavanja telekomunikacijskog prometa ističe dva osnovna komplementarna aspekta promatranja tk mreže:

telekomunikacijska mreža kao uređen sustav fizičkih (tehničkih) komponenti (hardware + software) → “facilities network”

prometne mreže → (traffic networks) asocirane s osnovnim vrstama teleusluga (govor, tekst, podaci, nepomična slika, video).

Telekomunikacijska mreža - uređen skup prostorno distribuiranih tehničkih sustava (centrala, transmisijske tehnike) odnosno kapaciteta ili resursa (facilities) dizajniranih i izgrađenih prema temeljnom zahtjevu da uspješno poslužuju promet (traffic) na određenom području

Čvorišta telekomunikacijske mreže (nodes) su komutacijski sustavi (centrale) ili izdvojeni stupnjevi koji obavljaju funkcije koncentracije, usmjerenja prometa i dr.

• Transmisijski linkovi odnosno spojni vodovi (trunks) povezuju čvorišta pri čemu se rabe različiti mediji (bakreni, svjetlovodni, radio) i odgovarajuća elektronička oprema, (multipleksori, regeneratori i dr.).

5

Dodatne (IN) funkcionalnosti

Komutacijskapodmreža

Transmisijska podmreža

Pristupnapodmreža

Pristupnapodmreža

Upravljanje mrežom NM

LAN

Korisnički (pretplatnički) terminalni uređaji u fiksnoj (nepokretnoj mreži) spojeni su na lokalnu pristupnu centralu najčešće bakrenim paricama. Novija rješenja pristupne mreže uključuju svjetlovode i bežični pristup.

Temeljna zadaća telekomunikacijskih sustava jest da omoguće učinkovito, kvalitetno i ekonomski (cjenovno) prihvatljivo zadovoljenje potrebe korisnika za prijenosom, pristupom i procesiranjem informacija na daljinu.

Telekomunikacijska mreža i usluge u kontekstu tehnološkog okruženja

Generički zahtjevi za telekomunikacijske prometnice

Potrebna svojstva telekomunikacijskih prometnica opisuju se kroz tri koncepta:

1) prostorna dostupnost (accessibility)

2) transparentnost prijenosa (transparency)

3) uslužna uporabljivost (usability).

Prostorna dostupnost

pristup mreži (priključenje, umrežavanje terminala)

pristup distribuiranim mrežnim resursima (VAS i dr.)

pristup informacijskim sadržajima (edukacijskim, zabavnim ...)

Transparentnost

-Vremenska

6

-Semantička

TK mreža reducira transparentnost, unosi kašnjenje (Tq), izobličenje (BER, PER)...

- Osnovni parametri prijenosa koji određuju vremensku i semantičku transparentnost su:

Propusnost ili širina kanala

Kašnjenje

Učestalost pogrešaka u prijenosu

Uslužna uporabljivost

( noviji koncept)

efikasnost, efektivnost i zadovoljstvo korisnika povezano s ostvarivanjem specificiranih ciljeva u određenom okruženju

Korisnikovo zadovoljstvo uslugom ovisi o njegovim zahtjevima (očekivanjima) i tehničko-tehnološkim mogućnostima.

Sporazum opisuje različite aspekte usluge (opis usluge, atribute, korisnikovo ponašanje, pokazatelje kvalitete ...)

Ugovor obuhvaća uže područje od sporazuma i više je formalno-pravne naravi.

2.predavanje

Telekomunikacijske mreža i usluge u tehnološkom okruženju

7

propagacijsko kašnjenje tpr> 0

x(t) y(t)Slabljenje:

Ampl(y) < Ampl(x)

τx disperzija τy > τx

Korisnički zahtjevi

SPORAZUM

Qos

Svrha tk sustava tehnološki se ostvaruje pružanjem telekomunikacijskih usluga (telecommunication services) koje mrežni operatori i davatelji usluga isporučuju kao specificirane mogućnosti informacijskih transfera na završnim točkama mreže (NT – Network Termination).

Od korisnika se očekuje da priključi na mrežu odgovarajuću terminalsku opremu (terminal equipment) kojom će ostvariti potpunu telekomunikacijsku uslugu → teleuslugu od-kraja-do-kraja (end-to-end).

Telekomunikacijske usluge i mreže kojima su one realizirane tradicionalno su proučavane (klasificirane) s težištem na tehničkoj izvedbi mrežnih elemenata koja omogućuje obavljanje usluga.

Tehnika ključni omogučivač (enabler) tehnologije prometa.

Tehnologija telekomunikacijskog prometa fokusirana je na to:

● što i koje usluge korisnik doista želi,

● kako organizirati sustav → (mrežu)

● specificirati skup uslužnih mogućnosti → (telekomunikacijskih usluga) da bi se te potrebe korisnika efikasno i efektivno poslužile.

Noviji pristup klasifikaciji telekomunikacijskih usluga u multiservisnim mrežama uvodi temeljnu podjelu usluga sa stajališta telekom operatora na:

● noseće ili nosive mrežne usluge

● teleusluge

● razne dodatne usluge (supplementary services and Value Added Services).

Prema zakonskoj regulativi podjela TK usluga uključuje (kombinira) više kriterija podjele (point-to-point i radiodifuzijske usluge, javne/privatne, usluge nepokretna ili pokretne mreža ...)

8

Telekomunikacijska mreža TTNT

(sučelje) (sučelje)

NT

tehnološko okruženje (područje analize)

teleusluga

noseća mrežna usluga

AP AP

Telekomunikacijska usluga je specificirani skup funkcionalnosti ili mogućnosti prijenosa i/ili procesiranja informacija koje su dostupne i raspoložive korisnicima (krajnjim i drugim) na definiranim sučeljima odnosno mrežnim završecima.

Noseće usluge (bearer service) su mrežne “transportne” usluge kojima se ostvaruje prijenos prilagođenih digitalnih informacija između dvije točke u mreži ili između dviju različitih mreža - Nosećim uslugama ostvaruje se prijenos korisničkih informacija između krajnjih priključnih sučelja (Interface-I) bez ikakva mijenjanja informacijskog sadržaja.

Primjeri nosećih mrežnih usluga

PSTN ima samo jednu noseću uslugu – komutirani kanal koji je dizajniran i optimiziran za prijenos glasa u intervalu 300–3400 Hz.

Kod ISDN-a osnovna noseća usluga naziva se 64 kbit/s unrestricted.- to znači da mreža može prenositi bilo koji vrstu digitalnog koda.

ISDN omogućava tri vrste nosivih usluga s modom prijenosa komutirani kanal:

● 3.1 kHz audio,

● 64 kbit/s neograničeno

● Govor (speech) s 64 kb/s.

I dvije vrste nosećih usluga s modom prijenosa paket

● paketni mod po B-kanal, 64 kbit/s

● paketni mod po D-kanalu, 9.6 kbit/s.

9

Mreža

I I

Noseće mrežne usluge

Teleusluge

Teleusluga je kompletna end-to-end usluga i uključuje funkcionalnosti krajnjih terminalnih uređaja (npr. prilagodbu i prezentaciju informacije i dr.). Teleusluga se temelji na uslugama noseće (transportne) mreže.

Ilustracija teleusluge i nosive usluge na primjeru telefonije

Dodatne usluge

Dodatne usluge mogu biti realizirane:

● distribuirano (u pristupnoj centrali)

● centralizirano u određenim čvorištima za čitavu mrežu

Primjer za dodatne usluge jesu:

poziv na čekanju,

usluge buđenja/alarma i dr.

10

"Interactive S"

"Messaging S"

"Retrevial S"

"Distributive S"

V

T

D

F

G

Osnovne Dod. VASG - govor

T - tekst

D - data

F - fax

V - video

Mreža

I I

Noseće mrežne usluge

Teleusluge

CLIP (Calling line identification presentation)

Prosljeđivanje poziva

Zatvorena skupina korisnika

besplatni poziv,

televoting,

osobni broj (personal number) i dr.

VAS :

Usluge dodatne vrijednosti (VAS) usko su vezane uz osnovne teleusluge i predstavljaju njihovo obogaćenje u smislu ponude pohranjenog informacijskog sadržaja (information databases). VAS se tretiraju kao “extra service” i naplaćuju po posebnoj tarifi.

Za razliku od dodatnih usluga, vrijednost VAS nije toliko vezana za postupke uspostavljanja poziva, preusmjeravanja, kontrolu, korekcije i sl. VAS su više vezane uz sadržaj korisničke informacije, odnosno nude različite transakcijske mogućnosti, pristup pohranjenim sadržajima i sl. Primjeri VAS su:

● usluge kućnog bankarstva (home banking)

● rad na daljinu (teleworking)

● učenje na daljinu (distance learning)

● voice mailbox

● e-mail (x-400)

● video-on-demand

● simultan prijevod jezika (buduća VAS).

