Oktatási segédlet - TTMER36 Gyakorlatok digitális kapcsolóközponton
Elméleti összefoglaló
Tartalom:
Az elméleti összefoglalóban szereplő betűszavak értelmezéséhez használhatja a tárgymutatót!
Az elméleti összefoglalóban szereplő linkekre kattintva a kötelezőn felül mélyítheti el ismereteit az adott témakörben.
A laborban található implementációk: A DEFINITY központ, A BCM 50 központ, A H.323 VoIP alhálózat
Az integrált szolgálatú (ISDN), - beszéd és adatátviteli szolgáltatásokat
megvalósító - vonalkapcsolt nyilvános (PSTN) és magán (PABX) hírközlő hálózatok csomópontjaiban nagyszámú
kapcsolatot biztosító elektronikus, digitális, tárolt program vezérlésű (TPV/VOIP (TDM/IP))
központok mai szóhasználattal élve az ún kommunikáció menedzserek (CM-ek) helyezkednek el.
A név magyarázata:
- elektronikus: a központ teljes mértékben elektronikus áramkörökből
épül fel.
- digitális:a vonalak összekapcsolását vagy kötött időosztásos elven működő
- digitális (TDM (PCM)) - kapcsolómező (TPV), vagy rugalmas időosztásos (csomagkapcsolás) elven működő (LAN switch) (CM) végzi. Ez azt jelenti
hogy a kapcsolandó híranyagot digitális jel formájában
kell továbbítani a központba. Analóg jel formájában
érkező híranyagot a központban először digitalizálni kell.
- tárolt program vezérlésű: a kapcsolómező vezérlését beépített számítógép
végzi, a számítógép memóriájában tárolt program
alapján.
A tárolt programú vezérlés az alap funkció mellett
számos flexibilis - a felhasználók által programozható -
szolgáltatást ( pl. hívás várakoztatás, hívás átirányítás,
automatikus visszahívás) is megvalósít.
Egy TPV/VoIP központ/CM vázlatos felépítését és a perifériák összekapcsolását mutatja a következő ábra:

A központ - exchange - fő egységei:
- kapcsolómező - switch - A klasszikus digitális központ kapcsolómezeje kötött időosztásos digitális elven működik.
Ennek lényege az, hogy az összekapcsolandó vonalak jelét digitalizáljuk (mintavételezés, kvantálás, kódolás) és
PCM keretekbe szervezzük. A kapcsolómező ezekután úgy
működik, hogy a hívó és a hívott vonalak időréseinek tartalmát kicseréli.
A kapcsolandó híranyagon túlmenően a központnak a vonalak jelzéseit is
kezelnie kell. A jelzés a vonalkapcsolt összeköttetések felépítésére és
vezérlésére szolgáló adatcsere. A kapcsolómező a digitalizált jelzéseket
üzenetek formájában a központ számítógépe felé kapcsolja.
A modern digitális központ kapcsolómezeje a csomagkapcsolás elvén működik.
Ennek lényege az, hogy az összekapcsolandó vonalak jelét digitalizálás után az un.
RTP csomagokba szervezzük. A kapcsolómező ezekután úgy
működik, hogy a hívó vonalak felől érkező csomagokat a hívott vonalak felé irányítja.
- számítógép - computer - A számítógép univerzális felépítésű (CPU, RAM, háttértároló).
Emellett tartalmaz néhány speciális perifériát (jelzés üzenet illesztő, akusztikus jelzés
interfész a hangfrekvenciásan kódolt jelzések (pl. DTMF tárcsahang) vételéhez és adásához) is.
A számítógép memóriájában a működtető program mellett helyezkedik el az adott
központ konfigurációt leíró adatbázis, azaz hány készülék csatlakozik a központhoz, ezekhez
milyen szolgáltatásokat rendeltünk? Az adatbázis tartalmát a központ üzemeltetője adat adminisztrációs
programokkal módosítani tudja, ez az alapja a központ felhasználói szintű
programozásának.
