Távözlő hálózato és szolgáltatáso Kapcsolástechia émeth Krisztiá BME TMIT 015. ot. 1-8.
A tárgy felépítése 1. Bevezetés. IP hálózato elérése távözlő és ábel-tv hálózatoo 3. VoIP, beszédódoló 4. Kapcsolástechia 5. Forgalmi övetelméye, hálózatméretezés 6. Jelzésátvitel 7. Mobiltelefo-hálózato 8. Gerichálózati techiá
Távbeszélő hálózati topológia (ism.) PST architetúra K K emzetözi özpoto teljes háló más hálózato z* Mb/s szeuder özpoto trazithálózat y* Mb/s primer özpoto x* Mb/s fa helyi özpoto hozzáférői hálózat 64 b/s vagy 4 Hz előfizető helyi huro Kérdés: hogy éz i egy (pl. helyi) apcsolóözpot özelebbről? 3
Digitális TPV özpot felépítése (vázlat) TPV = tárolt programvezérlés előfizető felé további yalábolással mási özpotohoz ábelredező DXC** 4 Hz vagy 64 b/s Mb/s előfizetői foozat: yalábolás+ ISD* és aalóg voali áramörö (PST eseté itt a PCM ode!) tröezelő foozat (jelzésillesztés) Mb/s Mb/s digitális apcsolómező (apcsolómátrix) *ISD voali áramör: ET (Exchage Termial) éve szerepelt **DXC: Digital cross Coect, digitális redező tárolt programvezérlés 4
Kicsit itérő: /4 huzalos redszere égyhuzalos redszer: ét érpár egy érpáro egyiráyú jeláramlás Kéthuzalos redszer ugyaazo az érpáro étiráyú jeláramlás Kode midig égyhuzalos (felépítése miatt) Kézibeszélő égyhuzalos (értelemszerű) Előfizetői huro éthuzalos (így olcsóbb) Közpoto belüli feldolgozás, özpoto özötti átvitel égyhuzalos (így egyszerűbb) A végberedezés A A 4/ /4 ode ode D végberedezés (a) aalóg végberedezés 4/ D (b) digitális végberedezés A D helyi özpot (részlet) /4 D helyi özpot (részlet) 5
A /4 huzalos átalaítás megvalósítása Cél: duplex ommuiáció egyetle érpáro Korét érdése: PST esetbe: x 4 Hz egy érpáro BRA ISD esetébe: x 144 b/s egy érpáro Elvi lehetősége: szétválasztás freveciatartomáyba szétválasztás időtartomáyba a ét ülöböző iráyú jel szuperpoálása, majd szétválasztása Ezeet vesszü sorra a övetező fóliáo! 6
Duplex ommuiáció Elvi lehetőség: szétválasztás freveciatartomáyba (FDD: Frequecy Divisio Duplexig) szétválasztás alul/felüláteresztő szűrőpároal (váltószűrő, splitter) pl. V. modem szabváy haszálja (adatátvitelre) haszáljá pl. ADSL-be is előfizetői huro PST/ISD eseté azoba em 7
A /4 huzalos átalaítás megvalósítása Elvi lehetőség: szétválasztás időtartomáyba (TDD: Time Divisio Duplexig) időompressziós módszer avagy pig-pog módszer egyszer egyi ad, egyszer a mási pro: egyszerű otra: magasabb voali jelsebesség, számít a voal ésleltetése pl. ISD eseté haszáljá egyes esetebe az U iterfésze yilváos ISD hálózatoba ma már em az egyi taszéi ISD redszer azoba ezt haszálja TE TE TE1 TE1 TE R R TA TA S0 T T T1 T T U T1 Alapsebességű hozzáférés dig. voalszaasz U LT LT V V ET ET Local exchage TE1 S PBX Primer sebességű hozzáférés 8
A /4 huzalos átalaítás megvalósítása Elvi lehetőség: a ét ülöböző iráyú jel szuperpoálása, majd szétválasztása más éve: villaáramör, alias hibrid aalóg (PST) előfizetői huroba ez haszálatos egyszerű többféleéppe megvalósítható, alább egy traszformátoros megvalósítás látható a mirofo árama em jut be a hagszóróba a mirofo áramáa fele jut csa az előfiz. hurora ha a voalutázat (=KÁ, iegyelítő áramör) em potos: visszhag eletezi aalóg távbeszélő észülé: ugyaez vázlatosabba: iegyelítő áramör hívásjelző (csegő) mirofo iegészítő magyarázat: http://tel.tmit.bme.hu/merese/3-6.htm, http://tel.tmit.bme.hu/merese/hibrid.htm 9