Četiri tipa teleusluga s obzirom na način usluživanja i postupka s informacijama:

Interaktivne usluge- dvosmjerna komunikacija (transfer informacija) pri čemu jedan i/ili drugi sudionik sam odlučuje kad će uspostaviti poziv, kad će prekinuti i sl. Tipičan primjeri jesu:

● klasična telefonija,

● dijaloška računalna komunikacija

● Videokonferencija

11

Usluge prijenosa poruka (messaging services)- odgovarajući oblici informacije (govor, tekst, fax, data, video) pohranjuju u odgovarajućim memorijskim kapacitetima tako da se poslije mogu očitati, preslušati ili pogledati. Tipični primjeri:

● EDI (Electronic Data Interchange),

● voice-mailbox,

● SMS (Short Message Service) i dr.

Usluge pretraživanja pohranjenih informacija- različiti oblici informacije mogu biti pohranjeni u odgovarajućim datotekama, bankama podataka, na web stranicama i sl.

Distributivne usluge - predstavljaju jednosmjernu (one-way) komunikaciju koja se ostvaruje prema većem broju primatelja:

● distribucija radio i

● TV programa

ili pak prema pojedinačnom korisniku

● distribucija telefaks poruka

Kod usluga klasične distribucije radio i TV programa primatelj ne može birati vrijeme i sadržaj informacije. Novije VAS usluge koje to omogućuju (video-on-demond) imaju obilježja interaktivne (retreival) usluge.

Specifikacija komunikacijskih potreba i zahtjeva korisnika

Sustavni pristup i nova telekomunikacijska paradigma

stavljaju u prvi plan korisnike i telekomunikacijsku potražnju na koju treba odgovoriti ponudom usluga i odgovarajućim mrežnim kapacitetima.

preokrenut je klasični pristup koji je polazio od gradnje mreže i ponude osnovnih usluga bez uvažavanja posebnih potreba i zahtjeva korisnika.

12

-istraživanje

-potreba i zahtjeva korisnika

-usluga prilagođena korisniku i tehničko-tehnološkim mogućnostima

-zajednička mrežna osnovica i međumrežni rad (sve više IP-orijentirane)

Trend razvoja integrirane mreže-novija TK mreža koncipira se i gradi kao integrirana (digitalna) multiservisna mreža

Odgovarajućim metodama nužno je istražiti postojeće i očekivane komunikacijske potrebe kako bi se dizajnirala ponuda usluga, prognozirao promet i planirali mrežni kapaciteti.

Osposobljavanje za formuliranje sustavskih zahtjeva (systems requirements) vrlo je značajna kompetencija svakog prometnog tehnologa.

Polazeći od temeljnih komunikacijskih potreba korisnika moguće je definirati generičke skupine telekomunikacijskih zahtjeva:

telepristup ljudima (razmjena govorne informacije, videokonferencija i dr.)

13

komunikacijskepotrebekorisnika

teleuslugei VAS

specifičnizahtjevi

mrežnikapaciteti

telepristup informacijskim sadržajima (pretraživanje baze podataka, TV, radio)

daljinsko procesiranje informacija (teleworking i dr.)

Dobro definirane zahtjeve korisnika potrebno je povezati s tehničko-tehnološkim specifikacijama telekomunikacijskih usluga i mreža. To znači da treba specificirati parametre:

prostornog pristupa mreži (accessibility)

pojasne širine (bandwidth, bit rates)

kašnjenje (delay)

blokiranje poziva (blocking)

odnos pogrešnih bitova i ukupno prenešenih bitova (BER).

Iz naznačenih parametara mogu se dalje izvoditi tehnički parametri koji se razrađuju kroz “fundamentalne tehničke planove” (FTP):

plan prijenosa (transmission plan)

plan frekvencija (frequency plan)

plan sinkronizacije (synchronisation plan)

plan numeriranja/adresiranja (numbering/adressing plan)

plan signalizacije (signaling plan).

Segmentacija korisnika i kategorizacija izvorišta prometa

Krajnji korisnici (End-users) ili „konzumenti“ su oni koji koriste telekomunikacijske usluge.

Prema načinu pristupa u mrežu korisnici, tj. pretplatnici mogu biti:

-fiksni

-mobilni,

-bežični (cordless) na ograničenom području.

14

krajnji korisnici

Davatelj sadržaja

Broker usluga

informacija

Davatelj usluga

Mrežni operator

Krajnje korisnike kao izvorišta (i odredišta) prometa moguće je segmentirati u različite kategorije ovisno o intenzitetu prometnih potreba i strukturi zahtijevanih teleusluga. Klasična podjela korisnika telefonske mreže uključuje temeljnu podjelu na:

● Rezidencijalni (domaćinstva)-

• ostvareni tf. promet 0,01-0,05 erlanga tijekom GPS, odnosno 6 do 30 minuta razgovora na dan uz faktor koncentracije KGPS = 10% do 12%.

● Veliki poslovni korisnici-

• u pravilu imaju vlastitu (kućnu, privatnu) centralu PBX (Private Branch Exchange) koja komutira lokalni/kućni promet i omogućuje vanjski promet preko određenog broja spojnih vodova (kanala).

• Tf. promet na pojedinom PBX vodu (kanalu) zbog koncentracije većeg broja kućnih korisnika znatno je veći i iznosi 0,1 do 0,6 erlanga tijekom GPS.

• Nakon završetka radnog vremena promet na tim kanalima bio je vrlo mali.

● Mali poslovni korisnici-

• imali su do nekoliko izravnih linija na javnu ATC i ostvarivali su promet 0,03 do 0,12 erlanga po liniji tijekom GPS, odnosno 20 do 80 minuta razgovora na dan

Rastući udijel podatkovih usluga, mobilni pristup i nove VAS usluge putem Interneta bitno mijenjaju klasične parametre prometnih izvora i kategorizaciju korisnika. Za razliku od prosječnog trajanja telefonskog razgovora koji iznosi 2-3 minute, Internet pozivi su u prosjeku desetak puta dulji i imaju drukčiju razdiobu tijekom dana uz faktor koncentracije KGPS ~ 12% do 15%.

-rezidencijalni korisnici (“klasični”)

rezidencijalni korisnici koji obavljaju rad na daljinu (teleworking)

pokretni korisnici s manjom brzinom kretanja

pokretni korisnici s većom brzinom kretanja

manji poslovni korisnici

15

srednji poslovni korisnici

veliki dislocirani (nacionalni) poslovni korisnici

multinacionalne kompanije.

Proces kreiranja i specifikacije usluge

3.predavanja

PROCESNI PRISTUP RAZVOJU USLUGE PRILAGOĐENE KORISNIKU

Slika !!!

Zbog karakteristika masovnog posluživanja i nužne tehničke normizacije, telekomunikacijske usluge ne mogu biti kreirane za pojedinačnog korisnika, nego su nužno, tipizirane.

Proces kreiranja i specifikacije telekomunikacijske usluge na najvišoj razini apstrakcije

Ocjena uspješnosti procesa razvoja telekomunikacijske usluge temelji se na mjerenju (procjeni) dispariteta između:

16

TEHNOLOGIJA(procesi, funkcije)

Noseće mreže(PSTN, ISDN, GSM, ...)

Eksterna kontrola(regulativa, ugovori)

Potrebe / zahtjevikorisnika

Specificiraneusluge

TEHNOLOGIJA(procesi, funkcije)

Noseće mreže(PSTN, ISDN, GSM, ...)

Eksterna kontrola(regulativa, ugovori)

Potrebe / zahtjevikorisnika

Specificiraneusluge

-korisničkih potreba (očekivanja), -specifikacije usluge i -stvarnih performansi usluge.

Poboljšanje usluge moguće postići djelovanjem prema:

korisničkim očekivanjima (uključujući njihovu modifikaciju)

specifikaciji svojstava usluge

nadzoru performansi usluživanja.

Podjela telekomunikacijskih mreža i klasifikacija modova prijenosa (1/2)

Telekomunikacijske mreže mogu biti podijeljene prema sljedećim temeljnim obilježjima:

osnovnoj teleusluzi, odnosno vrsti prometa koji se dominantno poslužuje (telefonska, podatkovna, video)

načinu dijeljenja mrežnih kapaciteta (komutirane, nekomutirane, sa zakupljenim vodovima)

“point-to-point” i “point-to-multipoint” (distributivne mreže)

modu prijenosa (kanal, paket, okvir, ćelija)

obliku signala (digitalne, analogne)

Podjela telekomunikacijskih mreža i klasifikacija modova prijenosa (2/2)

načinu posredovanja veza (manualne, poluautomatske, automatske)

“inteligenciji mreže”

transmisijskom mediju (žične, bežične, terestrijalne i satelitske)

17

Očekivanausluga

Performanceusluge

Percipiranausluga

Specifikacijausluge

korisničko okruženje(customer world)

okruženje davatelja usluge(service provider world)

području koje pokrivaju (lokalne, gradske, regionalne)

vlasništvu (javne, privatne) i dr.

