Systemy komutacyjne
Systemy komutacyjne 1
Tematy wykładów
Struktura i funkcje systemu komutacyjnego.
Struktura węzła komutacyjnego. (25.09.2015)
Sygnalizacja abonencka i międzycentralowa. (25.09)
Zasada komutacji przestrzennej i czasowej. Budowa
Zasada komutacji przestrzennej i czasowej. Budowa
i zasada pracy cyfrowych pól komutacyjnych.(18.10)
Budowa i zasada działania abonenckich zespołów
liniowych.(18.10)
Sterowanie i oprogramowanie systemów
komutacyjnych. Kolokwium zaliczeniowe(13.12)
Systemy komutacyjne 2
Tematy laboratoriów
Badanie przebiegu sygnalizacji SS7.
Analiza komunikatów sygnalizacyjnych na
styku S w sieciach ISDN.
Systemy komutacyjne 3
Literatura
A. Jajszczyk  Wstęp do komutacji
W. Kabaciński  Standaryzacja w sieciach
ISDN
G. Daniłowicz, W. Kabaciński  System
G. Daniłowicz, W. Kabaciński  System
sygnalizacji nr 7
W. Kabaciński  Sieci telekomunikacyjne
Zaliczenie:
zaliczenie kolokwium i ćwiczeń laboratoryjnych
Systemy komutacyjne 4
Struktura i funkcje systemu
komutacyjnego.
Struktura węzła komutacyjnego
Opr. M. Pawlaczyk
Systemy komutacyjne 5
Plan
Pojęcia podstawowe
Metody komutacji
Struktura sieci telefonicznej
Sposoby numeracji
Struktura węzła komutacyjnego
Struktura węzła komutacyjnego
Przykład realizacji połączenia
Systemy komutacyjne 6
Telekomutacja  pojęcia
podstawowe
Telekomutacja
zajmuje się zestawianiem i rozłączaniem
elementów drogi przesyłowej sygnałów w celu
dokonania czasowego połączenia pomiędzy
\
Ä…danymi punktami sieci telekomunikacyjnej.
\
Ä…danymi punktami sieci telekomunikacyjnej.
Proces komutacyjny (Å‚Ä…czeniowy)
rodzaj procesu telekomunikacyjnego polegajÄ…cy
na tworzeniu, podtrzymywaniu i rozłączaniu
połączenia stosownie do zapotrzebowania
u\
ytkowników i zgodnie z ustalonym
programem.
Systemy komutacyjne 7
Węzeł komutacyjny w sieci
ab. B
abonent
1
wywoływany
3
Å‚Ä…cze abonenckie
ab. A
abonent
abonent
wywołujący
2
łącze międzycentralowe
1 - połączenie lokalne (łab-łab),
2  połączenie międzycentralowe (łab-łmc),
3  połączenie tranzytowane (łmc-łmc),
Systemy komutacyjne 8
Podstawowe metody komutacji
komutacja kanałów (łączy),
komutacja wiadomości,
komutacja pakietów.
Pochodne
Pochodne metody komutacji:
komutacja hybrydowa,
komutacja blokowa,
komutacja ATM,
szybka komutacja kanałów,
szybka komutacja pakietów,
inne.
Systemy komutacyjne 9
Metody komutacji
Komutacja kanałów
Tworzenie na \
ądanie drogi połączeniowej pomiędzy
urządzeniami końcowymi do ich wyłącznego u\
ytku a\
do
chwili rozłączenia.
Sygnały u\
ytkowe
(np. mowa, dane)
Sygnały sterujące
zestawieniem połączenia
Systemy komutacyjne 10
 Zalety:
Małe i stałe opóz
nienia przesyłanych informacji pomiędzy
stacjami końcowymi,
Informacje docierają do stacji przeznaczenia w kolejności
wysyłania.
wysyłania.
Wady:
Słabe wykorzystanie zasobów systemu (są one zajęte
równie\
wtedy, gdy informacje nie są przesyłane  cisza),
Długi czas nawiązywania połączenia  przed
udostępnieniem drogi do transmisji informacji wymagane
przesłanie informacji sterujących od stacji inicjującej do
odbiorczej i odpowiedzi ze stacji odbiorczej do inicjujÄ…cej.
