KOMUTACIONI SISTEMI Poglavlje 1 i 2

1 Telefonska mrea

Javna telefonska mrea je jedna od prvih telekomunikacionih mrea koja je razvijana i jo uvek predstavlja vanu telekomunikacionu infrastrukturu svake zemlje bez obzira na snanu razvijenost i prisutnost drugih telekomunikacionih mrea kao mree mobilne telefonije i Interneta. Telefonska mrea se zasniva na principu komutacije kola i nudi osnovni telefonski servis tzv. POTS servis (Plain Old Telephone Service). Pored ovog servisa dananje moderne telefonske mree nude i niz drugih servisa kako u okviru telefonskog servisa (dodatne usluge), tako i u pogledu ponude uskopojasnog ISDN servisa tj. ISDN (Integrated Services Digital Network) servisa ime predstavlja tzv. uskopojasnu ISDN mreu u logikom smislu, ali se fiziki oslanja na infrastrukturu telefonske mree. Tako praktino postoje dve osnovne kategorije servisa koje nudi telefonska centrala:1) POTS 2) ISDNSvaka drava ima svoju nacionalnu telefonsku mreu koja se dalje deli na mrene grupe koje mogu da imaju jednu ili vie telefonskih centrala. Na slici 1.1 je prikazana jedna mrena grupa fiktivne nacionalne telefonske mree na kojoj su obeleeni svi bitni delovi telefonske mree.