S aspekta generičke teorije prometa posebno je važna klasifikacija osnovnih modova prijenosa.

Komutirani kanal – uspostavlja fizička kanalska konekcija (put) od-kraja-do-kraja uz “ekskluzivno” korištenje kapaciteta kanala za čitavo vrijeme trajanja razgovora (konverzacije). Poziv se neće niti uspostaviti ako nema slobodnih kanala tj. taj poziv će biti blokiran/izgubljen). Pojasna širina kanala je fiksna (stalna) i zauzima se čitav kapacitet kanala tijekom konekcije bez obzira na stvarni tijek korisničkih informacija kroz kanal.

Paketne mreže - ne uspostavlja se fizička konekcija od-kraja-do-kraja, nego dijelovi korisničke poruke u sklopu adresiranih paketa putuju od-čvora-do-čvora u skokovima. U svakom čvoru paketi se uskladištavaju (memoriraju), obrađuju (provjera pogreške, rutiranje i dr.) te

usmjeravaju dalje prema odredištu.

Adaptacija korisničke informacije i prijenos zajedničkom transportnom (SDH) mrežom

18

Mod prijenosa(transfer mode)

kanal (circuit)

paket (packet)

okvir (frame - FR)

ćelija (cell - ATM)

konekcijski (VC, PVC)

beskonekcijski (datagram CLS)

konekcijski (kl. usluga A, B i C)

bezkonekcijski (kl. usluga D)

T T

snop odm -

kanala

(j) (k)SS1 SS4

SS2 SS3

TS2

TS3

TS1

(FDM, TDM)

T - korisnički terminalski uređajSS - komutacijski sustav (čvorište)TS - transmisijski sustav (kabel s multipleksnom FDM ili TDM opremom)

Mem. Mem.

B2

B1

Adaptacija korisničke informacije do razine prijenosa elektromagnetskim signalima provodi se u više koraka, odnosno kroz više slojeva. Izvedba mrežnih funkcija kojima se ostvaruje adaptacija za prijenos, te učinkovit, zaštićen i kvalitetan prijenos podrazumijeva složeno hijerarhijsko strukturiranje, odnosno slojevitost mrežne arhitekture. U novije vrijeme u telekomunikacijskom rječniku rabi se izraz transportna mreža u značenju moderne upravljive mreže za prijenos različitih oblika informacija primjenom napredne transmisijske tehnike (SDH i svjetlovoda). Koncept transportne mreže znači da jedna zajednička transportna osnovica poslužuje različite oblike prometa (telefonski, telefaksni, podatkovni i dr.), odnosno transportna mreža funkcionira kao “jezgra mreže” za različite noseće mreže: PSTN, ISDN, PLMN i dr.

Multipleksiranje

Upotrebljava se zbog reduciranja transmisijskih troškova-nekoliko kanala na istoj ruti dijeli zajednički transmisijski medij (kao npr. optičku nit) Standardizirane multipleksne hijerarhije.

PDH, plesiochronous digital hierarchy;

SDH, synchronous digital hierarchy;

SONET, synchronous optical network.

Koncept hijerarhije odnosi se na multipleksiranje razina kapaciteta u nekoliko koraka od najniže do najviše razine.

Sva tri standarda se baziraju na digitalnom govornom kanalu 64 kbit/s dobivenim PCM tehnikom.

PDH

125 mikrosekundi je su rezultat uzimanja uzoraka pojedinog govornog kanala 8000 puta u sekundi (8 000 Hz) tj 1/8000 =125*10-6 sekundi

vremenski odsječak (Time slot) 0 u Europi je upotrijebljen za sinkronizaciju okvira, a vremenski odsječak 16 može biti upotrijebljen za signalizaciju ili promet.

(Signalizacijski Sustav No.7-SS7) može koristiti bilo koji slot osim slota 0.

Američki PCM okvir sa 24 vremenska odsječka nema specijalnog vremenskog slota

koji je dodijeljen za signalizaciju, umjesto toga jedan bit u svakom slotu u svakom šestom okviru je zamijenjen signalizacijskom informacijom. Kao posljedica tomu samo sedam od osam bitova je transparentno kroz mrežu i zbog toga je osnovni kapacitet za podatkovnu komuikaciju 56 kbit/s.

19

Digitalizacijom su postignute znatne prednosti u odnosu na analogni prijenos, no PDH sustavi imaju neke velike nedostatke:

postoje praktično tri norme (europska, američka, japanska)

za brzine > 140 Mb/s nema nikakve zajedničke norme

pleziokrono, “korak-po-korak” multipleksiranje

nije moguće obrađivanje sastavljenih kanala 64 kb/s

nedostaju kapaciteti u hijerarhiji potrebni za upravljanje mrežom.

SDH

ITU-T standard SDH predstavlja ekstenziju američkog standarda sinkrone optičke mreže SONET (Synchronous Optical Network). Ključne prednosti SDH su:

podržava veće brzine prijenosa i omogućuje bolje iskorištenje fizičkog medija (svjetlovoda)

omogućuje centralizirano upravljanje mrežnim elementima

kraće vrijeme uspostave iznajmljenih linija i dr.

SDH multipleksiranje se temelji na oktetu (byte) kao osnovnoj jedinici obrade i ne

zahtijeva prilagodne bitove (justification bits). Pritoci digitalnih informacija različitih brzina adaptiraju se odnosno pakiraju u kontejnere normiziranih veličina:

C-12 (2 Mb/s)

C-2 (6 Mb/s)

20

C-3 (34 Mb/s)

C-4 (140 Mb/s)

Svakom se kontejneru dodaju upravljačke (nadzorne) informacije POH (path overhead) i tako stvaraju virtualni kontejneri VC (virtual containers):

VC – 12 (2,240 Mb/s)

VC – 2(6,848 Mb/s)

VC – 3(48,960 Mb/s)

VC – 4(150,336 Mb/s)

Manji VC multipleksiraju se u veće prema definiranim SDH nazivima. Stapanje pojedinih pritoka (individual tributories) u VC obavlja se procesom pridruživanja (mapping). VC su dizajnirani tako da se mogu prilagoditi različitim prometnim potrebama i zahtjevima teleusluga.

Strukturu SDH (pored C i VC) čine:

TU (tributerijska jedinica)

TUG (tributerijska skupina)

AU (administrativna jedinica)

AUG (administrativna skupina)

STM (sinkroni transportni modul).

Nekoliko VC-ova može biti pakirano u veće virtualne kontejnere na koje se također dodaje POH (path overhead) i zajedno sa informacijama za kontrolu i nadzor nazvanom zaglavlje sekcije- section overhead (SOH) formiraju tzv.transportni modul

Struktura okvira za osnovni modul STM-1 može se prikazati kao dvodimenzionalna matrica od 9 redova i 270 stupaca (čiji je svaki element l bajt). Iz toga slijedi da je u trajanju okvira od 125 μs kapacitet STM-1:

21

Telefonska mreža je posebna telekomunikacijska mreža dizajnirana u prvom redu za prijenos govornih informacija između pretplatničkih terminalnih uređaja uporabom dijeljenih mrežnih resursa (transmisijskih i komutacijskih). Izvorišta i odredišta prometa, odnosno korisnički terminali fizički su povezani (paricom) na pristupne centrale koje su umrežene spojnim/magistralnim vodovima u različitim hijerarhijskim konfiguracijama.

Usmjeravanje prometa u telefonskoj mreži

4.predavanje

Mjerenje prometa

Svrha mjerenja prometa je:

22

AUTOMATSKOUSMJERAVANJE

FIKSNOHIERARHIJSKO

ALTERNATIVNO

DINAMIČKONEHIJERARHIJSKO

ADAPTIVNO(REAL - TIME)

dobivanje podataka kako su iskorišteni postojeći komutacijski i prijenosni kapaciteti za određeno telekomunikacijsko okruženje.

na bazi dobivenih rezultata moguće je utvrditi i eventualne kvarove na pojedinim dijelovima promatranog sustava (dobivaju se podaci koji se iskorištavaju u svrhu održavanja).

rezultatima mjerenja prometa dobivaju se podaci koji daju informaciju jesu li kapaciteti promatranog sustava dovoljni za obradu ponuđenog prometa, tj. na osnovu mjerenja planira se razvoj telekomunikacijskog okružja.