A /4 huzalos átalaítás megvalósítása Elvi lehetőség: a ét ülöböző iráyú jel szuperpoálása, majd szétválasztása aalóg (PST) előfizetői huroba ez haszálatos ISD esetébe is leggyarabb ezt haszáljá az U iterfésze (előfiz. huro), iegészítve az echotörléssel a eletezett visszhagot iszűri, hogy e zavarja a digitális ommuiációt 10
PST előfizetői voaláramör előfizető felé további yalábolással mási özpotohoz ábelredező DXC** 4 Hz vagy 64 b/s Mb/s előfizetői foozat: yalábolás+ ISD* és aalóg voali áramörö (PST eseté itt a PCM ode!) tröezelő foozat (jelzésillesztés) Mb/s Mit csiál? Mb/s digitális apcsolómező (apcsolómátrix) tárolt programvezérlés 11
Az előfizetői voaláramör Ugyaez egy mási ábrá: huzalos aalóg átvitel 4 huzalos digitális apcsolás és átvitel huzalos aalóg átvitel Redező Előfizetői voaláramör A D Digitális apcsolómező A D Előfizetői voaláramör Redező Mit csiál? Tárolt programvezérlés Digitális apcsolóözpot (az ábra feltételezi, hogy a ét előfizető ugyaahhoz a özpothoz apcsolódi) 1
BORSCHT Battery feedig: távtáplálás Overvoltage protectio: túlfesz. védelem Rigig: a hívott voal csegetése Supervisio/sigalig: a huro zárásáa figyelése (ézibeszélő felemelése) Borscs Codig, decodig: A/D, D/A átalaítás (PCM) Hybridig: /4 huzalos átalaítás Testig: az előfizetői huro igéy szeriti elleőrzése 13
Battery feedig: távtáplálás A hősorba LB (local battery, helyi telep) távbeszélő észülée Maapság izárólag CB (cetral battery, özpoti telep) egyszerűbb így a felhaszálóa a távbeszélő szolgáltatás alapszolgáltatás, em támaszodi más szolgáltatásora 0-100 ma de: pl. vezeté élüli (cordless) észüléee ez evés A régi szémirofoohoz ellett eora áram és ehhez... 48 V DC (egyeáram) miél agyobb feszültség, aál agyobb lehet a feti áramhoz az előfiz. huro elleállása (ú. huroelleállás) azaz aál véoyabb, olcsóbb rézdrót haszálható de: túl agy feszültség veszélyes az emberre a 48 V jó ompromisszum Földhöz épest: -48 V (és 0 V): a egatív fesz. megaadályozza a orróziót, ami a réz vizes oldato iojaitól szevede, ha megsérüle a vezeté É -5,-t mértem... 14
Battery feedig: távtáplálás Táphíd: előfizetői huro özpot özpot további részei 0 V -48 V 15
Overvoltage protectio: túlfesz. védelem Cél: védei: embert gépet Tipius veszélye: villám zárlat ívülről iduált áram Védeezési mód villám elle: a redezőbe légréses védelem, b. 750 V-ál átüt zárlat elle: eletroius megoldáso ülső idució elle: szimmetria (sodort érpár/érégyes) 16
Rigig: a hívott voal csegetése 75-100 V (!!), 00 ma (!), 16,6...5 Hz, országoét változi más forrás:15-68 Hz, USA 0 Hz, Eu. 5 Hz a tipius, 40-150V ma már túlzás, ao a fiziai csegetéshez ellett tipiusa sec csögetés, 4 sec szüet ettől a agy feszültségtől a odeet és más érzéey áramört meg ell védei 17
Supervisio/sigalig: a huro zárásáa figyelése A huro zárása/yitása volt rége mide előfizetőtől érező jelzés: Hívó félél: Huro zárása (ézibeszélő fel ( pic up the phoe ), off-hoo): hívás ezdeméyezés jelzése Periódius zárás-yitás: hívószám tárcsázása Huro yitása (ézibeszélő le ( hag up the phoe ), o-hoo): beszélgetés vége Hívott félél: yitott huro: előfizető szabad, hívható Zárt huro: előfizető foglalt Huro zárás: válasz a hívásra Huro yitás: beszélgetés vége (de aalóg esetbe ő em szaíthatja meg a felépült apcsolatot!) Kapcsolat (v. apcsolatfelépítés) özbe: flash (hoo-flash): rövid ideig yitju, majd újra zárju az áramört valamit szereté a özpottól pl. ofereciahívás, visszahívás, stb. Alapesetbe b. 100 ms-oét éz rá a redszer Pulzusmódú tárcsázás özbe (66 ms impulzus, 33 ms szüet) és csegetésor gyarabba: 10-30 ms 18