- periféria egység - peripheral units - Feladata a központ - számítástechnikai szóhasználattal élve:
perifériáinak - a készülék- és trönkvonalaknak valamint az ezekre csatlakoztatott
telefonoknak, termináloknak, társközpontoknak illesztése a kapcsolómezőhöz. Az illesztés sokféle
szabványosított interfészen keresztül valósul meg.
- Rendező - Cross connect - A sok vonal csatlakoztatása fizikailag a központ rendezőjén (cross-connect)
történik. A rendező egy nagyméretű csatlakozósor, melynek egyik oldalára
a központ periféria-egységének végződéseit, másik oldalára pedig a készülékektől
érkező vonalakat kötik be. Itt történik továbbá ezen végződések összekötése is.
A központhoz csatlakoztathatók:
- ATEL - Hagyományos, analóg távbeszélő készülékek, melyek az
AL jelű analóg készülék vonalakon
keresztül csatlakoznak a központhoz.
- DTEL - Digitális (ISDN) távbeszélő készülékek, melyek a
DL jelű digitális készülék vonalakon
(ISDN U interfész) keresztül csatlakoznak a központhoz.
- IPTEL - IP telefonok, melyek az
IL jelű Ethernet interfészen
keresztül csatlakoznak a központhoz.
- EXCHANGE - A központhoz csatlakoztatható másik központ is, ezáltal
hálózatot alkotva. A központok összekapcsolása - szakkifejezéssel -
ún. trönkvonalakon (átkérő vonalakon) keresztül történik.
- ATT - Kezelői készlet. Ez egy speciális távbeszélő készülék, melyet a központ
kezelője (a központos bácsi/néni) működtet. Beválasztás hiányában a központba érkező külső
hívások ide érkeznek, és a kezelő kapcsolja a hívott vonalat.
- SD - A központhoz csatlakoztathatók speciális szolgáltatást biztosító eszközök
(rádiós személyhívó, diktafon, üzenetrögzítő, hangposta stb.) Ezek csatlakoztatását
az ST - speciális trönk biztosítja.
- SUP - az ún. "supervisor" terminal. Az üzemeltető ezen keresztül
programozhatja a központot.
Röviden összefoglaljuk, hogy egy TPV központ és a TPV
központokból kiépített hálózat a felhasználól felé milyen szolgáltatásokat
nyújt. A TPV központokat tartalmazó ISDN a felhasználók felé számos
szolgáltatással rendelkezik, melyek ugyanolyan mértékben szabványosítottak
mint a hardver elemek. A szolgáltatások nagy része szoftver úton valósul meg,
ezen szabványok egyben a központ működtető programjának specifikációi is.
Egy TPV központ szolgáltatásait a következők szerint csoportosíthatjuk:
- Általános (rendszer) szolgáltatások. Ezek a központ egészét
érintő - minden vonalra vonatkozó - szolgáltatások. Példák:
- Automatikus kapcsolás /direkt beválasztás/
- Több felhasználó /Customer/ Egy központ hardverben
logikailag több központ kialakítása
- Üzemeltetési és forgalmi adatok gyüjtése
- Díjelszámolás
- Rosszakaratú hívás azonosítása
- Megkülönböztetett csengetés
- Hangos telefon
- Beszéd postaláda
- Távfelügyelet
- Éjszakai szolgálat
- Hálózati szolgáltatások. A központok egymással trönkvonalakon
keresztül összekapcsolhatók. A hálózati szolgáltatások az így
kialakult hálózatra vonatkoznak. Példák:
- automatikus alternatív útkeresés,
- hálózati hozzáférési korlátozások
- Kezelői szolgáltatások A központ kezelője által nyújtott szolgáltatások.
- Mellékállomási szolgáltatások. A központ készülékeihez rendelhető
szolgáltatások. Példák
- Auto-callback - ld. Ring Again
- Automatic Dialing - Automatikus tárcsázás
Egy vagy több előre programozott szám hívása egy gombnyomással.
- Call Park - Hívás parkolás
A szolgáltatás lehetőséget ad arra, hogy a
hívott fél a hívóval való beszélgetést
felfüggesztve, az összeköttetés bontása nélkül új hívást kezdeményezzen. Emellett a hívó foglaltsági statusát is megszünteti.