Mjerenjem prometa dobivaju se podaci o:

vremenu zauzetosti mjerene opreme,

broju poziva,

vremenu utrošenom na jedan poziv,

vremenu odziva (javljanja),

nejavljanju ili javljanju korisnika,

broju poziva upućenih operateru (koliko je poziva primio i koliko je vremena utrošeno za prospajanje),

vrijeme kašnjenja itd.

Mjerenje prometa na ruti

Mjerenje prometa na ruti dobivaju se pokazatelji o:

broju odlaznih i dolaznih poziva u zadanom vremenu

koliko je kanala uključenih u mjerenje,

broju blokiranih kanala,

veličini ukupnog prometa

broju odbijenih poziva zbog zagušenja.

Primjer ispisa mjerenja

Objašnjenje kratica

23

ROU - broj rute na kojoj se promet mjeri

TRAF – ukupni promet izražen u Erlanzima

OUTG.CALLS – broj odlaznih poziva

INC.CALLS – broj dolaznih poziva

NDV – broj kanala

NBLO – broj blokiranih kanala

OFLO – preliveni promet

CONF – broj odbijenih poziva zbog zagušenja

Mjerenje prometa na LIM-u

Mjerenje ovog prometa na kućnoj centrali daje slijedeće podatke:

veličina ukupnog prometa izražena u Erlanzima,

ukupni broj poziva,

ukupni broj korisnika,

broj blokiranih korisnika.

Primjer ispisa mjerenja

Slika!!!!!!!

Objašnjenje kratica

TRAFF – ukupni promet izražen u Erlanzima

CALLS – ukupni broj poziva za koje je izvršeno mjerenje

NDV – ukupni broj korisnika za koje je izvršeno mjerenje

NBLO – broj blokiranih korisnika

Proračun prometa na kućnoj centrali

24

Proračun prometa, odnosno broj mogućih poziva u jedinici vremena, zasniva se na određenim iskustvenim pretpostavkama, mogućnostima sustava i zahtjeva kupaca kućne centrale. Pri tome se vodi računa o slijedećem:

maksimalnom broju poziva po procesorskoj jedinici LIM-a (LPU – LIM procesor unit) u GPS-u.

LIM je modul linijskog sučelja – ima svoj upravljački sustav i komutacijsko polje i može funkcionirati kao samostalna kućna centrala ili kao sastavni dio većeg sustava. Dva LIM-a se mogu spajati direktno (poprečna veza) dok je za veće sustava potreban grupni stupanj.

gubici na jednoj PCM vezi (30 kanala) ne smije prijeći 2%,

maksimalnom prometu preko kanala kojima su LIM-ovi povezani na grupni stupanj

Analiza jediničnog prometa po vrsti

Na osnovu iskustava i uzevši u obzir specifičnosti objekta, centrala mora omogućiti veličine prometa po kanalu/linku kako slijedi:

jedinični lokalni promet

promet s javnom centralom/mrežom

promet s poslovnom mrežom (dislocirani dio kućne centrale)

25

KC

0,06 Erl

0,06 Erl

0,06 Erl

0,06 Erl

.

.

.

.

KC

.

.

.

.

Tfc

m

5.predavanje

PRIJENOS NEGOVORNIH INFORMACIJA I DODATNE FUNKCIONALNOSTI TELEFONSKE MREŽE

Poop ć eni referentni model PSTN

Telefonska mreža ponajprije služi kao noseća mreža za telefonsku teleuslugu koja se ostvaruje komutiranim kanalom pojasne širine 3,1 kHz, odnosno brzinom prijenosa 64 kb/s kod digitalizirane mreže.

Pristupna podmreža realizirana je u pravilu bakrenim paricama koje povezuju korisničke terminalne uređaje do lokalne (pristupne) centrale.

Komutacijski sustavi, odnosno telefonske centrale, međusobno su povezani hijerarhijski.

26

Tfc

m

LIM 1

LIM 1

KC

Upravljanje mrežom

Dodatne funkcionalanosti (IN, VAS)

Komutacija

Transmisija

PristupPristup

FAX

M..........

FAX

M

Transmisijski sustavi realizirani su različitim medijima (bakrene parice, svjetlovodi, radiolink) uz korištenje frekvencijskog ili vremenskog multipleksa (TDM) ili klasičnog frekvencijskog multipleksa (FDM).

Mrežna inteligencija (Network Intelligence) i funkcionalnosti koje omogućuju usluge dodatne vrijednosti (VAS) mogu biti centralizirane ili distribuirane na više komutacijskih čvorišta.

Upravljanje mrežom (Network Management)) uključuje različite aktivnosti obuhvaćene klasičnim konceptom “eksploatacije i održavanja” (operations & maintanance) te novim konceptima kontrole i nadzora procesa, odnosno telekomunikacijske upravljačke mreže (TMN), i dr.

Terminalni uređaji priključeni na PSTN mogu biti:

telefonski aparati,

bežični telefoni,

telefaksni uređaji,

računala (podatkovni terminali) uz korištenje modema.

Pretplatničke centrale (PBX) koje se spajaju na javnu centralu (najčešće PCM sustavima) poslužuju interni promet, te odlazni i dolazni promet prema javnoj telefonskoj centrali.

PSTN KAO PRISTUPNA I TRANZITNA MREŽA ZA PODATKOVNI PROMET

Mogućnosti i ograničenja uporabe PSTN za negovorne usluge:

Telefonska mreža PSTN ima najveću dostupnost odnosno razvijenost u odnosu na ostale point-to-point komunikacijske mreže (Upravo iz tog razloga dijelovi mrežnih kapaciteta telefonske mreže koriste se za različite negovorne usluge:

prijenos podataka

telefax

pristup Internetu i

usluge dodatne vrijednosti (VAS)

27

Funkcionalne značajke PSTN u osnovi su prilagođene govornoj komunikaciji tako da postoji niz ograničenja u vezi s korištenjem PSTN za negovorne usluge. Zapreke i ograničenja su ponajprije u sljedećem:

mrežni kapaciteti su prilagođeni prijenosu govorne informacije koja ima znatnu redundanciju tako da se tolerira veći stupanj pogrešno prenesenih bita (BER)

relativno dugo vrijeme uspostavljanja komunikacije (set-up-time)

ograničena i fiksna pojasna širina telefonskog kanala (3.1 kHz) ne dopušta veće brzine digitalnog prijenosa uz prihvatljivi BER

poništivači jeke za telefoniju moraju biti isključeni kod prijenosa podataka

nema mogućnosti kontrole i ispravljanja pogrešaka u prijenosu i dr.

Prijenos podataka telefonskom mrežom uz uporabu modema

Osnovne funkcionalne zahtjeve i mogućnosti prijenosa podataka uporabom PSTN.

Kod “end-to-end” teleusluge, analiza uključuje komunikacijske zahtjeve aplikacijskih procesa (AP) koji se obavljaju u računalima kao izvorištima i odredištima podataka, te funkcionalnosti noseće mreže (PSTN) i pripadajuća prilagođavanja.

Računala u pravilu imaju poseban komunikacijski podsustav koji obavlja funkcije u odašiljaču i prijamu podataka iz mreže.

Prijenos podataka telefonskom mrežom uz uporabu modema

Prijenos telefaks poruka telefonskom mrežom

Telefaks teleuslugom

ostvaruje se preslik dokumenata (nepomične slike) između dva udaljena telefaks (faksimil) uređaja.

Sadržaj dokumenata se skenira svjetlosnom zrakom te kodira i prenosi do krajnjeg uređaja koji ga reproducira.

28

Kom. pods.

AP

Kom. pods.

APPSTN MM

I I

Komutirana telefonska mreža koristi kao noseća mreža za prijenos kodirane telefaks informacije.

U samom telefaks uređaju ugrađen je odgovarajući modem

Mnogi korisnici imaju terminale kojima mogu obavljati i telefonske i telefaksne usluge sa jednim uređajem

Kao telefaks terminal može poslužiti i osobno računalo koje ima ugrađenu PC-fax karticu, odnosno odgovarajući program. U tom slučaju telefaks poruke se izrađuju, šalju i primaju u obliku datoteke (file). Ako se želi slati dokument s papira, tada je uz PC potrebno imati optički čitač.

Osnovne prometno-transmisijske značajke telefaksa su:

asimetričan prijenos

telefaks nije interaktivna isokrona usluga tako da se dopuštaju kašnjenja

mogućnost značajne kompresije informacijskog sadržaja koji se prenosi

osjetljivost na pogreške u prijenosu

digitalizacija PSTN povećava brzinu i kvalitetu prijenosa

relativno visoki zahtjevi za procesiranjem informacije u krajnjim uređajima.