Slika 1.1. Prikaz jednog segmenta telefonske mree

Koriene oznake sa slike 1.1 su: TC Tandem centrala. Tandem centrale slue za meusobno povezivanje svih centrala iz mrene grupe, kao i za povezivanje dotine mrene grupe sa drugim mrenim grupama. Drugi naziv za ove centrale je tranzitna centrala ili meumesna centrala. Veze izmeu centrala se nazivaju spojni vodovi. Na tandem centralu se po pravilu ne prikljuuju korisnici. Poto telefonska mrea ima hijerarhijsku organizaciju, postoji vie hijerarhija unutar telefonske mree. Tipino se povezivanje centrala vri izmeu dve centrale koje su na susednim hijerarhijskim nivoima, ali postoje i povezivanja izmeu centrala na istom hijerarhijskom nivou, kao i izmeu centrala koje nisu u susednim ili istim hijerarhijskim nivoima (ovaj sluaj je veoma redak). Povezivanje izmeu centrala na istom hijerarhijskom nivou se tipino vri radi poveanja pouzdanosti telefonske mree, i takvi spojni vodovi se nazivaju poprenim vezama. Tandem centrale se nalaze u svim nivoima hijerarhije, sem na poslednjem (najniem) nivou gde su smetene krajnje centrale. Za svaki nivo hijerarhije, tandem centrale imaju poseban naziv radi lakeg razlikovanja njihove pozicije. Na primer, u naoj telefonskoj mrei razlikujemo, vorne, glavne, tranzitne i meunarodne centrale, pri emu je poredak dat od niih ka viim nivoima hijerarhije. KC Krajnja centrala. Krajnja centrala slui za prikljuivanje korisnika (telefonski korisnici, javne telefonske govornice, kune centrale (PBX), (N)-ISDN korisnici, kompjuteri preko modema ...) na javnu telefonsku mreu. Telefonski pretplatnici se povezuju na centralu pretplatnikim (korisnikim) linijama. Centrale u zavisnosti od kapaciteta mogu omoguiti prikljuenje i do 100000 telefonskih preplatnika, pa i vie. Takoe, krajnje centrale se mogu i meusobno povezivati spojnim vodovima (poprene veze). Krajnje centrale se jo nazivaju i mesnim centralama. Spojni vodovi se koriste za povezivanje centrala. To mogu biti E1-PCM link, FDM multipleks, itd. Veoma est princip povezivanja je upotreba E1-PCM linkova koji se izmeu centrala prenose putem transportne mree poput SDH (Synchronous Digital Hierarchy) mree. Pretplatniki vodovi se koriste za povezivanje telefonskih pretplatnika na krajnju centralu. To su tipino upredene parice. RU (Remote Unit) Izdvojeni stepen. Poto pristupna mrea podrazumeva sve pretplatnike vodove onda je u interesu vlasnika telefonske mree da smanji trokove koje oni nose, a koji su direktno proporcionalni ukupnoj koliini pretplatnikih vodova (tj. bakra od kog se prave pretplatniki vodovi). Zato se esto postavljaju tzv. izdvojeni stepeni, koji se postavljaju blie veoj grupi korisnika i time smanjuju ukupnu duinu (i koliinu) pretplatnikih kablova jer se koristi mali broj kablova od centrale do izdvojenog stepena. Izdvojeni stepen je takoe deo centrale i to uesnikog bloka, ali je izmeten fiziki van centrale upravo iz ve pomenutih razloga smanjenja trokova pristupne mree. Koncentrator podrazumeva ureaje koji grupiu vie pretplatnika na relativno mali broj korisnikih vodova i time takoe smanjuju cenu pristupne mree, ali koncentrator nije fiziki deo centrale. Tipini takvi ureaji su xDSL ureaji koji omoguuju kako povezivanje grupe telefonskih pretplatnika na centralu, ali isto tako i povezivanje pretplatnika koji zahtevaju vee protoke. NT (Network Termination) Mreni zavretak. Mreni zavretak je ureaj koji omoguava prikljuenje ISDN korisnika na krajnju centralu. Mreni zavretak se nalazi u vlasnitvu operatera tj. vlasnika telefonske mree. Na NT se moe prikljuiti vie ureaja kao kompjuter opremljen ISDN karticom, ISDN telefon, obian telefon preko adaptera, faks, itd. PBX (Private Branch Exchange) Kuna telefonska centrala. Svako preduzee obino ima svoju kunu telefonsku centralu na koju vezuje lokale u preduzeu tako da kad zaposleni razmeteni po raznim kancelarijama meusobno priaju te pozive ne tarifira javna telefonska mrea. Takoe, da bi se omoguila komunikacija sa korisnicima iz javne telefonske mree onda se PBX vezuje na krajnju centralu preko digitalnih ili analognih prenosnika.Na slici 1.1 je svakoj centrali dodeljen neki broj koji predstavlja identifikaciju centrale u mrenoj grupi. Ti brojevi su u stvari prve cifre brojeva telefonskih pretplatnika (tj. predstavljaju prvi deo koda pretplatnika) koji su prikljueni na te centrale. Na slici 1.1 je kao primer dat i kod mrene grupe, koji je zajedniki za sve korisnike iz te mrene grupe i koji ide ispred koda pretplatnika u kompletnom telefonskom broju pretplatnika. Telefonski brojevi se dodeljuju po E.164 preporuci koju je donela ITU-T organizacija. Maksimalan broj cifara u jednom telefonskom broju je 15, pri emu vodee 1-3 cifre odreuju kod nacionalne mree, a preostale cifre sadre kod mrene grupe i kod pretplatnika. Pri tome, kod pretplatnika se sastoji iz dva dela, prvi deo predstavlja identifikaciju centrale u mrenoj grupi, a drugi deo identifikaciju pretplatnika unutar centrale. U telefonski broj ne ulazi prefiks za meunarodni poziv (tipino 00 ili 99, ali to zavisi od drave do drave) ili meumesni poziv (0). Meumesni poziv je poziv koji se odvija izmeu pretplatnika iz razliitih mrenih grupa iste nacionalne mree. Uzmimo kao primer jedan kompletan telefonski broj +381 11 337 0100. Simbol + oznaava da pre poziva ovog broja iz inostranstva (van Srbije) treba prvo birati kod za izlaz na meunarodni saobraaj. Kod 381 je meunarodni kod za Srbiju. Kod 11 oznaava kod za mrenu grupu Beograd. Kod 337 oznaava kod odreene centrale u mrenoj grupi Beograd, a kod 0100 konkretnog pretplatnika te centrale. Kada se vri biranje tog pretplatnike iz Srbije, ali iz druge mrene grupe (na primer, mrena grupa Novi Sad), birae se broj 011 337 0100. U ovom sluaju prva cifra 0, oznaava da elimo da ostvarimo meumesni poziv tj. da se poziv zavrava u istoj nacionalnoj mrei (Srbiji), ali u razliitoj mrenoj grupi. Na osnovu ostalih cifara se zna da je traeni pretplatnik u mrenoj grupi Beograd, na centrali iji je prefiks 337, odnosno pretplatnik 0100 sa te centrale. U sluaju kada se ostvaruje mesni poziv (poziv gde su oba korisnika u istoj mrenoj grupi), pozivajui korisnik e birati broj 337 0100, jer je potrebna samo identifikacija centrale i korisnika u toj centrali za usmeravanje poziva. Oigledno, u telefonskoj mrei se koristi hijerarhijsko adresiranje.Inae, javna telefonska mrea (PSTN Public Switching Telephone Network) je povezana i sa svim drugim telekomunikacionim mreama kao npr. GSM mreom, Internetom i dr, a povezivanje na te mree se ostvaruje preko odgovarajuih gejtveja.