C, H Codig, decodig: A/D, D/A átalaítás PCM ode, már beszéltü róla Hybridig: /4 huzalos átalaítás Erről is volt már szó 19
Testig: előfizetői huro elleőrzése Egy tesztelő beredezést apcsolu a voalra voal állapotáa felmérése, esetleges hibá megállapítása ülö az előfizetői huro, illetve a voaláramör özpot felőli része (ét tesztbusz va) időbe lehet: periodiusa, tipiusa éjjel igéy szerit azoal 0
Kapcsolás vs. digitális redezés vezérlés apcsolómező Közös beü: bemeete és imeete összeapcsolása Külöbsége: apcsoló redező vezérlés előfizető (jelzéssel) hálózatmaager (operátor) gyaoriság gyara (pl. másodperc) ritá (pl. hetete, havota) sebesség gyors (s, ms) lassabb (sec) apcsolt áramörö száma 1 so (pl. több tízezer) 1
Kapcsolóözpoto fejlődése ézi apcsolás: zsióráramör eletromechaius Strowger özvetle vezérli a hívó a özpotot Rotary özvetett, regiszter a özpotba Crossbar digitális eresztrudas tárolt programvezérlésű (TPV): szoftver vezérli itt törtéi pl. az útválasztás elvileg TPV-vel lehet a apcsolómező aalóg (ma már ics ilye)
PST előfizetői voaláramör előfizető felé további yalábolással mási özpotohoz ábelredező DXC** 4 Hz vagy 64 b/s Mb/s előfizetői foozat: yalábolás+ ISD* és aalóg voali áramörö (PST eseté itt a PCM ode!) tröezelő foozat (jelzésillesztés) Mb/s Mb/s digitális apcsolómező (apcsolómátrix) Mit csiál? tárolt programvezérlés 3
4
Kapcsolómező típusai Elv: egyidejű összeöttetése elülöítése: térosztásos térbe időosztásos időbe freveciaosztásos freveciába (gyaorlatba em haszáljá) ódosztásos óddal (gyaorlatba em haszáljá) Rövide: térapcsolás, időapcsolás Midegyi esetbe valós áramörapcsolás, összeöttetés alapú 5
Térapcsolás (Space Divisio Switchig, S ) be 1 3 4... 1 3 4... m i itt be i (pl. előfizető trö) hátráy: *m apcsolópot: túl so, túl drága előy: ics bloolás azaz ha szabad a imeet, aor apcsolható 6
Térapcsolás (Space Divisio Switchig, S ) Ha em ell teljes összeötöttség: be 1 3 4 5 6 7 8 1 3 4 i evesebb apcsolópot ell 7
Térapcsolás (Space Divisio Switchig, S ) Ha be = i: be/i 1 3 4... 1 3 4 be/i... 1 apcsolópot 8
Többfoozatú apcsolás Eddig egyfoozatú apcsolásról volt szó: 3 3 egyszerű és jól műödi de: túl so a apcsolópot eze ihaszáltsága icsi Megoldás: többfoozatú apcsolás 9
Többfoozatú apcsolás Példa: 3 foozat: 1 3 3 3 db db 3 3 db 1 3 +1 + +3 3 3 3 3 +1 + +3 -+1 -+ -+3 3 3 3 3 -+1 -+ -+3 30
Többfoozatú apcsolás Egy apcsolat felépítésére több lehetőség: 1 3 3 3 db db 3 3 db 1 3 +1 + +3 3 3 3 3 +1 + +3 -+1 -+ -+3 3 3 3 3 -+1 -+ -+3 31
Többfoozatú apcsolás Egy új apcsolat felépítésére egy özépső foozatot ell találi, amelyie szabad a megfelelő i és bemeete is: 1 3 3 3 db db 3 3 db 1 3 +1 + +3 3 3 3 3 +1 + +3 -+1 -+ -+3 3 3 3 3 -+1 -+ -+3 3
Többfoozatú apcsolás Egy apcsolat felépítése em triviális többé: úteresési algoritmus: több lehetőség özül az optimális iválasztása Megjelehet a bloolás: szabad a imeet, de a apcsolat mégsem épülhet fel, mert ics elegedő belső erőforrás (itt: megfelelőe szabad özépső foozat) Cserébe: evesebb apcsolópot szüséges Egyfoozatú apcsolás: Háromfoozatú apcsolás: Melyi a agyobb? és függvéye Kérdés: melyi az a legisebb, amire biztos em lehet a redszerbe bloolás? 33