Pristup Internetu preko PSTN

Internet je globalna paketno-orijentirana mreža nad mrežama (network of networks) koja funkcionira prema TCP/IP skupini protokola.

Brzina porasta korisnika Interneta uvjetuje da se izgrađeni resursi javne nepokretne telefonske mreže (PSTN) uvelike koriste za pristup Internetu.

Komutirana veza do točke priključenja na Internet ostvaruje se uporabom modema koji obavljaju ekvivalentne funkcije kao kod pristupa u PDN.

Prikaz komutiranog pristupa u Internet preko PSTN

29

M PSTN M

M

.......

Internet

Modem pool

Host

Dial-up pristup Internetu je obično jedini izbor dostupan za većinu ruralnih i udaljenih područja gdje nije omogućen širokopojasni (broadband) pristup jer je malen broj stanovnika i zahtijeva.

Za Dial-up pristup karakteristično je veliko vrijeme uspostave telefonske veze (približno nekoliko sekundi,ovisno o udaljenosti lokacije) i potrebna je sinkronizacija/usklađivanje (handshaking) prije nego počne prijenos podataka

Veličina troškova ovisi o trajanju konekcije

Modernani dial-up modemi tipično imaju maksimalnu toretsku brzinu 56 kbit /s (koristeći V.92 protocol),

U većini slučajeva maksimalna moguća brzina do 53 kbit/s zbog postojanja zaglavalja (overhead), a u mnogim slučajevima brzina prijenosa je zapravo niža i iznosi 33-43 kbit/s

Usluge dodatne vrijednosti (VAS) u PSTN

Usluge dodatne vrijednosti (VAS) usko su vezane uz osnovne teleusluge i predstavljaju njihovo obogaćenje u smislu ponude pohranjenog informacijskog sadržaja (information databases). VAS se tretiraju kao “extra service” i naplaćuju po posebnoj tarifi.

Za razliku od dodatnih usluga, vrijednost VAS nije toliko vezana za postupke uspostavljanja poziva, preusmjeravanja, kontrolu, korekcije i sl.

VAS su više vezane uz sadržaj korisničke informacije, odnosno nude različite transakcijske mogućnosti, pristup pohranjenim sadržajima i sl.

Telefonski korisnik ostvaruje usluge dodatne vrijednosti (VAS – Value Added Services) ako njegov poziv ne završava na B-korisniku nego na drugoj opremi priključenoj na PSTN

Usluge dodatne vrijednosti možemo klasificirati na:

pasivno preslušavanje snimljenih sadržaja

interaktivno pretraživanje s upitima i odgovorima

rukovanje porukama (message handling)

usluge telefonistice (telephonist service).

30

Davatelj VAS usluga može biti:

mrežni operator

posebni davatelj usluge koji sklapa ugovor s mrežnim operatorom ili dobiva

koncesiju za obavljanje pojedinih usluga.

Davatelj VAS usluge može se posebnim ugovorom povezati s davateljima informacijskog sadržaja (content provider).

Tarifiranje VAS usluga obavlja se prema posebnoj (višoj) tarifi i naplaćuje kroz telefonski račun /impulse.

Pasivno preslušavanje snimljenih sadržaja

Korisnici pozivom na određeni broj govornog automata preslušavaju snimljeni sadržaj:

horoskop,

priče,

glazbu i sl.

Pozivni telefonski broj za pojedinu vrstu usluge (9xx, 060 xxxxxx) prepoznatljivo definira vrstu usluge i tarifu koja se naplaćuje

VAS usluge interaktivnog pretraživanja

VAS usluge interaktivnog pretraživanja s upitom i odgovorima mogu se realizirati biranjem na tipkovnici/brojčaniku ili pomoću terminalnih uređaja izravnim prepoznavanjem govora (speech recognition)

Da bi se telefonom korisniku olakšalo pretraživanje primjenjuje se sustav izbornika (menu) .

31

krajnji korisnici

Davatelj sadržaja

Broker usluga

informacija

Davatelj usluga

Mrežni operator

"Dobro došli u Hrvatske željeznice"

"Za domaći prijevozpritisnite 1"

"Za međunarodniprijevoz pritisnite 2"

Za informacijepritisnite 1

Za rezervacijepritisnite 2

Za informacijepritisnite 1

Za rezervacijepritisnite 2

Rukovanje porukama

-uključuje skupinu VAS usluga koje mogu biti realizirane u PSTN i drugim mrežama (kao što je npr. PLMN) s ili bez podrške IN tehnologije.

-Različiti oblici poruka – tekstualnih, govornih, telefaks ili drugih, mogu biti zaprimljene, uskladištene i odaslane određenom korisniku.

-Govorne poruke u odgovarajućim uređajima (answering machine ili voice mailbox) služe za informiranje korisnika o stanju poziva, kao zamjena interaktivnoj komunikaciji i dr.

VAS usluge telefonistice

VAS usluge telefonistice (u uvjetima automatiziranog prometa) čine:

tradicionalne usluge prespajanja veze (person-to-person connecting)

usluge telefonskog imenika (directory inquires)

usluge help-deska, i dr.

Pomoć telefonistice (telefonista) potrebna je korisniku koji ne zna telefonski broj osobe koji želi zvati, kad želi osigurati poziv u određeno vrijeme ili kad želi da se poziv tarifira na određen način.

Usluge telefonistice sve više su realizirane uz snažnu tehničku podršku (automatizaciju) sa snimljenim dijelovima poruke, prepoznavanjem govora i dr.

Rukovanje porukama

-uključuje skupinu VAS usluga koje mogu biti realizirane u PSTN i drugim mrežama (kao što je npr. PLMN) s ili bez podrške IN tehnologije.

-Različiti oblici poruka – tekstualnih, govornih, telefaks ili drugih, mogu biti zaprimljene, uskladištene i odaslane određenom korisniku.

-Govorne poruke u odgovarajućim uređajima (answering machine ili voice mailbox) služe za informiranje korisnika o stanju poziva, kao zamjena interaktivnoj komunikaciji i dr.

VAS usluge telefonistice

VAS usluge telefonistice (u uvjetima automatiziranog prometa) čine:

tradicionalne usluge prespajanja veze (person-to-person connecting)

32

usluge telefonskog imenika (directory inquires)

usluge help-deska, i dr.

Pomoć telefonistice (telefonista) potrebna je korisniku koji ne zna telefonski broj osobe koji želi zvati, kad želi osigurati poziv u određeno vrijeme ili kad želi da se poziv tarifira na određen način.

Usluge telefonistice sve više su realizirane uz snažnu tehničku podršku (automatizaciju) sa snimljenim dijelovima poruke, prepoznavanjem govora i dr.

Funkcionalna integracija telefonije i računala (CTI- Computer Telephony Integration )

Telefonska i računalska tehnologija dugo su se razvijale gotovo neovisno, tako da je funkcijska i strukturna integracija tih dviju informacijskih tehnologija povezana s nizom naslijeđenih neusklađenosti i problema.

Posljednjih godina učinjeni su znatni napori da se smanje ili uklone problemi nedovoljno sustavnog (cjelovitog) razmatranja telefonske i računalske tehnologije.

Budući da se računalo sve više koristi kao telekomunikacijski terminal, nužno je da računalo djeluje na telekomunikacijsku (telefonsku) mrežu.

Primjeri razvijenih aplikacija koje se temelje na CTI generičkim funkcijama su:

daljinsko trgovanje (prodaja dobara i usluga telefonom)

tehnička podrška korisniku (help desk)

interaktivni govorni odziv s pregledom stanja, prevođenjem jezika i sl.

neposredna rješenja govorne pošte

integracija različitih oblika (medija, formata) poruka na računalu.

Eksploatacijske aktivnosti i upravljanje mrežom

Područja djelovanja pojedinih “eksploatacijskih službi” mogu se pozicionirati u odnosu na tk. mrežu prikazanu poopćenim referentnim modelom. Područje djelovanja eksploatacijskih službi u širem smislu (uključivo s aktivnostima upravljanja mrežom) obuhvaća:

upravljanje uslugama (service management)

skrb o korisnicima (customer care)

klasične prodajne službe

33

centar za operativni nadzor mreže (Network operations)

centar za operativnu potporu (operations support)

službe za kontrolu i upravljanje kvalitetom

administrativne službe (računovodstvo, statistika, i dr.).

U današnjim uvjetima optimalna ili dovoljno dobra ponuda usluga krajnjim korisnicima podrazumijeva službu tehnologijskog marketinga koja bi trebala integrirati aktivnosti upravljanja uslugama i skrbi o korisniku zajedno s drugim instrumentima/aktivnostima marketinga (promidžbenim aktivnostima, unaprjeđenjem prodaje, određivanjem cijene i načina plaćanja usluga, i dr.)