1.1. Pristupna mrea

Slika 1.1.1. Pristupna mreaTelefonska centrala slui za prikljuivanje korisnika na telefonsku mreu. Postoje razne varijante korisnika, kao to se vidi i sa slike 1.1, kao npr. analogni telefonski aparati, digitalni telefonski aparati, ISDN korisnici, kompjuteri preko modema, javne telefonske govornice, kune telefonske centrale (PBX), itd. Mrea koja ukljuuje puteve od telefonske centrale do korisnika (uglavnom kablovi, mada mogu postojati deonice koje su beine jer se ostvaruju npr. radio-relejnom vezom) se naziva pristupna mrea. Preko pristupne mree se povezuju svi korisnici na telefonsku centralu. Zbog velikog broja korisnika, koji pri tome uglavnom nisu koncentrisani na malom prostoru, pristupna mrea podrazumeva velik broj kablova i velike duine kablova, a pri tome se mora raunati i cena radova prilikom postavljanja tih kablova koja takoe nije zanemarljiva. Tako da usled ovih navedenih razloga moemo zakljuiti da pristupna mrea nosi ogroman deo trokova itave telefonske mree. Pri tome, poto su korisnici fiksni onda je pristupna mrea kruta i nefleksibilna i teko ju je proirivati malo po malo jer nije isplativo zbog cene radova na postavljanju kablova do korisnika. Otuda se proirenje pristupne mree radi tek kada treba vei broj korisnika povezati na telefonsku centralu. U zgradi ili kui gde se nalazi korisnik (ili korisnici) razvuena je telefonska instalacija koju predstavljaju upredene parice koje se zavravaju utinicama (prikljune kutije) u stanu korisnika. Sa druge strane se telefonska instalacija zavrava u ormariu gde se zavravaju sve parice od pretplatnika. To su tzv. izvodi koji mogu biti unutranji ili spoljanji u zavisnosti gde se nalaze (unutar ili van zgrade/kue). Sa tih ormaria se vode kablovi (oni se zovu distributivni kablovi) do take grananja koja se naziva jo i kablovsko grananje (jer se od te take kablovi granaju do pojedinih naselja). Od ove take se vodi glavni kabl (put kojim ide glavni kabl se obino zove trasa) do zavrnog nastavka koji se obino nalazi u nekom ahtu ili podrumu zgrade gde je smetena telefonska centrala. Glavni kabl moe da ima i do nekoliko stotina parica. Od zavrnog nastavka vode se zavrni kablovi koji idu do centrale, tanije do glavnog razdelnika. Prikaz pristupne mree je dat na slici 1.1.1.1.2. Tipovi veza kroz telefonsku centraluNa slici 1.2.1 su obeleeni tipovi veza kroz telefonsku centralu.