Zastosowanie: sieć telefoniczna
Systemy komutacyjne 11
Komutacja pakietów
Przesyłanie do kolejnych węzłów wiadomości podzielonych na mniejsze
części (pakiety) tą samą (w sieci zorientowanej połączeniowo) lub
ró\
nymi drogami (sieć bezpołączeniowa  datagramowa); pakiety
przechowywane w węzłach przez pewien czas.
Terminal Terminal
Terminal Terminal
Systemy komutacyjne 12
Pakiety zawierają równie\
nagłówek z adresem, informacje
sterujące oraz zabezpieczające przed błędami. Przesyłane są
one od węzła do węzła, kanał transmisyjny zajmowany jest
tylko na czas transmisji pomiędzy sąsiednimi węzłami.
Zalety:
Lepsze ni\
komutacji kanałów wykorzystanie zasobów,
Bufory pamięciowe w węzłach mogą mieć pojemność mniejszą ni\

w przypadku komutacji wiadomości,
Lepsza przepustowość sieci ni\
przy komutacji wiadomości.
Wady:
Wady:
Ró\
ne opóz
nienia pakietów nale\
ących do jednego połączenia,
Do węzła docelowego pakiety mogą docierać w kolejności innej ni\

były nadawane(w przypadku pracy zorientowanej bezpołączeniowo
 datagramy).
Zastosowanie: transmisja danych
Systemy komutacyjne 13
Komutacja wiadomości  informacje przesyłane są w postaci
wiadomości opatrzonej nagłówkiem z adresem stacji docelowej do
kolejnych węzłów sieci, gdzie mogą być przechowywane przez
pewien czas.
Zalety:
Kanały zajmowane są tylko na czas przesyłania wiadomości
pomiędzy sąsiednimi węzłami  lepsze wykorzystanie zasobów w
porównaniu z komutacją kanałów.
Wady:
Wady:
Większe, nieprzewidywalne i nierównomierne opóz
nienia w
transmisji kolejnych wiadomości,
konieczność stosowania buforów pamięciowych o du\
ej
pojemności.
Zastosowanie: sieć telegramowa
Systemy komutacyjne 14
Hierarchiczna struktura sieci telefonicznej
M N
Sieć
międzynarodowa
Sieć
M M
międzymiastowa
Sieci
strefowe
S S S S
S S
S S
Sieć
miejscowa
Systemy komutacyjne 15
Struktura sieci transportowej
Sieć transportowa
SDXC
SDXC
SDH
Współczesne centrale telefoniczne są
STM-4/16
SDXC
Warstwa tranzytowa
SDXC
połączone za pośrednictwem sieci
transportowej, którą dzisiaj jest sieć SDH.
ADM
ADM Warstwa regionalna
Ka\
da centrala jest dołączona do krotnicy SDH
ADM
za pośrednictwem wielu traktów 2 Mbit/s.
STM-4
ADM
ADM
Często połączenie to jest wykonane z
ADM
wykorzystaniem krotnic PDH.
ADM ADM ADM
ADM ADM ADM
Połączenia lokalne pomiędzy
Połączenia lokalne pomiędzy
ADM
ADM
abonentami jednej centrali
ADM
STM-1
ADM
telefonicznej nie anga\
ujÄ…
ADM ADM
STM-1
ADM
ADM
sieci transportowej.
ADM
ADM
ADM
STM-1
Warstwa lokalna
ADM
Połączenia między abonentami ró\
nych
ADM
ADM
central wykorzystują sieć transportową i
Krot-
nica
PDH system sygnalizacji SS7.
ADM
Krot-
nica
Centrala Tlf
PDH
ADM
Komunikaty sygnalizacyjne mogą być
SP
transportowane drogami niezale\
nymi od
Centrala Tlf
zestawianej drogi połączeniowej.