U suradnji s prodajom i “tehničkim službama” (Network operations, Operations support) trebalo bi znati odgovore na sljedeći splet pitanja:

što ponuditi korisniku (product/service)

po kojoj cijeni i načinu plaćanja (visoka ili niska priključna tarifa, prepaid ili postpaid)

kako nuditi (izravno ili putem posrednika)

kako zainteresirati korisnika i promovirati uslugu

kakav “trening” ljudi koji su u kontaktu s korisnicima

kakav fizički ambijent i potpora uslugama (ambijent prodaje/ugovaranja, upute)

koje su implikacije na prometne procese (preopterećenja, bolje korištenje mrežnih resursa i sl.).

6.predavanje

34

Upravljanje mrežom (NM)

Pristupnamreža

Pristupnamreža

Dodatne funkcije & IN

Komutacija

Transmisijski sustavi

Kontrola i upravljanja kvalitetom

"Operationssupport"

Administrativneslužbe

"Networkoperations"

Prodaja i"Customer care"

Marketing(upravljanjeuslugama)

Osnovne značajke pokretnih ćelijskih sustava

Jedan od razloga za razvoj i implementaciju ćelijskih mobilnih sustava su bila ograničenja konvencionalnih mobilnih telefonskih sustava:

- ograničeno područje posluživanja,

-male performanse usluge,

- neefikasno iskorištavanje frekvencijskog spektra

Zahtjevi postavljeni pred GSM

Povećanje kapaciteta sustava uz bolju iskoristivost raspoloživog spektra

Mogućnost korištenja GSM opreme neovisno o državnim granicama (roaming)

Povećanje kvalitete radio-veze kao i povećanje opsega ponuđenih usluga

Smanjenje cijene korisničke opreme kao i cijene infrastrukture

Smanjenje veličine korisničke opreme

Povećanje efikasnosti baterijskog punjenja mobilnih stanica

Smanjenje veličine ćelija

Kompatibilnost sa digitalnim ISDN mrežama

Povećanje "sigurnosti" razgovora (smanjenje mogućnosti prisluškivanja)

Za razvoj novog mobilnog standarda razvijeni su kriteriji kao što su:

ISDN kompatibilnost,

roaming funkcionalnost,

poboljšana kvaliteta govora,

prihvatljiva proizvodna cijena terminala i visoki standardi sigurnosti veze.

Važno je naglasiti da je GSM u potpunosti digitalni standard.

Komponente mobilnog ćelijskog sustava

GSM mreža sastoji se od nekoliko cjelina:

mobilna stanica,

podsustav bazne stanice i

35

podsustav mobilne centrale

Mobilna stanica ili mobilna telefonska jedinica sadrži upravljačku jedinicu, primopredajnik i sustav antene.

Podsustav bazne stanice omogućava vezu između podsustava mobilne centrale i mobilne stanice. ima kontrolnu jedinicu, radio kabinete, antene i napajanje.

Podsustav mobilne centrale predstavlja centralni element mreže za koordinaciju svih baznih stanica. Uloga mu je procesiranje i prospajanje poziva kao i upravljanje tarifiranjem.

Koncept i temeljne prometno – tehnološke značajke

Osnovni koncept efikasnog iskorištavanja spektra kod dizajniranja mobilnih

radio-sustava može biti podijeljen u nekoliko elemenata i svaki element može biti analiziran u odnosu na druge.Osnovni elementi su:

koncept ponovne upotrebe frekvencijskih kanala

redukcijski faktor istokanalne interferencije

zahtijevani omjer signala nositelja i smetnje

mehanizmi prekapčanja (handover, handoff)

dijeljenje ćelija

36

MTC

BSdownlink

Mobilna centrala

(PCM) po kabeluPovezuje BS na MTS

Bazna postaja

Radio linkPrometni (govorni) i kontrolni kanaliDuplex: -uplink -downlink

Budući su u sustavu ograničavajući faktor frekvencijski resursi, "izazov" je poslužiti maksimalni broj korisnika sa specificiranom kvalitetom sustava. Stoga su osnovna pitanja koja se postavljaju pred inženjera teleprometa:

Koliki broj korisnika može biti poslužen u GPS?

Koliki broj korisnika može imati jedan sustav/ćelija?

Koliko frekvencijskih kanala je potrebno?

Ćelijski koncept

Jedan radio-kanal se sastoji od para frekvencija jedna za svaki smjer prijenosa (full-duplex rad). Jedna frekvencija f1 koja je upotrijebljena na jednom geografskom području koje se naziva ćelija sa radijusom pokrivanja R može biti upotrijebljena u drugoj ćeliji sa istim radijusom pokrivanja na udaljenosti D.

Sheme ponovne upotrebe iste frekvencije

Ponovna upotreba iste frekvencije (frequency reuse) je osnovni koncept ćelijskog mobilnog radio-sustava.Koncept može biti upotrijebljen u vremenskoj i prostornoj domeni. Upotreba iste frekvencije u vremenskoj domeni rezultira zauzimanjem iste frekvencije u različitim vremenskim slotovima i to se naziva TDM (Time Division Multiplexing).Ponovna upotreba iste frekvencije u prostornoj domeni može biti podijeljena u dvije kategorije:

ista frekvencija dodijeljena je na dva različita geografska područje.

ista frekvencija koristi se nekoliko puta na istom području u jednom sustavu

Uzorci ponovne upotrebe frekvencije

37

BS1

f1

BSk

f1D

Reuse distance

dB

Udaljenost [km]

Minimalna razina

signala za kvalitetan

prijam

3

32

14

1

1

2

4

2

4

3

1

K = 4

1

1

1

1

1

1

1

2

3 4 5

6 7

q = D/R = 4,6K = 7

4

1011

85

3

6

1

2

9

7

8

5

11

11

6 6

5

712

98

4

10

123

49

Cellno 12

10

D/R = 6K = 12

B

A

A

B

B

A

B

A

B

AA

A

B

B

i

K = i2 + ij + j2 = 19

Shift parameters i = 3 , j = 2 1)

Udaljenost na kojoj se ponovno može upotrijebiti ista frekvencija

Minimalna udaljenost na kojoj se ponovno smije upotrijebiti ista frekvencija ovisi o mnogo faktora kao što su:

broj ćelija s istom frekvencijom u okolini promatrane ćelije

geografske konture terena

visina antene

snaga na kojoj bazna stanica odašilje signal

Udaljenost D može se odrediti iz:

gdje K predstavlja uzorak ponavljanja iste frekvencije

Ako sve ćelije emitiraju signal istom snagom tada K raste i udaljenost na kojoj se ponovna može upotrijebiti ista frekvencija raste. Teoretski veliki K je poželjan. Međutim ukupan broj dodijeljenih kanala je fiksan. Kada je K prevelik, broj kanala dodijeljenih svakoj od K ćelija postaje mali. Zadatak koji se nameće, je dakle odrediti najmanji broj K koji će udovoljiti traženim performansama. Najmanja vrijednost od K je 3, a postiže se postavljanjem parametara i=1 i j=1 u formuli:

Broj korisnika u sustavu

38

prometni uvjeti na određenom području za vrijeme GPS su jedan od parametara koji pomažu pri određivanju veličina različitih ćelija i broja kanala u njima. Promet koji generira Nmob korisnika na području ćelije tijekom vremena T može se odrediti pomoću izraza:

[Erl]

i raspoređuje se u m–kanala raspoloživih na području ćelije

Broj potrebnih kanala u ćeliji ovisi o veličini dolaznog i odlaznog

prometa, vremenskom kolebanju prometa i dozvoljenim gubicima.

m = ƒ ( Adol , Aodl , Var(A) , PB )

pri čemu je:

Mehanizmi prekapčanja

Prekapčanje je potrebno u sljedećim situacijama

• kada se mobilna stanica nalazi na granici ćelije i jakost signala od mobilne stanice ka baznoj je mala

• kada mobilna stanica dolazi u područje nepokriveno dovoljno jakim signalom (signal-strength holes)

Posebno treba razmatrati takozvano prekapčanje između dvaju sustava, jer poziv može biti započet u ćelijskom mobilnom sustavu nadziranom od jednog operatera i nastavljen u sustavu drugog operatera.