Slika 1.2.1. Tipovi veza u centraliPostoje sledei tipovi veza (iz aspekta posmatrane centrale): Odlazne veze to su veze koje inicira korisnik sa posmatrane centrale da bi uspostavio vezu sa korisnikom sa neke druge centrale (veza kroz centralu 41 izmeu korisnika A i B (vezu je inicirao korisnik A)) Dolazne veze to su veze koje inicira korisnik sa neke druge centrale da bi uspostavio vezu sa korisnikom sa posmatrane centrale (veza kroz centralu 42 izmeu korisnika A i B (vezu je inicirao korisnik A)) Tranzitne veze to su veze izmeu korisnika koji su sa nekih drugih centrala pa njihov saobraaj samo tranzitira tj. prolazi kroz posmatranu centralu (veza kroz centralu 44 izmeu korisnika E i F (svejedno ko je inicirao vezu od korisnika E i F)) Lokalne veze To su veze izmeu korisnika sa iste centrale pri emu razlikujemo interlokalne veze koje se ostvaruju izmeu korisnika sa razliitih uesnikih blokova centrale i intralokalne veze koje se ostvaruju izmeu uesnika sa istog uesnikog bloka centrale. (Veza kroz centralu 44 izmeu korisnika C i D (svejedno ko je inicirao vezu od korisnika C i D))Spojni vodovi koji povezuju centrale se mogu podeliti u sledee kategorije (iz aspekta posmatrane centrale): Odlazni zauzima ih posmatrana centrala Dolazni zauzima ih centrala sa kojom je posmatrana centrala povezana Dvosmerni moe ih zauzeti i posmatrana centrala, kao i centrala sa kojom je posmatrana centrala povezana tim spojnim vodomOdlazni i dolazni vodovi su jednosmerni u pogledu zauzimanja. Vano je naglasiti da je jednostavniji postupak zauzimanja kod jednosmernih vodova (odlazni i dolazni) nego kod dvosmernih vodova jer u sluaju dvosmernih vodova moe doi do kolizije usled pokuaja istovremenog zauzimanja istog voda od strane centrala na krajevima dvosmernog voda. S druge strane dvosmerni vodovi omoguavaju efikasniju obradu saobraaja - sa manjim brojem dvosmernih vodova se opsluuje isti ukupan saobraaj nego sa jednosmernim (dolaznim i odlaznim) vodovima.

2 Blok-ema telefonske centrale

Na slici 2.1 je prikazana blok-ema telefonske centrale.