SP
Systemy komutacyjne 16
Sposoby numeracji
Numeracja  metoda jednoznacznej identyfikacji abonenta. Przyjęty
system powinien zapewniać prostotę wybierania numeru przez
abonenta oraz umo\
liwiać ocenę taryfy dla \
ądanego połączenia.
Numeracja jawna : liczba cyfr
pojemność - 100NN pojemność - 400NN
numeru abonenta zale\
y tylko od
xx  nr 2-cyfrowy xxx  nr 3-cyfrowy
pojemności centrali, numery w
pojemności centrali, numery w
bxx
ró\
nych centralach mogÄ… siÄ™
xxx
xx
powtarzać. Podczas połączenia
lokalnego abonent wybiera tylko
axxxx
numer. Podczas realizacji połączeń
cxxxx
międzycentralowych numer
abonenta musi być poprzedzony
xxxx
wskaz
nikiem międzycentralowym
pojemność - 2000NN
(numerem kierunkowym).
xxxx  nr 4-cyfrowy
Systemy komutacyjne 17
Numeracja skryta
Abonenci danego układu międzycentralowego objęci są jednolitą
numeracją wspólną, tzn. wszystkie numery mają tę samą liczbę
cyfr i nie powtarzajÄ… siÄ™.
pojemność - 100NN pojemność - 400NN
10xx  nr 4-cyfrowy 1axx  nr 4-cyfrowy
Numery
xxxx
xxxx
wykorzystywane sÄ… w
wykorzystywane sÄ… w
xxxx
xxxx
połączeniach lokalnych
i międzycentralowych.
xxxx
Obszary
xxxx
obowiÄ…zywania
jednolitej numeracji
xxxx
nazywane sÄ… strefami
pojemność - 2000NN
numeracyjnymi.
bxxx  nr 4-cyfrowy
Uwagi: a`"0, b`"1
Systemy komutacyjne 18
Struktura numeru
Wskaz
nik
Wskaz
nik między- Nr wewnątrzstrefowy  Subadres ISDN 
międzynarodowy
do 7 cyfr do 40 cyfr
do 7 cyfr do 40 cyfr
miastowy 
miastowy 
1, 2 lub 3 cyfry
1, 2 lub 3 cyfry
2 lub 3 cyfry
Numer krajowy
Numer międzynarodowy  do 17
cyfr
Dodatkowo wybiera się prefiksy, np.00 dla połączeń międzynarodowych.
Systemy komutacyjne 19
Plan numeracji
Plan numeracji otwarty charakteryzuje siÄ™
występowaniem w publicznej sieci
telefonicznej dwóch poziomów numeracji -
numeracji strefowej i numeracji krajowej.
Plan numeracji zamknięty charakteryzuje
się występowaniem w publicznej sieci
telefonicznej jednego poziomu numeracji -
numeracji krajowej; obecnie obowiÄ…zujÄ…cy
w Polsce.
Systemy komutacyjne 20
Architektura nowoczesnego systemu komutacyjnego
PSTN
PSDN
CCSN 7
GSM/DCS
BLOK
IN
PPRZYA

CZY KOMUTACJA
ISDN BRA NT
ISDN
PRA
STEROWANIE
PABX
EKSPLOATACJA I UTRZYMANIE LOKALNE
TMN
Systemy komutacyjne 21
Schemat funkcjonalny centrali telefonicznej
Central
A
Ä…cznica
a
ZO
AZL
Pole
ZO
komutacyjne
AZL
ZP
ZP
Sterowanie
UrzÄ…dzenia
Zasilanie
badaniowe
AZL  abonencki zespół liniowy ZP  zespół połączeniowy
ZO- zespół obsługowy
Systemy komutacyjne 22
&
&
&
&
Przełącznica główna
Przełącznica główna
do innych central
do innych central
" Zespół liniowy ZL  indywidualne wyposa\
enie Å‚Ä…cza:
 abonenckiego  abonencki zespół liniowy AZL,
 międzycentralowego  zespół połączeniowy ZP
(translacja).