- Call Pickup - Hívás átvétel
A szolgáltatás lehetőséget ad arra,
hogy a készülékek egy csoportján belül, egy
készülékre érkező hívást egy másik készülék is fogadhassa.
- Group Call - Csoportos hívás -
Készülékcsoport hívása egy hívószámmal.
/pl. utazási iroda/
- Hot line - "Forró vonal" -
Meghatározott kapcsolási számú
állomás
automatikus hívása tárcsázás nélkül,
csupán
a kézibeszélő felemelésével.
- Last Number Redial - Last-numb - Az utolsó hívott szám automatikus
újratárcsázása
- Line Hunting (LH) - (Coverage Path)
- Szabad keresés - A szolgáltatás lehetőséget nyújt arra, hogy
egy készülékre érkező hívás, amennyiben az például foglalt, vagy nem veszik
fel, automatikusan egy másik készülékre irányítódjon át.
- Ring Again - Auto-callback - Automatikus újrahívás - A szolgáltatás lehetőséget ad arra, hogy a
központ a hívott de foglalt állomást, amikor az felszabadul, automatikusan felcsengeti,
és létrehozza a kapcsolatot a hívó és a hívott
állomás között.
- Speed Call - Abr-dial - Gyorshívás - Gyorshívás rövidített hívószámmal
- Voice Call - Hangos hívás -
A hívó a hívott állomás hanszórójába
beszélhet,
a hívottnak a kézibeszélőt nem kell
felvennie.
- Kiegészítő ISDN szolgáltatások A központ készülékeihez rendelhető
az ITU-T által szabványosított szolgáltatások. Példák:
- Direct-Dialling-In (DDI) - direkt beválasztás
A szolgáltatás biztosítja hogy a nyilvános hálózatból a magánhálózati központ egy készülékét kezelő
közreműködése nélkül el tudjuk érni. Ez viszonylag könnyen megvalósítható, ha az alközpont számmezeje a
nyilvános hálózati központ számmezejébe van integrálva. Pl: hétjegyű nyilvános hálózati hívószám esetén az első három számjegy azonosítja a
nyilvános hálózatban az alközpontot, az utolsó négy számjegy pedig az alközpontba kötött készüléket azonosítja, melyet az alközpont híváskor
megkap a nyilvános hálózati központtól.
- Call Transfer (CT) - Hívás átadás - A bejövő hívás átadása másik melléknek, vagy a kezelőnek.
- Call Forwarding Unconditional - feltétel nélküli hívásátirányítás
- Call Waiting (CW)
- Hívás várakozás jelzés - A szolgáltatás hanggal, vagy
lámpajelzéssel jelzi a foglalt állomásnak, hogy egy
másik állomásról hívás is érkezett.
A foglalt állomás felfüggesztheti a folyó
beszélgetést, és kapcsolatba léphet a hívóval.
- Call Hold (HOLD)
- Hívás tartás - A szolgáltatás lehetőséget ad arra,
hogy a hívott fél a hívóval való beszélgetést
felfüggesztve, az összeköttetés bontása
nélkül más célra használhassa készülékét
/pl. új hívást kezdeményezzen/.
- Conference Calling (CONF)
- Konferencia-kapcsolás - Összeköttetés három vagy több
készülékkel
- User-to-User Signalling (UUS) - adatávitel a hívó és hívott között (SMS)
Részletezés: A TPV központok és az ISDN szolgáltatásai, Definity központ , BCM 50 központ
Hagyományos analóg távbeszélő készülékek esetén
a jelátvitel a készülék és a központ között analóg, az A/D
átalakítás a központ periféria egységében történik.
A csatlakozás
a központhoz az ún. analóg készülék vonalon keresztül
történik, mely a következő szolgálatokat nyújtja:
- Kétirányú egyidejű (full duplex) jelátviteli képesség két vezetéken. Az irányok szétválasztása a
készülékben és a központban villaáramkörökkel
történik.