Többfoozatú apcsolás Kérdés: Melyi az a legisebb, amire biztos em lehet a max -1 1 redszerbe bloolás? Válasz: =-1 Hisze egy tetszőleges i bemeet és egy tetszőleges j imeet özötti apcsolat felépítéséhez ell egy özépső foozat, amelye: szabad az összeöttetése az i-hez tartozó első foozattal szabad az összeöttetése az j-hez tartozó harmadi foozattal a legrosszabb esetbe is *(-1) özépső foozat lesz így foglalt, eél eggyel több már elég. QED i max -1 j 34
Többfoozatú apcsolás Példa bloolásmetes esetre: Jeletős megtaarítás, de még midig túl so a apcsolópot Megoldás lehet: apcsolópoto 1 foozat eseté több foozat (pl. 5 vagy 8) bloolás megegedése (is eséllyel) apcsolópoto 3 foozat eseté / =-1 18 16 384 7680 8 16 15 819 67 millió 4, millió 64 18 17 13107 17 milliárd 68 millió 56 51 511 35
Optimális választás Tudju: a apcsolópoto száma: bloolásmetes esetbe: x 1 ie: x 4 ee eressü a miimumát. 3 Deriválva, ullhelyet megeresve apju, hogy agy -re a miimum (ez em triviális lépés): ie: x mi 4 1... és ez szerepel a táblázatba (A levezetést em ell tudi, de a logiai lépéseet értei, tudi ell.) 36
Többfoozatú apcsolás Példa bloolásos esetre: bloolási valószíűség: 0,00 (=0,%) 1 foozat (bloolásmetes) 3 foozat, bloolásmetes 3 foozat, bemeet ihaszáltság: 0,7 3 foozat, bemeet ihaszáltság: 0,1 / apcsolópoto apcsolópoto apcsolópoto apcsolópoto / 18 16 384 7680 7168 1,75 560 0,65 819 67 millió 4, millió,1 millió 1,0 49150 0,34 13107 17 milliárd 68 millió 113 millió 0,84 1,5 millió 0,160 37
Térapcsolás digitális megvalósításai Pl.: vagy másépp: 1 log log 1 M 1 log 1 log huzalozott VAGY log log M : multiplexer (a Digitális Techia tárgyból tault értelembe: egy bemeet iraása a imeetre) : demultiplexer (a Digitális Techia tárgyból tault értelembe: a bemeet iraása egy imeetre) Az itegrált áramörö ára b. a lábszámmal aráyos 38
Időosztásos apcsolás Időapcsolás (Time Switchig, T ) Alapötlet: a b c d a b c d c b a d c b a d eret Megvalósítás: memória (olcsó) soros beírás, em soros ( radom ) iolvasás em soros beírás, soros iolvasás 1 eretyi ésleltetés Ráadásul a memória sebessége véges: éháy száz, max. éháy ezer időrés lehet egy 15 μs hosszú eretbe Gyaorlatba: 30 időrés/eret (30 * 64 b/s Mb/s) 39
Időapcsolás Mire jó? Példa: térapcsolás időapcsolóval időapcsoló jobb alalmazás: tér- és időapcsolás együtt a b c d a f b h e f g h g c d e tér- és időapcsoló hisze a bemeeti jele amúgy is TDM jele! 40
Tér- és időapcsolás Megvalósítás pl.: TS apcsoló a a 1 T 1 b b S T x T a b mide időrésbe új apcsolási ofiguráció a gyaori apcsolás segítségével jobba ihaszálju a térapcsolópotoat az egészhez egy özpoti vezérlés tartozi, amely megmodja az elemee (T, S), hogy mit csiáljaa (TPV) egy meglévő apcsolatot aa a lebotásáig már em helyezü át 41
Tér- és időapcsolás TS apcsoló em ellőe jó: a a c 1 T 1 b c? S T x T a b mide időrésbe új apcsolási ofiguráció ilye egyszerű helyzetbe is bloolás lép fel 4
Tér- és időapcsolás TS-él jobb: TST l db. időrés c db. időrés 1 T a b T b a 1 a T a S T b T b x T c db. időrés l db. időrés mide időrésbe új apcsolási ofiguráció az előző bloolási helyzetet jól ezeli egyáltalá ics bloolás, ha l=c-1 a három foozatú térapcsolóál látott módszerrel bizoyítható 43
Tér- és időapcsolás Mási lehetőség: STS 1 a 1 a T 1 b S T S c db. időrés a x b c db. időrés T b x c db. időrés a b mide időrésbe új apcsolási ofiguráció mide időrésbe új apcsolási ofiguráció ics bloolás, ha =-1 (függetle c-től) a bizoyítás hasoló az előzőehez va még pl. TSSST: TST, de három foozatú térapcsolóval 44