" Zespół obsługowy ZO  zespół uczestniczący w realizacji
" Zespół obsługowy ZO  zespół uczestniczący w realizacji
 jakiejś fazy połączenia (np. nadajnik sygnałów
informacyjnych, odbiornik sygnalizacji DTMF)
 lub jakiegoś rodzaju połączenia (np..zespół połączeń
lokalnych, zespół połączeń konferencyjnych).
" Pole komutacyjne PK słu\
y do Å‚Ä…czenia ze sobÄ… Å‚Ä…czy
doprowadzonych do centrali.
Systemy komutacyjne 23
Schemat funkcjonalny cyfrowej centrali telefonicznej
Abonenckie
Abonenckie
zespoły
Abonenckie Zespół podstawy
zespoły
liniowe
zespoły
liniowe
czasu
liniowe
Blok
Koncentrator sterowania
Zespół
synchronizacji
(centrala satelitowa)
Blok utrzymania
Moduł łącza
Moduł łącza
m/c
i eksploatacji
m/c
Zespoły nad/odb
sygnałów tonowych
Zespoły obsługi
sygnalizacji
(np. SS7)
Zespoły
zapowiedzi
słownych
Systemy komutacyjne 24
komutacyjne
Pole
komutacyjne
Przekształcenie sygnałów z postaci przesyłanej przez łącze (s.
analogowy) w postać przesyłaną przez pole komutacyjne (s. cyfrowy).
zwielokrotnienie sygnału
3
w dziedzinie czasu
Abonenckie
2
Abonenckie
zespoły
Abonenckie
zespoły
liniowe
zespoły
liniowe
1
liniowe
1
....
.
.
0 1 2 3 1 2 3
2
3
125 µs 8kHz
Systemy komutacyjne 25
bitów
Kodowanie próbki sygnału
Kodowanie próbki sygnału
analogowego w postać cyfrową 8
analogowego w postać cyfrową 8
Stopień abonencki
(abonenckich zespołów liniowych)
AZL
abonenckie
Å‚Ä…cza analogowe
Interfejs
i cyfrowe
lub
trakty w kierunku
PK
PK
stopnia
stopnia
AZL
AZL
komutacyjnego
Sterowanie
Systemy komutacyjne 26
Funkcje bloku przyłączy - koncentratorów
Koncentratory umo\
liwiają przyłączenie do węzła komutacyjnego
łączy abonenckich i międzycentralowych, analogowych i cyfrowych
z ró\
nymi systemami sygnalizacji. W tym celu koncentratory
realizujÄ…:
o zasilanie Å‚Ä…czy abonenckich,
o nadzór stanu łączy zewnętrznych czyli wykrywanie i
obsługę zdarzeń na łączach,
obsługę zdarzeń na łączach,
o odbiór i nadawanie sygnalizacji na łączach zewnętrznych,
o koncentracjÄ™ ruchu (koncentracjÄ™ Å‚Ä…czy)
o zamianÄ™ wielu indywidualnych Å‚Ä…czy abonenckich na
niewielkÄ… liczbÄ™ Å‚Ä…czy ze zwielokrotnieniem czasowym,
o wymianę sygnałów sterujących z centrum komutacyjnym.
Systemy komutacyjne 27
Funkcje bloku przyłączy - Koncentratory
W celu ujednolicenia sygnałów u\
ytkowych sprzęt koncentratora
dokonuje:
konwersji analogowo-cyfrowej sygnałów rozmównych z łączy
analogowych,
dla Å‚Ä…czy abonenckich cyfrowych multipleksacji /
demultipleksacji kanałów B i D,
przekazywania strumieni z kanałów B do przydzielonych szczelin
w trakcie do bloku komutacji,
przetwarzania sygnalizacji z kanału D.
przetwarzania sygnalizacji z kanału D.
Poza tym koncentrator realizuje:
funkcje utrzymaniowe i eksploatacyjne (testy, alarmy, dane,
Å‚adowanie oprogramowania aplikacyjnego),
zestawia połączenia pomiędzy łączami dołączonymi do niego w
czasie normalnej pracy lub tylko w stanie awarii wszystkich
traktów łączących urządzenie z centralą,
dołączanie tonowych sygnałów informacyjnych i teletaksy
(opcja).