- az előfizetői készülék távtáplálása. A távtáplálást a központban
levő (DC) egyenáramú áramforrás (táphíd) biztosítja.
- Jelzésátviteli képesség. A jelzés a vonalkapcsolt összeköttetések
felépítésére és vezérlésére szolgáló adatcsere. Ezen jelzések lehetnek:
- Egyenáramú jelzések (a távtápláló áramhurok zárása/megszakítása az
SW kapcsolóval, melyet a kézibeszélő felemelése/letevése működtet.)
- Beszédsáv (300-3400 Hz) alatti jelzések ( 25 Hz-es 40...80V-os csengetés). Ezt a jelzést a
központ küldi a készüléknek.
- Beszédsávba eső jelzések. (Számjegyek beküldése, a központ válaszjelzései:
tárcsahang, csengetési visszhang ...)
A számjegyek beküldése a központba hangfrekvenciásan
kódolt jelzésekkel történik. Minden számjegynek két szinuszos jel összegéből álló
jelet feleltetünk meg. (DTMF (Dual Tone MultiFrequency))
Egy analóg távbeszélőkészülék blokkvázlatát mutatja a következő ábra:

Jelmagyarázat:
- E - hallgató
- MIC - mikrofon
- H - villaáramkör, hibrid - hídkapcsolás a hallgató és a mikrofon jelének szétválasztására.
A villaáramkör egy nyolcpólus, egy hídkapcsolás,
mely kiegyenlítettsége esetén a szembenlévő kapocspárok (MIC-E, line-BN) nem látják
egymást. A híd kiegyenlítettségről a (BN) kiegyenlítő áramkör gondoskodik.
- BN - (Balanced Network) kiegyenlítő áramkör - a villaáramkör mint hídkapcsolás kiegyenlítésére szolgáló, a vonal impedanciáját utánzó kétpólus.
- RID - Hívásjelző - csengő
- DIC - Hívómű - billentyűzet (DTMF)
- SW - A kézibeszélő által müködtetett kapcsoló. Letett kézibeszélő esetén a hívásjelző, felemelt kézibeszélő esetén a hibrid kapcsolódik a vonalra.
- line - Analóg készülék vonal
A digitális telefonok
analóg társaikkal szemben több szolgáltatással rendelkeznek. Ennek egyik
műszaki alapja a nagy kapacitású digitális jelzőcsatorna. A szolgáltatások nagy részét
a készülékeken funkciógombokhoz rendelik, ez a készülékek kényelmes kezelését teszi lehetővé.
A digitális készülék csatlakoztatása a központhoz
az ún. digitális készülék vonalon keresztül
történik, mely a következő szolgálatokat nyújtja:
- Kétirányú jelátviteli képesség. A készülék és a központ
között - az alapsebességű ISDN szabványnak megfelelően - kettő
64 kbit/s (B) és egy 16 kbit/s kapacitású (D) átviteli csatorna (2B+D)
működik.
A digitális készülék a két B-csatorna közül csak egyet használ jelátvitelre.
A másik B-csatorna felhasználható pl. egy
adatátviteli terminal jelének átvitelére.
A terminalok nagy része 64 kbit/s-nél kisebb sebességű
jelet szolgáltat. A sebességkonverziót az ún. terminal adapter
(digitális modem) végzi el, melyet sok esetben a készülékbe beépítenek.
Megjegyzés: Ez a köznapi modemes "betárcsázós" adatátviteli eljárás kezd kimenni a divatból.
A kezdeti pont-pont közötti adatátviteli szolgáltatást a gyakorlatban kevesen használták,
és a mára az internetes szolgáltatások (web, e-mail) teljesen kiszorították annyira, hogy
korszerű központban már ez meg sem található a modemes adatátviteli szolgáltatás.
Pont-multipont konfiguráció esetén a kettő B csatorna teszi lehetővé két készülék egyidejű
csatlakozását a központhoz.
- Jelzésátviteli képesség. A 16 kbit/s kapacitású (D) csatornát a készülék és a központ
közti jelzések átvitelére használják fel. A jelzéseket itt - HDLC keretezett digitális üzenetekké - kódolják, és az üzeneteket
továbbítják ezen a csatornán.