Dijeljenje ćelija

39

BS

Područje gdje je snaga signala

manja od dozvoljene

Razlog cijepanja/dijeljenja ćelija je poboljšanje efikasnosti iskorištenja spektra.Ponovna upotreba iste frekvencije je jedan koncept a cijepanje ćelija je drugi. Kada veličina prometa u ćeliji dosegne vrijednost da frekvencijski kanali ne mogu osigurati zadovoljavajući broj poziva (gubici su veći od dozvoljenih), originalna ćelija može biti podijeljena u manje ćelije. Postoje dvije vrste tehnika cijepanja ćelija:

permanentno cijepanje

dinamičko cijepanje

Da bi se izbjegla interferencija u malim i velikim ćelijama se moraju upotrebljavati različite frekvencije. Druga mogućnost za različito pokrivanje područja je u upotrebi prekrivajućih ćelija i podćelija

Prikaz ćelijske mreže prema poopćenom referentnom modelu telekomunikacijske mrež

Mrežni elementi kojima se ostvaruje promet:

MS (Mobile Station) – pokretna stanica (uređaj, terminal)

BS ili BTS (Base Transceiver Station) – bazna stanica kojom se ostvaruje radio–pristup do MS

BSC (Base Station Controler) – kontroler za nekoliko grupiranih baznih stanica, prisutan u GSM-u, a kod ostalih ćelijskih standarda funkcije BSC-a ugrađene su u MSC

MSC (Mobile Switching Centre) – komutacijsko čvorište ćelijske mreže obavlja osnovne komutacijske funkcije (FSC) i specijalizirane funkcije (FMS) vezane uz pokretnu mrežu:

40

E

B

B

C

C1

C2

D1

D2

D3

D1

D2

E1

E2

E1

E2

E3

A2

A1

A3

D1

D2

D3

B1

B2

B3

G1

G2

G3

F1

F2

F3

GMSC – Gateway MSC prema drugim mrežama (drugim pokretnim mrežama PLMN ili fiksnim PSTN/ISDN, PSPDN ...)

Ostali mrežni elementi ostvaruju sljedeće funkcije:

registriranje i ovjeravanje podataka o mobilnim pretplatnicima

• HLR–(Home Location Registar)- sadrži podatke o svim pretplatnicima GSM mreže

• VLR–(Visitor Location Registar)- sadrži podatke o vlastitim pretplatnicima i pretplatnicima drugih mreža

funkcije transmisije/transporta u jezgri mreže (core network)

funkcije signalizacije u mreži

funkcije vezane za upravljanje mrežom (Network Management), što uključuje:

• klasične funkcije nadzora i održavanja mreže (O & M)

• upravljanje uslugama (service management)

• podršku korisniku (customer care)

funkcije vezane uz dodatnu mrežnu inteligenciju (additional network intelligence)

Ćelijska mreža ima već u osnovnom rješenju ugrađenu inteligenciju nužnu za:

ostvarivanje radio–pristupa (praćenje terminala, pronalaženje ...)

redovito tarifiranje

zaštitu (provjera) vjerodostojnosti pretplatnika:

• Ki (authentication key)

• IMSI (International Mobile Subscriber Identity)

time je olakšano uvođenje niza IN usluga:

osobni broj (personal number) za više mreža

ćelijske VPN (virtual private network)

41

prepaid calls

posebno tarifiranje i dr.

Razvoj pokretnih ćelijskih sustava

Razvoj ćelijskih sustava obično se razmatra kroz 3 generacije (2. generacija ima podfaze 2+ i 2,5). Kroz iste faze može se promatrati evolucija tehnologija za prijenos podataka u mobilnim mrežama.

Višestruki pristup s frekvencijskom podjelom kanala (FDMA)

Primjenom TDMA (Time–Division multiple access) multipleksiranja više prometnih kanala (logičkih kanala) ostvaruje se jednim frekvencijskim kanalom

Principi TDMA naznačeni su na slici (za TDMA s 8 govornih kanala preko jednog frekvencijskog kanala određene pojasne širine)

42

Jedan prometni (duplexni)

kanal

25 kHz

f467,5

463[MHz]

Uplink

457,5

453[MHz]

10[MHz] dupl.

razmak

Downlink

t

Vremenski odsječak (time slot) koji nosi govorni kanal i "zaštitu“ ima dužinu 0,577 ms

Sustavi "2,5 generacije" vezani su u koncept PCS (Personal Communication

Services) (definirani u USA) kojim se:

proširuje spektar radijskih komunikacijskih usluga

ukidaju ograničenja žične PSTN mreže

omogućuje dostup do korisnika putem jedinstvenog broja (na bilo kojem mjestu)

koncept nije ograničen na mobilnu telefoniju nego obuhvaća:

usluge prijenosa podataka

pohranjivanje i upravljanje porukama (messaging)

telefonske usluge

niz VAS aplikacija

PCS ne specificira poseban standard ili pristup nego uključuje različite mrežne tehnologije i tehnike pristupa (TDMA, CDMA – Code Division Multiple Access) bežične (wireless) sustave prema DECT standardu i dr.

Osnovne značajke GPRS-a

43

Nazivi i značajke pojedine tehnologije su:

 HSCSD- High Speed Circuit Switched Data

Brzina prijenosa 57, 6 kbit/ s pri korištenju 4 vremenska odsječka (komutacija kanala)

GPRS- General Packet Radio Service

Brzina prijenosa do171,2 kbit/ s pri korištenju 8 vremenskih odsječaka (komutacija paketa)

EDGE- Enhanced Dana Rates for Global Evolution

Brzina prijenosa do 384 kbit/s pri korištenju 8 vremenskih odsječaka postiže se primjenom djelotvornije komutacijske modulacijske tehnike (komutacija paketa)

UMTS- Universal Mobile Telecommunications System

Brzine prijenosa podataka od 144 kbit/s u svim uvjetima

Brzine prijenosa podataka 384 kbit/s u otvorenom prostoru

Brzine prijenosa podataka do 2 Mbit/s u zatvorenom prostoru

Prijenos podataka se odlikuje usnopljenošću a u tom slučaju komutacija paketa je optimalno rješenje budući da omogućava korištenje mrežnih resursa samo onda kada korisnik zaista treba slati ili primati podatke.

S aspekta korisnika osnovne značajke GPRS-a su:

Veća brzina: do 171.2 kbit/s

44

2G 2.5G 3G Prva faza

GSM GPRS

EDGE

Evoluirana 3G

WCDMA HSDPA EUL

POČETAK EKSPLOATACIJE

2000./2001. 2003./2004. 2005./2006. 2007./2008.

VRŠNE BRZINE

9 kb/sdo 40 kb/sTeoretska 171 kb/s

do 120 kb/sTeoretska473 kb/s

do 384 kb/sTeoretska do

2 Mb/s

0,9-10 Mb/sTeoretska do

14,4 Mb/s

Standardizacijau tijeku

Neposrednost: direktan pristup podatkovni mrežama

GPRS aplikacije

 S aspekta operatera osnovne značajke GPRS-a su:

-Komutacija paketa

-Učinkovitost: efikasno korištenje radio resursa

-Mobilni Internet

-Kompatibilnost s TDMA i GSM: jedinstven put prema 3G mobilnim uređajima

 Pored prednosti koje GPRS ima u odnosu na prethodne tehnologije prijenosa

podataka, mogu se uočiti i određeni nedostaci:

-Ograničen kapacitet ćelije

-Niže stvarne brzine: oko 55 kbit/s

-Neoptimalna modulacija: GMSK

-Prijenosna kašnjenja

Zadaci pojedinih elemenata su:

45

Radio kanali za paketni prijenos

Stanje modela

Događaji koji prevode ovaj sustav iz jednog stanja u drugo su:

Dolazak GSM poziva ili prekapčanje u ćeliju

Dolazak GPRS sesije ili prekapčanje u ćeliju

Odlazak GSM poziva ili prekapčanje iz ćelije

Odlazak GPRS sesije ili prekapčanje iz ćelije

Dolasci paketa

Posluživanje paketa

Promjena stanja u više praskovit ili manje praskovit dolazak podatkovnih paketa

Broj stanja za ćeliju sa 20 kanala = 466 620 moguća stanja

Pojednostavljenjem opisa ponašanja sustava, stanje sustava može se opisati

46

uređenom četvorkom kako slijedi:

S= (NGSM, NGPRS, non-bursty, K - buffer)

Pri čemu:

NGSM označava broj GSM korisnika u ćeliji (govorna usluga),

NGPRS označava broj GPRS sesija u ćeliji,

non-bursty označava broj sesija u neusnopljnom načinu generiranja paketa i

K označava broj paketa koji čeka na posluživanje u memoriji

CDT – Ostvaren podatkovni promet

PLP – Vjerojatnost odbijanja paketa

PST – Vrijeme boravka paketa

ATU – Prosječna propusnost po korisniku

Analiza performansi sustava

Osnovne pretpostavke za promatranu ćeliju

Broj kanala ćeliji, N = 20

Max broj GPRS korisnika, M = 20

Veličina BSC buffera, K = 100 paketa

Brzina prijenosa po jednom PDCH (CS-2),

μposluživanja paketa = 13.4 kbit/s

Prosječan intenzitet dolazaka podataka,

λavg = 6 kbit/s po sesiji

CDT graf-ovisnost ostvarenog podatkovnog prometa o ukupnom intenzitetu dolazaka za različite postotke učestalosti podatkovnih zahtjeva u ukupnom broju zahtjeva

za mali intenzitet prometa, ostvaren<i podatkovni promet je neovisan o broju rezerviranih PDCH.

povećanjem intenziteta ovisnost je sve veća.