Systemy komutacyjne 28
Stopień komutacyjny
Przykład:
A B
....
trakty do
p1
p2
bloku
31
29 30
0 1 2 3
przyłączy
B
A
....
p1 p2
31
29 30
0 2 3
1
Sygnał abA w szczelinie 2
Sygnał abA w szczelinie 2
CPK
CPK
do bloku
Sygnał abB w szczelinie 30
sterowania
Sterowanie
Podstawową funkcją stopnia komutacyjnego jest zestawianie dróg słu\
Ä…cych do:
przesyłania informacji u\
ytkowych pomiędzy abonentami,
przesyłania informacji sygnalizacyjnych i sterujących pomiędzy urządzeniami
sterujÄ…cymi centrali,
przesyłania sygnałów tonowych i podobnych.
Systemy komutacyjne 29
Umiejscowienie zespołów obsługowych
PK
Pole
ZO
komutacyjne
A
Ä…cza
A
Ä…cza
PK
PK
zewnętrzne
ZO
ZO
Jednostki
Koncentratory
przyłączeniowe
(lokalne i
(w niektórych systemach
oddalone)
np. LTG w EWSD)
Systemy komutacyjne 30
Przesyłanie sygnałów informacyjnych pomiędzy abonentami:
jednego modułu abonenckiego
(zamykającego ruch wewnętrzny)
Terminal AbA
AZL
Pole
komutacyjne
komutacyjne
AZL
Terminal AbB
Koncentrator
wyposa\
ony w
pole
komutacyjne
Systemy komutacyjne 31
Przesyłanie sygnałów informacyjnych pomiędzy abonentami:
jednego modułu abonenckiego
(nie zamykającego ruchu wewnętrznego)
AZL
Terminal AbA
Terminal AbB
Pole
AZL
komutacyjne
Moduł
abonencki
koncentrator
AZL
wyniesiony
bez pola komutacyjnego
Centrala
Systemy komutacyjne 32
Interfejs
Interfejs
Przesyłanie sygnałów informacyjnych pomiędzy abonentami:
dołączonych do ró\
nych modułów abonenckich
AZL
Terminal AbA
Wyniesiony
koncentrator
nie zamykajÄ…cy
ruchu
Moduł
wewnętrznego
abonencki
Pole
komutacyjne
AZL
Terminal AbB
Centrala
Systemy komutacyjne 33
Sieć wymiany danych dla sygnałów sterujących
Terminal AbA
AZL
Wyniesiony
koncentrator
Zespół
Pole
sterujÄ…cy komutacyjn
e
AZL
Moduł
abonencki
Zespół
Terminal AbB
sterujÄ…cy
Zespół
sterujÄ…cy
Sieć wymiany utworzona z wyznaczonych kanałów telestrad (traktów) dla sygnałów
informacyjnych
Systemy komutacyjne 34
Dystrybucja sygnałów tonowych i zapowiedzi słownych
AZL
Terminal AbA
Wyniesiony
koncentrator
Zespół
zapowiedzi
Pole
słownych
komutacyjne
Zespół
Zespół
generatora
sygnałów
tonowych
AZL
Zespół
Moduł
odbiornika
abonencki
sygnałów
tonowych
Terminal AbB
Systemy komutacyjne 35
Dystrybucja sygnałów tonowych i zapowiedzi słownych
PK
Pole
ZO
komutacyjne
A
Ä…cza
PK
PK
zewnętrzne
zewnętrzne
ZO
ZO
Jednostki
Koncentratory
przyłączeniowe
(lokalne i
(w niektórych systemach
oddalone)
np. LTG w EWSD)
36
Systemy komutacyjne
Blok sterowania
Funkcje sterowania:
Nadzorowanie procesów komutacyjnych
Administrowanie systemem (Å‚Ä…czami, zasobami, centralÄ…,
itp. )
Rodzaje systemów sterowania:
Rodzaje systemów sterowania:
Systemy ze sterowaniem centralnym (np..E10B, EWSD);
Systemy ze sterowaniem rozproszonym po modułach
przyłączeniowych (np. S12, 5ESS).