- az előfizetői készülék távtáplálása.
Egy digitális távbeszélőkészülék blokkvázlatát mutatja a következő ábra:

Jelmagyarázat:
- E - hallgató
- MIC - mikrofon
- A/D - analóg/digitál átalakító (másodpercenként 8000 13 bites lineáris mérőszámot generál (104 kbit/s))
- D/A - digitál/analóg átalakító (13 bites mérőszámokból időben folytonos jelet generál)
- speech encoder - beszédkódoló (Az A/D átalakító mérőszámait tömöríti 8 bites mérőszámokba (104 kbit/s->64 kbit/s )
A tömörítési eljárást leíró ITU-T G.711 ajánlás alapján elnevezése: G.711 kódoló. A konverziós karakterisztikák jelölése: Alaw, ulaw)
- speech decoder - beszéd dekódoló ( 8 bit -> 13 bit )
- BRI frame assembler - BRI keretező eljárás - mely előállítja a
BRI keretet, és elhelyezi benne a beszédkódoló és a jelzőcsatorna bitjeit.
- ISDN Line interface - ISDN vonali interfész - továbbításra alkalmas formába alakítja (vonali kódolja) át a továbbítandó BRI keret bitjeit és köldi tovább azokat a központ felé.
A vonali interfészek lehetnek kéthuzalosak (Tx/Rx), vagy négyhuzalosak (Tx Tx).
A kéthuzalos kétirányú digitális átvitelt a szolgáltatók többféleképpen
valósítják meg:
- Echo törléses (EC) (echo cancellation) módszer (pl. a T-COM által is használt megoldás)
Itt az irányok szétválasztása a készülékben és a központban
villaáramkörökkel történik. Az eljárást nyilvános hálózatokban
használják, egy sávszűkítő vonali kódolással (2B1Q) kombinálva, nagyobb (km-es nagyságrendű)
távolságok áthidalására.
- Időkompressziós (TCM) (time compression, ping-pong) módszer (pl. Datastar)
Itt az átviteli utat időben váltakozva, hol a központ -> előfizető,
hol az előfizető központ irányban használják.
- Control computer - összeállítja/fogadja a jelzésüzeneteket a készülék és a központ között. Feldolgozza továbbá
a központ menedzselő üzeneteit is.
Nyilvános és magánhálózati digitális telefonok
Digitális (ISDN) távbeszélőkészülékek készülnek mind nyilvános, mind magánhálózati központokhoz.
A nyilvános ISDN hálózati központhoz (LE) csatlakoztatható készülékek a nemzetközi ISDN
szabvány (ITU-T I.430, Q.921(LAPD)/Q.931(DSS1)) szerint felépített készülékek ISDN S0
interfésszel.
Az alközpont (PABX) gyártók digitális távbeszélő készülékei szolgáltatásban
ISDN kompatibilisek, fizikai megvalósításuk (jelátvitel, keretezés) azonban nem szabványos, egyszerűbb
a nyilvános hálózati készüléknél. Ennek egy lehetséges magyarázata az, hogy az alközponti szolgáltatások nem igénylik nyolc készülék csatlakoztathatóságát egy végpontra, hanem csak pl. kettőt, egy telefont és egy modemet.
Ez pedig nem igényli a pont-multipont konfiguráció implementálását.
A laborban található digitális telefonok vonali interfészének néhány jellemző adata
található a következő táblázatban:
Paraméter | nyilvános (T-COM-S ) | nyilvános (T-COM-U) | BCM 50 | Definity
|
---|
interfész | S | U | U | U
|
bitsebesség | 192 kbit/s | 160 kbit/s | 512 kbit/s | 160 kbit/s
|
jelzési sebesség | 192 kBaud | 80 kBaud | 512 kbaud | 160 kbaud
|
átviteli mód | négyhuzalos | kéthuzalos echotörlés | kéthuzalos ping-pong | négyhuzalos
|
vonali kódolás | inverz AMI | 2B1Q | AMI | AMI
|
BRI keretidő | 250 us (2x2B+D) | 1.5 msec (12x2B+D) | 125 us | 125 us
|
jelzés | LAPD+DSS1 | LAPD+DSS1 | Stimulus | DSS1
|
A magán IP hálózati központhoz (LE) csatlakoztatható készülékek
Ethernet interfésszel rendelkeznek.