ATU graf

47

Ovisnost prosječne propusnosti po korisniku o ukupnom intenzitetu zahtjeva za različite postotke učestalosti podatkovnih zahtjeva u ukupnom broju zahtjeva

• za mali promet, propusnost je 6 kbit/s.

• povećanjem prometa, propusnost se smanjuje.

• za 0 rezerviranih PDCH, ATU teži ka 0.

PST graf

Ovisnost vremena boravka paketa (kašnjenje paketa na promatranom izoliranom dijelu mreže) o ukupnom intenzitetu zahtjeva za različite postotke učestalosti podatkovnih zahtjeva u ukupnom broju zahtjeva

ako nema rezerviranih PDCH, PST se povećava (gotovo) linearno.

Za 4 PDCH, PST se povećava polagano.

PLP graf

ovisnost vjerojatnosti odbijanja paketa o ukupnom intenzitetu zahtjeva za različite postotke učestalosti podatkovnih zahtjeva u ukupnom broju zahtjeva

• Za mali promet, svi su paketi posluženi.

• Kako promet raste, ovisnost o rezerviranim PDCH sve manja.

Treća generacija mobilnih ćelijskih sustava

ITU-T je definirao standard IMT-2000 (International Mobile Communication) koji definira rad budućih pokretnih sustava s multimedijskim uslugama u frekvencijskom području 2000 MHz.

ETSI (Europski Institut za Telekomunikacijske Standarde) definirao je standard za paneuropski sustav treće generacije nazvan UMTS (Universal Mobile Telecommunication System).

Osnovan je UMTS Forum. Koncept UMTS-a tretira se više kao ekstenzija GSM-a nego kao njegova zamjena.

Ključno novo svojstvo (funkcija) je "air interface" za simetrični i asimetrični paketni promet sa širom (i fleksibilnom) pojasnom širinom.

UMTS omogućuje konvergenciju tri dosad odvojena područja usluga:

48

Audio/video/data područje (radio i TV sadržaja na zahtjev)

Konvencionalno telekomunikacijsko područje (govor, ISDN usluge)

Računalno područje usluga (igre, MultiMedia, Internet sadržaji)

Specifikacija zahtjeva postavljenih pred UMTS može se sagledati kroz nekoliko točaka:

Pristup mreži ostvariv u cijelom svijetu, bez ikakvih ograničenja

omogućava prijenos govora, podataka videa i multimedije (višeuslužna mreža)

mora osiguravati visoku kvalitetu usluge (QoS)

fleksibilno definiranje usluga (VHE)

prilagodljiv za podršku multimedijalnim uslugama

dinamičko dodjeljivanje resursa

fleksibilna brzina prijenosa podataka do 2Mbit/s

podržava i komutaciju kanala i komutaciju paketa (IP pristup)

podržava terminale koji rade s više modova i na više frekvencija (GSM/UMTS)

efikasan sustav koji nije skup

Usluge u UMTS – u

Evolucija UMTS sustava mobilnih komunikacija

Scenarij razvoja UMTS sustava

• 3G Release 99 – kompatibilan unatrag s GSM Release 99 specifikacijom

• 3G Release 4 – odvajanje transportne mreže od korisničke ravnine

• 3G Release 5 – “All IP” zasnovana mreža

• 3G Release 6 – plan daljnjeg razvoja sustava

• 3G Release 7-

Novi koncept pružanja usluga u UMTS sustavu

Usluge su opisane kao skup kombinacija atributa unutar prometnih

49

klasa (Traffic Class). Pripadnost usluge/korisnika određenoj prometnoj klasi označava maksimalnu dozvoljenu alokaciju resursa PLMN-a pojedinom korisniku prema unaprijed utvrđenom prometnom ugovoru (subscription).

Prema 3GPP razlikuju se četiri vrste prometnih klasa:

1) konverzacijska

2) pozadinska (background)

3) interaktivna

4) streaming (prijenos podataka strujanjem)

Svaka od ovih prometnih klasa ima specifične zahtjeve za resursima s obzirom na:

kašnjenje,

maksimalnu i garantiranu brzinu prijenosa,

dozvoljeni broj grešaka pri prijenosu – BER, itd

Mreža će dozvoliti korisniku korištenje samo onog dijela resursa s obzirom na QoS atribute prometne klase koji su pozitivno identificiranom korisniku (prema U-SIM kartici) dodijeljeni u HLR-u (Home Location Register – baza podataka o korisnicima) prilikom ugovaranja korisničkog (pretplatničkog ili prepaid) odnosa. Podaci o korisničkom odnosu zapisani su na U-SIM kartici koju je korisnik kupio prilikom sklapanja ugovora s davateljem UMTS usluga, te u HLR-u davatelja UMTS usluga. Budući da postoje različiti zahtjevi za kapacitetom resursa u odnosu na vrstu usluge, razvijeni su principi posluživanja koji osiguravaju kvalitetu usluge kao što je dinamičko dodjeljivanje resursa, koje se bazira na davanju prioriteta određenim uslugama koje imaju veće kriterije.

Radio pristupne mreže

UMTS pristupna radio mreža (RAN- Radio Access Network) konceptualno je podijeljena na 4 zone:

1. Zona 1 – Unutarnji prostori – pokrivenost Piko ćelijama

2. Zona 2 – Urbana područja – pokrivenost Mikro ćelijama

3. Zona 3 – Ruralna i prigradsaka područja – pokrivenost Makro ćelijama

4. Zona 4 – Globalno područje – Mobile Satellite Systems pokrivenost.

Brzine prijenosa signala obrnuto su proporcionalne povećanju mobilnosti, tj. brzini kretanja korisnika unutar područja pokrivenosti.

50

U indoor područjima UMTS korištenjem TDD (Time Division Duplex) pristupa omogućuje brzine do 2Mb/s, te može preuzeti funkcije 2G DECT, WLL, te W-PBX sustava koji postižu znatno manje brzine prijenosa.

U outdoor područjima korištenjem FDD (Frequency Division Duplex) pristupa može postići brzine do 480 kb/s, te preuzeti funkcije 2G GSM, IS-95 i DCS sustava koji dostižu najviše 180 kb/s (GPRS).

Za aplikacije s izuzetno velikim zahtjevima za brzinom WLAN tehnologija predstavlja zasad optimalno rješenje, te se u budućnosti planira integracija ove tehnologije s UMTS sustavima (4G).

Tehnike višestrukog pristupa W – CDMA

CDMA je Spread Spectrum tehnologija, pri čemu se svakom korisniku

dodjeljuje jedinstveni kod unutar ćelije utiskivanjem u korisničku informaciju

koja se odašilje – Spreading Code.

Ovako kodirana informacija se širi (spreads) preko cijelog frekvencijskog

pojasa (bandwidth) i šalje zajedno s širokopojasnim signalima ostalih

korisnika.

Prijemnik prima zbir svih ovih signala, te prema poznatom pridijeljenom kodu regenerira originalnu informaciju (de-spreading).

Proces proširivanja spektra može se iskazati kroz sljedeće:

Binarna korisnička informacija (Bit) povezuje se u odašiljaču s kodnom sekvencom generiranom u Generatoru Koda (Spreading proces), modulira se na širokopojasni nosilac, te takva šalje zrakom

Najmanja jedinica informacije unutar koda naziva se Chip

Što je veći intenzitet generiranja Chip-ova (Chip rate), širi je bandwidth emitiranog signala

Na prijemnom kraju radi se de-spreading, tj. izdvajanje signala korisničke informacije iz zbira signala prema dodijeljenom kodu

Djelovanje s obje strane mora biti sinkronizirano u vremenu, gubitak jednog chipa znači gubitak cijele korisne informacije.

UMTS mreža podijeljena je na podsustave:

51

Core Network – jezgra mreže (sadrži UMSC/VLR, HLR, SGSN, GGSN)

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) UMTS zemaljska radio pristupna mreža (sadrži RNC, Node B)

UE (User Equipment) korisnička oprema (3G telefoni i pripadajuća terminalna oprema, PDA, laptop)

Mrežni entiteti međusobno su povezani preko sučelja (interface)

52