Blok eksploatacji i utrzymania
Blok eksploatacji i utrzymania
Podstawowa funkcja: nadzorowanie stanu technicznego
centrali.
Utrzymanie mo\
e mieć charakter lokalny lub zdalny.
Systemy komutacyjne 37
Zestawianie połączenia wewnętrznego (1)
Zało\
enia:
2. AZL to wykrywa
1. Abonent podnosi
mikrotelefon AbA, AbB  abonent
analogowy z
Pole komutacyjne wybieraniem DTMF
Abonenckie
Odbiornik
zespoły
sygnałów
liniowe
DTMF
A
Nadajnik
sygnałów
sygnałów
Abonenckie
tonowych
zespoły
liniowe
B
3. i informuje sterowanie
Blok
sterowania
5. i wysyła sygnał
gotowości centrali
4. Sterowanie zestawia drogÄ™ do nadajnika
sygnałów tonowych i odbiornika kodu DTMF
Systemy komutacyjne 38
Zestawianie połączenia wewnętrznego (2)
8. Odbiornik
przekazuje do
6. abonent wybiera sterowania numer
numer Ab.B cyfra po cyfrze
Pole komutacyjne
Abonenckie
Odbiornik
zespoły
sygnałów
liniowe
3 5 6 ..
DTMF
A
Nadajnik
sygnałów
Abonenckie
tonowych
zespoły
liniowe
B
7. Sterowanie przy
pierwszej cyfrze
odłącza sygnał
Blok
gotowości
sterowania
Systemy komutacyjne 39
Zestawianie połączenia wewnętrznego (3)
Pole komutacyjne
Abonenckie
Odbiornik
zespoły
sygnałów
liniowe
DTMF
A
Nadajnik
sygnałów
Abonenckie
tonowych
zespoły
liniowe
liniowe
B
Blok
sterowania
10. i powoduje dołączenie
sygnału dzwonienia do
9. Sterowanie
ab.B i sygnału zwrotnego
sprawdza stan ab.B
wywołania do ab.A
Systemy komutacyjne 40
Zestawianie połączenia wewnętrznego (4)
11. Ab.B zgłasza się
Pole komutacyjne
Abonenckie
Odbiornik
zespoły
sygnałów
liniowe
DTMF
A
Nadajnik
sygnałów
Abonenckie
Abonenckie
tonowych
tonowych
zespoły
liniowe
B
12. AZL informuje o tym
sterowanie i wyłącza
sygnał dzwonienia Blok
sterowania
13. Sterowanie zestawia
12. Sterowanie wyłącza
drogÄ™ w polu
sygnał zwrotny (rozłącza
komutacyjnym
drogÄ™ w PK)
Systemy komutacyjne 41
Rozłączenie połączenia (5)
14. Po zakończonej
rozmowie ab.A odkłada
słuchawkę
Pole komutacyjne
Abonenckie
Odbiornik
zespoły
sygnałów
liniowe
A
DTMF
Nadajnik
Nadajnik
sygnałów
Abonenckie
tonowych
zespoły
liniowe
B
16. Sterowanie rozłącza
drogÄ™ w polu
komutacyjnym
15. AZL
informuje o tym
Blok
sterowanie
sterowania
Systemy komutacyjne 42
Rozłączenie połączenia (6)
Pole
18. Sterowanie
komutacyjne
dołącza sygnał
zajętości
Abonenckie
Odbiornik
zespoły
sygnałów
liniowe
DTMF
A
19. Ab.B odkłada
słuchawkę
Nadajnik
sygnałów
Abonenckie
Abonenckie
tonowych
tonowych
zespoły
zespoły
liniowe
B
20. AZL informuje o
tym sterowanie
Blok
sterowania
21. Sterowanie
17. Sterowanie zestawia
rozłącza drogę w polu
drogÄ™ w polu
komutacyjnym
komutacyjnym
Systemy komutacyjne 43