Slika 2.1. Blok-ema telefonske centraleNa glavni razdelnik (GR) se prikljuuju upredene parice od korisnika. Od njega se vode kablovi do centrale tanije do uesnikih blokova. Oigledno, uesniki blokovi predstavljaju mesto u centrali na koje se prikljuuju korisnici (telefoni (analogni, digitalni), ISDN bazni korisnici, javne telefonske govornice...). Uesniki blokovi se jo nazivaju i pretplatniki blokovi ili korisniki blokovi. U uesnikom bloku se za obine (analogne) telefonske korisnike vre tzv. BORSCHT funkcije (svaki telefonski korisnik ima u centrali dodeljen KOA (korisniki organ analogni) koji vri te funkcije). Takoe, razvojem tehnologije u dananjim modernim centralama se u ovom bloku nalaze prijemnici i generatori tonskih signala. Prijemnici tonskih signala se koriste za detekciju DTMF signalizacije, a generatori za generisanje tonskih signala koje ujemo u telefonskoj slualici kao npr. ton slobodnog biranja ili ton zauzea. Ovaj blok je povezan sa blokom komutacije govornim kanalima, a sa upravljakim blokom kontrolnim linijama preko kojih uesniki blok obavetava upravljaki blok o eventualnim akcijama koje preduzimaju korisnici prikljueni na taj uesniki blok, kao i komande upravljakog bloka uesnikom bloku (na primer, podizanjem slualice korisnik najavljuje da eli da uspostavi vezu, pa zato uesniki blok obavetava upravljaki blok o tom dogaaju, a upravljaki blok ispitivanjem podataka o tom korisniku analizira da li je tom korisniku dozvoljeno da uspostavlja vezu ili ne i o tome obavetava uesniki blok koji u skladu s tim puta ton slobodnog biranja ili ton blokade). Takoe, preko kontrolnih linija upravljaki blok prilikom inicijalizacije sistema vri sputanje softvera koji se izvrava na uesnikom bloku. Takoe, moemo napomenuti da uesniki blok vri funkciju koncentracije tj. korisnikog komutacionog polja. To znai da je broj prikljuenih korisnika vei od broja maksimalnih veza koje ti korisnici istovremeno mogu uspostaviti. Stepen koncentracije se tipino kree od 4:1 do 7:1. Tako npr. ako se sa uesnikog bloka moe ostvariti maksimalno 30 govornih veza tada se za stepen koncentracije npr. 7:1 na taj uesniki blok moe prikljuiti maksimalno 210 korisnika. Koncentracija se vri radi boljeg iskorienja resursa centrale. Poto se usled koncentracije korisnika u uesnikom bloku moe desiti da neki korisnik ne moe uspostaviti vezu usled blokade tj. zauzetosti svih govornih veza ka komutacionom polju onda se stepen koncentracije bira tako da verovatnoa blokade bude manja od neke date vrednosti koju definiu propisi (npr. 1% ili 0.1%).Blok komutacije obavlja funkciju komutacije. Ono je neblokirajue komutaciono polje i oznaava se kao grupno komutaciono polje. Povezan je govornim putevima za prenosnike i uesnike blokove. Takoe, kontrolnim linijama je vezan za upravljaki blok koji kontrolie funkcionisanje komutacije i zauzetost resursa (npr. neka veza kroz komutaciono polje moe da se rezervie i bude aktivna stalno za neku vezu dok je operater ne raskine, to su tzv. semipermanentne veze ili upravljaki blok zadaje komandu da se uspostavi put kroz komutaciono polje za neku vezu), a takoe se prilikom inicijalizacije sistema preko tih kontrolnih linija vri sputanje softvera koji se izvrava u bloku komutacije.Prenosniki blok predstavlja taku centrale gde se preko prenosnikog razdelnika (PR) prikljuuju druge centrale kao i korisnici koji imaju vee protoke (ISDN primarni korisnici, kune telefonske centrale). Preko ovog bloka se centrala ukljuuje u telefonsku mreu. Pod vezom dve centrale podrazumevamo etiri vrste veza: Govorne veze preko kojih se prenosi korisniki signal tipino govor, ali i podaci. Signalizacione veze preko kojih se prenosi signalizacija izmeu centrala koja je neophodna radi razmene informacija izmeu centrala (npr. ako se uspostavlja veza izmeu korisnika koji su prikljueni na razliitim centralama onda je neophodno da centrala na koju je prikljuen pozivajui korisnik obavesti centralu traenog korisnika da je njen odgovarajui korisnik traen i da se zato rezervie govorni kanal izmeu te dve centrale i pokrene proces uspostave veze). Postoje raznovrsne signalizacije koje se koriste u komunikaciji izmeu centrala, ali danas je najzastupljenija signalizacija No.7 koju moraju podravati sve moderne centrale. Preko signalizacionih veza, u stvari, komuniciraju upravljaki blokovi u centralama koje