Az alközpont (PABX, CM) gyártók IP telefonjai szolgáltatásban
ISDN kompatibilisek.
A csatlakozás a központhoz az ún Ethernet interfészen keresztül
történik, mely a következő szolgálatokat nyújtja:
- Kétirányú jelátviteli képesség. A készülék és a központ
között a beszédminták továbbítása Ethernet keretekben történik, a keretekben elhelyezett RTP csomagokban.
- Jelzésátviteli képesség. A készülék és a központ
közti jelzések továbbítása szintén Ethernet keretekben történik, A jelzés csomagokban többféle protokoll (H.323, SIP, Stimulus) szerinti jelzés üzeneteket továbbítanak.
Az IP telefonok
analóg társaikkal szemben több szolgáltatással rendelkeznek. Ennek egyik
műszaki alapja a nagy kapacitású jelzőcsatorna. A szolgáltatások nagy részét
a készülékeken funkciógombokhoz rendelik, ez a készülékek kényelmes kezelését teszi lehetővé.
Az IP telefonok táplálása helyileg történik.
IP telefon blokkvázlata:

Jelmagyarázat:
- E - hallgató
- MIC - mikrofon
- A/D - analóg/digitál átalakító (másodpercenként 8000 mintát vesz a beszédjelből és a mintákhoz egy 13 bites lineáris mérőszámot rendel)
- D/A - digitál/analóg átalakító (a 13 bites mérőszámokból visszaállítja a mintákat, és a minták között egy villamos szűrővel interpolálva állítja elő az időben folytonos beszédjelet.
- speech encoder - beszédkódoló (Az A/D átalakító mérőszámait tömöríti, kódszavakká)
típusok:
- G.711 64 kbit/s
- G.723 5,3 kbit/s
- G.729 8 kbit/s
- speech decoder - dekódoló (a tömörített kódsorozatból tömörítetlen mérőszámokat állít elő)
- RTP packet assembler - nx10 ms hosszúságú beszédszegmens kódszavaiból összeszerkeszt egy RTP csomagot.
A funkció paramétere az "n" csomagméret (n=1..6 rendszerint).
- IP, UDP packet assembler - az RTP csomagot ellátja UDP, IP fejléccel a továbbításhoz
A telefonok legtöbbször IP hálózati címet a központból a DHCP eljárás segítségével kapnak.
- Ethernet interface - Ethernet vonali interfész továbbítja/fogadja a csomagokat a készölék és a
központ között.
- Control computer - összeállítja/fogadja a jelzésüzeneteket a készülék és a központ között. Kezeli továbbá a központ menedzselő üzeneteit.
A jelzésüzenetek legtöbbször az ITU-T H.323, a SIP szabványok vagy egyszerűen a Stimulus protokoll szerintiek.
A jelátviteli és jelzésátviteli szolgálat megvalósítása a LAN interfészeknél
használatos TCP/IP modell alapján történik:
OSI TCP/IP
layer layer
+---------------------------------------------------------+------+
| 7 Alkalmazási réteg˙ | 5 |
| 6 az interfész szempontjából nincs specifikálva | |
| 5 DHCP | |
+---------------------------------------------------------+------+
| 4 Szállítási réteg | 4 |
| TCP, UDP, RTP csomagok (port id.) | |
| | |
+---------------------------------------------------------+------+
| 3 Network: Hálózati réteg | 3 |
| IP csomagok (IP címek) | |
| | |
+---------------------------------------------------------+------+
| 2 Adatkapcsolati réteg | 2 |
| MAC csomagok | |
+---------------------------------------------------------+------+
| 1 Physical PHY: Fizikai réteg | 1 |
| Ethernet csomagok (Ethernet 10/100/1000BASE-T) | |
+---------------------------------------------------------+------+