razmenjuju signalizaciju izmeu sebe. Sinhronizacione veze preko kojih se vri sinhronizacija izmeu centrala, poto je telefonska mrea sinhronizovana. Veze za upravljanje i nadgledanje koje se koriste za menadment u telefonskim mreama. Npr. generisanje alarma da bi se obavestila suprotna centrala o gubitku sinhronizacije sa njom.Ovaj blok je vezan govornim kanalima sa blokom komutacije, a kontrolnim linijama sa upravljakim blokom radi kontrole komunikacije sa drugim centralama (upravljaki blokovi su ti koji meusobno komuniciraju preko signalizacije izmeu centrala). Preko kontrolnih linija se u toku inicijalizacije sistema sputa softver koji se izvrava na prenosnikom bloku.Blok pomonih organa se koristi za neke pomone funkcije u centrali kao npr. za generisanje govornih signala (npr. obavetenje da je biran nepostojei pretplatnik). U starijim centralama su se ovde nalazili prijemnici i generatori tonskih signala, a danas u modernim centralama kako je ve napomenuto se oni nalaze u uesnikim blokovima. Takoe, ukoliko se koristi analogna signalizacija, poput R2 signalizacije, onda i prenosniki blokovi sadre generatore i prijemnike tonskih signala. Upravljaki (Administrativni) blok ima dvojak naziv jer obavlja obe funkcije koje su u tim nazivima naznaene: upravljaku i administrativnu funkciju. Upravljaka funkcija podrazumeva kontrolu svih ostalih blokova u centrali i prikupljanje informacija od njih koje se potom obrauju i pohranjuju. Takoe ovaj blok periodino ispituje ispravnost svih blokova u sistemu i ako se detektuje neki neispravan blok prvo se pokuava njegov oporavak ponovnom inicijalizacijom (resetom) tog bloka, a ako to ne da rezultate onda se obavetava operater o problemu. Takoe, ovaj blok prilikom inicijalizacije sistema vri sputanje softvera na sve ostale blokove u sistemu radi njihovog ispravnog funkcionisanja. U cilju obavljanja upravljake funkcije, upravljaki blok je kontrolnim linijama vezan za sve ostale blokove u sistemu. Druga funkcija je administrativna koja podrazumeva uvanje podataka o svim korisnicima. Ti podaci su npr. tarifni podaci o ostvarenim vezama, servisi koje korisnik moe da koristi, itd. Operater koji kontrolie rad centrale i vri sve neophodne izmene i analize o korisnicima je povezan upravo na ovaj blok svojim raunarom. Ova veza moe da bude ostvarena i preko npr. modema tako da nije neophodno neposredno prisustvo operatera kod centrale. Veza operatera i upravljakog bloka je na slici 2.1 predstavljena sa ulazno/izlaznim jedinicama. Meutim, u sluaju centrala na viem hijerarhijskom nivou telefonske mree, koje su bitne za ispravno funkcionisanje cele telefonske mree, operater se uvek nalazi uz centralu radi pravovremenog i brzog reagovanja usled pojave nekih nepravilnosti u radu centrale. Operater preko svog terminala ima sve podatke kako o korisnicima, tako i o samoj centrali i svim njenim delovima, a koje dobija iz upravljakog bloka.Blok za generisanje takta slui za generisanje svih taktova koji se koriste u centrali. U ovom bloku se vri sinhronizacija na takt koji se dobija iz centrale sa vieg hijerarhijskog nivoa, da bi se mogla ostvariti sinhronizacija pri prenosu sa drugim centralama. Centrala na najviem hijerarhijskom nivou dobija takt iz oscilatora na bazi celzijuma ili rubidijuma i dalje ga distribuira centralama na niem hijerarhijskom nivou. U sluaju da doe do prekida veze sa centralama iz kojih se dobija informacija o taktu onda ovaj blok poinje da koristi sopstveni oscilator znatno manje preciznosti i tada proizvoai garantuju podnoljiv rad do 1-2 dana to se smatra dovoljnim za otklanjanje kvara na vezama prema drugim centralama od kojih se dobijala informacija o taktu. Takoe, postoji mogunost i da se informacija o taktu dobija preko GPS sistema, ali ta varijanta se ree koristi u nacionalnim telefonskim mreama jer GPS sistem nije pod kontrolom nacionalnih operatora i zato se ovakav metod uglavnom ne koristi iz razloga bezbednosti mree.Blok napajanje slui za davanje napajanja svim blokovima centrale radi njihovog ispravnog funkcionisanja, kao i telefonskim aparatima koji tako dobijaju napajanje iz centrale pa u sluaju nestanka struje u domainstvu, telefon je i dalje operativan. Napajanje za centralu se dobija iz javne elektrine mree, ali u sluaju kvara na javnoj elektrinoj mrei u pogon se stavljaju generatori koji slue kao rezerva.

2